DE966477C - Verfahren zur Erzeugung einer Boehmitschicht auf geaetzter Aluminiumfolie fuer Elektrolytkondensatoren - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 8. AUGUST 1957

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ist als Erfinder genannt worden

Bekanntlich, werden Aluminiumfolien des Reinheitsgrades 99,8 bis etwa 99,99°/» zur Vergrößerung ihrer aktiven Oberfläche durch chemisches oder elektrolytisches Ätzen aufgerauht. Solche geätzten Folien werden nach dem Formieren als Elektroden von Elektrolytkondensatoren, verwendet.

Nach dem Ätzen müssen die an den Folien haftenden Säure- und Salzrückstände entfernt werden, was üblicherweise durch Behandeln in heißem Wasser geschieht. Bei dieser Reinigung entsteht auf der Alumiiniumfläche einr hydratische Oxydschicht (Böhmitschicht), die je nach den Reinigungs- und Trocknungsbedingungen Unterschiede in Dicke, Struktur sowie Wasser- und (da das Ätzen üblicherweise in Chlorionen enthaltenden Elektrolyten erfolgt) Chloridgehalt aufweist. Daß sich beim Behandeln von Aluminium in heißem Wasser wie auch mit Wasserdampf eine hydra-, tische Oxydschicht bildet, ist bekannt. Bis jetzt ist dieser Oxydschicht bei der Herstellung geätzter Aluminiumfolie für Elektrolytkondensatoren nicht die nötige Aufmerksamkeit geschenkt worden. Man beachtete weder die Temperaturbedingungen noch den p_H-Wert des Wassers, sondern trachtete ledig-

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Hch danach, nach dem Ätzen das Reinigen, der Folien so durchzuführen, daß eine möglichst weitgehende Verringerung des Chloridgehaltes erreicht wurde.

Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren, nach welchem eine Oxydschicht erreicht wird, die der geätzten Aluminiumoberfläche einen ausgezeichneten Korrosionsschutz und dem aus der Folie hergestellten Elektrolytkondensator optimale, ίο elektrische Eigenschaften verleiht.

Bei der Herstellung von, Elektrolytkondensatoren können infolge unterschiedlichen Wachstums der dielektrischen Schicht Schwierigkeiten entstehen, die sich durch, zu hohen ■ Verlustwinkel, zu hohe Restströme oder unerwünschte Deformation (langsame Auflösung der Fonnierschicht) der Kondensatoren auswirken. Die Untersuchungen, haben gezeigt, daß diese Schwierigkeiten auf eine xingeeignete Oxydschichtbildung auf der Folie während der Reinigung und der Trocknung zurückzuführen sind. _/

Es ist ein Verfahren bekannt, nach welchem die geätzte Folie nach dem Aufrauhen durch Behandlung mit Salpetersäure von ausgefällten Schwermetallen, gereinigt und hierauf, gegebenenfalls nach Spülen in. kaltem Leitungswasser, in warmes oder siedendes destilliertes. Wasser getaucht wird. Es sind aber keine Vorschriften bekannt, die es gestatten, die Weiterbehandlung der Folie so durchzuführen, daß ein optimales Ergebnis mit Sicherheit erreicht wird.

Die Untersuchungen haben gezeigt, daß die erwähnte Behandlung in heißem destilliertem Wasser zweckmäßig mindestens in zwei Stufen durchgeführt werden soll, wobei mindestens in einer dieser Stufen das Wasser eine höhere Temperatur als in der oder den vorangegangenen Stufen aufweist.

In den ersten Bädern soll lediglich ein Vorwaschen der geätzten Folie vorgenommen werden, und zwar bei einer Temperatur unter 75⁰ C. Oberhalb von 75° C reagiert bekanntlich das Aluminium mit dem destillierten Wasser unter Bildung einer Böhmitschicht, die sich fest auf der geätzten Folienoberfläche ablagert. Durch das Vorwaschen wird der Chloridgehalt der geätzten, Oberfläche verringert. Erst dann soll die geätzte Folie mit destilliertem Wasser von einer Temperatur von, mehr als 75° C in Berührung gebracht werden, in welchem nunmehr die Böhmitschicht entsteht. Wenn man sofort mit destilliertem Wasser von über 75° C behandelt, so werden in der entstehenden Böhmitschicht zu viel Chlorionen eingeschlossen. Eine Böhmitschicht ist auf der Oberfläche der geätzten Folie wünschenswert, da sie diese vor Korrosion schützt und den Stromauf wand beim Formieren, herabsetzt.

