DE657179C - Verfahren zur Erzeugung besonders durchschlagsfester und verlustarmer Oxydschichten auf Aluminium und dessen Legierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung besonders durchschlagsfester und verlustarmer Oxydschichten auf Aluminium und dessen Legierungen Es ist bekannt, daß man durch die Wahl der Oxydationsbedingungen die mechanischen Eigenschaften der durch Elektrolyse auf den Oberflächen aus Aluminium und dessen Legierungen erzeugbaren Oxydschichten beeinflussen kann. Es ist auch bereits versucht worden, oxydische Überzüge zum Zwecke der Isolation zu erzeugen, wobei die verwendeten Elektrolyte vorwiegend aus anörganischen Verbindungen bestehen. So sind z. B. Lösungen von Natriumsilicat und Amnoniumcarbonat hzw. Natriumborat oder auch von Ammoniumtartrat als Elektrolyte verwendet worden. Ablgesehen davon, (laß die verschiedenen mechanischen Eigenschaften der Sclichtei noch nicht genügend bestimmten Erzeugungsbedingungen zugeordnet sind, fehlte bis jetzt der Zusammenhang zwischen elektrischen Schichteigenschaften und Oxydationsbedingungen vollständig. Die Durchschlagsfestigkeit der Oxydschichten soll möglichst hoch sein, und die dielektrischen Verluste sollen dabei möglichst klein sein. Es hat sich nun gezeigt, dal diese elektrischen Eigenschaften in hohem Maße von der besonderen Art der Porigkeit der Schichten abhängen. Folgende Bedingungen müssen erfüllt sein: I. Die Porigkeit nuß gering sein.
• 2. Die geringe Porigkeit muß ohne Hydroxydhildung oder sonstige Uniformung des Oxyds in eine lesset leitende Verbindung erreiclt werden. Weiter gilt, (laß die Höhe der Formierungsspannung ein untrüglicher Indikator für die Güte einer Schicht in elektrischer Hinsicht ist. Niedrige Fornierungsspannung eigibt ganz allgemein bei sonst gleicher Formicrungsstromstärke und Schichtdicke gut leitende Schichten, also Schichten nit schlechten dielektrisclen Eigenschaften. Die bis jetzt bekannten Verfahren, die auf Verkleinerung der Porigkeit hinzielen, arbeiten mit niedrigen Formierungsspannungen unter 6o Volt. Der Formierungsprozeß soll nun aber zur Erzielung elektrisch guter Schichten so geleitet werden, (laß die Formierungsspanntung möglichst hoch wird.
• In Auswertung obiger Erkenntnisse gelingt nun gensäß der Erfindung die Erzieltung besonders durchschlagsfester und verlustarmer Oxydschichten auf Aluminium und dessen Legierungen dadurch, (laß als Elektrolvt ein Genisch von Oxalsäure mit einer zweiten zwei- oder dreibasischen organischen Säure benutzt wird.
• Als geeignete Eleltrolytzusammensetzungen ergaben sich: Mischungen von Oxalsiure mit ihren Honologen und deren Derivaten, z. B. der Bernsteinsäurereihe: also O)ialsäure gemischt mit Bernsteinsäure oder mit Oxy-Bernsteinsäure oder Dioxybernsteinsätre oder \Iethvlbernsteinsäure; ferner weitere Mischungen aus dieser Gruppe von mehreren sätireti.
• Als zweite Gruppe Haben sich als zwcclc mäßig Mischungen von Oxalsäure mit dreibasischen Säuren erwiesen, z. B. mit der Zitronensäure und deren Verwandten.
• Es ist möglich, daß auch noch weitere Kombinationen auf Grund der oben ange- -führten. Gruppen günstige Ergebnisse zetti-. gen. Jedoch muß die Konzentration als auch die Mischung selbst, so gewählt werden, elaß die Formierungsspännung möglichst hoch über 70 Volt hinausgelangt.
• Aus nachstehenden Beispielen ausgeführter Vergleichsversuche ist der durch de Erfindung erzielte große technische Fortschritt hinsichtlich der Verbesserung der elektrischen Eigenschaften in bezug auf die Vergrößerung der Durchschlagsfestigkeit und der Verkleinerung der Leitfähigkeit der oxydischen Schichten offensichtlich.
• Die in Klammern beigefügten Zahlen sind die entsprechenden Werte, die bei einer Schicht ohne die Oxydationsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt wurden.
• i Ausführungsbeispiel , Der Elektrolyt besteht aus einer Mischung einer 3%igen Oxalsäure und einer 2,9°/oigen Bernsteinsäure. Die Höhe der angelegten elektrischen Spannung (beispielsweise von Gleichstrom) kann sich zwischen 70 und 8oo Volt bewegen. Die Dicke der erzeugten und geprüften Schichten ist in # (1/1ooo mm) angegeben.
• Die Prüfung auf Durchschlagsfestigkeit ergab bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nachstehende Werte (die unter gleichen Bedingungen erhaltenen Werte der Vergleichsversuche sind hinter diesen Werten in Klammer gesetzt)

  Schichtdicke Durchschlag erfolgte

  bei einer Spannung von

  in ,te Volt

  =o 430 (2@0)

  56o (340)

  30 700 415)

  40 850 (500) _

  50 . =200 (58o)

  6o z6oo (6äo)

  70 2050 (1120)

  80 2500 (1550)

  100 - 350-0 (2300)

  Die Prüfung auf Leitfähigkeit ergab bei einer nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht mit einer Schichtdicke von 50 µ nachstehende Werte, wobei die bei den Vergleiehsversuchen festgestellten Werte wieder in Klammer gesetzt sind:

  Angelegte Spannung

  Siemens/ cm

  Volt

  Ioo I . Io-12 (5 Io ½)

  ioo 2 . Io - 1½ 125) . 1l> 12)

Claims (4)

1. PATENTANsPrÜCHE: I. Verfahren zur anodischen Erzeugung besonders durchschlagsfester und verlustarmer Oxydschichten auf Altiinium oder dessen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, laß als Elektrolyt ein Gelmisch von Oxalsiäure nit einer zweiten zwei- oder dreibasischen organischen Säutre benutzt wird.
2. 2. Verfahecn nach Anspruch r, dadurcl gekeinzeichntt, daß als Zusatz zur Oxalsättre eine Siure der lHomologenreilie der Oxalsäure bzw. eine substituierte Säure dieser Reihe, z. B. Bernsteinsäure bzw. Oxybernsteinsäüre üsw., benutzt wird.
3. 3. Verfahren flach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz- zur Oxalsäure eine dreibasische organische Säure, z. B. Zitronensäure, benutzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine °@" Mischung toll 3 °A Oxalsäure ulld 2,9 Bernsteinsiinre 1)enutzt wird.