DE3011819A1 - Kathoden fuer elektrolyt-kondensatoren - Google Patents
Kathoden fuer elektrolyt-kondensatorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Folien, die aus einer Aluminium-Legierung bestehen und sich als Kathodenfolien für Elektrolytkondensatoren
eignen. Solche Elektrolyt-Kondensatoren weisen eine Anodenfolie mit dielektrischer Beschichtung und eine
Kathodenfolie ohne dielektrische Beschichtung auf, wobei Anoden- und Kathodenfolie unter Zwischenschaltung eines Elektrolyts
aneinandergelegt sind.
Die Prozentangaben in den Ansprüchen und der nachfolgenden
Beschreibung verstehen sich sämtlich als Gewichtsmengen.
Zur Schaffung von Anodenfolien größerer Kapazität bzw. zur Steigerung der Kapazität von Elektrolytkondensatoren des oben
erwähnten Typs sind bei den besagten Anodenfolien zahlreiche Verbesserungen und Weiterentwicklungen vorgenommen worden.
Als Kathodenfolie werden gewöhnlich Folien aus Aluminium geringer Reinheit, nämlich etwa 99,3 %, verwendet. Die Kathodenfolie
muß jedoch ebenso wie die Anodenfolie hinsichtlich ihrer Kapazität verbessert werden, damit Elektrolyt-Kondensatoren
höherer Kapazität hergestellt werden können. Es ist bekannt, daß Aluminiumfolien mit einer Reinheit von 99,5 bis
99»8 $> und Folien aus einer Legierung von Aluminim und einem
anderen Element, wie Mangan, zu Kathodenfolien mit größerer Kapazität führen als Aluminiumfolien mit geringer Reinheit
von etwa 99»3 %, jedoch lassen diese Folien noch immer hinsichtlich
ihrer Kapazität zu wünschen übrig.
Kathodenfolien erhöhter Kapazität sind erhältlich durch Ätzen der Folienoberfläche zwecks Ausbildung winziger Vertiefungen,
die gleichförmig in hoher Dichte über die Folienoberfläche verteilt sind und deren Flächengröße erhöhen. Bei Aluminiumfolien
von etwa 99,5 bis 99,8 % Reinheit muß man die Folie
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übermäßig stark ätzten, um die gewünschte Kapazität zu erreichen.
Dies führt wiederum zu hohem Gewichtsverlust durch Korrosion und zur lokalen Bildung von Löchern bzw. Vertiefungen
in der Folie und verursacht letztlich eine verminderte Kapa zität und eine stark beeinträchtigte mechanische Festigkeit
der Folie. Schwierigkeiten treten ebenfalls auf bei Folien aus einer Aluminium-Mangan-Legierung, wenn durch Ätzen der
Oberfläche feine Vertiefungen gleichmäßig in hoher Dichte ausgebildet werden sollen. Bei zu starkem Ätzen tritt ein
lokaler Fraß ein, der zwangsläufig verhindert, daß eine Folie mit der gewünschten Kapazität erhalten wird.
Die Erfindung löst die Aufgäbe,aus einer Aluminium-Legierung
bestehende Kathodenfolienfur Elektrolyt-Kondensatoren zu schaffen, die eine erhöhte Kapazität besitzten, beim Ätzen in
geringerem Maß dem Gewichtsverlust durch Korrosion unterliegen und eine höhere mechanische Festigkeit hat als herkömmliche
Kathodenfolien; und zwar sollen die Folien durch Walzen eines rißfreien Gußstabes erzeugt werden können. Die erfindungsgemäßen
Folien werden aus einer Aluminium-Legierung hergestellt, die 0,03 bis 0,5 % Kupfer und 0,002 bis 0,05 %
Titan enthält. Diese Folien sind den bekannten Kathodenfolien in den vorgenannten drei Eigenschaften überlegen, und die
ötäbe für die Herstellung der Folien las sen sich leicht ohne Rißbildung aus der Aluminium-Legierung gießen.