Die Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, daß das zur Bildung der Böhmitschicht verwendete destillierte Wasser einen p_H-Wert unter 7 haben soll, am besten zwischen 6 und 5, damit eine Böhmitschicht entsteht, die für den Kondensator günstige Eigenschaften aufweist. Es ist daher notwendig, den P₁₁-Wert des destillierten Wassers zum mindesten in dem Bad, in dem die Böhmitschicht entsteht, genau einzustellen, z. B. durch Zusatz von chlorfreien, sauren Puffersubstanzen, wie Essigsäure mit Natriumacetat Wenn man dies nicht tut, so entsteht leicht infolge Hydrolyse von Al(O H)₃ ein p_H-Wert von 7 bis 9 in diesem Bade.

Schließlich wurde festgestellt, daß .beim Aufbau des Dielektrikums die Böhmitschicht teilweise aufgezehrt wird, so daß deren Struktur besondere Beachtung geschenkt werden muß. Erfolgt die Erzeugung der Böhmitschicht in einem destillierten Wasser, dessen p^-Wert 7,5 betragt oder übersteigt, so liegen die Restströme des Kondensators um 15 bis 30% höher, als wenn die Erzeugung der Böhmitschicht bei einem p_H von 5 bis 6 erfolgt wäre. Der Dicke der Böhmitschicht ist besondere Beachtung zu schenken. Sie wird zweckmäßig zwischen 0,02 und 0,1 μ gehalten, wofür z. B. eine Behandlungszeit von 30 Sekunden bis 5 Minuten in 85⁰C heißem Wasser in Frage kommt, wobei die Dauer von der gewünschten Schichtdicke, der Metallreinheit und der Höhe der Aufrauhung abhängt. Bei heißerem Wasser ist die Behandlungszeit kürzer.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Dehydratation. Nach Erzeugung der Böhmitschicht im heißen destillierten Wasser muß die geätzte Folie getrocknet werden. Es hat sich gezeigt, daß sowohl ein zu schnelles als auch ein zu langsames Trocknen ungünstig ist Erfindungsgemäß soll die Trocknung zuerst schwach, 2, B. bei 80 bis 120⁰ C, und dann stärker erfolgen, so daß eine hydratische Oxydschicht mit einem Wassergehalt von höchstens 20 %> erhalten wird, die im Kondensator besonders kleine Verlustwinkel ergibt Die- höchste Trocknungstemperatur soll 250° C nicht überschreiten, da sonst die Böhmitschicht infolge zu starken Waseraustritts rissig wird und ihr Korrosionsschutzvermögen verliert.

Es ist empfohlen worden, die geätzte Folie unmittelbar nach dem Waschen mit einer Korrosionsschutzschicht dadurch zu versehen, daß man sie einer elektroly ti sehen Oxydation unterwirft, z. B. durch Gleichstrombehandlung in Oxal- oder Borsäure. Ein solches Verfahren, ist verhältnismäßig kostspielig und erfordert außerdem längere Behandlungszeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren no dagegen ist einfach und billig und erteilt der ganzen Folie einen einwandfreien. Korrosionsschutz, der eine jahrelange Lagerung vor dem Formieren ermöglicht. Beim Formieren ergibt die Böhmitschicht eine nennenswerte: Einsparung an elektrischer Energie. Die Einsparung beträgt 20 bis 60 ⁰Zo im Vergleich mit einer geätzten Folie, die nur in kaltem Wasser gewaschen wurde.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Erzeugung einer Böhmitschicht auf geätzter Aluminiumfolie für Elektrolytkondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß aaf der Folie nach dem Ätzen und Spülen mit destilliertem Wasser von einer Temperatur

   unter 75 ° mit leicht angesäuertem destillier- In Betracht gezogene Druckschriften:

   tem Wasser von über 75 °, dessen p_H-Wert Zeitschrift »Aluminium«, 1955, S. 14 und 69; 10

   unter 7, etwa zwischen 6 und 5, liegt, eine BLS Report No. 15 »Dry Electrolytic Capaci-

   Böhmitschicht in einer Stärke von 0,02 bis 0,1 μ tors«, März 1953, S. 16 u. 18;

   erzeugt wird, die durch Trocknen unter allmäh- Zeitschrift »Journal Society of Chemical In-

   licher Steigerung der Temperatur so entwässert dustry«, Juni 1950, S. 169;

   wird, daß sie schließlich einen Wassergehalt von Zeitschrift »Chemistry and Industry«, August 15

   höchstens 20ⁿ/o aufweist i°5°> S. 638.

   © 609 736/309 12.56 (709621Λ6 8.57)