DD221591A1 - FORMING METHOD FOR HIGH-VOLTAGE SURFACE FOIL - Google Patents

Abstract

Das Verfahren ist einsetzbar fuer das Vorformieren von geaetzter Aluminiumfolie und dient der Herstellung hochkapazitiver und stabiler Hochvoltanodenfolie. Durch die Erfindung soll ein Verfahren angegeben werden, das ein kostenguenstigeres Formieren von Hochvoltanodenfolie ermoeglicht und unter geringerem Zeitaufwand durchfuehrbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren einzusetzen, durch das auf mit Boehmitgrundschicht versehenen Aluminiumfolien eine hydrationsfeste und hochkapazitive Oxidschicht aufgebracht wird. Erfindungsgemaess wird das durch folgende Formierschritte geloest: - Formierung in verduennter Phosphorsaeure auf etwa ein Drittel der endgueltigen Formierspannung.-Formierung in einem Hochvoltelektrolyten auf die Formierendspannung.-Temperung der Folie bei 323-753 K.-Formierung in verduennter Phosphorsaeure auf eine Spannung, die ueber der Funkenspannung dieser Phosphorsaeure, aber unter der Formierendspannung liegt.-Temperung der Folie bei 323-753 K.-Formierung in einem Hochvoltelektrolyten auf die Formierendspannung.Als Hochvoltelektrolyte werden hauptsaechlich 4-10%ige Borsaeureloesungen mit bestimmter Leitfaehigkeit verwendet. Die Temperaturen der Borsaeure- und der Phosphorsaeureelektrolyte sollen 363 2 K betragen.The method can be used for the preforming of grained aluminum foil and serves for the production of high-capacity and stable high-voltage anode foil. By the invention, a method is to be specified, which allows a kostenguenstigeres forming high-voltage anode foil and can be carried out under less time. The object of the invention is to use a method by which a hydration-resistant and high-capacitance oxide layer is applied to provided with Boehmitgrundschicht aluminum foils. According to the invention, this is achieved by the following forming steps: Forming in dilute phosphoric acid to about one third of the final forming voltage. Forming in a high-voltage electrolyte to the forming end stress. Tempering the film at 323-753 K. Forming in dilute phosphoric acid to a strain of Tempering of the film at 323-753 K.-Forming in a high-voltage electrolyte on the Formierendspannung.Als high-voltage electrolytes mainly 4-10% boric acid solutions are used with certain Leitfaehigkeit over the spark voltage of this phosphoric acid. The temperatures of boric and phosphoric acid electrolytes should be 363 2 K.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das Verfahren ist einsetzbar für das Vorformieren von geätzter Aluminiumfolie und dient der Herstellung hochkapazitiver und stabiler Hochvolt-Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren. Diese Kondensatoren werden vielfach in der Elektrotechnik/ Elektronik verwendet.The method can be used for preforming etched aluminum foil and serves to produce high-capacitance and stable high-voltage anode foils for electrolytic capacitors. These capacitors are widely used in electrical engineering / electronics.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Aus der Patentliteratur sind zahlreiche Formierverfahren bekannt und in der Praxis üblich. Um Folien für die Herstellung von Kondensatoren zu erhalten, die gegenüber dem Angriff von Wasser bei erhöhten Temperaturen stabil sind, wird u.a. die Anwendung von Phosphorsäure oder Phosphaten vorgeschlagen. So wird z.B. in der DE-AS 2401146 ein Verfahren zur Formierung von Anodenfolie für Elektrolytkondensatoren beschrieben, bei dem die erste Formierstufe in bekannter Weise in Formierbädern mit herkömmlichen Formierelektrolyten erfolgt und daran anschließend die Ausformierung der Anodenfolie in der zweiten Stufe im später verwendeten Betriebselektrolyten durchgeführt wird. Der Betriebselektrolyt soll dabei aus einer wäßrigen oder wasserarmen Glykol-Borat-Phosphat-Lösung bestehen. Ein ähnliches Verfahren ist in der DE-PS 2235112 beschrieben, wobei als Formierelektrolyt eine Ammoniumdiphydrogenphosphat-Lösung oder eine Lösung von Natriumbenzoat verwendet wird. Auch in der DE-PS 1 614508 ist ein mehrstufiges Verfahren zur Hersteilung von dielektrisch wirkenden Oxidschichten auf Aluminiumelektroden für Elektrolytkondensatoren beschrieben, bei dem Phosphorsäure, Borsäure oder Zitronensäure zur Anwendung kommt. Nachteilig ist bei den bekannten Lösungen, daß sie sehr zeit- und kostenaufwendig sind.From the patent literature numerous Formierverfahren are known and common in practice. To obtain films for the manufacture of capacitors which are stable to the attack of water at elevated temperatures, i.a. the application of phosphoric acid or phosphates is proposed. For example, DE-AS 2401146 describes a method for forming anode foil for electrolytic capacitors, in which the first forming stage is carried out in known manner in forming baths with conventional forming electrolytes and subsequently the forming of the anode foil in the second stage is carried out in the later used operating electrolyte. The operating electrolyte should consist of an aqueous or low-water glycol borate phosphate solution. A similar process is described in DE-PS 2235112, wherein as Formierelektrolyt an ammonium dihydrogen phosphate solution or a solution of sodium benzoate is used. Also in DE-PS 1 614 508 a multi-stage process for the production of dielectrically acting oxide layers on aluminum electrodes for electrolytic capacitors is described in which phosphoric acid, boric acid or citric acid is used. A disadvantage of the known solutions that they are very time consuming and expensive.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu finden, das ein kostengünstigeres Formieren von Hochvoltanodenfolie ermöglicht und unter geringem Zeitaufwand durchführbar ist.It is an object of the invention to find a method that allows a more cost-effective forming of high-voltage anode foil and can be carried out in a small amount of time.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das auf mit Böhmitgrundschicht versehenen Aluminiumfolien eine hydrationsfeste und hochkapazitive Oxidschicht aufgebracht wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch folgende Formierschritte gelöst:The invention has for its object to provide a method by which a hydration-resistant and high-capacitance oxide layer is applied to provided with boehmite base aluminum foil. According to the invention the object is achieved by the following forming steps:

