DE1087867B

DE1087867B - Manufacture of aluminum foils for electromagnetic windings

Info

Publication number: DE1087867B
Application number: DER18275A
Authority: DE
Inventors: Harrods Creek; Thomas E Lewis Jun; Clarence F Manning; John Staley
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1955-02-09
Filing date: 1956-02-08
Publication date: 1960-08-25

Description

Es ist bereits seit langem erwünscht, Aluminiumfolien und dünne Metallstreifen für elektromagnetische Wicklungen zu verwenden, jedoch schwierig, bei der Herstellung nichtleitender Überzüge eine genügende Isolierung nicht nur der Oberflächen sondern auch der Kanten der Wicklungsstreifen zu erzielen. Beim Schneiden der Streifen aus Bahnen handelsüblicher Breite bilden sich bekanntlich scharfe Kanten oder Zacken von mikroskopischer Feinheit, die man versucht hat unschädlich zu machen durch Unterlegung mit Papierstreifen, die innerhalb der Folienkanten abgeschnitten wurden und nach Behandlung der Spule mit für das Papier neutralen Chemikalien eine Bildung vorspringender Isolationskanten ermöglichen.It has long been desirable to use aluminum foils and thin metal strips for electromagnetic Windings to use, but difficult to use in making non-conductive coatings to achieve sufficient insulation not only of the surfaces but also of the edges of the winding strips. When the strips are cut from webs of commercially available width, it is known that sharp ones are formed Edges or spikes of microscopic delicacy that have been tried to render harmless by means of Underlay with paper strips that were cut off within the foil edges and after treatment the coil with chemicals that are neutral for the paper causes the formation of protruding insulation edges enable.

Nach anderen Versuchen zur Beseitigung der erwähnten Nachteile hat man die Kanten mit Aluminium überzogen und die Aluminiumstreifen in Bäder oxydiert, ohne jedoch eine ausreichende Isolation der Kanten zu erreichen.After other attempts to eliminate the disadvantages mentioned, the edges are made of aluminum coated and the aluminum strips oxidized in baths, but without sufficient insulation of the To achieve edges.

Das vorliegende Verfahren besteht in der Anwendung des Verfahrens zur Vorbehandlung und anodischen Oxydation von Aluminium auf die Herstellung von Aluminiumfolien zur Verwendung für elektromagnetische Wicklungen, wobei von den Randkanten der durch Schneiden in der gewünschten Größe erhaltene Streifen zunächst durch mechanische Behandlung, vorzugsweise durch umlaufende Bürstenwalzen, zur Abrundung entfernt wird, dann durch chemisches Polieren die Randkanten weitergeglättet werden und anschließend durch anodische Oxydation eine elektrisch isolierende Schicht gleichmäßiger Stärke aufgebracht wird.The present method consists in applying the pretreatment and anodic process Oxidation of aluminum on the manufacture of aluminum foils for use in electromagnetic Windings, being obtained from the marginal edges by cutting to the desired size Strips initially by mechanical treatment, preferably by rotating brush rollers, for Rounding is removed, then the edge edges are further smoothed by chemical polishing and then an electrically insulating layer of uniform thickness is applied by anodic oxidation will.

Für die elektrolytische Oxydation von Aluminium ist an sich die Kombination der Verfahrensschritte einer mechanischen Kantenbehandlung mit chemischer Polierung vor der anodischen Oxydation bekannt, wie es auch allgemein in der Galvanotechnik bekannt war, daß bei der anodischen Oxydation an Spitzen und Kanten feine Risse und Spalten entstehen, welche die Durchschlagsfestigkeit naturgemäß nicht begünstigen.The combination of process steps is essential for the electrolytic oxidation of aluminum mechanical edge treatment with chemical polishing prior to anodic oxidation known as it was also generally known in electroplating that in the case of anodic oxidation on tips and Edges, fine cracks and crevices appear, which naturally do not favor the dielectric strength.

