DE1106420B - Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden fuer Elektrolytkondensatoren mittels elektrolytischer AEtzung - Google Patents

Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden fuer Elektrolytkondensatoren mittels elektrolytischer AEtzung

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DE1106420B
DE1106420B DEK33623A DEK0033623A DE1106420B DE 1106420 B DE1106420 B DE 1106420B DE K33623 A DEK33623 A DE K33623A DE K0033623 A DEK0033623 A DE K0033623A DE 1106420 B DE1106420 B DE 1106420B
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electrolyte
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Dr Karl Kilchling
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/055Etched foil electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/02Etching

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Description

  • Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden für Elektrolytkondensatoren mittels elektrolytischer Ätzung Die elektrolytische Behandlung von Leichtmetalloberflächen, insbesondere von Aluminium und seinen Legierungen, umfaßt verschiedene Arten anodischer Oxydation, anodisches Glänzen oder Polieren und anodische Aufraubungsätzung. Welche der genannten Wirkungen eintritt, hängt von der besonderen Zusammensetzung des Elektrolyten und von der Lenkung der Elektrolyse ab.
  • Korrosionsschutzschichten werden vorwiegend durch anodische Oxydation in wäßrigen Lösungen von Schwefelsäure oder Oxalsäure erzeugt, desgleichen elektrisch isolierende Überzüge, während dielektrisch wirkende Ventilschichten durch anodische Oxydation in Borsäurelösungen hergestellt werden. Um bei der kontinuierlichen Durßhlaufbehandlung von draht- oder bandförmigem Bearbeitungsgut die Schwierigkeit des direkten Stromanschlusses an das durchgezogene Metall zu vermeiden, wurde die Anwendung von Durchzugskammern für den Elektrolyt vorgeschlagen, durch welche der Strom dem durchgezogenen Draht oder Band mit Hilfselektroden durch den Elektrolyt zugeleitet wird. Dem gleichen Zweck dient die Unterteilung der Spannung in mehrere Stufen und der Einbau von Stromblenden aus isolierendem Material in den Elektrolyt. Durch die gleichen Maßnahmen kann auch die Entstehung zu hoher Stromdichten an den Eintrittsstellen des durchgezogenen Metalls in den Elektrolyt verhindert werden.
  • Die genannten Verfahren sind schichtauftragender Natur. Demgegenüber sind das anodische Glänzen und die anodischeÄtzaufraubung metallabtragender Natur, und zwar wird das Glänzen in besonderen Glänzelektrolyten vorgenommen, welche die Metalloberfläche einebnen und einen hochspiegelnden Glanz auf ihr erzeugen, der praktisch oxydfrei und dadurch für direkte Lötverbindungen geeignet ist. Hauptverwendung des Glänzens ist die Erzeugung von Hochpolitur auf Aluminiumgegenständen und Aluminiumspiegeln, doch muß in jedem Fall nach der Glänzung eine glasklare anodische Schutzschicht über der Politur zum Verhüten nachträglicher Trübung erzeugt werden.
  • Die anodische Ätzaufrauhung ist immer stark metallabtragend. Sie wird in besonderen Ätzelektrolyten vorgenommen, die in der Regel Salzsäure und/ oder Chloride enthalten. Der Verbrauch an elektrischer Energie für die Ätzung ist beträchtlich. Es ist bereits bekanntgeworden, daß der Strom für die Ätzaufrauhung aus dem Ätzvorgang selbst teilweise dadurch gewonnen werden kann, daß das aufzurauhende Aluminiumband als Elektrode in einem außen kurzgeschlossenen galvanischen Element durch dessen eigenen Strom geätzt wird, dessen zweite Elektrode elektropositiver ist als das Ventilmetall Aluminium und dessen Elektrolyt so beschaffen ist, da,ß er auch ohne Stromanwendung eine Ätzwirkung auf das Aluminuim ausübt.
  • Im Elektrolyt dieser Anordnung fließt der Eigenstrom vom Aluminium zur elektropositiveren zweiten Elektrode, z. B. Grafit, und erzeugt an ihr Wasserstoff, am Aluminium Chlor, welches unter Bildung von Aluminiumchlorid die Ätzung bewirkt. Der an der Kohle entstehende Wasserstoff und die an beiden Elektroden auftretenden Konzentrationsänderungen des Elektrolyts haben die Entstehung von Sekundärspannungen zur Folge, die einen Gegenstrom erzeugen, der den primären Strom des Elementes schwächt, so daß die Ätzwirkung dieser Anordnung durch die mit dem Fluß des Primärstromes einsetzende Polarisation begrenzt ist. Durch Rühren des Elektrolyts, Einblasen von Luft in ihn und durch Zusatz von Sauerstoff abgebenden Stoffen, sogenannten Depolarisatoren, kann die Polarisation teilweise aufgehoben werden, so daß Dauerspannungen von 1 Volt und konstante Ströme von 0,030 Ampere pro Ouadratzentimeter zur Verfügung stehen. Wenn Aluminium von 99,99°/o Beingehalt aufgerauht werden muß, so muß der rein chemische Anteil der Ätzung durch Erhöhung der Aggressivität des Elektrolyts so verstärkt werden, daß der elektrische Anteil der Ätzung sehr klein bleibt und die vermehrten Schwierigkeiten nicht lohnt.
  • Bei dem vorliegenden Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden für Elektrolytkondensatoren mittels elektrolytischer Ätzung, bei welchem das Ventilmetall die Anode und ein elektropositiver Leiter die Kathode eines galvanischen Elementes mit geschlossenem äußerem Stromkreis ohne Fremdstromquelle darstellen, bilden gemäß der Erfindung sowohl das Ventilmetall mit dem Ätzelektrolyt als auch der elektropositivere Leiter mit einem anderen Elektrolyt je ein Halbelement des galvanischen Elementes, wobei die Elektrolyte der beiden Halbelemente durch ein stromdurchlässiges Diaphragma voneinander getrennt, aber durch einen Außenleiter elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird somit ein galvanisches Element mit zwei Elektrolyten benutzt, das bekanntlich so ausgebildet werden kann, daß seine elektromotorische Kraft konstant bleibt. Das aufzurauhende Ventilmetall mit dem Ätzelektrolyt bildet das anodischeHalbelement, der elektropositivereLeiter und der zweite Elektrolyt das kathodischeHalbelemen.t. Das Ventilmetall und der elektropositivere Leiter sind außerhall> des Elementes leitend verbunden. Die beiden Elektrolyten sind durch ein Diaphragma voneinander getrennt, das stromdurchlässig ist, z. B. durch eine Tonzelle.
  • Die grundsätzliche Anordnung zur Ausübung des \-erfahrens ist in Abb. 1 dargestellt. Darin bedeutet 1 das aufzurauhende Ventilmetall, 2 den Ätzelektrolyt, 3 den elektropositiveren Leiter, 4 den Kathodenelektrolyt. 5 das Diaphragma und 6 die äußere leitende 'Verbindung der freien Pole des Elementes. Bei einem Ausführungsbeispiel der Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung ist das aufzurauhende Ventilmetall 1 Aluminium, der Ätzelektrolyt 2 Salzsäure, der elektropositivere Leiter 3 Elektrodenkette bzw. Grafit und der Kathodenelektrolyt 4 Salpetersäure.
  • Der Strom fließt außerhalb des Elementes von der Kohle zum Aluminium und im Element vom Alumi-:,ium zur Kohle. Die Chlorionen der Salzsäure wandern zur Anode Aluminium, die Wasserstoffionen der Salzsäure gegen die Kohlekathode und werden von der die Kohle umgebenden Salpetersäure zu Wasser oxydiert, so daß sie keine Polarisations-Gegenspannung erzeugen können.