Kathodenfolien für Elektrolytkondensatoren, die nach der Erfindung
aus einer Aluminium-Legierung mit 0,03 bis 0,5 $>
Kupfer und 0,002 bis 0,05 1° Titan hergestellt worden sind, haben eine hohe Kapazität, unterliegen beim Ätzen keinem über
mäßigen Gewichtsverlust durch Korrosion und weisen eine hohe mechanische Festigkeit auf. Zur Herstellung der Folien können
Stäbe aus der Aluminium-Legierung gegossen werden, ohne daß Rißbildung auftritt. Kupfer ist erheblich edler als Aluminium
und bildet über einen weiten Bereich feste Lösungen in Aluminium; beim Ätzen einer kupferhaltigen Aluminiumfolie können
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sich deshalb winzige Vertiefungen in der Oberfläche der Folien
gleichförmig und in hoher Dichte ausbilden, was entsprechend zu höherer Oberflächengröße und höherer Kapazität
der Folie führt. Wenn Kupfer in einer Menge von weniger als 0,03 $ anwesend ist, hat es jedoch nicht die Wirkung, die
Kapazität der Folie zu vergrößern. Bei einem Kupfergehalt von mehr als 0,5 % wird die Folie hingegen leicht überätzt und
erleidet einen übermäßigen Gewichtsverlust durch Kor rosion. Dementsprechend sollte der Kupfergehalt im Bereich von 0,03
bis 0,5 %, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 % liegen.
Wenn jedoch eine Aluminium-Legierung mit einem Kupfergehalt von mehr als 0,03 $ zu einem Stab vergossen wird, kann in
letzterem Rißbildung eintreten. Eine derartige Rißbildung läßt sich durch Zusatz von Titan in einer Menge von wenigstens
0,002 $> verhindern. Da andererseits mehr als 0,05 %
Titan die Kapazität der Folie beeinträchtigt, sollte der Titangehalt im Bereich von 0,002 bis 0,05 #, vorzugsweise 0,005
bis 0,01 $ liegen. Titan dient auch dazu, die Festigkeit der
Folie zu erhöhen. Die Verwendung von Titan in einer Menge von 0,002 bis 0,05 fj gibt eine verbesserte mechanische Festigkeit,
ohne die Kapazität der Folie zu verringern.
Durch Zusatz von Beryllium zu einer Aluminium-Legierung mit 0,03 bis 0,5 % Kupfer und 0,002 bis 0,05 % Titan lassen sich
Folien mit stark verbesserter Kapazität erzielen, weil Beryllium, das nur in geringem Maße zu festen Lösungen in Alurainium
führt, in Form feiner Teilchen in dem Aluminium vorliegt, so daß beim Ätzen der Folie aus berylliumhaltiger
Aluminium-Legierung in der Folienoberfläche feine Höhlungen gleichförmig und in hoher Dichte ausgebildet werden, wodurch
sich die Oberflächengröße der Folie erhöht. Mit weniger als 0,001 # Beryllium ist hingegen keine Kapazitätserhöhung zu
erzielen, während ein Beryllium-Gehalt von mehr als 0,2 f>
zu
einem übermäßigen Gewichtsverlust durch Korrosion führt. Der Beryllium-Gehalt sollte deshalb 0,001 bis 0,2 %, vorzugsweise
0,005 bis 0,05 $, betragen. Die Anwesenheit von mehr als 0,02
% Beryllium wirkt auch der Rißbildung in den Stäben entgegen.
Zur Erhöhung der Folienkapazität wird vorzugsweise ein Ausgangs-Aluminium
von wenigstens 99,7 % Reinheit verwendet. Die Kapazität steigt mit zunehmender Reinheit des Aluminiums, und
es ist zweckmäßig, Aluminifum mit einer Reinheit von wenigstens 99,85 % einzusetzen.
Folien aus Aluminim-Legierungen enthalten Eisen, Silicium und
andere Verunreinigungen, die während des Produktionsvorganges unvermeidlich eingelagert werden. Insbesondere wenn Eisen und
Silicium in einem Gesamtgehalt von mehr als 0,03 f>
vorhanden sind, weist die Folie eine verringerte Kapazität auf.
