DE2655467A1

DE2655467A1 - Aluminiumfolien fuer kondensatoren

Info

Publication number: DE2655467A1
Application number: DE19762655467
Authority: DE
Inventors: Michel Badia
Original assignee: Traitement des Metaux et Alliages (Satma)
Current assignee: Traitement des Metaux et Alliages (Satma)
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1977-06-23
Also published as: GB1512598A; IT1065155B; FR2335027B1; FR2335027A1; JPS5270359A; US4086148A; DE2655467C2

Description

Bekanntlich werden bei der Herstellung elektrolytischer Kondensatoren in Europa meistens Walzfolien aus raffiniertem bzw. hochreinem Aluminium mit einer Schichtstärke von 60 bis 200 /um verwendet. Hochreines Aluminium (mindestens 99»99 %) enthält als Hauptverunreinigungen oder Begleitstoffe Eisen (0,0010 bis 0,0020 %), Silicium (0,0015 bis O,OO2O?6) und Kupfer (etwa 0,0035 %).

In den Vereinigten Staaten von Amerika hingegen werden für den gleichen Zweck etwas andere Aluminiumgüten, nämlich sogenanntes "unterraffiniertes" Aluminium verwendet, das den Normen der Aluminium Association 1193 und 1188 entspricht. Die Normen für diese Legierungen sowie für das Raffinat-bzw. Reinaluminium 1199 lauten wie folgt (in %):

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Legierung Si Fe Cu Mn Mg Zn Ga Ti andere Al

Elemente jeweils

1188 <0,06 C0,06<O,005<0,01<0,01O,03<0,03<O,01 <0,01 2*99,88 1193 ^0,04 <0,04^0,006 - - ^0,02<0,03 - <0,01 >99,93 1199 ^0,006<0,006<0,006 - <0,006<Ό,006<0,005 - «c0,002 -99,99

Dieses nicht so hoch gereinigte Aluminium führt zu stärkeren Streuströmen und elektrischen Verlusten, als beim Aluminium höherer Reinheit.

Außerdem muß der Gehalt an anderen, nicht in den Tabellen genannten Elementen kleiner als 0,01 % = 100 ppm sein.

Die Aluminiumfolien ( für Kondensatoren) werden nach dem Walzen zwei aufeinanderfolgenden Oberflächenbehandlungen unterworfen:

Die erste Behandlung besteht in einem*Ätzen, wobei durch korrosive Abtragung eine Aufrauhung der Aluminiumfolie stattfindet. Die Kapazität des Kondensators je Flächeneinheit der Folie ist grob proportional der durch den Ätzvorgang entwickelten Fläche.

Die zweite Behandlung ist eine "Formierung". Dazu wird die geätzte Folie in einen Elektrolyt getaucht und mit Gleichspannung zur Bildung einer sehr dünnen isolierenden Aluminiumschicht als Dielektrikum elektrolyt iert.

Unabhängig von seinen elektrischen Eigenschaften muß die für Kondensatoren bestimmte Folie noch andere Eigenschaften haben. Es werden in zunehmendem Maße immer kleinere Abmessungen angestrebt; dies führt dazu, daß sehr dünne Metallfolien

*chemischen oder elektrochemischen

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* f.

verwendet werden müssen, deren mechanische Eigenschaften ausreichen; vor allem muß die Biege- oder Falzfestigkeit gut sein, d.h. die Folie darf nicht so zerbrechlich sein, daß sie im Verlauf der Kondensatorherstellung reißt.