  • In Abb. 2 ist eine Ätzanlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mit einer Durchzugseinrichtung für das aufzura.uhende Aluminiumband darge.tellt. Es bedeutet 1 das Aluminiumband., 2 den anolischen Ätzelektrolyt, 3 die Kohleelektroden, 4 den katholischen Elektrolyt, der in den Tondiaphragmen 5 die I@nhleelehtroden umgibt, 6 den Außenleiter, der die freien Pole der Kohleelektroden mit den Enden des Aluminiumbandes auf der Abwickeltrommel 7 und der Aufwickeltronimel 8 verbindet; die Umleitrollen 9 leiten das Aluminiumband durch den Ätzelektrolyt zwischen je zwei Tondiaphragmen hindurch.
  • :@tzelelstrolyt kann eine Säurelösung, eine Salzlösunoder eine Mischung beider sein. Der kathodische Elektrolyt ist, entsprechend der Lehre von den konstanten galvanischen Elementen, eine Flüssigkeit, die leicht Sauerstoff abgibt, so daß der durch die Elektrolyse im Element katholisch abgeschiedene Wasserstoff durch Oxydation unschädlich gemacht wird.
  • Der Fortschritt der Erfindung besteht in der Verbilligung des elektrolytischen Ätzverfahrens, die durch den Fortfall der hohen Kosten für den Ätzstrom und die umfangreichen elektrischen Einrichtungen für seine Erzeugung bedingt ist.
  • Die Angaben in den folgenden Beispielen beziehen sich auf 99,99'°/oiges Aluminium.
  • Beispiel 1 Ätzelektrolyt: wäßrige Lösung von 10% Salzsäure und etwa 10% Aluminiumchlorid. Kathodenelektrolyt ist Salpetersäure der Dichte 1,4. Bei einer Temperatur von 25° C liefert das Element eine Dauerspannung von 1,9 Volt und einen Ätzstrom von 0,3 Ampere pro Ouadratzentimeter Ätzfläche. Die Ätzung ist zu 20% rein chemisch, zu 80% elektrochemisch. Beispiel 2 Ätzelektrolyt ist eine Kochsalzlösung, Kathodenelektrolyt ist Salpetersäure der Dichte 1,4. Bei einer Temperatur von 80° C ist die Dauerspannung 1,8 Volt, der Dauerstrom an der Anode 0,35 Ampere pro Ouadratzentimeter.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden für Elektrolytkondensatoren mittels elektrolytischer Ätzung, bei welchem das Ventilmetall die Anode und ein elektropositiverer Leiter die Kathode eines galvanischen Elementes mit geschlossenem äußerem Stromkreis ohne Fremdstromquelle darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Ventilmetall (1) mit dem Ätzelektrolyt (2) als auch der elektropositivere Leiter (3) mit einem anderem Elektrolyt (4) je ein Halbelement des galvanischen Elementes bilden, wobei die Elekroly te (2, 4) der beiden Halbelemente durch ein stromdurchlässiges Diaphragma (5) räumlich voneinander getrennt, aber durch einen Außenleiter (6) elektrisch miteinander verbunden sind.
  2. 2. Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anodische Ätzelektrolyt (2) eine wäßrige Säurelösung, eine wäßrige Salzlösung oder ein Gemisch von beiden Arten ist.
  3. 3. Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenelektrolyt (4) depolarisierende Eigenschaft hat: - -
  4. 4. Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzurauhende Ventilmetall (1) durch den Ätzelektrolyt (2) gezogen wird.
  5. 5. Verfahren zum Aüfrauhen von Ventilmetallelektroden nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektropositivere Leiter (3) Elektrodenkohle oder Elektrodengrafit ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 205 183, 318 179; französische Patentschriften Nr. 869 198_, 898 758, 928 169; britische Patentschrift Nr. 402 734; USA.-Patentschrift Nr. 2 012 359.
DEK33623A 1957-12-17 1957-12-17 Verfahren zum Aufrauhen von Ventilmetallelektroden fuer Elektrolytkondensatoren mittels elektrolytischer AEtzung Pending DE1106420B (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB402734A (en) * 1932-03-03 1933-12-07 Gen Electric Improvements in and relating to electric condensers
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