DE2255309B2 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM ELECTRODES FOR ELECTROLYTE CAPACITORS - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM ELECTRODES FOR ELECTROLYTE CAPACITORSInfo
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Description
2020th
Die Elektroden eines Elektrolytkondensators bestehen im allgemeinen aus aufgerauhten, d.h. geätzten Aluminium-Bändern. Durch die Aufrauhung des Bandes wird eine Vergrößerung der Oberfläche und damit eine Kapazitätserhöhung bzw. bei vorgegebener Kapazität eine Verkleinerung der Elektrodenabmessung erreichtThe electrodes of an electrolytic capacitor are generally made of roughened, i.e. etched Aluminum bands. The roughening of the tape increases the surface area and thus increases the surface area Increase in capacity or, for a given capacity, a reduction in electrode dimensions is achieved
Als Ausgangsmateiial zur Herstellung von geätzten Anodenbändern werden üblicherweise Reinstaluminium und zur Herstellung von geätzten Kathodenbändern Reinaluminium oder manganhaltige Aluminium-Legierungen verwendet Diese Werkstoffe werden zu im Querschnitt rechteckigen Barren nach den bekannten Strang- und Kokillenguß verfahren gegossen. Die Barren werden im allgemeinen auf eine Warmumformtemperatur zwischen 400 und 55O0C angewärmt und an Warmwalzgerüsten auf eine Plattendicke von 2—10 mm warm ausgewalzt Die Platten werden in mehreren Stichen auf Enddicke zum Band kalt gewalzt und in diesem oder einem zusätzlichen wärmebehandelten Zustand zum Atzen verwendetPure aluminum is usually used as the starting material for the production of etched anode strips and pure aluminum or aluminum alloys containing manganese are used for the production of etched cathode strips. The ingots are heated in general to a hot forming temperature between 400 and 55O 0 C and mm to hot rolling stands to a plate thickness of 2-10 hot rolled, the slabs are rolled in several passes to final thickness to the strip cold and in this or any additional heat-treated state for etching used
Die so hergestellten geätzten Bänder entsprechen heute vielfach nicht mehr der Forderung nach genügend hoher Aufrauhung, welche die Voraussetzung für den Bau eines volumenmäßig möglichst kleinen Elektrolyt- 4s kondensator ist Es galt deshalb ein Verfahren zu finden, nach welchem noch höhere Aufrauhungen als nach den bisher bekannten Verfahren möglich sind.The etched tapes produced in this way today often no longer meet the requirement for sufficient high roughness, which is the prerequisite for the construction of an electrolyte that is as small as possible in terms of volume capacitor is It was therefore necessary to find a method according to which even higher roughness than are possible according to the previously known methods.
Seit einigen Jahren werden neben den erwähnten Block-(Barren-)Gieß\ erfahren auch BandgieGverfahren in der Praxis angewendet. Dabei wird der Werkstoff direkt aus der Schmelze in Bandform als 1—40 mm dickes Band gegossen und anschließend warm und dann kalt oder direkt kalt auf Enddicke weitergewalzt.For some years now, in addition to the aforementioned block (bar) casting, tape casting processes have also been experienced applied in practice. The material is taken directly from the melt in the form of a strip of 1–40 mm thick strip cast and then rolled further warm and then cold or directly cold to the final thickness.
Bekannt ist beispielsweise ein Verfahren gemäß der DT-AS 12 88 196 zum Herstellen von Aluminiumelektrodenl'olien für Elektrolytkondensatoren mit einem Gehalt von mindestens 99,45% Aluminium, bei dem die Folien durch Walzen kalt verformt und ohne Glühbehandlung anschließend geätzt werden. Gekennzeichnet ist dieses Verfahren dadurch, daß das zur Herstellung der Folien verwendete Material zu irgendeinem Zeitpunkt vor der Verformung durch Kaltwalzen auf mindestens 5100C erhitzt wird.For example, a method according to DT-AS 12 88 196 is known for producing aluminum electrode foils for electrolytic capacitors with an aluminum content of at least 99.45%, in which the foils are cold-formed by rolling and then etched without annealing treatment. This process is characterized in that the material used to produce the foils is heated to at least 510 ° C. at any point in time before the deformation by cold rolling.
Mit dem vorbezeichneten Verfahren wird angeblich die wirksame Oberfläche des Elektrodenfolienmaterials vergrößert. Neben der bei diesem Verfahren angeführten Materialhochglühung kann man auch den für die nachfolgende Ätzung günstigen Zustand heute durch andere Maßnahmen, wie beispielsweise durch Zugabe, von Zusätzen zur Schmelze oder durch besondere Maßnahmen bei der Schmelzeführung erreichea Diese Maßnahmen sind jedoch verhältnismäßig aufwendig.The above-mentioned method is said to be the effective surface of the electrode foil material enlarged. In addition to the material annealing mentioned in this process, you can also use the subsequent etching favorable condition today through other measures, such as adding, of additives to the melt or by taking special measures during the melt flow However, measures are relatively complex.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Elektroden für Elektrolytkondensatoren zu schaffen, mit welchem die den bisher bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile zur Herstellung solcher Folien, die beispielsweise durch eine verhältnismäßig aufwendige Materialhochglühung bedingt sind, vermieden werden.The present invention is now based on the object of a method for the production of To create aluminum electrodes for electrolytic capacitors, with which the previously known Process inherent disadvantages for the production of such films, for example by a relatively costly material annealing are to be avoided.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Elektroden für Elektrolytkondensatoren, welche zwecks Oberflächenvergrößerung in einem chloridhaltigen Elektrolyt elektrolytisch geätzt werden und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das zum Ätzen verwendete Aluminiumband aus der Schmelzphase direkt als Band gegossen und anschließend auf Enddicke gewalzt wird.The invention relates to a method of manufacture of aluminum electrodes for electrolytic capacitors, which are used in one chloride-containing electrolyte are electrolytically etched and which is characterized in that the for etching The aluminum strip used was cast directly as a strip from the melt phase and then cast to its final thickness is rolled.
