DE1789075C - Elektrischer Kondensator und Verfahren zu seiner Herstellung. Ausscheidung aus: 1577112 - Google Patents

Description

7. Verfahren zur Herstellung von Belägen für elektrikum, auch infolge von Verunreinigungen leicht elektrische Kondensatoren nach einem oder zu Sprüngen neigt, die eine Begrenzung der maximal mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da- anlegbaren Spannungen auf 100 bis 200 V mit sich durch gekennzeichnet, daß in mindestens einer 40 bringen. Ferner läßt sich die Oberfläche der Beläge Oberfläche eines Metallkörpers eine Schicht eines nicht weiter vergrößern, auch wegen der Stärke der Metall-bzw. Metallegierungspulver:, durch me- isolierenden Oxydschicht, die alle Poren und Risse chanischen Druck festhaftend verankert wird, wu- mit kleineren Abmessungen als einige Mikron bei die Druckwirkung auf die Körner des Pulvers schließt.

über einen Zwischenkörper als Puffer ausgeübt 45 Wenn einer dei Beläge durch Sintern von feinen wird, der härter und stärker kaltverfestigbar als Pulvern erzeugt wird und aus Gründen der Wirtder Metallkörper ist und eine geringere Härte als schaftlichkeit nur in einer dünnen Schicht hergestellt die Körner besitzt. wird, dann ergibt sich die Notwendigkeit, zwecks Er-

möglichung der Manipulation des noch nicht gesin-

50 terten Pulvers chemische Bindemittel zu verwenden, die anschließend nicht vollständig beseitigt werden

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Konden- können, wie hoch auch die Temperatur und wie niedsator, bei welchem mindestens ein Belag aus einem rig der Gasdruck beim Sintern ist. Es bleiben somit Trägermetall besteht, dessen Oberfläche mit einer Rückstände zurück, die die Eigenschaften des fertifesthaftenden, dünnen Schicht eines Metall- oder 55 gen Kondensators verändern.

Metallegierungspulvers versehen ist, und diese Pul- Es ist ein elektrischer Kondensator bekannt (USA.-

verschicht eine Isolierschicht als Dielektrikum trägt. Patentschrift 2 104018), bei dem eine Elektrode aus Kondensatoren sind bekanntlich jene Bestandteile einem Trägermetall besteht, dessen Oberfläche mit elektrischer Stromkreise, deren Eigenschaft es ist, einer dünnen iichicht eines Metallpulver versehen elektrische Ladungen zu sammeln. Im allgemeinen 60 ist, welche eine Isolierschicht als Dielektrikum trägt, bestehen Kondensatoren aus zwei elektrisch leitenden Das auf den Träger aufzutragende Metall wird geFlächen, den sogenannten Belägen, die durch eine schmolzen und sodann mittels Druckluft zerstäubt elektrisch isolierende Schicht, dem sogenannten Di- und gegen den Träger geschleudert. Auf diese Weise elektrikum, voneinander getrennt sind. Die Anzahl der wird lediglich ein Haften der Teilchen an der Oberin einem elektrischen Kondensator gesammelten elek- 65 fläche und untereinander erzielt. Die Teilchen wertrischen Ladungen ist bekanntlich der Größe der der den in plastisch verformbarem Zustand beim Auftref-Oberfläche der beiden Beläge proportional und der fen auf den Träger verformt. Stärke des Dielektrikums umgekehrt proportional. Weiterhin ist ein Kondensator bekanntgeworden

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(deutsche Patentanmeldung R 3579 IIIX/2lg}, bei Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der

dem mindestens eine seiner Elektroden ganz oder Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigen

ium wesentlichen Teil aus einem porösem, Fig. 1 und 2 einige Beispiele von Belägen für

tchwammartigen Metallkörper besteht. Bei diesem Kondensatoren in stark vergrößerten Schnitten,

bekannten Kondensator wird ein Skelettmetall aus 5 Diese Beläge können nach der Erfindung dadurch

zusammengefritteten Teilchen gebildet, an dem eine erhalten werden, daß auf der Oberfläche eines Me-

Euleitung angeschweißt wird, worauf durch Oxyda- tallträgers, der weniger hart als das Metallpulver ist,

lion das Dielektrikum gebildet und schließlich ein eine einzige gleichförmige Schicht des Pulvers aufge-

