DE2655467C2

DE2655467C2 - Aluminiumfolien für Kondensatoren

Info

Publication number: DE2655467C2
Application number: DE2655467A
Authority: DE
Inventors: Michel Echirolles Badia
Original assignee: Traitement Metaux Alliages SA Satma
Current assignee: Traitement Metaux Alliages SA Satma
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1982-05-13
Also published as: GB1512598A; FR2335027A1; JPS5270359A; DE2655467A1; US4086148A; IT1065155B; FR2335027B1

Description

Bekanntlich werden bei der Herstellung elektrolytischer Kondensatoren in Europa meistens Folien aus Reinstaluminium mit einer Dicke von 60 bis 200 ujn verwendet Reinstaluminium (mindestens 99,99% Al) enthält als zulässige Beimengungen 0,0010 bis 0,0020% Eisen, 0,0015 bis 0,0020% Silizium und etwa 0,0035% Kupfer.

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 Reinstaluminium 1199 lauten wie folgt (in %):

Legierung	Si	Fe	Cu	Mn	Mg
1188 1193 1199	<0,06 <0,04 < 0,006	<0,06 <0,04 < 0,006	< 0,005 < 0,006 < 0,006	<0,01	<0,01 <0,006
Legierung	Zn	Ga	Ti	andere Elemente jeweils	Al
1188 1193 1199	<0,03 <0,02 < 0,006	<0,03 <0,03 < 0,005	<0,01	<0,01 <0,01 < 0,002	> 99,88 > 99,93 > 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 chemischen oder elektrochemischen Ätzen, wobei durch korrosive Abtragung einer Aufrauhung der Aluminiumfolie stattfindet Die Kapazität des Kondensators je Flächeneinheit der Folie ist grob proportional der durch den Ätzvorgang entstandenen Folienoberfläche.

Die zweite Behandlung ist eine »Formierung«. Dazu wird die geätzte Folie in einen Elektrolyt getaucht und mit Gleichspannung zur Bildung einer sehr dünnen isolierenden Aluminiumoxidschicht als Dielektrikum eleKtrolysiert

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 Folien verwendet werden müssen, deren mechanische Eigenschaften ausreichen; vor allem muß die Biege- oder Falzfestigkeit gut sein, d. h. die Folie darf nicht so spröde 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 die Bereitstellung einer Aluminiumfolie, die eine bessere Kapazität je Flächeneinheit und eine bessere Falzbarkeit bei gleichbleibenden dielektrischen Eigenschaften besitzt

to Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Zugabe von Chrom zu Reinstaluminium in Mengen, womit der Endgehalt 0,002 bis 0,2% ausmacht Vorteile hinsichtlich der elektrischen als auch der mechanischen Eigenschaften der geätzten und formierten Folien bietet Der Zusatz von Chrom bewirkt nämlich eine Änderung der Form der Ätzung gegenüber der Ätzung, die in Reinstaluminium ohne Chrom entsteht; dies äußert sich in einer Kapazitätserhöhung des Kondensators je Flächeneinheit. Darüber hinaus führt der Chromzusatz zu einer Verfestigung de" Werkstoffs, also zu besseren mechanischen Eigenschaften und insbesondere zu besserer Falzbarkeit

Schließlich verden im Gegensatz zur Folge eines Austauschers von Reinstaluminium 1199 gegen Alumini um 1193 oder 1188 die dielektrischen Werte des Endproduktes (Streustrom und dielektrische Verluste) nicht nachteilig verändert

Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

Es wurden 4 Proben von Reinstaluminium gleicher Anfangszusammensetzung hergestellt, und zwar:

h"i 1. ohne Zusatz als Vergleichs- oder Blindversuch;

2. mit 0,5% Chrom (als Vorlegierung mit 4% Cr);

3. mit 0,1% Chrom;

4. mit 0,2% Chrom.

Aus allen 4 Proben wurde durch Stranggießen eine Platte hergestellt, diese zunächst warm und dann kalt gewalzt auf 90μπι Dicke, Diese Walzfolien wurden entfettet und in üblicher Weise bei hoher Stromdichte in einer Natriumchlorid- und Natriumsulfatlösung bei 90⁰C geätzt Die dielektrische Schicht wurde dann in üblicher Weise gebildet

Die Kapazitäten der Folien je dm² bei 30 V wurden gemessen und die Anzahl Falzungen vor dem Brechen bestimmt Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

ohne	mit	mit	mit
Zusatz	0,5%	0,1%	0.2%
	Cr	Cr	Cr

Kapazität,

μΡ/dm²

Falzzahl

1750
30

1800
30

Dieses Beispiel zeigt, daß durch 0,2% 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 Fa'zbarkeit wird davon nicht berührt Die üblichen Versuche zur Bewertung der dielektrischen Eigenschaften der Folien (beispielsweise Ladungszeit) zeigten, daß diese trotz des Zusatzes von Chrom bis zu 0,2% 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.

Claims

Patentanspruch:

Reinstaluminiumfolien, gewalzt und chemisch oder elektrochemisch geätzt und mit Gleichspannung elektrolysiert, zur Herstellung von elektrolyti- schen Niederspannungs-Kondensatoren, gekennzeichnet durch einen Chromgehalt von 0,002 bis 05%.