Es hat sich gezeigt, daß ein auf diese Weise erzeugter oxydischer Film auf Windungsstreifen aus Aluminium viele Vorteile gegenüber anderen Isolationsmaterialien bietet, da er nicht nur eine dauerhafte Isolierung darstellt, sondern auch ermöglicht, bei höheren Temperaturen als dies mit organischen Isolierungen möglich ist, zu arbeiten und dazu den Vorteil großer Wohlfeilheit gegenüber anorganischen Isolierungen, wie Glas und Glimmer besitzt, insbesondere auch in minimaler Dicke eine hervorragende Isolierungswirkung auch an den Kanten feinster Streifen aufweist.It has been shown that an oxidic film produced in this way has winding strips Aluminum offers many advantages over other insulation materials, as it is not only permanent Isolation represents, but also allows, at higher temperatures than this with organic Insulations is possible to work and this has the advantage of great cheapness over inorganic ones Insulation, such as glass and mica, is excellent, especially even in minimal thickness Has an insulating effect even on the edges of the finest stripes.

Geschnittene Streifen aus Aluminiumfolie mit einer Herstellung von Aluminiumfolien
für elektromagnetische WicklungenCut strips of aluminum foil with a manufacture of aluminum foils
for electromagnetic windings

Anmelder:Applicant:

Reynolds Metals Company,
Richmond, Va. (V. St. A.)Reynolds Metals Company,
Richmond, Va. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Eysseneckstr. 36Representative: Dipl.-Ing. R. Amthor, patent attorney,
Frankfurt / M., Eysseneckstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. Februar 1955Claimed priority:
V. St. v. America 9 February 1955

Clarence F. Manning, Harrods Creek,
Thomas E. Lewis jun. und John Staley,Clarence F. Manning, Harrods Creek,
Thomas E. Lewis Jr. and John Staley,

Louisville, Ky. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt wordenLouisville, Ky. (V. St. Α.),
have been named as inventors

Stärke von 0,2 mm und darunter, die mit einer unter Vergrößerung sichtbaren glatt abgerundeten Kante hergestellt sind, erhalten sowohl auf ihren Hauptflächen wie auch ihren Kanten eine gleichmäßige Oxydationsschicht. Thickness of 0.2 mm and less, those with a smooth rounded edge that is visible under magnification are made, receive a uniform oxidation layer on both their main surfaces and their edges.

Zur Durchführung des Verfahrens geht man zweckmäßig derart vor, daß der von einer Vorratsrolle unter Spannung ablaufende Aluminiumfolienstreifen zwischen zwei oder mehreren Paaren von Bürstenwalzen hindurchgeführt wird, wobei zur Unterstützung des Streifens und zum Ausgleich der von den Bürsten auf die Ober- bzw. Unterkante des Streifens ausgeübten Kräfte zwischen den Walzenpaaren Stützblocks angeordnet sind, unter denen hindurch bzw. über welche hinweg abwechselnd der Streifen geführt wird, während man zum chemischen Polieren in an sich bekannter Weise die Kanten des Folienstreifens zweckmäßig in eine aus Phosphorsäure und einer verhältnismäßig geringeren Menge Salpetersäure bestehende, eine Temperatur zwischen 65,6 und 104,4° C, vorzugsweise zwischen 76,7 und 93,3° C aufweisende wässerige Lösung taucht.To carry out the method, it is expedient to proceed in such a way that the from a supply roll aluminum foil strips running under tension between two or more pairs of brush rollers is passed through, to support the strip and to compensate for the brush forces exerted on the upper and lower edges of the strip between the pairs of rollers and support blocks are arranged, under which through or over which the strips are alternately guided while the edges of the film strip are used for chemical polishing in a manner known per se expediently in one consisting of phosphoric acid and a relatively smaller amount of nitric acid, having a temperature between 65.6 and 104.4 ° C, preferably between 76.7 and 93.3 ° C aqueous solution dips.

Der nach dem chemischen Polieren in Wasser gespülte und an der Luft getrocknete Streifen wird in der für die anodische Oxydation von Aluminium an sich bekannten Weise zweckmäßig unter Anwendung von Gleichstrom bei einer Stromdichte von 2,69 bis 3,23 Amp./dm² auf seiner Gesamtoberfläche überzogen.The strip, rinsed in water after chemical polishing and dried in the air, is expediently applied in the manner known per se for the anodic oxidation of aluminum using direct current at a current density of 2.69 to 3.23 amps / dm ² on its Total surface covered.