Füllmetall eingesaigert wird. tragen wird, deren Stärke dem mittleren Durchmesser

Es ist ein Veifahren zum Herstellen einer Schutz- io der Pulveirkörner entspricht, wonach auf die Körner Schicht auf diermisch hoch beanspruchten, zunderfe- ein örtlich stark begrenzter Druck im wesentlichen sten Metallteilen bekannt (deutsche Auslegeschrift senkrecht zur Oberfläche des Trägermetalls ausgeübt A 16842 IVc/48c), und zwar insbesondere von Gas- wird, derart, daß die Körner teilweise in die Oberturbinen oder Verbrennungsmotoren. Aufgabe dieser fläche des Trägermetalls eingepreßt werden. Es kann Erfindung ist es, Metallteile von Gasturbinen od. dgl. 15 aber auch auf eine Fläche des Trägermetalls eine zum Schutz gegen Angriffe durch vanadiumhaltige, gleichförmige Schicht aufgetragen werden, deren flüssige Brennstoffschlacken mit einer widerstandsfä- Stärke ein vielfaches, beispielsweise das Vier- bzw. higen, verschleißfesten Schutzschicht zu versehen. Fünffache des mittlerer Durchmessers der Körner Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß in der Ober- des Pulvers beträgt, worauf >uf diese Schicht, wie im fläche des zu schützenden Metallteils mindestens eine 20 vorerwähnten Falle, ein ausreichender, örtlich be-Schichr eines pulverförmigen, oxyüischen Materials grenzter Druck ausgeübt wird, um örtliche Verauf mechanische Weise festhaftend verankert wird, schweißungen zwischen den mit der Trägeroberfläche was durch Walzen, Pressen oder Hämmern erfolgt. nicht unmittelbar in Berührung stehenden Körnern Die so verankerte Schicht kann gegebenenfalls als vorwiegend in einer zur Trägeroberfläche senkrech-Haftschicht für den Auftrag weiterer Schutzschichten, 25 ten Richtung hervorzurufen, wobei die mit Jcr insbesondere aus Emaille, dienen. Dieser Vorschlag Trägeroberfläche in Berührung stehenden Körner betrifft ein völlig anderes Fachgebiet, das zu dem Ge- auch in diesem Fall teilweise in die Trägeroberfläche biet der elektrischen Kondensatoren in keinerlei Zu- eingepreßt und mikroskopisch mit ihr kaltversammenhang steht. schweißt werden.

Weiterhin ist ein elektrischer Kondensator be- 30 Wenn es sich beispielsweise um einen Mittelbelag

kanntgeworden (französische Patentschrift 860 145), eines Elektrolytkondensators handelt, dann kann das

bei welchem als Trägermaterial Papier verwendet Metallpulver auch auf beiden Seiten des Trägerme-

wird, auf welches eine Pulverschicht aufgebracht ist. tails aufgebracht werden, dessen wirksame Fläche

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der doppelt so groß ist im Vergleich zu jener, eines nur Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung 35 einseitig beschichteten Trägers. CHe geometrischen der vorerwähnten Mängel einen Kondensator der ein- Abmessungen sind hierbei lediglich durch die besongangs genannten Art zu schaffen, dessen Beläge äu- dere Verwendung des Belages begrenzt,
ßerst große wirksame Oberflächen besitzen, bei dem Die F i g. 1 und 2 zeigen im Schnitt bei einer dreikeine Verunreinigungen vorhanden sind und dessen hundertfachen Vergrößerung zwei auf die zuletzt erDielektrikum eine derartige Gleichmäßigkeit und 40 läuterte Art erhaltene Beläge.

Kompaktheit aufweist, daß es auch geringere Stärken In F i g. 1 sind auf beiden Seiten eines Metallträ-

als ein Mikron besitzen kann. gersl Schichten 2 und 3 eines Pulvers aufgebracht.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, wobei die Schichtstärken im Mittel dem mittleren

daß das TrägennetaK eine geringere Härte als das Korndurchmesser entsprechen.