Das bessere Ätzverhalten des nach dem Bandgieß en hergestellten Materials resultiert aus der Oberflächenvergrößerung, die sich beim Übergang von der flüssigen zur festen Phase des Aluminiums ergibt bei welchem eine Volumenschrumpfung von ca. 7% stattfindet. Hierbei begünstigt die verhältnismäßig rasche Erstarrung beim Bandgießverfahren die Entstehung von Hohlräumen, Innenlunkern, porösen Stellen und Undichtigkeiten im Gefüge.The better etching behavior of the after the tape casting produced material results from the surface enlargement that occurs when moving from the liquid to the solid phase of the aluminum results in a volume shrinkage of approx. 7%. The relatively rapid solidification in the strip casting process favors the formation of Cavities, internal cavities, porous areas and leaks in the structure.
All diese Eigenschaften sind für die übliche Anwendung von Aluminium von Nachteil. Für die Herstellung von geätzten Folien hat sich dieses Material jedoch als günstig erwiesen, weil die Oberfläche eine erhöhte Zahl von Fehlern aufweist die als zusätzliche Ätzangriffsstellen wirken und weil poröse Innenräume zusätzlich zum Ätzabtrag einen Beitrag zur Oberflächenvergrößerung ergeben.All of these properties are disadvantageous for the common use of aluminum. For the production of etched foils, however, this material has proven to be beneficial because the surface has an increased number of defects which act as additional etching attack points and because porous interiors in addition to Etching result in a contribution to the surface enlargement.
Es wurde nun festgestellt daß bei einem Vergleich der aus gegossenen Bändern und aus gegossenen Barren hergestellten Aluminiumbänder die ersteren nach gleicher Ätzbehandlung grundsätzlich höhere Aufrauhungen zeigen. Dieser Effekt ist sowohl am unlegierten wie auch an legiertem Aluminiummetall feststellbar.It has now been found that when comparing the cast strips and cast bars produced aluminum strips the former after the same etching treatment basically higher roughening demonstrate. This effect can be seen in both unalloyed and alloyed aluminum metal.
Je ein Stranggußbarren aus Al 99 und aus AlMn wurden 2 Stunden bei 5000C geglüht und anschließend auf eine Plattendicke von 6 mm warmgewalzt und ohne Wärmebehandlung zu 0,05 mm dicken Bändern kaltgewalzt. Im Vergleich dazu wurde je ein Band aus einer Al-99-Schmelze und aus einer AlMn-Schmelze in einer Bandgieß-Anlage direkt als 7 mm dickes Band gegossen und anschließend ohne Wärmebehandlung auf die gleiche Enddicke gewalzt. Die Bänder wurden entfettet und dann in einer wäßrigen Lösung von 20% NaCl bei 900C geätzt, bei einer Stromdichte von 100 A/dm2 und einer Strommenge von 3000 Cb/dm2.Depending on a Stranggußbarren of Al and from 99 AlMn 2 hours were annealed at 500 0 C and then hot-rolled mm at a plate thickness of 6 and cold-rolled without heat treatment to 0.05 mm thick tapes. In comparison, one strip each from an Al-99 melt and from an AlMn melt was cast directly as a 7 mm thick strip in a strip casting plant and then rolled to the same final thickness without heat treatment. The strips were degreased and then etched in an aqueous solution of 20% NaCl at 90 ° C., with a current density of 100 A / dm 2 and a current of 3000 Cb / dm 2 .
Die Kapazitätsbestimmung erfolgte nach DIN 41 330 bei 0 und 10 Volt in einer gesättigten Ammoniumpentaboratlösung mit einem Badwiderstand von 60 bis 70 Ohm · cm bei Raumtemperatur. Bestimmt wurden außerdem die mechanischen Kenndaten der Bänder vor dem Ätzen. Die Resultate sind in folgenden Tabellen zusammengefaßt:The capacity was determined according to DIN 41 330 at 0 and 10 volts in a saturated ammonium pentaborate solution with a bath resistance of 60 to 70 ohm cm at room temperature. Were determined also the mechanical characteristics of the tapes before etching. The results are in the following tables summarized:
Beispiel 1 mit Al 99Example 1 with Al 99
Beispiel 2 mit AlMnExample 2 with AlMn
OiOi
01000100
(kp/mm2)(kp / mm 2 )
nach DIN 41 330according to DIN 41 330
beiat
0 Volt 10 Volt0 volts 10 volts
Die Resultate zeigen, daß die Festigkeit im harten Zustand unabhängig vom der Gießmethode ist Das Ergebnis der Ätzung und der Kapazitätsmessung zeigt dagegen eine deutliche Kapazitätserhöhung beim Metall, das im Bandgießverfahren hergestellt wurde.The results show that the strength in the hard state is independent of the casting method In contrast, the result of the etching and the capacity measurement shows a significant increase in capacity Metal that was manufactured using the strip casting process.
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