DE2238245A1 - METHOD OF TREATMENT OF ALUMINUM FOIL FOR ELECTROLYTE CAPACITORS - Google Patents
METHOD OF TREATMENT OF ALUMINUM FOIL FOR ELECTROLYTE CAPACITORSInfo
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Description
Verfahren zur Behandlung V/on Aluminimnfolie für Elektrolytkondensatoren.Method of treating aluminum foil for electrolytic capacitors.
Me Erfindung "bezieht sieh auf ein Verfahren zurBehand-Me invention "relates to a method for treating
lung von Aluminiumfolie für Elektrolytkondensatoren j auf durch dieses. Verfahren behandelte Folie und auf einen aus einer derartigen Folie hergestell ten Kondensator-.ment of aluminum foil for electrolytic capacitors j on through this. procedure treated film and on one made of such a film th capacitor-.
Die Elektrodenoberflachen von Aluminiumfalten für Elektrolytkondensatoren werden vorzugsweise durch Aetzen aufgerauht vioduroh die wirksame Oberfläche und somit die Kapazität des Kondensators vergrössert wird, Wenn Aluminium der Luft ausgesetzt wird, bildet sich ^^nter den. Einfluss von Wasser1 eine Schicht», die aus einen Oxydhydrat besteht. Dieses Oxydhydrat, das gegebenonfalls in Aluminiumpxyd eingebaut ist, erhöht die Kapazität der Folie, Da das Oxydhydrat ein Dielektrikum ist, wenn auch ein 1/iolektriifura mit hohen Verlusten» ist es einleuchtend, dass unter· diesen Uran Minden Kondensatoren mit eLiioia stabilen, Kapa:Zltlttr.iWer't, nicht erhaltenThe electrode surfaces of aluminum folds for electrolytic capacitors are preferably roughened by etching vioduroh the effective surface area and thus the capacitance of the capacitor is increased, when aluminum is exposed to the air, forms ^^ nter the. Influence of water 1 a layer consisting of an oxide hydrate. This hydrate of oxide, which may be built into aluminum oxide, increases the capacity of the foil. Since the hydrate of oxide is a dielectric, albeit a 1 / iolektriifura with high losses »it is evident that among these uranium Minden capacitors with stable eLiioia, capacities: Zltlttr.iWer't, not received
-2- PHN. 5769·-2- PHN. 5769
werden können. Dies äussert sich darin, dass es sehr lange dauert, bevor einige Zeit auf Lager gehaltene formierte Folie bei Zufuhr eines konstanten Stromes die Formierspannung wieder erreicht.can be. This manifests itself in the fact that it takes a very long time before Formed film kept in stock for some time with a constant supply Current reaches the forming voltage again.
Es wurde daher vorgeschlagen (siehe die deutsch© Patentschrift 966.477)» auf einer geätzten Aluminiumfolie eine Böhmitsehicht anzubringen. Dadurch wird die Folie auf zweckmäsnige Weise vor Korrosion geschützt und erhält der aus dieser Folie hergestellte Elektrolytkondensator günstige elektrische Eigenschaften. Dies wird durch Behandlung mit destilliertem Wasser bei einer Temperatur oberhalb 750C nach Waschen in destilliertem Wasser niedrigerer Temperatur erreicht, wobei der pH-Wert des heissen Wassers durch Zusatz chlorfreier saurer Pufferstoffe auf 5 bis 6 gehalten und eine Schicht mit einer Dicke von 0,02 bis 0,1 /um hergestellt wird, die durch Trocknung unter allmählicher Erhöhung der Temperatur auf höchstens 2[,00C derart entwässert wird, dass sie schliesslich einen wassergehalt von höchstens 20 ^a aufweist. Es stellt sich aber heraus» dass dieses Verfahren nur eine verhältnismässig geringe KapazitätserhBhung nach der Formierung ergibt.It was therefore proposed (see German © patent specification 966.477) »to apply a boehmite layer to an etched aluminum foil. As a result, the foil is protected from corrosion in an appropriate manner and the electrolytic capacitor made from this foil has favorable electrical properties. This is achieved by treatment with distilled water at a temperature above 75 ° C. after washing in distilled water at a lower temperature, the pH of the hot water being kept at 5 to 6 by adding chlorine-free acidic buffer substances and a layer with a thickness of 0, 02 to 0.1 / um is produced, which is dewatered by drying while gradually increasing the temperature to a maximum of 2.0 ° C. in such a way that it finally has a water content of at most 20 ^ a. It turns out, however, that this process only results in a relatively small increase in capacity after formation.