Metall- bzw. Metallegierungspulver besitzt und daß 45 Gemäß F i g. 2 befindet sich auf jeder Seite eines

die Körner der i^Julverschicht teilweise in das Träger- Metallträgers 4 eine Schicht 5 und 6 eines Pulvers,

metall eingedrungen sind. wobei die Schichtstärken im Mittel gleich dem dreifa-

AIs Belagmetall für die Kondensatoren findet z. B. chen des mittleren Korndurchmessers sii.d.
Tantal und als Dielektrikum z. B. Tantaloxid Ver- Die Haftfläche des Pulvers kann jene des Trägerwendung. 50 metalls selbst sein, z. B. einer Metallfolie bzw. eines

Vorteilhaft sind die Körner des Metallpulvers auch Metallbandes, doch wenn das pewähite Trägermetall teilweise mikroskopisch unter sich und mit der Ober- härter als das Material ist, aus dem das wirksame fläche des Trägermetalls kalt verschweißt. Dieses ge- Pulvei besteht, bzw. zu hart ist, dann kann das schiebt durch Aufbringen eines örtlichen Druckes, Trägermetall mit einem entsprechend weichen Überweicher die Körner vorzugsweise in Richtung des 55 zugmetall versehen werden, an welchem das Pulver aufgebrachten Druckes und nicht in einer beliebigen durch Druck befestigt wird.

anderen Richtung miteinander zum Verschweißen Der örtliche Druck auf die. Kömer des vorher

bringt. Auf diese Weise kann nicht nur die Anzahl gleichförmig auf das Trägermetall aufgebrachten Me-

sondern auch die Festigkeit der Verschweißungen in tallpulvers kann mit Hilfe verschiedener Mittel er-

einer Richtung parallel zur Trägerfläche verringert 60 zeugt werden. Typische Beispiele von mechanischen

werden. Vorrichtungen zur Erzeugung des erforderlichen

Es hat sich gezeigt, daß dies dann der Fall ist, Druckes sind gewöhnliche Walzwerke und hydrauliwenn die Stärke der Metallkörnerschicht gewisse sehe Pressen. Es ist auch möglich, die bekannte Pres-Grenzen nicht überschreitet. Vorteilhaft besitzt die sung unter starken momentanen Magnetfeldern auszu-Körnerschicht des Belages eine Stärke, die etwa dem 65 nutzen oder die weiche Trägerfläche mit den harten ein- bis fünffachen mittleren Körnerdurchmesser ent- Körnern mit Hilfe von Gasstrahlen mit hoher Gespricht. Die Stärke der Körnerschicht des Belages soll schwindigkeit und hohem Druck oder mit Glasplasma jedoch höchstens 250 μπι betragen. zu bombardieren.

Ein ganz besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Beläge besteht nach der Erfindung darin, daß in mindestens einer Oberfläche eines Metallkörpers eine Schicht eines Metall- bzw. Metalllegierungspulvcrs durch mechanischen Druck festhaftend verankert wird, wobei die Druckwirkung auf die Körner des Pulvers über einen Zwischenkörper als Puffer ausgeübt wird, der härter und stärker kaltverfcstigbar als der Metallkörper ist und eine geringere Härte als die Körner besitzt. Dieser Zwischenkörper muß die Eigenschaft besitzen, unter Kaltverformung leicht zu erhärten, um einem übermäßigen Eindringen derjenigen Körner in sein Inneres Widerstand entgegenzusetzen, die größere Abmessungen als die mittlere Abmessung der Körner besitzen und außerdem und mit noch nich. auf die kleineren Körner gestoßenen Flächen auch die Spitzen dieser Körner zu erreichen und auch auf dieselben eine ausreichende Druckwirkung auszuüben. Infolgedessen werden praktisch alle Körner tatsächlich und einzeln in das to Trägermaterial gepreßt und daran befestigt, wobei die so erhaltene rauhe Oberfläche noch größer ist als jene, die man durch Pressen mit äußerst harten Werkstoffen, wie gehärtetem Stahl oder Karbiden, enthält. as

Als Zwischenkörper mit ausgezeichneten Eigenschaften haben sich z. B. Kohlenstoffstahl oder Fe-Ni-Cr-Legicrungen oder zahlreiche rostfreie Stähle erwiesen. Solche Zwischenkörper lassen sich dann leicht vom fertigen Erzeugnis trennen.

