DE1446020B2 - Verfahren zur herstellung von sehr duennen, poren- und rissfreien aluminiumoxidfolien auf elektrolytischem wege - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von sehr dünnen, poren- und rißfreien Aluminiumoxydfolien auf elektrolytischem Wege, wobei ein begrenzter Bereich einer Aluminiumfolie in seiner Dicke verringert, die Folie beidseitig anodisch oxydiert, die Oxidschicht auf einer Seite zusammen mit dem verbleibenden Aluminium mit Ausnahme eines Randes chemisch abgelöst wird.

Derartige Folien werden unter anderem als Fenster in Geiger-Müller-Zählröhren, als Träger für radioaktive Stoffe und als Träger für photoleitende Schichten in Orthikonen oder in Bildverstärkern verwendet. Diese Anwendungen verdankt das Aluminiumoxid der Tatsache, daß es im Gegensatz zu Glas keine Ionenleitfähigkeit aufweist und daß durch die niedrige Atomnummer des Aluminiums keine störende Streuung oder Ablenkung einer Strahlung mit kleinen Wellenlängen auftritt.

Nach einem bekannten Verfahren wird bei der Herstellung derartiger Folien von einer gewalzten Folie mit einer Stärke von 100 bis 200 μπι oder von stärkeren Folien (1,5 bis 2 mm) ausgegangen, von der ein Teil der Oberfläche ausgebohrt, abgedreht oder abgefräst wird, bis von diesem Teil eine Stärke von etwa 300 μΐη zurückgeblieben ist. Darauf wird die Folie anodisch oxydiert, wodurch auf beiden Seiten der Folienoberfläche eine Aluminiumoxidschicht gebildet wird. Dann wird die Oxidschicht auf der einen Seite der Folie auf chemischem Wege, z. B. durch Lösen in Natronlauge, entfernt. Das dann noch verbleibende Aluminiummetall wird ebenfalls auf chemischem Wege durch ein Reagenz entfernt, das das Aluminium löst, jedoch das Aluminiumoxid nicht nennenswert angreift. Ein Rand am Umfang der Folie wird von diesen letztgenannten zwei Bearbeitungen ausgeschlossen, so daß eine Aluminiumoxidfolie in einem festen Rahmen aus anodisch oxydiertem Aluminium erhalten wird.

In vielen Fällen, z. B. zum Anbringen einer photoleitenden Schicht auf der Folie, muß diese auf eine hohe Temperatur erhitzt werden. Durch die stark verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Aluminiums und des Aluminiumoxids würde die nach dem obigen Verfahren erhaltene Folie hierbei vernichtet werden. Darum wird die Folie in einem

ίο Rahmen gehalten, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa gleicher Größe wie derjenige des Aluminiumoxids aufweist. Zu diesem Zweck wird ein Ring aus einer bestimmten Glasart verwendet, auf dem die Folie z. B. mit einer kolloidalen Graphitlösung oder einer Lösung aus Wasserglas festgekittet ist.

Die auf diese bekannte Weise hergestellten AIuminiumoxidfolien weisen einige erhebliche Nachteile auf. Die Festigkeit der Folien entspricht angemessenen Anforderungen nicht, und deren zu große Porosität macht sie für Anwendung als Fenster für entlüftete Räume, wie Geiger-Müller-Zählröhren, ungeeignet.

Bei den Versuchen, die zu der Erfindung geführt haben, wurde gefunden, daß auch die verbleibende Aluminiumoxidfolie während des Entfernens des metallischen Aluminiums in beträchtlichem Maße mit angegriffen wird. Es wurde gefunden, daß eine bedeutende Verbesserung erreicht wird, wenn die Aufenthaltszeit der Folie im Säurebad beträchtlich verkürzt wird, was zu erreichen ist, wenn die Menge des zu lösenden Aluminiums beträchtlich kleiner ist als bei den bekannten Verfahren. Eine Aluminiumfolie mit einer Stärke kleiner als 50 μΐη ist jedoch ungeeignet, den obigen Behandlungen unterzogen zu werden. Bei einer bekannten Folie wird ein tragender Rand genügender Festigkeit nicht erhalten.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird nach der Erfindung eine wenigstens 50 μηι starke Aluminiumfolie in einem wässerigen Schwefel- oder Oxalsäurebad anodisch oxydiert, die Oxidschicht mit Ausnahme eines Randes auf beiden Seiten chemisch in einer etwa 10 Gewichtsprozent Phosphorsäure und etwa 5 Gewichtsprozent Natriumbichromat oder eine entsprechende Menge eines anderen Alkalichromats oder -bichromats enthaltenden wässerigen Lösung abgelöst, werden diese Verfahrensschritte bis zur Bildung einer höchstens 20 μ starken Aluminiumfolie gegebenenfalls wiederholt und die beidseitige anodisehe Oxydation dieser Folie in einem etwa 6 Gewichtsprozent Borsäure und 1,5 Gewichtsprozent Borax enthaltenden wässerigen Bad vorgenommen.

Die Oxidschichten, die gebildet und später entfernt werden, um die Stärke der Aluminiumfolie zu verkleinern, werden durch anodische Oxydation in einem Schwefelsäure- oder Oxalsäurebad angebracht. Die hierdurch erhaltenen Schichten sind porös und werden mit kurzer Behandlungsdauer in großer Stärke erhalten. Wegen der Porosität geht die Verkleinerung der Stärke sehr schnell vor sich.