— Formierung in verdünnter Phosphorsäure auf etwa ein Drittel der endgültigen Formierspannung.- Forming in dilute phosphoric acid to about one third of the final Formierspannung.

— Formierung in einem Hochvoltelektrolyten auf die Formierendspannung.- Forming in a high-voltage electrolyte to the Formierendspannung.

— Temperung der Folie bei 323-753K- Tempering of the film at 323-753K

— Formierung in verdünnter Phosphorsäure auf eine Spannung, die über der Funkenspannung dieser Phosphorsäure, aber unter der Formierendspannung liegt.- Forming in dilute phosphoric acid to a voltage that is above the spark voltage of this phosphoric acid, but below the Formierungsspannung.

— Temperung der Folie bei 323-753K.- Tempering of the film at 323-753K.

— Formierung in einem Hochvoltelektrolyten auf die Formierendspannung.- Forming in a high-voltage electrolyte to the Formierendspannung.

Als Hochvoltelektrolyte werden hauptsächlich 4-10%ige Borsäurelösungen mit bestimmter Leitfähigkeit verwendet. Die Temperaturen der Borsäure- und der Phosphorsäureelektrolyte sollen 363 ±2 K betragen.As high-voltage electrolytes mainly 4-10% boric acid solutions are used with specific conductivity. The temperatures of boric acid and phosphoric acid electrolytes should be 363 ± 2K.

-2- 257 274 2-2- 257 274 2

"Ausführungsbeispiel"Embodiment

In einem Ausführungsbeispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden.In one embodiment, the inventive method will be explained in more detail.

Hochaufgerauhte und 2min bei 373K mit Böhmitgrundschicht versehene Folien werden in verdünnter Phosphorsäure (ca. 5g/Highly roughened and 2min at 373K Böhmitgrundschicht provided films are in diluted phosphoric acid (about 5g /

I) bei363Kauf 150Vformiertund nach Erreichen dieser Spannung 5min ausformiert. Im nächsten Schritt erfolgt die Formierung auf 420V in einem 7%igen Borsäureelektrolyt, nach Erreichen dieser Spannung wird 15min ausformiert.I) at 363 purchase 150V and form 5min after reaching this voltage. In the next step, the formation takes place at 420V in a 7% boric acid electrolyte, after reaching this voltage is formed 15min.

Vorder nächsten Formierstufe werden die Folien einer Temperung auf max. 853 K unterworfen und anschließend in4%iger Phosphorsäure auf 250 V formiert. Danach wird der Temperschritt wiederholt.Before the next forming step, the foils are tempered to max. 853 K and then formed in 4% phosphoric acid to 250 volts. Thereafter, the annealing step is repeated.

In der letzten Stufe werden die Folien nochmals in 7%igem Borsäureelektrolyt auf 420V formiert und 7 min ausformiert. Danach erfolgt die Spülung in destilliertem Wasser und die Trocknung an der Luft.In the last stage, the films are again formed in 7% boric acid electrolyte at 420V and molded for 7 min. Thereafter, the rinse in distilled water and drying in air.

Bei der Prüfung auf Formierqualität erreichten die Folien in ca. 30s die Formierendspannung (Prüfstromdichte 0,4mA/cm²).In the test for forming quality, the films reached the forming end tension in about 30 seconds (test current density 0.4 mA / cm ² ).

Die in 11,7%iger Pentaborat-Lösung gemessene Kapazität ergab folgende Werte für Kapazität und Verlustwinkel:The capacity measured in 11.7% pentaborate solution gave the following values for capacity and loss angle:

C = 38,36^F/dm² tan δ = 0,040C = 38.36 ^ F / dm ² tan δ = 0.040

Nach 1 stündigem Kochen in destilliertem Wasser ergaben sich folgende Werte C = 39,38_MF/dm* tan δ = 0,045After boiling in distilled water for 1 hour, the following values were found: C = 39.38 _M F / dm * tan δ = 0.045

Es errechnet sich eine Abweichung vonIt is calculated a deviation from

C = 2,64 % CC = 2.64 % C

Die durch dieses Verfahren erhaltenen Oxidschichten auf Aluminiumfolie, die als Anodenfolie in Elektrolytkondensatoren verwendet wird, entsprechen den Anforderungen an Hydratationsbeständigkeit und Spannungsfestigkeit, die besonders bei Anwendung von wasserhaltigen Betriebselektrolyten von entscheidender Bedeutung sind.The oxide layers on aluminum foil obtained by this method, which is used as anode foil in electrolytic capacitors, meet the requirements for hydration resistance and dielectric strength, which are of crucial importance especially when using aqueous operating electrolytes.

Claims (9)

-τ- 257 274-τ- 257 274 Erfindungsanspruche:Invention claims: 1. Formierverfahren für Hochvoltanodenfolie aus Aluminium zur Verwendung in Elektrolytkondensatoren, bei dem in mehreren Formierschritten hydratations- und spannungsfeste Oxidschichten auf den Anoden entstehen, gekennzeichnet dadurch, daß folgende Formierschritte durchgeführt werden:1. Forming method for high-voltage anode foil made of aluminum for use in electrolytic capacitors, wherein in several Formierschritten hydration and voltage-resistant oxide layers formed on the anodes, characterized in that the following Formierschritte be performed: — Formierung in verdünnter Phosphorsäure auf eine Spannung, die wesentlich unter der Formierendspannung liegt- Forming in dilute phosphoric acid to a voltage which is substantially below the Formierendspannung — Formierung in einem Hochvoltelektrolyten auf die Formierendspannung- Forming in a high-voltage electrolyte to the Formierendspannung — Wärmebehandlung der Folie- Heat treatment of the film — Formierung in verdünnter Phosphorsäure auf eine Spannung, die über der Funkenspannung dieses Elektrolyten liegt- Forming in dilute phosphoric acid to a voltage that is above the spark voltage of this electrolyte — Wärmebehandlung der Folie- Heat treatment of the film — Formierung in einem Hochvoltelektrolyten auf die Formierendspannung- Forming in a high-voltage electrolyte to the Formierendspannung 2. Formierverfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Folien hochaufgerauht sind und mit einer Böhmitgrundschicht versehen sind.2. Forming method according to item 1, characterized in that the films are roughened and are provided with a boehmite base layer. 3. Formierverfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß im I.Schritt auf etwa ein Drittel der Formierendspannung in verdünnter H₃PO₄ formiert wird.3. Forming method according to item 1 and 2, characterized in that in the I.Schritt to about one-third of the forming strain in dilute H ₃ PO _{4 is} formed. 4. Formierverfahren nach Punkt 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß im 2. Schritt ein vorzugsweise Borsäure enthaltender Elektrolyt für die Formierung auf die Formierendspannung benutzt wird.4. Forming method according to item 1-3, characterized in that in the second step, a preferably boric acid-containing electrolyte is used for the formation of the forming end tension. 5. Formierverfahren nach Punkt 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem 2.Schritt eine Wärmebehandlung der Folie auf 323-753 K durchgeführt wird.5. Forming method according to item 1-4, characterized in that after the 2nd step, a heat treatment of the film is carried out to 323-753 K. 6. Formierverfahren nach Punkt 1-5, gekennzeichnet dadurch, daß nach der Wärmebehandlung eine Formierung in verdünnter H₃PO₄ bei einer Spannung durchgeführt wird, die über der Funkenspannung dieser Phosphorsäure, aber unter der Formierendspannung liegt.6. Forming method according to item 1-5, characterized in that after the heat treatment, a formation in dilute H ₃ PO _{4 is} carried out at a voltage which is above the spark voltage of this phosphoric acid, but below the Formierendspannung. 7. Formierverfahren nach Punkt 1—6, gekennzeichnet dadurch, daß nach der unter 6. genannten Formierung eine Wärmebehandlung der Folie auf 323-753 K durchgeführt wird.7. Forming method according to item 1-6, characterized in that after the mentioned under 6. forming a heat treatment of the film is carried out at 323-753 K. 8. Formierverfahren nach Punkt 1-7, gekennzeichnet dadurch, daß als letzter Formierschritt eine Formierung auf die Formierendspannung in Borsäure enthaltenden Hochvoltelektrolyten vorgenommen wird.8. forming method according to item 1-7, characterized in that as the last forming step, a formation is carried out on the forming strain in boric acid-containing high-voltage electrolytes. 9. Formierverfahren nach Punkt 1—8, gekennzeichnet dadurch, daß alle Formierstufen bei 363 ± 2 K durchgeführt werden.9. Forming method according to item 1-8, characterized in that all Formierstufen be performed at 363 ± 2 K.