DE1621187A1 - Verfahren zum elektrolytischen AEtzen von Metalloberflaechen,insbesondere von Aluminiumfolien - Google Patents

Description

• Verfahren zum elektrolltischen Ätzen von Metalloberflächen, insbesondere von Aluminiumfolien Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Ätzen von Metalloberflächen, insbesondere von Aluminiuunfolien, die als ßlektroden f'Elektrolytkondensatoren verwendet werden. Durch das Ätzen wird die aktive Oberfläche der Elektroden und damit die Kapazität im Kondensator vergrößert. Es sind verschiedene Verf'ahreri für das Ätzen von Aluminiumfolien bekannt. Das Ätzen. der Folie kann entweder rein chemisch, z.D. durch Tauchen der Folie in ein alkalisches oder in ein salzsäurehaltiges Ätzbad oder elektrochemisch, z.D, durch .Anwendung von Gleichstrom, wobei die Folie als Anode geschaltet wird, erfolgen. Es sind ferner sowohl chemische als auch elektrochemische Verfahren bekannt, bei denen die Folie in mehreren nacheinandergeachalteten Bädern aufgerauht wird (Mehrstufenätzung), wobei die Aggreeßivität der Ätzlösung von Stufe zu Stufe abnimmt, um eine Ubergtzung der Folie zu vermeiden. Die Durchführung der Ätzung kann sowohl in Stand- als auch in kontinuierlichen Durchlaufverfahren erfolgen. Ferner wurde bereite vorgeschlagen, anstelle des reinen Gleichstromes pulsierenden Gleichstrom zu verwenden Den rein chemischen Verfahren haftet der Nachteil an, das sehr Zange Ätzzeiten erforderlich sind bzw. das sich bei Anwendung aggressiverer Bäder, die zwar die Atzzeit verkürzen, die Gefahr der Überätzung kaum vermeiden läßt. Diese Nahteile lassen sich bisher nur -durch eine Mehrstufenätzung beseitigen.
• Der mit reinem Gleichstrom arbeitenden elektrolytischen .Atzung im Einetufanverfahren haftet der Nachteil an, daß- nur ' eine relativ gering® Oberflächenvergrößerung erhalten wird, daß die Gefahr der b®rätz ' besteht und daß eich Unterschiede in der Qualität der Ausgangsfolio sehr stark auf die Qualität der aufgerauhten Folie auswirken® Allen mit Gleichstrom arbeitenden Verfahren ist der Nachteil gemeinsam, daß die Anwendung des Gleichstromas t®ohnisah aufwendig und daher relativ teuer ist. Die AO.iaend d®® lfiechs®letrom®s war, offenbar weil. eystema-. tische Untersuchungen über die allgemeinen Bedingungen nicht vorlagen# bisher nur in ganz bestimmten und genau abgegrenzten Fällen möglich® Nach der Deutschen Patentschrift 976 o26 war- die Anwendung von Wechselstrom zur Beschleunigung der Ätzung nur in einer oder mehreren Stufen der vorgeschlagenen Mehretufenätzung vorgesehen, wobei J.dooh die Ätzung in mindestens einer rein chemisch erfolgen sollte. Allen Nehr®ttfenv®rfahren haftet der Nachteil an, daß im Vergleich zu Binstulenverfahren ein entsprechender technischer Mehraufwand betrieben werden muB. Es ist kein Verfahren bekannt, das nicht mindestens einen der-erwähnten Nachteile aufweist.