Es hat sich gezeigt, daß im Rahmen der Erfindung eine wässerige Lösung, die etwa 10 Gewichtsprozent Phosphorsäure und 5 Gewichtsprozent Natriumbichromat oder eine entsprechende Menge eines anderen Alkalichromats enthielt, am besten verwendet werden kann, in dem Sinne, daß eine nach der Erfindung in ihrer Stärke reduzierte Folie mit einer vorzüglichen Oberfläche erhalten wird.

Obschon diese Metallabtragung durch eine Kombination eines elektrochemischen mit einem chemischen Verfahren gegenüber einem rein mechanischen ziemlich umständlich erscheint und es daher nicht naheliegt, sie zu verwenden, hat es sich jedoch bei den vorliegenden kleinen Stärken herausgestellt, daß sie die einzige Möglichkeit ist, eine gleichmäßige Stärke zu erhalten.

Ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren für eine Aluminiumoxidfolie nach der Erfindung ist nachstehend beschrieben.

Aus einer Aluminiumfolie mit einer Stärke von 50 μΐη werden runde Platten mit einem Durchmesser von 45 mm geschnitten, an denen zwei Fahnen am Umfang hervorragen.

Die Platten werden danach in einem wässerigen Elektrolyten, der 5°/o Oxalsäure enthält, mit einer Spannung von 50 V und einer Stromdichte von 1,5 Amp. pro dm² und bei einer Temperatur von 18 bis 20° C oxydiert. Eine der Fahnen wird außerhalb der Lösung gelassen und als Kontaktfahne für die Stromzuführung verwendet. Eine andere Fahne wird auch anodisch oxydiert und dient zum Festklemmen der Platten bei den folgenden Bearbeitungen. Die anodische Oxydation wird 40 Minuten durchgeführt, wodurch auf beiden Seiten der Platten eine Oxidschicht von 15 bis 20 μπα Stärke gebildet wird.

Die anodisch oxydierten Platten werden dann 15 Minuten in eine Lösung getaucht, die 10 Gewichtsprozent Phosphorsäure und 5 Gewichtsprozent Natriumbichromat enthält und die auf eine Temperatur von 50° C erhitzt wird. Übrig bleibt eine Aluminiummetallfolie mit verkleinerter Stärke.

Die Platten werden dann aufs neue anodisch oxydiert, dieses Mal jedoch in einem Elektrolyten, der 6 Gewichtsprozent Borsäure und 1,5 Gewichtsprozent Borax in Wasser enthält, wobei die Spannung bis zu 350 V gesteigert wird. Auf diese Weise wird auf beiden Seiten der Platten eine Oxidschicht mit einer Stärke von 0,5 μπα gebildet.

Jede Platte wird dann anschließend mit dem dicken Rand am Rand eines Glasgefäßes festgeklebt. Das Gefäß mit der festgeklebten Platte wird mit Wasser gefüllt und 15 Minuten in die obengenannte

xo Lösung von Phosphorsäure und Bichromat getaucht. Die Platte wird jetzt vom Gefäß gelöst und in konzentrierte Salzsäure getaucht {d = 1,19), der 3 Gewichtsprozent Natriumbichromat und Spuren Kupferchlorid hinzugefügt sind. Nach jeder genannten Bearbeitung wird die Platte in Wasser gespült und nach Ablauf der letzten Bearbeitung getrocknet. Die so erhaltene Aluminiumoxidfolie sitzt jetzt straff im Rand gespannt.

Die Folien werden jetzt mittels einer verdünnten Lösung von Natriumsilikat auf einem Glasring mit einem Außendurchmesser von 40 mm und einem Innendurchmesser von 37 mm festgekittet. Dieser Ring besteht aus Glas mit einem Ausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung des Aluminiumoxids.

Glas mit einem Wert des Ausdehnungskoeffizienten von etwa 40 · 10~⁷ ist zu diesem Zweck sehr geeignet. Nachdem die Folie festgekittet ist, wird der über den Glasring überstehende Rand weggeschnitten. Die auf diese Weise hergestellten und gespannten Aluminiumoxidfolien können ohne Bedenken mehrere Male bis auf 450° C erhitzt werden. Sie bleiben hierbei ganz straff im Rand. Ein Bildverstärker oder eine Ortikonröhre, in dem bzw. an der eine so erhaltene Aluminiumfolie angeordnet ist, kann jetzt ohne Gefahr bei hoher Temperatur entlüftet werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von sehr dünnen, poren- und rißfreien Aluminiumoxidfolien auf elektrolytischem Wege, wobei ein begrenzter Bereich einer Aluminiumfolie in seiner Dicke verringert, die Folie beidseitig anodisch oxydiert, die Oxidschicht auf einer Seite zusammen mit dem verbleibenden Aluminium mit Ausnahme eines Randes chemisch abgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens 50 μ'ηι starke Aluminiumfolie in einem wäßrigen Schwefel- oder Oxalsäurebad anodisch oxydiert, die Oxidschicht mit Ausnahme eines Randes auf beiden Seiten chemisch in einer etwa 10 Gewichtsprozent Phosphorsäure und etwa 5 Gewichtsprozent Natriumbichromat oder eine entsprechende Menge eines anderen Alkalichromats oder -bichromats enthaltenden wässerigen Lösung abgelöst wird, diese Verfahrensschritte bis zur Bildung einer höchstens 20 μ starken Aluminiumfolie gegebenenfalls wiederholt werden und die beidseitige anodische Oxydation dieser Folie in einem etwa 6 Gewichtsprozent Borsäure und 1,5 Gewichtsprozent Borax enthaltenden wässerigen Bad vorgenommen wird.