DE1076462B

DE1076462B - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Formieren von Aluminiumfolien fuer Elektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DE1076462B
Application number: DEA28373A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Dietrich Altenpohl
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1957-11-23
Filing date: 1957-11-23
Publication date: 1960-02-25
Also published as: US3074857A; BE573199A; GB865323A; NL233338A; NL272230A; CH368360A; NL108982C

Description

DEUTSCHES

Das Formieren von Aluminiumfolien mit blanker oder aufgerauhter Oberfläche für Elektrolytkondensatoren erfolgt heute fast ausschließlich im Durchlaufverfahren; die Folie wird in Bandform durch ein oder mehrere Formierbäder gezogen. Für das Formieren finden Gleichspannungen zwischen etwa 3 und 700 V Anwendung. Als Formierelektrolyt wird vorzugsweise eine wäßrige Borsäurelösung mit beispielsweise 5 bis 15 °/o Borsäure verwendet.

Bereits veröffentlichte Untersuchungen haben ge- ίο zeigt, daß es für verlustarme Kondensatoren wichtig ist, eine möglichst hohe Stromstärke beim Formieren anzuwenden, und zwar gleich zu Beginn des Formierens. Die Stromstärke sollte z.B. bei 500V Formierspannung mindestens 15 A je cm Bandbreite betragen. Bei niedrigen Formierspannungen ist die Stromstärke entsprechend tiefer, wenn nicht die Leitfähigkeit des Elektrolyten beispielsweise durch Zusätze erhöht wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es gestatten, die Störungsfaktoren auszuschalten, welche bei den üblichen Formierverfahren die Einwirkung einer möglichst hohen Stromstärke gleich zu Beginn des Formierens verhindern.

Es wurde festgestellt, daß die Dampfblasen, die in der Nähe der Badoberfläche vorhanden sind, einen sehr bedeutenen Störungsfaktor darstellen, da sie dem Durchgang des Formierstromes erheblichen Widerstand leisten, so daß die Formierspannung erst nach und nach in darunterliegenden Schichten des Elektrolyten zur vollen Einwirkung kommen kann. Es ergibt sich daher, daß das Formieren mit verhältnismäßig geringer Stromstärke, und zwar in unkontrollierbarer Höhe, beginnt. Dieser Umstand bringt es mit sich, daß es bei den bekannten Verfahren zum Formieren nicht möglich ist, die optimalen Formierbedingungen zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird nun der Beginn des Formierens mit Hilfe eines Abschirmgehäuses nach unten verlegt, wo die Bildung von Dampfblasen dank einem kräftigen Umlaufen des Elektrolyten praktisch unterbunden werden kann, oder wo sich die Dampfblasen durch Bewegung des Elektrolyten sofort beseitigen lassen, bevor sie die Formierung in spürbarer Weise ' stören können. Das Abschirmgehäuse muß das einlaufende Alunliniumfolienband in Abstand umgeben und mindestens 1 cm tief in das Elektrolytbad eingetaucht werden. Vorzugsweise taucht es 5 bis 30 cm ein; es kann bis etwa 1 m eintauchen. Ein langes Abschirmgehäuse begünstigt die Wärmekonvektion im Formierbad und das schnelle Hochsteigen von Dampfblasen.

Das Abschirmgehäuse kann aus Kunststoff bestehen. Es ist aber auch möglich, es aus Metall herzustellen und daher als Faradayschen Käfig auszubilden. In die-Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Formieren

von Aluminiumfolien für Elektrolytkondensatoren

Anmelder:

Aluminium-Walzwerke Singen G.m.b.H., Singen (Hohentwiel)