aus der britischen Patentschrift 504.559 ist ein Verfahrer. bekannt, nach dem die Aluminiumfolie während einiger Minuten oder !linger in destilliertem Wasser mit einer Temperatur bis zum Siedepunkt behandelt wird. Dies ergibt oft eine erhebliche Kapazitätserhöhung nach der Fortaierur. aber, wie oben bereits erwähnt wurde, stellt sich heraus, dass die erreicht Kapazität nicht stabil ist, was sich darin äussert, dass viel elektrische■ Energie benötigt wird, um die Folie auf Spannung zu bringen.from British Patent 504,559 is a traveller. known, after which the aluminum foil for a few minutes or! linger treated in distilled water at a temperature up to boiling point will. This often results in a significant increase in capacity after the Fortaierur. but, as mentioned above, that turns out to be achieved Capacity is not stable, which manifests itself in the fact that a lot of electrical ■ Energy is required to bring the film to tension.
Nach der Erfindung wird auf reproduzierbare Weise eiiu?According to the invention, eiiu?
stabile Oxydhaut auf dor Aluminiumfolie erhalten und werden nach Fornierur.» eine Kupasittitserhöhim/: und c; Lue Herabsetzung der dielektrischen ■'Vfcrl;.u-. :nStable oxide skin on the aluminum foil is preserved and after forming. " a Kupasittitserhöhim /: and c; Lue reduction of the dielectric ■ 'Vfcrl; .u-. : n
BAD ORIGINAL 3Q98Q7/Q969 %'" - BAD ORIGINAL 3Q98Q7 / Q969 % '"-
-3- ■ , PHN. 5769*-3- ■, PHN. 5769 *
erreicht, 'die beide 5 bis 10 0Jo in bezug, auf nur in destilliertem Wasser be handelte Folie betragen. Ausserdem wird die Verbesserung erhalten, dass bei der Nachformierung verbaltnismässig weniger Coulombs benötigt werden.reached, 'both of 5 to 10 0 Jo with respect to film treated only in distilled water. In addition, the improvement is obtained that fewer coulombs are required in the reforming process.
Das Verfahren zur Behandlung von Aluminiumfolie für Elektrolytkondensatoren, welche Behandlung in entionisiertem Wasser bei erhöhter Temperatur bis zum Siedepunkt der Behandlungsflüssigkeit durchgeführt wird, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Behand lung in zwei Bädern stattfindet, von denen das erste aus entionisisrtero Wasser und das zweite aus einer Flüssigkeit besteht, die eine Menge zwisch 0,0t und 0,5 Gew. ■"/» eines normalen oder sauren Phosphats mit einem pH-Veri zwischen 2 und 8,5 enthält, wobei diese zweite Behandlung vor der Formierung der dielektrischen Oxydschicht und/oder zwischen der Formierung und der Nachformierung durchgeführt wird, wobei in letzterem Falle gegebenenfalls die Folie auf einer Spannung gehalten'wird, die ein Bruchteil der Formierspannung ist.The method for treating aluminum foil for electrolytic capacitors, which treatment is carried out in deionized water at elevated temperature up to the boiling point of the treatment liquid, is characterized according to the invention in that the treatment takes place in two baths, the first of which consists of deionized water and the second is a liquid, the clipboard 0,0t a lot and 0.5 wt. ■ "/" contains a normal or acid phosphate with a pH Veri 2 to 8.5, said second treatment before the formation of the dielectric Oxide layer and / or between the formation and the reforming is carried out, in the latter case optionally the film is held at a tension which is a fraction of the forming tension.
