DE1103104B - Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Formierung eines Bandes aus filmbildendem Metall, insbesondere von Elektrodenfolien fuer Elektrolytkondensatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrolytischen Formierung eines kontinuierlich durch ein Formierbad hindurchgeführten Bandes aus filmbildendem Metall, insbesondere von Elektrodenfolien für Elektrolytkondensatoren, bei dem das Band durch eine mit ihrem Rand aus der Formierflüssigkeit herausragende erste Formierelektrode hindurch in das Bad eingeführt wird, wobei dieser Elektrode fortwährend dem Bade entzogene Formierflüssigkeit zugeführt wird und das Band an mindestens einer weiteren Formierelektrode, die aus einem Satz von im wesentlichen parallelen flachen Platten besteht, vorbeigeführt wird.

Bekanntlich tritt beim Formieren einer dielektrischen Oxydhaut an einer Fläche aus filmbildendem Metall die größte Stromdichte zu Beginn der Formierung auf, wodurch örtlich eine nachteilige hohe Temperatur auftreten kann. Es stehen mehrere Wege zur Verfügung, um diesem Übelstand abzuhelfen, wenn es sich um ein ununterbrochenes Verfahren handelt, bei dem das Metall in Form eines Bandes durch ein Formierbad an einer oder mehreren Elektroden vorbeigeführt wird. Das Band kann z. B. durch mehrere aufeinanderfolgende Formierbäder hindurchgeführt werden, wobei die Spannung zwischen dem Band und den Elektroden im ersten Bad einen Bruchteil der endgültigen Formierspannung beträgt.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Band durch eine mit dem Rand aus der Formier-Verfahren und Vorrichtung

zur elektrolytischen Formierung

eines Bandes aus filmbildendem Metall, insbesondere von Elektrodenfolien

für Elektrolytkondensatoren

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 18. Mai 1957

Roelof Dirk Bügel, Ceinttuurbaan, Zwolle

(Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

der ersten Formierelektrode und dem zu formierenden Band ein Bruchteil des Potentialunterschiedes zwischen einer weiteren Formierelektrode und dem Band flüssigkeit herausragenden ersten Formierelekrode 30 angelegt und je Zeiteinheit in die erste Formierelekhindurch in das Formierbad eingeführt; diese erste trode soviel Formierflüssigkeit eingeführt wird, daß

Formierelektrode ist trichterförmig, so daß der Abstand vom Band zunächst groß ist und dann allmählich abnimmt, und zwar derart, daß der Widerstand des Bades einem übermäßigen Formierstrom an den noch nicht formierten Bandteilen entgegenwirkt. Eine bei diesem Verfahren verwendete bekannte Vorrichtung weist weiter Mittel auf, um dem Bade fortwährend Flüssigkeit zu entziehen und der ersten trichterförmiein parasitärer Ionenstrom von einer der weiteren Formierelektroden zur ersten Formierelektrode im wesentlichen unterdrückt wird.

Bei einer bevorzugten Anwendungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird das Band mittels Transportrollen im Zickzack durch das Bad hindurchgeführt und dabei, nachdem es eine weitere Formierelektrode passiert hat, wenigstens einmal kurzzeitig

gen Formierelektrode zuzuführen, wodurch eine ste- 40 aus der Flüssigkeit herausgeführt und anschließend

tige Kühlung erreicht wird. Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß im Vergleich zu einem Mehrbadverfahren, wie vorerwähnt, mehr elektrische Energie zum Formieren benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß 4-5 es möglich ist, den Vorteil des geringeren Energieverbrauches des erstgenannten bekannten Verfahrens auch bei einem Verfahren zu erhalten, bei dem nur in einem Bade formiert wird, durch Verwendung einer mit ihrem Rand aus der Formierflüssigkeit herausragendem ersten Formierelektrode, durch welche hindurch das zu formierende Band in das Bad eingeführt wird.

Die Erfindung weist das Merkmal auf, daß zwischen abermals in das Bad durch eine Depolarisationselektrode hindurch eingeführt, die ähnlich wie die erste Formierelektrode ausgebildet ist und deren Potentialunterschied mit dem Band durchschnittlich niedriger als die Spannung zwischen der vorangehenden Formierelektrode und dem Bande ist, wobei auch dieser Depolarisationselektrode stetig Formierflüssigkeit zugeführt wird, um einen parasitären Ionenstrom zu dieser Elektrode zu unterdrücken.

Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, die eine mit ihrem Rand aus der Formierflüssigkeit herausragende Elektrode aufweist, durch welche das Band von oben nach unten hindurch-

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läuft und unter welcher eine weitere, im wesentlichen keit entzieht und diese durch eine Leitung 32 zwischen

aus flachen Platten bestehende Elektrode angeordnet den Elektroden 11, 12 und 13 verteilt. Die von der

ist, wobei die Elektroden mit dem negativen Pol einer Pumpe zu diesen Elektroden gepumpte Flüssigkeit

Spannungsquelle verbunden sind, deren positiver Pol wird oben in die Elektroden eingeführt und fließt

mit einer Kontakteinrichtung für das Band verbunden 5 durch eine schlitzförmige Öffnung 22 am unteren Ende

ist. Diese Vorrichtung weist das Merkmal auf, daß der Elektroden, durch welche auch, das Band 3 hin-

die erstgenannte Elektrode an der Außenseite mit einer durchgeführt wird, in den Behälter 1 zurück.

Isolierschicht versehen ist und am unteren Ende eine Das Formieren des Bandes 3 geht wie folgt vor

enge schlitzförmige Öffnung für das Band besitzt. sich. Von einer gestrichelt dargestellten Vorratsrolle

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich- io 24 wird das Band 3, das vorher zur Vergrößerung sei-

nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er- ner wirksamen Oberfläche auf bekannte Weise einer

läutert. Ätzbehandlung unterzogen worden ist, stetig abge-

In der Zeichnung ist ein aus dickem Aluminium- wickelt und entweder unmittelbar oder durch ein nicht

blech bestehender Formierbehälter mit 1 bezeichnet, dargestelltes Vorbad, in welchem auf der Folie auf

der mit einer Formierflüssigkeit 2 gefüllt ist, durch 15 bekannte Weise elektrolytisch eine nichtisolierende

welche eine bandförmige Aluminiumfolie 3 Zickzack- Oxydhaut gebildet wird, über die aufeinanderfolgen-

förmig hindurchgeführt wird. Die Formierflüssigkeit den Rollen 4, 8, 5 usw. geführt. Wird das Band un-

kann, wie üblich, Ammoniumborat oder Borax und mittelbar von der Vorratsrolle24 über die Rolle4 ge-

Borsäure enthalten. Oberhalb des Behälters 1 sind vier führt, so kann diese Rolle, wie oben geschildert, als

Transportrollen 4, 5, 6 und 7 angeordnet, und unten 20 Kontakteinrichtung für die Stromzufuhr zum Band

im Bad etwa senkrecht unter den Rollen 4, 5 und 6 dienen. Findet eine anodische Oxydationsbearbeitung

befinden sich drei weitere Transportrollen 8, 9 und 10. in einem Vorbade statt, so empfiehlt es sich, die

Die Rollen 5 bis 10 bestehen aus keramischem Werk- Stromzufuhr zum Band vor diesem Vorbade vorzu-

stoff; die Rolle 4 kann ebenfalls aus diesem Werkstoff nehmen, z. B. an der Vorratsrolle 24; die Rolle 4 kann

oder aus nichtrostendem Stahl bestehen, wobei dann 25 dann ebenso wie die anderen Transportrollen aus ke-

die Rolle als elektrische Kontakteinrichtung für das ramischem Stoff bestehen.

Band 3 dienen kann. Beim Eintritt der Folie 3 in die Formierflüssigkeit 2

Unter jeder Rolle4, 5 und 6 ist eine nach oben wird das Band mit einer elektrischen Spannung fortrichterförmig erweiterte mit 11, 12 bzw. 13 bezeich- miert, die nur einen Bruchteil, im Beispiel die Hälfte nete Elektrode angeordnet, und zwar derart, daß diese 30 der Spannung beträgt, bei der das Band endgültig for-Elektroden mit ihrem oberen Rand aus der Oberfläche miert wird. Deshalb erübrigen sich besondere Madder Formierflüssigkeit 2 herausragen. Die Elektroden nahmen, um den Formierstrom des Bandteiles, der 11, 12 und 13 sind gegen den Behälter 1 isoliert. Im erstmalig mit der Formierflüssigkeit in Berührung Behälter 1 sind ferner eine Anzahl weiterer Elektro- kommt und also noch nicht formiert ist, zu beschränden 14, 15 untergebracht, die im wesentlichen aus 35 ken. Nach der ersten Formierung in der Elektrode 11 parallelen flachen Platten bestehen, zwischen denen durchläuft das Band eine senkrechte Elektrode 14 und das Folienband 3 hindurchgeführt wird. Die Elektro- eine weitere ähnliche Formierelektrode 15, die in bedenl4 sind am oberen Ende, wo sie die Elektroden zug auf das Band die volle Formierspannung haben. 11, 12 und 13 umgeben, erweitert. Die Elektroden 14 Im vorliegenden Beispiel beträgt der Spannungsunter- und 15 bestehen aus nichtrostenden Stahlplatten, die ₄₀ schied zwischen der Elektroden und dem Band3 die mechanisch und elektrisch mit den Wänden des Be- Hälfte des Spannungsunterschiedes zwischen den weihältersl verbunden sind. Die Innenseiten dieser Plat- teren Formierelektroden 14, 15 und dem Band. Das ten sind entsprechend den Innenseiten der Elektroden Verhältnis dieser beiden Spannungen kann aber ver-11, 12 und 13 mit einer Anzahl isolierender Distanz- schieden gewählt sein, z. B. etwa zwischen 1:4 und teile (nicht dargestellt) versehen, um Kurzschluß zwi- 45 3:4 liegen. Das Verhältnis 1:2 ist aber das günstigste, sehen dem Band 3 und der betreffenden Elektrode zu weil dabei die benötigte Energie minimal ist.
verhüten. Der Behälter 1 ist elektrisch mit dem nega- Das Band 3 wird bei der Führung über die Transtiven Pol einer Spannungsquelle 16 verbunden, deren portrolle 5 und über die Transportrolle 6 oberhalb des positiver Pol mit einer Kontakteinrichtung für das Flüssigkeitsspiegels im Behälter 1 geführt, wodurch Folienband 3 verbunden ist. Diese Kontakteinrichtung ₅₀ eine gute Entgasung der Folie erfolgt, so daß die weikann aus einer mit der Transportrolle 4 zusammen- tere Formierung leichter erfolgen kann. Nach den arbeitenden Bürste 23 bestehen, wenn die Rolle 4 Rollen 5 und 6 wird das Band durch eine der aus der elektrisch leitend ist. _ Flüssigkeit herausragenden Elektroden 12 bzw. 13

Die Elektroden ist mit dem negativen Pol einer hindurch wieder in den Behälter 1 eingeführt. Die

Spannungsquelle 17 verbunden, deren positiver Pol ₅₅ elektrische Spannung zwischen diesen Elektroden 12

ebenfalls mit der Kontakteinrichtung für das Folien- _und 13 _und dem Band 3 wechselt infolge der periodi-

band 3 verbunden ist. sehen Umschaltung des Schalters 19 zwischen Null

Die Elektroden 12 und 13 liegen an dem Umschalt- und der Spannung der Spannungsquelle 17 bzw. der

kontakt 18 eines periodisch, z. B. einige Male je Se- Spannungsquelle 16 oder aber zwischen der Spannung

künde umschaltbaren Schalters 19, dessen feste Kon- 60 der Spannungsquelle 17 und der Spannungsquelle 16,

takte mit dem Umschaltkontakt der Schalter 20 bzw. j_e nach Stellung der Schalter 20 und 21. Die Elektro-

21 verbunden sind. Die festen Kontakte des Schalters den 12 und 13 bilden also Depolarisationselektroden,

21 liegen an den Klemmen der Spannungsquelle 17 die jeweils durch Stoßentladung der beim Passieren

und die festen Kontakte des Schalters 20 sind mit dem der vorangehenden Formierelektroden 14 und 15 auf

negativen Pol der Spannungsquelle 17 bzw. mit dem 65 dem Band formierten dielektrischen Haut auf und in

negativen Pol der Spannungsquelle 16 verbunden. Die dieser Haut vorhandene, der Weiterformierung im

Spannung der Quelle 17 entspricht ungefähr der hai- Wege stehende Ionen entfernen,

ben Spannung der Quelle 16. Weil die Elektroden fortwährend und die Elek-

Die Vorrichtung besitzt weiter eine Pumpe 30, die trodenl2, 13 periodisch positiv in bezug auf die

durch eine Leitung 31 dem Behälter 1 Formierflüssig- 70 Elektroden 14, 15 und den Behälter 1 sind, kann im

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Bade ein parasitärer Ionenstrom zwischen ihnen entstehen. Um dies zu verhüten, sind die Außenwände der Elektroden 11, 12 und 13 mit einer Isolierschicht 25 versehen. Diese Schicht kann aus einer isolierenden Oxydhaut eines filmbildenden Materials, wie z. B. Aluminium, bestehen, aus dem die genannten Elektroden hergestellt sein können.

Um zu verhüten, daß sich ein Ionenstrom von den Elektroden 14 und 15 zur Innenseite der Elektroden 11, 12 und 13 entwickelt, wird die von der Pumpe 30 dem Behälter entzogene Formierflüssigkeit je Zeiteinheit in einer solchen Menge durch Pumpen zirkuliert, daß in den Öffnungen 22 eine sich der Ionenbewegung entgegengesetzte Stromgeschwindigkeit der Formierflüssigkeit entsteht. Die Elektroden 11, 12 und 13 sind an der Innenseite mit einer Fläche aus einem nichtfilmbildenden, korrosionsbeständigen Metall versehen. Diese Innenwand kann z. B. aus nichtrostendem Stahl, Nickel oder Monelmetall bestehen. Hierdurch wird verhütet, daß sich auf dieser Innenwand eine isolierende* Oxydhaut bildet. Die Elektroden 11, 12 und 13 können völlig aus einem solchen nichtfilmbildenden Metall bestehen und an der Außenseite mit einer gesondert aufgetragenen Isolierschicht, z. B. aus keramischen oder glasartigem Material, versehen sein.

Der Behälter 1 kann auf übliche Weise mit Kühlmitteln versehen sein; es kann z. B. die von der Pumpe 30 zirkulierte Formierflüssigkeit durch einen Kühler hindurchgeführt werden.

Nachdem das nunmehr formierte Folienband 3 die Rolle 7 passiert hat, kann es in üblicher Weise durch ein Waschbad hindurchgeführt werden. Nachdem das Band getrocknet worden ist, z. B. indem es an einer Reihe von Wärmestrahlern vorbeigeführt wird, wird das Band auf eine Vorratsrolle aufgewickelt.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur elektrolytischen Formierung eines kontinuierlich durch ein Formierbad hindurchgeführten Bandes aus filmbildenden Metall, insbesondere von Elektrodenfolien für Elektrolytkondensatoren, bei dem das Band durch eine mit ihrem Rand aus der Formierflüssigkeit herausragende erste Formierelektrode hindurch in das Bad eingeführt wird, wobei dieser Elektrode fortwährend dem Bade entzogene Formierflüssigkeit zugeführt wird und das Band an mindestens einer weiteren Formierelektrode, die aus einem Satz von im wesentlichen parallelen flachen Platten besteht, vorbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Formierelektrode und dem zu formierenden Band ein Bruchteil des Potentialunterschiedes zwischen einer weiteren Formierelektrode und dem Band angelegt und je Zeiteinheit in die erste Formierelektrode soviel Formierflüssigkeit eingeführt wird, daß ein parasitärer Ionenstrom von einer der weiteren Formierelektroden zur ersten Formierelektrode im wesentlichen unterdrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Formierelektrode und dem Band ungefähr die Hälfte des Potentialunterschieds zwischen einer weiteren Formierelektrode und dem Band angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mittels Transportrollen im Zickzack durch das Bad hindurchgeführt wird und dabei, nachdem es eine weitere Formierelektrode passiert hat, wenigstens einmal kurzzeitig aus der Flüssigkeit herausgeführt und anschließend abermals in das Bad, durch eine Depolarisationselektrode hindurch, eingeführt wird, die ähnlich wie die erste Formierelektrode ausgebildet ist und deren Potentialunterschied mit dem Band durchschnittlich niedriger als die Spannung zwischen der vorangehenden Formierelektrode und dem Bande ist, wobei auch dieser Depolarisationselektrode stetig Formierflüssigkeit zugeführt wird, um einen parasitären Ionenstrom zu dieser Elektrode zu unterdrücken.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Depolarisationselektrode und dem Band eine Spannung angelegt wird, die aus periodischen, rechteckigen Impulsen besteht.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, die eine mit ihrem Rand aus der Formierflüssigkeit herausragende Elektrode aufweist, durch welche das Band von oben nach unten hindurchläuft und unter welcher eine weitere, im wesentlichen aus flachen Platten bestehende Elektrode angeordnet ist, wobei die Elektroden mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden sind, deren positiver Pol mit einer Kontakteinrichtung für das Band verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte Elektrode an der Außenseite mit einer Isolierschicht versehen ist und am unteren Ende eine enge schlitzförmige Öffnung für das Band besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht an der Außenseite der erstgenannten Elektrode aus einer dielektrischen Oxydhaut eines aus filmbildendem Metall bestehenden Teiles der Elektrode besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der erstgenannten Elektrode aus einem nicht filmbildenden Metall, wie nichtrostendem Stahl, besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 005 191.

Hierzu I Blatt Zeichnungen