Dr. rer. nat. Dietrich Altenpohl, Singen (Hohentwiel), ist als Erfinder genannt worden

sem Fall sind z. B. Aluminium und rostfreier Stahl brauchbar. Der Faradaysche Käfig kann entweder geerdet sein oder elektrisch neutral gehalten werden. Wenn er aus Aluminium besteht, kommt auch die Verbindung mit dem positiven Pol der Stromquelle in Frage, wobei das Aluminium anodisch oxydiert wird. Wichtig ist eine starke Bewegung der Flüssigkeit an der Oberfläche des Aluminiumfolienbandes. Diese Bewegung soll aber so erfolgen, daß keine zu starke Wallung an der Badoberfläche entsteht. In der Nähe der Badoberfläche läßt sich "die störende Bildung von Dampfblasen kaum unterbinden. Dank der Benützung des erfindungsgemäßen Abschirmgehäuses stören diese Dampfblasen in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche nicht, da das Formieren erst weiter unten einsetzt.

Eine kräftige Bewegung des Elektrolyten zwecks Entfernens der Dampfblasen von der Folienbandoberfläche ist besonders wichtig bei aufgerauhten Aluminiumfolien, bei denen sich die Dampf blasen leicht in den Poren der Oberfläche festsetzen. Die Relativbewegung zwischen Aluminiumfolie und Elektrolyten sollte mindestens 1 m/min betragen, besser aber mehr als 10 m/min.

Aluminiumfolien für Elektrolytkondensatoren werden entweder mit einer oxydarmen Oberfläche geliefert oder überzogen mit einer amorphen oder hydratischen Aluminiumoxydschicht. In letzterem Falle besteht die Oxydschicht meist aus Böhmit. Handelt es sich beispielsweise um Aluminiumfolien, die für die Herstellung von Hochvoltkondensatoren (mit Ausnahme derjenigen für Motorstarter) bestimmt sind, werden beim Formieren Aluminiumfolien benützt, die bereits eine amorphe oder hydratische Aluminiumoxydschicht tragen. Im Falle der Niedervoltkondensa-

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toren und der Motorstarterkondensatoren werden Aluminiumfolien verwendet, deren Oberfläche vor dem Formieren eine möglichst dünne Oxydschicht aufweist. Eine Weiterausbildung der vorliegenden Erfindung betrifft das Formieren dieser oxydarmen Aluminiumfolien.

Das Formierbad ist üblicherweise heiß und dampft stark. Beim Einlaufen in das Formierbad ist das Aluminiumfolienband infolgedessen von heißem Wasserdampf umgeben, und ist dies beispielsweise während 1 bis 2 Minuten. Dies hat zur Folge, daß an der Bandoberfläche eine hydratische Aluminiumoxydschicht (Böhmitschicht) gebildet wird, deren Dicke kaum kontrolliert werden kann und die das plötzliche Einwirken der vollen Stromstärke im Formierbad stört.

Die Bildung der störenden Aluminiumoxydhydratschicht auf der Oberfläche des einlaufenden Aluminiumfolienbandes wird nun erfindungsgemäß unterbunden mit Hilfe eines über der Badoberfiäche angeordneten, das Aluminiumfolienband in Abstand umgebenden Gehäuses, in das ein kaltes unschädliches Gas, vorzugsweise kalte Luft, eingeblasen wird. Auf diese Weise wird der Wasserdampf über der Badoberfläche von der einlaufenden Aluminiumfolie entfernt, so daß es nicht Gelegenheit hat, die störende Aluminiumoxydhydratschicht zu bilden.

Vorzugsweise ist das Abschirmgehäuse als Faradayscher Käfig ausgebildet.

Wenn die Aluminiumfolie vor dem Einlaufen in das Formierbad bereits eine über 0,05 μ starke Aluminiumoxydschicht trägt, kann von der Verwendung des Gehäuses über dem Formierbad Abstand genommen werden. Da jedoch die Abschirmung gegen Wasserdampf bei den bereits mit einer nennenswerten Aluminiumoxydschicht bedeckten Aluminiumfolien nicht schadet, ist es empfehlenswert, bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl das Gehäuse über der Badoberfläche wie auch dasjenige unter der Badoberfläche generell zu verwenden, damit die Formiereinrichtung ohne Änderung sowohl für oxydarme Folien als auch für solche mit nennenswerter Aluminiumoxydschicht benützt werden kann.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Formiereinrichtung, die für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt ist. 5 ist der Badbehälter, der bis zur angedeuteten Höhe mit Formierelektrolyt, z. B. mit einer 10%igen wäßrigen Lösung von Borsäure, gefüllt ist. Das Aluminiumfolienband 1 wird von links nach rechts über Umlenkrollen 2 durch das Bad geführt und ist anodisch geschaltet. Über der Einlaufstelle in das Bad ist ein Gehäuse3, das z.B. aus Kunststoff besteht, angeordnet. Am Eingang ist eine Gummidichtung 8 vorgesehen, die ein praktisch luftdichtes Einführen des Aluminiumfolienbandes gestattet. Durch den Stutzen 11 wird kalte, möglichst wasserdampffreie Luft 12 mit Hilfe eines Ventilators eingeblasen. Die Luft entweicht knapp über der Badoberfläche durch ein oder mehrere Rohrstutzen 4 und reißt den an der Badoberfläche um das Aluminiumband herum gebildeten Wasserdampf weg ins Freie.

In der dargestellten Vorrichtung geht das Gehäuse 3 in ein Gehäuse 7 über, das das einlaufende Aluminiumband vor der Einwirkung der elektrischen Ströme •fernhält. Am unteren Teil dieses Abschirmgehäuses, das etwas über die Badoberfläche hinausreicht, ist ebenfalls eine Gummidichtung 8 angebracht. Mit 9 ist eine weitgehend, im elektrischen Sinne fast feldfreie Zone bezeichnet. Wenn die Wandung des Gehäuses 7 aus Metall besteht, hat man es hier mit dem Innern eines Faradayschen Käfigs zu tun.

Dank der Wirkung der beiden Gehäuse kann der Elektrolysestrom unterhalb des Gehäuses 7 schlagartig in voller Stärke zur Einwirkung kommen, so daß die optimalen Bedingungen für verlustarme Kondensatoren geschaffen sind.

ίο Das Aluminiumfolienband 1 ist an den positiven Pol einer Stromquelle angeschlossen. Mit 10 sind die Kathoden bezeichnet, die an den negativen Pol angeschlossen sind und beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Formieren von Aluminiumfolien für Elektrolytkondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumfolienband beim Einlaufen in das Formierbad bis mindestens 1 cm unter dem Badspiegel durch ein das Folienband im Abstand umgebendes Abschirmgehäuse vor der Einwirkung des Elektrolysestromes geschützt und durch eine kräftige Be-

wegung des Elektrolyten von Dampfblasen befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumfolienband bis 5 bis 30 cm unter dem Badspiegel vor der Einwirkung des Elektrolysestromes abgeschirmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Relativbewegung zwischen Aluminiumfolienband und Elektrolyten von mindestens 1 m/min, vorzugsweise mehr als 10 m/min, eingehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, insbesondere in Anwendung auf das Formieren von Aluminiumfolien für Niedervolt- oder Motorstarterkondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf über der Badoberfläche vom Aluminiumfolietiband vor und bis zu dessen Einlaufen in das Formierbad mit Hilfe eines kalten Gases weggeblasen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittstelle des Aluminiumfolienbandes in den Elektrolyten über der Badoberfläche ein rohrförmiges Abschirmgehäuse (3) angeordnet ist, das an seinem unteren Ende in ein

Rohrteil (7) übergeht, welches in das Bad eintaucht und etwas über die Badoberfläche hinausragt und an der Ein- und Austrittstelle der Folie an dem rohrförmigen Abschirmgehäuse eine Gummidichtung (8) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmgehäuse und/oder die Wandung des Rohrteiles (7) als Faradayscher Käfig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem aus der Badoberfläche herausragenden rohrförmigen Abschirmgehäuse für das Einleiten eines kalten Gases ein Rohrstutzen. (11) und für das Entweichen des Gases unmittelbar über der Badoberfläche ein oder mehrere Rohrstutzen (4) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen