DE889808C

DE889808C - Electrode with a roughened surface by etching, especially for electrolytic capacitors

Info

Publication number: DE889808C
Application number: DEV2401D
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl-Ing Lux
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1942-11-03
Filing date: 1942-11-03
Publication date: 1953-09-14

Description

Elektrode mit durch Ätzen aufgerauhter Oberfläche, insbesondere für Elektrolytkondensatoren Zur Vergrößerung der Kapazität elektrolytischer Kondensatoren wurden bereits die mannigfachsten Vorschläge gemacht. Da die spezifische Kapazität der Kondensatoren bekanntlich von der Größe der wirksamen Oberfläche der Elektrode abhängt, wurde diese zu vergrößern gesucht. Dies wurde durch Aufrauhung der Elektrodenoberfläche entweder auf mechanischem Wege oder auf chemischem Wege durch Beizen des Elektrodenmetalls in Säuren, Salzlösungen oder Laugen vorgenommen.Electrode with a roughened surface by etching, especially for Electrolytic capacitors To increase the capacity of electrolytic capacitors the most varied proposals have already been made. As the specific capacity of capacitors is known to depend on the size of the effective surface of the electrode depends, this was sought to enlarge. This was done by roughening the electrode surface either mechanically or chemically by pickling the electrode metal made in acids, salt solutions or alkalis.

Zur Herstellung solcher oberflächenvergrößerter Anoden für elektrolytische Kondensatoren ist ein Verfahren bekanntgeworden, wonach dem als Anodenmetall zur Verwendung gelangenden Aluminium ein oder mehrere Leichtmetalle, wie z. B. Magnesium, Calcium, Beryllium, Lithium od. dgl., zulegiert werden. Diese Legierung wird dann einem oder mehreren Ätzmitteln ausgesetzt, welche im wesentlichen die beilegierten Metalle aus der Elektrode herauslösen, wodurch eine Oberflächenvergrößerung der Elektrode erzielt wird. Im Gegensatz zu den mit Schwermetallen, wie z. B. Kupfer, legierten bekannten Aluminiumelektroden sollen diese keine Neigung zur Korrosion zeigen.For the production of such enlarged surface anodes for electrolytic Capacitors has become known a process, according to which as anode metal for Use coming aluminum one or more light metals, such as. B. Magnesium, Calcium, beryllium, lithium or the like. Be alloyed. This alloy is then exposed to one or more etchants, which are essentially the alloyed Dissolve metals from the electrode, which increases the surface area of the Electrode is achieved. In contrast to those with heavy metals, such as. B. copper, Alloyed known aluminum electrodes should not have any tendency to corrode demonstrate.

Ferner ist die Verwendung eines Aluminiums von einem Reinheitsgrad von mindestens 9995 %, und zwar vorzugsweise in Folienform, als Elektrodenwerkstoff für elektrolytische Kondensatoren bekanntgeworden, wobei die Größe der Kristallkörner im allgemeinen o,i Mikron nicht überschreiten soll.Furthermore, the use of an aluminum is of one degree of purity of at least 9995%, preferably in film form, as the electrode material became known for electrolytic capacitors, being the size the crystal grains should generally not exceed 0.1 microns.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Elektroden elektrolytischer Kondensatoren aus solchen Legierungen des Reinstaluminiums, mehr als 99,9 % Al, mit .die Löslichkeitsgrenze nicht überschreitenden Mengen von mit dem Aluminium Mischkristalle bildenden Stoffen einzeln oder zu mehreren herzustellen, in denen die Legierungsbildner in äußerst feiner, disperser Verteilung ausgeschieden sind. Von den hierfür in Betracht kommenden Metallen sind beispielsweise zu nennen: das Zink, das Magnesium, das Kupfer und das' Mangan. Infolge ihrer äußerst feinen Verteilung im Aluminium wird durch die Behandlung mit das Aluminium nicht oder nur unwesentlich angreifenden, bekannten Ätzmitteln nach dem Herauslösen der Legierungsmetalle aus den Mischkristallen eine weitgehende Vergrößerung der Oberfläche des Aluminiums erzielt.According to the invention it is proposed that the electrodes be electrolytic Capacitors made of such pure aluminum alloys, more than 99.9% Al, with .the solubility limit not exceeding amounts of with the aluminum Mixed crystal forming substances, individually or in groups, in which the alloying agents are precipitated in an extremely fine, dispersed distribution. Examples of the metals that can be considered for this purpose are: Zinc, magnesium, copper and 'manganese. As a result of their extremely fine distribution in the aluminum is not or only insignificantly due to the treatment with the aluminum attacking, known etching agents after the alloy metals have been dissolved out the mixed crystals a large enlargement of the surface of the aluminum achieved.

Diese äußerst feine, disperse Ausscheidung der Legierungsbildner aus dem Mischkristall kann z. B. dadurch herbeigeführf werden, daß die Legierung bis in das Temperaturgebiet der festen Lösung erhitzt und hierauf abgeschreckt wird. Dadurch wird eine Homogenisierung des Mischkristalles dann erzielt, wenn die Legierungsstoffe, vorzugsweise Metalle oder metallische Verbindungen, im Aluminium restlos gelöst sind. Durch ein anschließendes Anlassen ,wird dann die Zersetzung des Mischkristalles vorgenommen, wodurch sich die inLösung gegangenen Legierungsbildner wieder ausscheiden. Dabei muß das Anlassen der Legierung so vorgenommen werden, daß ein Zusammenballen oder Koagulieren der Ausscheidungen vermieden wird, weil sonst ihre feine Verteilung nicht erzielt werden kann. Diese feine Verteilung der Ausscheidungen ist aber eine Vorbedingung für die durch das Ätzen der Elektroden zu erzielende weitgehende Vergrößerung ihrer Oberfläche. Würde man nämlich die Anlaßbedingungen so wählen, daß es zu der unerwünschten Koagulation der ausgeschiedenen Legierungsbestandteile kommt, dann würde ein Zustand erreicht, ähnlich dem, wie er bei dem als Elektrodenwerkstof verwendeten Aluminium üblichen Reinheitsgrade vorliegt, in der die für ein solches Aluminium wesentlichen Begleiter, wie Eisen und Silicium, infolge ihrer mangelnden Löslichkeit in grober Form im Gefüge ausgeschieden sind. Von dem Ätzmittel würden dann nur diese Stellen oder deren Umgebung angegriffen werden, während die anderen solche Ausscheidungen nicht aufweisenden Teile des Gefüges nicht oder 'nur schwach angeätzt würden.This extremely fine, dispersed precipitation of the alloy formers the mixed crystal can, for. B. be brought about that the alloy up heated in the temperature range of the solid solution and then quenched. As a result, the mixed crystal is homogenized when the alloy materials, preferably metals or metallic compounds, completely dissolved in the aluminum are. Subsequent tempering then causes the solid solution to decompose made, whereby the alloying agents that have gone into solution are precipitated again. The tempering of the alloy must be carried out in such a way that it agglomerates or coagulation of the excretions is avoided, otherwise their fine distribution cannot be achieved. This fine distribution of the excretions is one thing Precondition for the extensive enlargement to be achieved by etching the electrodes their surface. If one would choose the event conditions so that it leads to the undesired coagulation of the precipitated alloy components then occurs a state would be reached similar to that used as electrode material Aluminum is present in the usual degree of purity in which that for such aluminum essential companions, such as iron and silicon, due to their lack of solubility are excreted in the structure in a coarse form. Only these would then be of the etchant Bodies or their surroundings are attacked, while the other such excretions non-exhibiting parts of the structure would not be etched or only weakly.

Solche groben Ausscheidungen werden aber auch bei dem eingangs geschilderten bekannten Verfahren auftreten, weil fast sämtliche der bekannten Leichtmetalle mit Aluminium keine Mischkristalle bilden. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich daher nur um die Erzielung eutektischer Ausscheidungen, die aber bekanntlich nur in grober Form im Gefüge des Aluminiums anwesend sind.' Ein Beispiel für die Herstellung der erfindungsgemäßen Elektroden ist das folgende: Eine o,8 %. Mangan enthaltende Legierung des Reinstaluminiums, mehr als 99,911/o Al, wird nach Warmwalzen und anschließendem Kaltwalzen zu Folien geformt, die bei 55o° 5 Stunden im Salzbad geglüht und hierauf abgeschreckt werden. Das Anlassen der Legierung wird durch 5 Stunden langes Glühen bei einer Temperatur von q.80° vorgenommen. Nach dem langsamen Abkühlen der Folien werden diese mit einem ioo/o Eisenchlorid enthaltenden Gemisch von Salpetersäure und Salzsäure geätzt und nach ihrem Waschen und. Trocknen der bekannten anodischen Oxydation unterworfen.Such coarse excretions are, however, also in the case of the one outlined above known processes occur because almost all of the known light metals with Aluminum does not form mixed crystals. This known method is therefore it is only about the achievement of eutectic eliminations, which, however, is known are only present in coarse form in the structure of the aluminum. ' An example of that Production of the electrodes according to the invention is as follows: One 0.8%. manganese The pure aluminum alloy containing more than 99.911 / o Al is after hot rolling and then cold rolling formed into foils, which are kept in a salt bath at 55o ° for 5 hours annealed and then quenched. The tempering of the alloy is carried out by 5 Annealing for hours at a temperature of q.80 °. After the slow one The foils are cooled with a mixture containing 100% ferric chloride Etched by nitric acid and hydrochloric acid and after washing them and. Drying the known anodic oxidation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrode with a roughened surface by etching, in particular for electrolytic capacitors, characterized in that they are made of such Alloys of pure aluminum, more than 99.9% Al, with the solubility limit Not exceeding quantities of substances that form mixed crystals with the aluminum exist individually or in groups, in which the alloy formers in extremely fine, dispersed distribution are excreted. z. Method of bringing about the extremely finely distributed, dispersed precipitations of the alloying agents in the electrode according to claim i, characterized in that the alloy by annealing in the area the solid solution and subsequent quenching first homogenized and then is left on.