• Allen Verfahren,. die zwecks Beseitigung dieser Iri(ngel ein mit besonderen Zusätzen versehenes Reinstaluminiumftir die Folien. heretellang verwenden, haftet der Nachteil an, daß ein entsprechender Mehraufwand bei der Herstellung der betrieben werden Muße Nach der Deut®ohen Patentschrift 975 987 wird durch Zusatz von Nicke, Palladium oder Platin zum Reinstaluminium (99,99 in einer Menge von etwa o,o3 bis o,ool im Gegensatz zu den bis dahin bekannten, mit Gleichstrom arbeitenden Methode:i, die Anwendung von Wechselstrom ermöglicht® Der Zweck der Erfindung istg für die Fertigung von Elektrolytkondensatoren eine Polieg die bei möglichst großer Reinheit des verwendeten Aluminiums (z a B. .Al 9998 bis 99999 Idurch ein Ätzverfahren eine möglichst hohe Vergrößerung der aktiven Oberfläche bei möglichst geringem Streubereich erhalten hat, bereitzustellen. Betriebstechnisch ist ein Ätzverfahren erwünscht, das diese Eigenschaften mit einem möglichst geringem technischen und ökonomischen Aufwand in möglichst kurzer Ätzzeit zu erreichen gestattet, ohne daß deswegen ein mit besonderen Zusätzen ver-'sehenes Aluminium verwendet werden maß® 3s ist kein Verfahren .bekannt, das alle genannten Forderungen in zufxiedenstellender Weise erfüllt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ätzvorgang so zu gestalten, daß bei möglich®t gleichzeitig verkürzter Ätzzeit eine höhere Oberflächenrauhigkeit und eine gleichmäßigere Folien. qualität erhalten wird als in einer chemischen oder in einer elektrochemischeng mit Gleichstrom arbeitenden Einstufenätzung, daß er gegenüber einer in beliebiger Weise durchgeführten Mehrstufenätzung technologisch vereinfacht" gleichzeitig beschleunigt und dadurch verbilligt wird, daß er außerdem gegenüber allen mit Gleichstrom arbeitenden Verfahren zumindest verbilligt wird und daß keine besonderen Zusätze zum Aluminium erforderlich sind. Erfindungsgemäß werden Folien, die aus Rein- oder Reinstaluminium gleich. oder besser 99,8 % Reinheit, vorzugsweise 99,99 Reinheit bestehen und keine die Ätzung fördernden iVeickei-. Platin- oder Falladiamzusätze enthalten, in. einam nur aus einer einzigen Stufe bestehenden Ätzverfahren (Einstufenverfahren), in einem Chloridi®nen enthaltenden vorzugsweise sauren Bad mit technischem Wechselstrom geätzt. Dabei werden höhere Stromdichten, vorzugsweise 3o bis 6o A/dm2 angewendet. Die Ätzung kann sowohl im ;>tand- als auch im kontinuierlichen Durchlaufverfahren durchgeführt werden. Außerdem kann die Folie in verschiedenen Bereichen des Einstufenbades mit unterschiedlichen Stromdichten geätzt werden. Der Ätzvorgang kann auch auf mehrere Stufen aufgeteilt werden, wobei in allen Stufen mit Wechselstrom geätzt wird. Zwischen den einzelnen Stufen kann die Stromdichte verändert werden. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß bei sehr kurzen Ätzzeiten eine sehr hohe Oberflächenvergrößerung er- zielt werden kann, ohne daß die Gefahr einer Überätzung besteht. Durch die Verringerung des apparativen Aufwandes arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren außerdem billiger als ein Gleichstromverfahren und / oder ggf. als ein Mehr. stufenverfahrene Da sich bei der Anwendung von Wechselstrom, insbesondere bei hohen Strumdichten, Unterschiede in der Quali- tät der Ausgangsfolie kaum noch auf die Art und das Ausmaß der Oberflächenvergrößerung auswirken, wird durch das erfindungegemäße Verfahren außerdem die Gleichmäßigkeit der geätzten Folie verbessert. ferner wird durch das erfindungegemäße Verfahren bei gleichzeitig sehr hoher Oberflächenver- größerung der damit verbundene Materialabtrag gegenüber anderen Verfahren wesentlich verringert, so daß bei gleicher Festigkeit der geätzten Folie ein Übergang zu geringeren Foliendicken möglich ist. -Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Anwendung den Wechselstromes auch bei Reinetaluminium (99,99-m), in dem keine Zusätze von Nickel, Palladium oder Platin enthalten sind, wodurch ein Mehraufwand bei der Herstellung der Ausgangsfolie entfällt und das Aluminium seine hohe Reinheit behält.. Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungebeiepiel näher erläutert werden. Eine Aluminiumfolie von 99,99 s Reinheit, die nach dem Kaltwalzen rekriatallisierend geglüht worden war, wurde-- nach dem üblichen Entfetten und Beizen - in einem ktzbad: das einen Gehalt von 5 j Salzsäure technischer Reinheit und 7 % Aluminiumchlorid und eine Temperatur von 45° C aufwies, mit Wechselstrom bei einer Stromdichte von 40 A/dm2 75 Sekunden elektrolytisch geätzte Die spezifische Kapazität nach einer Formierung bei 1o Volt betrug etwa 17 /uF/cm2, was einer etwa 3ofachen Oberflächenvergrößerung entspricht. Eine annähernd gleiche überflächenvergrößerung wurde erhalten, wenn das gleiche Material unter sonst gleichen Bedingungen im kaltverformten Zustand geätzt wurde.-Bei Verlängerung einer optimalen Ätzzeit tritt nur eine sehr langsame Verringerung der nach dem Formieren erhaltenen spezifischen Kapazität ein, Gleichzeitig werdest dadurch die an sich schon geringen Unterschiede in den erhaltenen Kapazitätewerten, die zwischen den untersuchten Polienqualitäten a) Aluminiumfolie, 99,99 % Reinheit, kaltgewalzt, rekri®tallisierend geglüht; b) Aluminiumfolie wie a), nur-kaltverformt,-_0) Material. mit gegenüber a) variierten, nach TGL 147129 B1. 1 und DIN 1712p 2, B1.4, zulässigen Verunreinigungen bei: mittlerem Äaltwalzgrad j r auftreten, noch mehr verringert: Die durch die Anwendung von Wechselstrom unter den angegebenen Bedingungen erzielte Oberflächenvergrößerung ist wesentlich höher als die unter sonst gleichen Bedingungen mit pulsierendem Gleichstrom mit einer Restwelligkeit von 3o lö erhaltene Oberflächenvergrößerung. Bei einer Ätzung mit Wechselstrom unter den angegebene; Bedingungen sind die Unterschiede in den erhaltenen Kapazitätswerten, die zwischen den 3 untersuchten Polienqualitäten auf traten, wesentlich geringer als bei Anwendung von pulsierendem Gleichstrom mit 3o % Restwelligkeit unter sonst gleichen Bedingungen. Das Verhältnis zwischen der nach dem anschließenden Formieren erhaltenen. Kapazität und dem mit dem Ätzen verbundenen Gewichtsverlust ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren® um ein Mehrfaches höher als bei Anwendung von pulsierendem Gleichstrom (Restwelligkeit 3o in, Stromdichten von 1 bi® 8o A/dM2) unter sonst gleichen Bedingungen.

Claims (1)

1. k a t e n t .a n e p r ü c h e #. 1. Verfahren zum elektrolytischen Ätzen von Metalloberflächen, inebeeondere von Aluminiumfolien für Blektrolytkondeneatores, zwecke Erzielung einer möglichst hohen Vergrößerung ihrer aktiven Oberfläche in Ohloridionen enthaltenden vorzugsweise sauren Bädern' dadurch gekennzeichnet, daß Rein- oder Rein®taluminium,.dae keinen Nickel-, Palladium- oder Platinzusatz enthält, in nur einem Bad im Stand- oder Durchlaufverfahren mit technischem Wechselstrom bei höheren Stromdichten, vorzugsweise 3o-bie 6o A/dm2, geätzt wird: .: 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in verschiedenen Bereichen des Baden mit unterschiedlichen Stromdichten geätzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzung in einem Mehretufenverfahren, und zwar in allen Stufen mit Wechselstrom durchgeführt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, da8 in den verschiedenen Stufen mit Wechselstrom unterschiedlicher Stromdichte geätzt wird, -