Es sei bemerkt, dass die Behandlung zwischen der Formierun und der Nachfornierung auf einer Spannung, die ein Bruch.teil der'Formierspannung ist, an sich aus der deutschen Patentschrift I..IO3.IO4 bekannt is-Indem nun nach der Erfindung der benötigten Lösung ein normales oder saure Phosphat, zugesetzt wird, wird eine erhebliche Verbesserung des sogenannten • Depolarisationseffekts erhalten, wie nachstehend an Hand eines Beispiels gezeigt wird. Las erwähnte Phosphat kann ein^r Elektrolytlösung der beim Formieren verwendeten Zusammensetzung zu-gesetzt werden, während auch eine Lösung des Phosphats allein verwendet werden kann.It should be noted that the treatment between the formation and reforming to a tension that is a fraction of the forming tension is known per se from the German patent specification I..IO3.IO4 is-Indem Now, according to the invention, a normal or acidic phosphate is added to the required solution, a considerable improvement in the so-called • Obtain a depolarization effect, as given below by way of an example will be shown. The phosphate mentioned above can be an electrolyte solution in the Forming composition used to-be added while also a Solution of the phosphate alone can be used.
Das Eiintauchen einer formierten Al-Folie in eine LösungImmersing a formed aluminum foil in a solution
von Monoammoniumphosphat ohne Spannung als letzte Bearbeitung, somit nach der Formierung, ist aus der deutscher Offenlegungsschrift 1 ·9?5·914 "bekam*of monoammonium phosphate without tension as the last processing, thus after the formation, is from the German Offenlegungsschrift 1 · 9? 5 · 914 "got *
309 807/09Q-9309 807 / 09Q-9
-4- PHN. 5769.-4- PHN. 5769.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Formierung nach der Vorbehandlung gemäss der Erfindung in einem Formierelektrolyten durchgeführt wird, der ausser den üblichen Bestandteilen einen Zusatz von Phosphorsäure in einer Menge zwischen 0,001 und 0,05 Gew. γο enthält.It has proved to be advantageous if the formation is performed after the pretreatment according to the invention in a Formierelektrolyten which contains besides the usual components an addition of phosphoric acid in an amount from 0.001 to 0.05 wt. Γο.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1 ,The invention is explained in more detail below using a few exemplary embodiments.
Example 1 ,
Aus einer Aluminiumfolie mit einer Dicke von 100/um undMade of aluminum foil with a thickness of 100 μm and
mit einer Reinheit von >99>98 c/° Al wurden runde Scheiben mit einem Durchmesser von ^O mm mit einer Anschlussfahne geschnitten. Diese Scheiben wurde dadurch behandelt, dass sie 2 Minuten lang in entionisiertes Wasser von 1000C eingetaucht wurden. Ein Teil der Scheiben wurde danach 2, 4 oder 6 Minuten lang in entionisiertes Wasser eingetaucht, dem 0,1 Gew. fo Ammoniur.-biphosphat [ΉΕ H PO ) zugesetzt war (pH =4).With a purity of>99> 98 c / ° Al, round disks with a diameter of ^ O mm were cut with a connecting lug. These discs was treated by the fact that they were 2 minutes immersed in deionized water of 100 0 C. A portion of the wafers was then immersed 2, 4 or 6 min in deionized water to which was added 0.1 wt. Ammoniur. fo-bisphosphate [ΉΕ H PO) (pH = 4).
Es wurde in einem Bad vcn 900C formiert, das Borsäure, Ammoniak (i) und gegebenenfalls 0,004 ?° Phosphorsäure enthielt (il).It was in a bath vcn 90 0 C formed, the boric acid, ammonia (i) and optionally 0.004? ° phosphoric acid (il).
