DEP0034129DA

DEP0034129DA - Process for forming the metal foil strips for electrolytic capacitors

Info

Publication number: DEP0034129DA
Authority: DE
Inventors: Alexander Graf Rességuier jun.
Original assignee: Süko Gesellschaft zur Herstellung von Radioeinzelteilen, Murnau, Obb.
Publication date: 1950-11-23

Description

Es ist üblich, die Formierung der in der Regel aus Reinaluminium bestehenden Metallfolienbänder für Elektrolyt-Kondensatoren durch anodische Oxydation in der Weise durchzuführen, dass das als Anode geschaltete Folienband durch ein Bad gezogen wird, das z.B. aus einer Lösung eines Alkaliperborats besteht. In dem Bad sind eine oder mehrere Gegenelektroden, z.B. Platten aus Aluminium angeordnet, welche als Kathoden dienen, und die Oxydation wird unter Anwendung von Gleichstrom durchgeführt, dessen Spannung unter Berücksichtigung der jeweils gewünschten Belastbarkeit und Durchschlagsfestigkeit des Kondensators gewählt wird, zu dessen Herstellung die Folie bestimmt ist.It is customary to form the metal foil strips for electrolytic capacitors, which are usually made of pure aluminum, by anodic oxidation in such a way that the foil strip connected as anode is drawn through a bath consisting, for example, of a solution of an alkali perborate. In the bath, one or more counter electrodes, e.g. plates made of aluminum, are arranged, which serve as cathodes, and the oxidation is carried out using direct current, the voltage of which is selected taking into account the respective desired load capacity and dielectric strength of the capacitor, for the production of which the foil is determined.

Durch Versuche konnte ermittelt werden, dass das Herstellungsverfahren vereinfacht und die Beschaffenheit der Elektrolyt-Kondensatoren in überraschender Weise dadurch wesentlich verbessert wird, dass zur Formierung der Metallfolien Wechselstrom angewendet wird. Demnach ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine paarige Anzahl von Folienbändern im Bad als Gegenelektroden von gleicher oder nahezu gleicher Grösse der Oberflächen geschaltet werden und die Formierung mittels Wechselstrom durchgeführt wird.Experiments have shown that the manufacturing process is simplified and the nature of the electrolytic capacitors is surprisingly significantly improved by using alternating current to form the metal foils. Accordingly, the method according to the present invention is characterized in that a paired number of foil strips in the bath are connected as counter-electrodes of the same or almost the same size of the surfaces and the formation by means of alternating current is carried out.

Im einfachsten Fall der praktischen Ausführung dieser Erfindung führt man zwei als Gegenelektroden an eine Wechselstromquelle angeschlossene Folienbänder gleicher Beschaffenheit gleichzeitig und unter Einhaltung gleicher Laufbahnen in einem gewissen Abstand nebeneinander durch den Elektrolyten. Auf diese Weise ist die gleiche Oberflächengrösse der beiden als Gegenelektroden geschalteten Folienbänder innerhalb des Bades ohne weiteres gewährleistet. Besondere Einhängekathoden entfallen und können daher eingespart werden. Infolge der gleichgrossen und symmetrisch im Bad angeordneten Elektroden wird bei der Formierung eine gleichmässige Stromdichte und daher eine gleichförmige Belastung der jeweils in den Elektrolyten eintauchenden Bestandteile erzielt. Diese Verhältnisse gewährleisten eine gleichmässige Formierung der Folienbänder und verringern den Ausschuss auf ein Mindestmass. Die Anwendung von Wechselstrom ermöglicht eine einfache Regelung der jeweils benötigten Formierungsspannung, die praktisch zwischen etwa 25 und 600 Volt liegen kann. Besondere Umformeranlagen entfalle infolge des in dem überwiegenden Teil der Stromnetze zur Verfügung stehenden Wechselstromes oder Drehstromes.In the simplest case of the practical implementation of this invention, two foil strips of the same nature, connected as counter electrodes to an alternating current source, are passed through the electrolyte at the same time and while maintaining the same career paths at a certain distance from one another. In this way, the same surface area of the two foil strips connected as counter-electrodes is guaranteed within the bath without further ado. Special hanging cathodes are not required and can therefore be saved. As a result of the electrodes of the same size and symmetrically arranged in the bath, a uniform current density and therefore a uniform load on the constituents immersed in the electrolyte is achieved during formation. These ratios ensure uniform formation of the film strips and reduce rejects to a minimum. The use of alternating current enables simple regulation of the formation voltage required in each case, which in practice can be between about 25 and 600 volts. Special converter systems are not required due to the alternating current or three-phase current available in the majority of the electricity networks.

Die Anwendung von Wechselstrom zur anodischen Oxydation von Gegenständen aus Aluminium in Elektrolyten ist an sich bekannt. Die Formierung der Metallfolienbänder für Elektrolyt-Kondensatoren unter Anwendung von Wechselstrom ergibt jedoch ausser den vorgenannten betrieblichen Vorteilen weitere Vorteile mit Bezug auf die Leistung und Lebensdauer der aus solchen Folienbändern erzeugten Kondensatoren. Diese Vorteile konnten in keiner Weise aus dem vorausgesehen werden, was bisher über die anodische Oxydation von Aluminium bekannt gewesen ist.The use of alternating current for anodic oxidation of objects made of aluminum in electrolytes is known per se. The formation of the metal foil strips for electrolytic capacitors using alternating current results however, in addition to the aforementioned operational advantages, further advantages with regard to the performance and service life of the capacitors produced from such foil strips. These advantages could in no way be foreseen from what has hitherto been known about the anodic oxidation of aluminum.

Sorgfältige Prüfungen und Vergleichsversuche, die an einer grossen Anzahl von Elektrolyt-Kondensatoren gleicher Abmessungen durchgeführt worden sind, deren Herstellungsverfahren sich bei Formierung der Folienbänder im gleichen Bad, unter gleicher Spannung und bei gleicher Durchzugsgeschwindigkeit allein dadurch unterscheidet, dass in einem Fall Gleichstrom und in anderen Fall Wechselstrom angewendet worden ist, führt zu folgenden Ergebnissen.Careful tests and comparative tests that have been carried out on a large number of electrolytic capacitors of the same dimensions, the manufacturing process of which, when the foil strips are formed in the same bath, under the same voltage and with the same pull-through speed, differs solely in that in one case direct current and in others If alternating current has been applied, the results are as follows.

Durch Durchschlagfestigkeit ist bei Kondensatoren mit Wechselstrom formierter Folie durchschnittlich um 55% gegenüber der Durchschlagfestigkeit erhöht, welche Kondensatoren mit durch Gleichstrom formierter Folie aufweisen. Drei Viertel der Elektrolyt-Kondensatoren mit durch Wechselstrom formierter Folie vertragen eine 200 - 300%ige Spannungsüberlastung ohne durchzuschlagen, weisen aber naturgemäss infolge der überhöhten Prüfspannungen hernach geringere Kapazitäten auf.The dielectric strength of capacitors with a film formed by alternating current is increased by an average of 55% compared to the dielectric strength of capacitors with a film formed by direct current. Three quarters of the electrolytic capacitors with foil formed by alternating current can withstand a 200-300% voltage overload without breaking through, but naturally have lower capacities afterwards due to the excessive test voltages.

Die überraschende Verbesserung der Durchschlagfestigkeit dürfte darauf zurückzuführen sein, dass die durch Wechselstrom erzeugte Aluminiumoxydschicht ein dichteres Gefüge aufweist und daher eine höhere Dielektrizitätskonstante hat. Man kann daher zur Erzielung der gleichen Durchschlagfestigkeit eine geringere Spannung bei der Formierung oder auch eine höhere Durchzugsgeschwindigkeit anwenden, also auf den Meter Folienband erheblich an Stromkosten sparen, wenn man von einer Erhöhung der Durchschlagfestigkeit Abstand nimmt.The surprising improvement in dielectric strength can be attributed to the fact that the aluminum oxide layer produced by alternating current has a denser structure and therefore has a higher dielectric constant. Therefore, to achieve the same dielectric strength, you can use a lower voltage during formation or a higher pull-through speed, i.e. you can save considerably on electricity costs per meter of foil strip if you refrain from increasing the dielectric strength.

Da die Oberfläche der Oxydschicht rauher und dadurch grösser ist, werden auch höhere Kapazitäten erzielt. Eine stärkere Aufrauhung und Oberflächenvergrösserung findet in ähnlicher Weise an der Trennungsschicht zwischen der Aluminiumfolie und der Oxydschicht statt, so dass die Haftung der Oxydschicht auf dem Aluminiummetall verbessert und dadurch die Lebensdauer des Kondensators erhöht wird.Since the surface of the oxide layer is rougher and therefore larger, higher capacities are also achieved. A stronger roughening and surface enlargement takes place in a similar manner on the separating layer between the aluminum foil and the oxide layer, so that the adhesion of the oxide layer to the aluminum metal is improved and the service life of the capacitor is thereby increased.

Durch Versuchsreihen wurde ermittelt, dass die Erhöhung der Kapazität durch Formierung der Folien unter Anwendung von Wechselstrom etwa 25 - 35% beträgt. Die Folge davon ist, dass bei gleicher Kapazität des Kondensators erheblich an Folienlänge gespart werden kann. Die Folienlänge beträgt bei Kondensatoren gleicher Kapazität bei Wechselstromformierung der Folien nur 75 - 80% derjenigen Folienlänge, die bei Gleichstromformierung erforderlich ist. Dabei weisen diese Kondensatoren eine um 50% und mehr erhöhte Durchschlagfestigkeit auf. Entsprechend der Einsparung an Folienbandlänge wird auch Papier, Wickelzeit und Tränkungsmasse bei der Herstellung des Kondensators eingespart und das Gewicht und der Raumbedarf des Kon- densators sind entsprechend geringer.A series of tests has shown that the increase in capacity by forming the films using alternating current is approximately 25-35%. The consequence of this is that the length of the film can be saved considerably with the same capacitance of the capacitor. For capacitors of the same capacity, the film length is only 75-80% of the film length that is required for direct current formation when the films are formed with alternating current. These capacitors have a dielectric strength that is 50% and more higher. Corresponding to the saving in film tape length, paper, winding time and impregnation compound are saved in the manufacture of the capacitor and the weight and space requirements of the con- capacitors are correspondingly lower.

Entsprechende Vorteile ergeben sich bei der Anwendung der Erfindung zur Formierung der Folienbänder für bipolare Elektrolyt-Kondensatoren.Corresponding advantages result when the invention is used to form the foil strips for bipolar electrolytic capacitors.

Claims

1.) A method for forming the metal foil strips for electrolytic capacitors by anodic oxidation, in particular in the pull-through process, characterized in that a pair of foil strips are connected in the bath as counter electrodes of the same or almost the same size of the surfaces and the formation is carried out by means of alternating current .

2.) A method for forming the metal foil strips for electrolytic capacitors according to claim 1, characterized in that two foil strips of the same nature connected as counter electrodes to an alternating current source are passed through the electrolyte at the same time and while maintaining the same raceways at a distance.