Bei geätzten Folien in Niederspannungs-Kondensatoren führen die gewalzten Folien mit ihrem Walzgefüge"zu den besten Kapazitäten. Um die Falzbarkeit zu verbessern, ist meistens ein Erholungsglühen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist ein Aluminiumwerkstoff enthaltend Chrom, der eine bessere Kapazität je Flächeneinheit und eine bessere Falzbarkeit bei gleichbleibenden dielektrischen Eigenschaften ergibt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Zugabe von Chrom zum reinen Aluminium in Mengen, daß der Endgehalt 20 bis 2000 ppm ausmacht, Vorteile bietet, insbesondere hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften als auch der mechanischen Eigenschaften der geätzten und formierten Folien. Der Zusatz von Chrom bewirkt nämlich überraschenderweise eine Änderung der Form der Ätzung gegenüber der Ätzung, die auf hochreinem Aluminium (ohne Chrom) entsteht; dies äußert sich in einer Kapazitätserhöhung des Kondensators je Flächeneinheit. Darüberhinaus führt der Chromzusatz zu einer Verfestigung des Werkstoffs, also zu besseren mechanischen Eigenschaften und insbesondere zu besserer Falzbarkeit.

Schließlich werden im Gegensatz zu dem , was geschieht, wenn man reines Aluminium (1199) durch nicht ganz reines Aluminium (1193 oder 1188) ersetzt, die dielektrischen Werte des Endproduktes (Streustrom und dielektrische Verluste) nicht nachteilig verändert.

Das folgende Beispiel dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.

709825/0700 . ₄_

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Beispiel

Es wurden 4 Proben hochreinen Aluminiums gleicher Zusammensetzung hergestellt und zwar:

1. ohne Zusatz als Vergleichs- oder Blindversuch;

2. mit 500 ppm Chrom (als Vorlegierung mit 4 % Cr);

3. mit 1000 ppm Chrom;

4. mit 2000 ppm Chrom.

Aus allen 4 Proben wurde durch Stranggießen eine Platte hergestellt, diese zunächst warm gewalzt und dann kalt gewalzt auf 90 /um.

Diese Walzfolien wurden entfettet und in üblicher Weise geätzt (und zwar bei hoher Stromdichte) in einer Natriumchlorid- und Natriumsulfatlösung bei 90⁰C.

Die dielektrische Schicht wurde dann in üblicher Weise gebildet.

2
Die Kapazitäten der Folien je dm bei 30 V wurden gemessen und die Anzahl Falzungen vor dem Brechen bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

ohne Zusatz mit mit mit

500 ppm Cr 1000 ppm Cr 2000 ppm Cr

Kapazität ' 1640 1700 1750 1800 /uF/dm²

Falzzahl 18 27 30

- 3 7 U S fί ? ^lw 01 0 0

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- 6.

Dieses Beispiel zeigt, daß durch 2000 ppm Chrom die Kapazität etwa 10 % höher liegt und um 70 % öfter gefalzt werden kann als bei Folien ohne Chrom. Die Kapazitätssteigerung kann sogar auf 25 % gebracht werden, wenn man mit höherer Stromdichte ätzt. Die Falzbarkeit wird davon nicht berührt .

Die üblichen Versuche zur Bewertung der dielektrischen Eigenschaften der erhaltenen Folien (beispielsweise Ladungszeit) zeigten, daß diese trotz des Zusatzes von Chrom bis zu 0,2 % (2000 ppm) erhalten bleiben.

Schließlich verhielten sich Kondensatoren aus diesen Folien in den Versuchen über Lagerung bzw. Aufbewahren unter Spannung und Altern unter Spannung in gleicher Weise wie Kondensatoren aus Reinstaluminiumfolien ohne Chromzusatz.

Patentanspruch;

7 O -; ; - 3 / O 7 O O

Claims

DH. ING. F. WUESTHOFF

DR.E.V. PEOHMANN DR. ING. D. BKHKENS DIPL. ING. R. GOIiTZ

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN SCJIWEIOEHSTUASSE TELKKON (080) ββ TKLJiX 5 24 070

TKLKGRAMMK ί PHOTKCTPATKNT MCNCHKN

1Α-48 796

Patentanspruch

Reinstaluminiumfolien, gewalzt und chemisch oder elektrochemisch geätzt und mit Gleichspannung elektrolysiert, zur Herstellung von elektrolytischen Niederspannungs-Kondensatoren gekennzeichnet durch einen Chromgehalt von 0,002 bis 0,2 %,

8188

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ORfG/NAL INSPECTED