009 588/366009 588/366

Das Bad kann eine wäßrige Losung von Schwefelsäure von 15 bis 18% bei Zimmertemperatur sein.The bath can be an aqueous solution of 15 to 18% sulfuric acid at room temperature.

Die Dauer der Behandlung beträgt etwa 6 bis 13 Minuten, worauf nach dem Spülen des oxydierten Folienstreifens in üblicher Weise die erzeugte iso-Herende Schicht in einem Heißwasserbad von z. B. 93,3° C geschlossen wird und gegebenenfalls eine weitere Behandlung mit Dampf angeschlossen wird und schließlich die isolierende Schicht einen Überzug aus Silikon erhält.The duration of the treatment is about 6 to 13 minutes, followed by rinsing the oxidized Film strips in the usual way the iso-Herende layer produced in a hot water bath of z. B. 93.3 ° C is closed and, if necessary, a further treatment with steam is connected and finally the insulating layer is given a silicone coating.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Vorgang der mechanischen Behandlung des Streifens,Fig. 1 shows in perspective the process of mechanical treatment of the strip,

Fig. 2 in schematischer Ansicht die Einwirkung des Schleifvorgangs auf die oberen Kanten des Streifens;Fig. 2 is a schematic view of the action of the grinding process on the upper edges of the strip;

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung, welche die *5 Isolationseigenschaften der Isolierschicht zeigt, die auf Streifen aufgebracht ist, aus denen z. B. die Spulen eines Transformators gewickelt sind.3 is a perspective view showing the * 5 Shows insulation properties of the insulating layer applied to strips from which z. B. the coils of a transformer are wound.

Im einzelnen ist nach Fig. 1 und 2 der Aluminiumstreifen 1 nach dem Schneiden in Form einer Rolle 2 auf einer entsprechend gebremsten oder in anderer Weise verzögerten Welle 3 aufgewickelt gezeigt, von der er durch herkömmliche Abroll- und Aufnahmevorrichtungen abgenommen werden kann, wobei der Streifen in fortlaufender Längsbewegung unter Spannung gehalten wird. Mit 4/5 sind zwei Bürstenwalzen bezeichnet, die auf zwei angetriebenen parallelen Wellen sitzen und an den Kanten die Oberfläche des Streifens 1 angreifen.In detail, according to FIGS. 1 and 2, the aluminum strip 1 is in the form of a roll 2 after cutting shown wound on a correspondingly braked or otherwise delayed shaft 3, of which it can be removed by conventional unrolling and receiving devices, the Strip is held under tension in a continuous longitudinal movement. With 4/5 there are two brush rollers referred to, which sit on two driven parallel shafts and at the edges the surface of the strip 1 attack.

Die Bürstenwalzen arbeiten zweckmäßig symmeirisch, indem ihre Wellen 6 und 7 einzeln und mit gleicher Geschwindigkeit von einer gemeinsamen Kraftquelle, z. B. über ein Getriebe, angetrieben werden. Ein fester, rechteckiger Stützblock 8 liegt unter dem Streifen I₁ und zwar dort, wo die erwähnten Bürstenwalzen seitlich angreifen. Dieser Stützblock dient zum Ausgleich der von den Bürsten ausgeübten Kräfte, ohne daß der Streifen eine übermäßige Spannung aufweisen muß. Die Bürstenwalzen 9 und 10 werden von dem Streifen anschließend durchlaufen, wobei die unteren Kanten des Streifens 1 gebürstet werden. Entsprechend ist Stützblock 11 oberhalb des Streifens 1 angeordnet. In der Praxis können je nach Wunsch noch ein oder weitere derartige Walzenpaare von Stützblöcken vorgesehen werden, unter denen bzw. über welche die Streifen geführt werden.The brush rollers work appropriately symmetrically by their shafts 6 and 7 individually and at the same speed from a common power source, for. B. via a gearbox. A solid, rectangular support block 8 lies under the strip I ₁ , namely where the mentioned brush rollers engage laterally. This support block is used to counterbalance the forces exerted by the brushes without the strip having to be under excessive tension. The brush rollers 9 and 10 are then passed through by the strip, the lower edges of the strip 1 being brushed. Correspondingly, the support block 11 is arranged above the strip 1. In practice, one or more such roller pairs of support blocks can be provided as desired, under or over which the strips are guided.

Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt die Durchschlagsfestigkeit eines Überzugs auf einer Wickkingsfolie sowohl auf den Oberflächen wie auf den Kanten. Es ist daraus ersichtlich, daß die Durchschlagsfestigkeit entsprechend der Dauer der Oxydationsbehandlung ansteigt. Eine Prüfung der Durchschlagsfestigkeit der Kanten unter Benutzung einer Quecksilberelektrode beweist das Vorhandensein eines wirksamen Isolationsüberzugs, wie sich aus der unteren Kurve ergibt.The diagram according to FIG. 3 shows the dielectric strength of a coating on a wrapping foil both on the surfaces and on the edges. It can be seen that the dielectric strength increases according to the duration of the oxidation treatment. A test of the dielectric strength of the Edges using a mercury electrode proves the presence of an effective insulation coating, as can be seen from the lower curve.

Bei der Erzeugung dieser Isolationsschicht wurden folgende Bedingungen eingehalten.The following conditions were met when creating this insulation layer.

2 Minuten chemisch polieren — mit Phosphorsäure und Salpetersäure, (siehe oben) — spülen, anodisch oxydieren bei 2,69 Amp./dm², Bad: 21° C, 15 bis 18% Schwefelsäure.Chemically polish for 2 minutes - with phosphoric acid and nitric acid, (see above) - rinse, anodically oxidize at 2.69 amps / dm ² , bath: 21 ° C, 15 to 18% sulfuric acid.

Die fertigen Streifen können mittels üblicher Wikkelvorrichtungen in Form eines Hohlzylinders zu Transformatorspulen verarbeitet werden, wobei man während des Wickeins zweckmäßig Schmiermittel, die unter dem Handelsnamen Silikonöl bekannt sind, verwendet.The finished strips can be closed by means of conventional winding devices in the form of a hollow cylinder Transformer coils are processed, whereby during the winding it is advisable to use lubricants, which are known under the trade name silicone oil is used.

Claims

Patent claims:

1. Application of the process for pretreatment and anodic oxidation of aluminum on the production of aluminum foils for use in electromagnetic windings, from the marginal edges of the strip obtained by cutting to the desired size Metal initially by mechanical treatment, preferably by rotating brush rollers, is removed for rounding, then the edge edges are further smoothed by chemical polishing and then an electrically insulating layer through anodic oxidation uniform thickness is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that of a supply roll below Tension-running aluminum foil strips between two or more pairs of brush rollers is passed through, in order to support the strip and to compensate for the the brushes on the upper and lower edges of the strip between the pairs of rollers Support blocks are arranged, under which through or over which alternately the strip is guided.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that for chemical polishing the edges of the film strip in one made of phosphoric acid and a relatively small one Amount of nitric acid existing at a temperature between 65.5 and 104.4 ° C, aqueous acid solution can be immersed.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the film strips of anodic oxidation using direct current at a current density of 2.69 to 3.23 amp / dm ² for a period of about 6 to 13 minutes in an acid bath are subjected, which preferably contains sulfuric acid in a concentration of 15 to 18% at room temperature, and that after rinsing the oxidized Fplienstreifen with water, the insulating layer produced by the anodic oxidation in a hot water bath of 93.3 ° C and optionally by a further treatment with steam closed and finally a coating of silicone is applied to the insulating layer.

Considered publications:

German Patent Nos. 808 519, 837 632, 494;

U.S. Patent No. 2,537,433; Galvanotechnik (formerly Pfanhauser) 1949, p. 1101;

Jenny: "The electrolytic oxidation of aluminum", 1938, p. 182 and p. 190/191;

Hübner-Schiltknecht: "The practice of anodic oxidation of aluminum", 1956, p. 95/06.

1 sheet of drawings