Rein beispielsweise können die folgenden möglichen Härtewerte der verschiedenen, zur Herstellung eines Körpers nach der Erfindung verwendeten Materialien angeführt werden:

Trägermaterial: Vickershärte = 90 kg/mm²

Pulvermaterial: Vickershärte = 400 kg/mm²

PufFermaterial: Vickershärte = 180 kg/mm²

Aufgebrachter Druck: = 500 kg/mm*

Durch die starke Vergrößerung der wirksamen Oberfläche der Beläge, wie sie durch die Erfindung erreicht wird, läßt sich die spezifische Kapazität der Kondensatoren, in denen diese Beläge verwendet werden, sehr stark steigern. Die erläuterte Art der Anbringung der Pulverschicht an den Trägern gestattet es, die wirksame Oberfläche der Pulver ohne merkliche Verformung aufrechtzuerhalten, wobei Beläge mit großer Oberfläche bei geringstem Material aufwand und ohne Einbringung von Verschmut zungsstoffen erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Es sind grundsätzlich zwei Arten elektrischer Kon-Patentansprüche: densatoren bekannt. Während bei der einen Art das

1. Elektrischer Kondensator, bei welchem min- Dielektrikum eine von den Belägen getrennte Sch.cnu destens ein Belag aus einem Trägermetall besteht, beispielsweise aus getränktem Papier, darstellt und dessen Oberfläche mit einer festhaftenden, dün- 5 diese Kondensatorenart wegen ihrer vertialtnismabig nen Schicht eines Metall- orfer Metallegierungs- bescheidenen Eigenschaften (geringe kapazität g,opulvers versehen ist, und dbse Pulverschicht eine ßer Volumen) hier nicht von Interesse is, gestattet es Isolierschicht als Dielektrikum trägt, dadurch die zweite Art von Kondensatoren, bei denen min<^- g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Trägermetall eine sten« ?in Belag mit dem Dielektrikum fest verbunden geringere Härte als das Metall- bzw. Metallegie- io ist, ,n geringen Volumen große elektrische Ladungen, rungspulver besitzt und daß die Körner der PuI- zu sammeln.

verschicht teilweise in das Trägermetall einge· Die hohe Kapazität dieser letzteren Art von Kon-

drungen sind. densaioren beruht auf der großen Oberfläche der Π :

2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, läge sowie auf der hohen Dielektrizitätskostante und dadurch gekennzeichnet, daß die Körner des Me- 15 Gleichmäßigkeit der sie trennenden Isolierschicht, taltpulvers auch teilweise mikroskopisch unter Kondensatoren dieser Art können sowohl als Tro..-sich unu mit der Oberfläche des Trägermetalls ken- .ils auch als Elektrolytkondensatoren ausg,w des Belages kaltverschweißt sind. det sein.

3. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 2, Ein Belag wird bei diesen Ko.H:nsatoren dur. dadurch gekennzeichnet, daß die Körnerschicht ao eine Metallfolie oder durch gesinterte, feine Puls des Belags eine Stärke besitzt, die etwa dem ein- mit großer Oberfläche gebildet, auf weiche en bis fünffachen mittleren Kc merdurchmesser ent- dünne Oxydschicht (z.B. Aluminiumoxyd, Tann, spricht. pentoxyd u.dgl.) a!s Dielektrikum aufgebracht wir·

4. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 3, Die zulässigen Betriebsfeldstärken dieser Kondens.. dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Kör- 35 toren sind sehr hoch und betragen 5 bis IO MV/cn; nerschicht des Belags höchstens 250 um beträgt. wobei dank der Eigenschaften der Isolierschicht di.

5. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, Stärke derselben sehr gering gehalten werden kaiv dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermetall (in der Praxis einige Mikron). Durch Aufrauhungt. , des Belags, in den·, die K jrner des Metallpulvers dei Grundfläche (sofern es sich um Metallfohen hau teilweise eingedrungen sind, unmittelbar auf ein 30 delt), mittels chemischen Angriffes oder Verdam·; beliebiges Stützelement gev iweißt ist. hing flüchtiger Bestandteile, läßt sich die Oberflächt.

6. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, etwa auf das Sechsfache vergrößern, wobei eine ent dadurch gekennzeichnet, daß das Trägemetali des sprechende Steigerung der spezifischen Kapazität geBelags, in dem die Körner des Metallpulvers teil- gcnüber glatten Folien erreichbar ist.

weise eingedrungen sind, einen Überzug eines be- 35 Die Hauptmängel dieser bekannten elektrischen liebigen anderen Grundmetalls darstellt. Kondensatoren sind darin zu erblicken, daß das Di-