Die Scheiben, wurden mit einer Stromdichte von I5O mA proThe disks were made with a current density of I50 mA per
Scheibe (= 7,5 mA/cm ) aufformiert und dann eine Stunde lang auf 4OO V nit festgelegtem End stromstärkewert abformiert. Es wurden jeweils zwei Scheiber. zugleich in verschiedenen Bädern unter möglichst gleichen Bedingungen formiert, wobei der Gesamtstrom beim Aufformieren konstant auf 300 mA gehalten wurde, während die beiden Teilströme gesondert kontrolliert wurden. Beim Abformieren wurde die gemeinsame Speisung einem stabilisierten Anodenspannungsgerät fiiitnommen, wobei die Teilströine gleichfalls gesondert abgelesen werden konnten.Disk (= 7.5 mA / cm) and then for one hour at 4OO V nit molded final current value. There were two scribers each. formed at the same time in different baths under the same conditions as possible, the total current being kept constant at 300 mA during the forming process while the two substreams were checked separately. During the molding process, the common supply was supplied to a stabilized anode voltage device taken, with the partial streams also read separately could become.
Die Scheiben wurden nach dem Abformieren eine Voeht: lang in Papier aufbev/ahrt und dann in einer 0,75 '/oigen Ammoniumpentaboratlösur; rAfter molding, the disks were wrapped in paper for a long time and then in a 0.75 % ammonium pentaborate solution; r
309 807/096 9309 807/096 9
-5- . PHN. 5769..-5-. PHN. 5769 ..
in Wasser bei einer Temperatur von 300C auf Spannung, gebracht, wobei die St.romstarke 1 mA pro Scheibe betrug. · 'in water at a temperature of 30 0 C on voltage, the current strength was 1 mA per disk. · '
Die Messergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengefasst. Die Kapazität wurde in bezug auf eine Kathode aus plat-iniea tem Silber in einem Abstand von 2 cm in einem Elektrolyten (il) der obenstehenden ,Zusammensetzung gemessen.The measurement results are summarized in Table I below. The capacitance was measured in relation to a cathode made of plat-iniea tem silver at a distance of 2 cm in an electrolyte (il) of the above , Composition measured.
phi;. 5759.phi ;. 5759.
ffiier-
flüseig- Por-
ffiier-
liquid-
und auf Spannung
bringenMeasurement after 1 week
and on tension
bring
bringen
Ion tension
bring
I.
(Min)Time
(Min)
(ΐαά)current
(ΐαά)
(/uF/cm2 )Kar.
(/ uF / cm 2 )
nung
(Volts)ι Span
tion
(Volts)
-23
-
/annung)
3,9ht on
/ notice)
3.9
29(10)
29
2ί
2
TTTT
TT
56th
5
4,43.8
4.4
si
0,359(never got
si
0.359
4287th
428
i ρ • j
i ρ
3030th
30th
0,3590.356
0.359
Spannung)^ don't come out !
Tension)
* (10)
*
OOOO
cn «0 cn «0
(O(O
NJ NiNJ Ni
QQQQ
cncn
-7- PHH. 5769--7- PHH. 5769-
Daraus geht hervor, dass bei einer Behandlungsdauer in derThis shows that with a treatment duration in the
Ammoniumbiphcsphatlb'sung von 4 bis 6 Minuten ein Optimalwert d>er Geschwind! keit erhalten wird, mi.t der beim Aufspannungbringen mit konstantem Strom die Formierspannung erreicht wird.Ammonium biphasic solution of 4 to 6 minutes an optimal value for the speed! speed is obtained, with that when clamping with constant current the forming tension is reached.
Die Proben 4 υη& 8 erreichten nicht innerhalb einer brauchbaren Zeit ihre Spannung, was daraus ersichtlich ist, dass bei diesen beiden Proben nach 10 -Minuten nur eine sehr niedrige Spannung erreicht wurde. Es müsste dr.nn eine Spannung erreicht sein, die mindestens 90 cß> der Formierspannung ist. Diese Proben wurden daher nach 10 Hinuten beendet.Samples 4 υη & 8 did not reach their voltage within a useful time, which can be seen from the fact that only a very low voltage was reached in these two samples after 10 minutes. A voltage should be reached dr.nn which is at least 90 c ß> the forming voltage. These samples were therefore terminated after 10 minutes.
Aluminiumscheiben der obenerwähnten Art und mit den obenerwähnten Abmessungen wurden zunächst 2 Hinxjten lang" in entionisiertes Wasser von ',000C eingetaucht, dann auf 400 V in einer Flüssigkeit, die Borsäure unc. Ammonium enthielt und auf 900C erhitzt war, bei einer konstanten Stromstärke von 35 mA/crn2aufformiert und danach auf 0,5 mA/cm2 abformiert. ·Aluminum disks of the aforesaid kind and having the above mentioned dimensions initially 2 Hinxjten were immersed in deionized water of ', 00 0 C, "then contained at 400 V in a liquid, the boric acid unc. Ammonium and was heated to 90 0 C, at a constant current strength of 35 mA / cm 2 and then molded to 0.5 mA / cm 2 .
Anschliessend wurde nach der Erfindung 4 Minuten lang,Subsequently, according to the invention for 4 minutes,
eine Depolarisationsbehandlung mit anodisch geschalteten Folienscheiben mit einer Spannung- von +15 V (Probe T-) und +200 V (Probe 2) in einer Lösung von'"1OO0C durchgeführt, die 0,2 ^ Ammoniumdihydrogenpnosphat enthielt, wobei eine Kathode aus rostfreiem Stahl verwendet wurde. Schliesslich wurde auf einen Strom von 0,2 raA/cm" nachformiert. .a depolarization treatment with anodically connected foil disks with a voltage of +15 V (sample T-) and +200 V (sample 2) in a solution of '" 1 OO 0 C, which contained 0.2 ^ ammonium dihydrogen phosphate, with a cathode made of stainless steel was used. Finally, it was reformed to a current of 0.2 raA / cm ". .
Vergleichsweiße wurden einige Scheiben dadurch depolarisiert, dass sie zwischen der Formierung und der Kachformierung 4 Minuten lang in entionisiertes Wasser von 1000C eingetaucht wurden (Probe j)j dass einige Scheiben 4 Minuten lang auf einer Spannung von -I5 V in der obenerwähnten Lösung {-:ehalten-wurden (Probe 4), und dass einige Scheiben 4 'Comparison White some slices were depolarized by the fact that they were immersed between the formation and the Kachformierung for 4 minutes in deionized water of 100 0 C (Sample j) j that some disks 4 minutes at a voltage of -I5 V in the above-mentioned solution { -: were obtained (sample 4), and that some slices 4 '
3098Ö7/09693098Ö7 / 0969
22332452233245
PHN. 5769·PHN. 5769
Minuten lang ohne Spannung in einer Lösung von Ammoniumdihydrogenphosphat auf 1000C gehalten wurden (Probe 5). Were held at 100 ° C. for minutes without tension in a solution of ammonium dihydrogen phosphate (sample 5).
Es wurde in einer Elektrolytlösung, die Glycol, BorsäureIt was made in an electrolyte solution containing glycol, boric acid
und Ammoniumpentaborat enthielt, zur Prüfung der Folie die Zeit gemessen, in der bei konstantem Strom von 5 mA/cm eine Spannung von 400 V erreicht wurde.and ammonium pentaborate, the time was measured to test the film, in which a voltage of 400 V is reached at a constant current of 5 mA / cm became.
Die Messergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle II angegeben.The measurement results are given in Table II below.
nach formierungNumber of coul.
after formation
Probe
komiatTime
sample
komiat
auf(lake.
on
Spannung)in the
tension
(100Hz/uF/dm2
/capacity
(100Hz / uF / dm 2
/
Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass Depolaris?.erung·From this table it can be seen that Depolaris? .Erung ·
auf einer Spannung, die ein Bruchteil der Formierspannung ist, schneller al:; die anderen Verfahren vor sich geht, und zwar am schnell ten, wenn die Spannung etwa 3 bis 5 °/° der Formierspannung beträgt (Probe 1) im Vergleich zu dem Falle, in dem die Spannung etwa 50 ^ der Formierspannung beträgt (Probe 2).on a tension that is a fraction of the forming tension, faster al :; the other procedure is going on, and fast th when the stress is about 3 to 5 ° / ° of the forming stress (sample 1) compared to the case where the stress is about 50 ^ of the forming stress (sample 2) .
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