Es ist deshalb zweckmäßig, den Gesamtgehalt an Eisen und Silicium unter 0,3 % zu halten.
Beispiele 1 bis 7.
Aus 7 verschiedenen Aluminium-Legierungen mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden Stäbe gegossen und auf
Rißbildung untersucht. Anschließend wurden aus jedem Stab in üblicher Weise zwei Folien hergestellt. Eine Folie aus jeder
Legierung wurde auf ihre mechanische Festigkeit geprüft. Die andere Folie wurde in eine 60 C warme wässrige Lösung aus 3
$ Salzsäure und 0,5 % Oxalsäure getaucht und 1,5 Minuten mit
Gleichstrom bei einer Stromdichte von 30 Ampere/dem geätzt.
Die Folien wurden dann ohne weitere Umwandlungsbehandlung auf ihre Kapazität geprüft.
Vergleichsbeispiele 1 bis 4·
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Aus den 4 weiteren in Tabelle 1 angegebenen Aluminium Legierungen wurden Stäbe gegossen und auf Rißbildung untersucht.
In derselben Weise wie in den vorhergehenden Beispielen wurden aus den Stäben Folien hergestellt, und diese
wurden auf ihre mechanische Festigkeit und ihre Kapazität untersucht.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 7 und der
Vergleichsbeispiele 1 bis 4·
Tabelle 1
Reinheit des Materials (%)
Al
Zusammensetzungen
Cu
Ti
Si
Fe
Be
Beispiel 1 2 3
5 6
7 Vergl. Beisp.
99,85
99,94
99,85
99,7
99,7
99,86
99,86
| 2 | 99,75 |
| 3 | 99,5 |
| 4 | 99,75 |
Rest 0,3 0,005 0,05 0,1 0,001>
0,1 0,01 0,02 0,04 "
0,05 0,03 0,05 0,1 "
0,45 0,05 0,1 0,2 "
0,3 0,005 0,1 0,2
" 0,45 0,013 0,05 0,09 0,01
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0,3 0,005 0,2 0,3
" 0,2 0,002> 0,1 0,15 0,01
| Beispiel | Rißbildung | Kapazität | Festigke |
| (uP/cm2) | (kg/mm2) | ||
| Beispiel 1 | nein | 245 | 29,8 |
| 2 | nein | 190 | 30,1 |
| 3 | nein | 185 | 30,5 |
| 4 | nein | 230 | 30,8 |
| 5 | nein | 235 | 30,2 |
| 6 | nein | 263 | 30,5 |
| 7 | nein | 270 | 30,3 |
| Vergl. Bei | |||
| spiel 1 | nein | 170 | 20,0 |
| 2 | Ja | 230 | 27,2 |
| 3 | nein | 175 | 30,7 |
| 4 | ja | 260 | 30,3 |
Aus Tabelle 2 ergibt sich, daß die Stäbe aus den Aluminium legierungen
nach den Beispielen 1 bis 7 rißfrei sind und daß die aus diesen Stäben hergestellten Folien hohe Kapazität und
Festigkeit aufweisen, während die Aluminium-Legierungen nach den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 entweder wegen der Rißbildung
in den Stäben oder der geringen Kapazität bzw. geringen Festigkeit der daraus hergestellten Folien zu
wünschen übrig ließen .
030040/0874
Claims (5)
- ΰ 12026. März 1980Showa Aluminium Kabushiki Kaisha
Osaka / JapanPatentansprüche■V1 · Aus einer Aluminium-Legierung bestehende Kathoden-Folie für Elektrolyt-Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie 0,03 bis 0,5 % Kupfer und 0,002 bis 0,05 % Titan enthält. - 2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung ferner 0,001 bis 0,2 $ Beryllium enthält.
- 3. Folie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eerylliumgehalt 0,02 bis 0,2 % beträgt.
- 4· Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung wenigstens 99,7 % Alumium enthält.
- 5. Folie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung Eisen und Silicium als Verunreinigungen in einem Gesamtgehalt bis zu 0,3 % enthält.030040/0874
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: PAUL, D., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 4040 NEUSS |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |