DE2102702B2

DE2102702B2 - Verwendung von Al-Mn-Legierungen für Kathodenfolien von Elektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DE2102702B2
Application number: DE19712102702
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Chem. Dr. 7700 Singen Muehlhaeusser; Christian Dipl.-Phys. Dr. 7702 Gottmadingen Roth
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1979-01-18
Also published as: JPS5241868B1; FR2122598B1; NL174594B; NL7200892A; IT946814B; NL174594C; FR2122598A1; DE2102702A1

Description

¹' Beispiel

Es wurden Stranggußbarren gegossen, einmal Al 99,5% mit einem Höchstgehalt von 0,3% eines anderen Elements, zum andern aus Al mit 1,0% Mn. Beide Gießchargen wurden unter gleichen Bedingungen zu Kathodenfolien verarbeitet. Die Gußbarren wurden zuerst angewärmt und anschließend auf ca. 6,0 mm Dicke warmgewalzt Diese Bänder wurden auf 0,050 mm Dicke kalt ausgewalzt und elektrolytisch

4-j geätzt. Der Ätzelektrolyt bestand aus einer 2O°/oigen Kochsalzlösung, die Badtemperatur war 90⁰C, die Ladung betrug 30 Coul/cm². Nach dieser Ätzbehandlung wurden die Folien in destilliertem Wasser gründlich gewaschen. Sodann wurde die Kapazität der

w Folien nach DlN 41330 und die Zerreißfestigkeit bestimmt.

Die Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt und zeigen die wesentlich besseren Werte der Al-Mn-Legierung:

Kapazität (ixF/cnr) Zerreißfestigkeit

0 Volt

10 Volt

(kp/10mm
Bandbreite)

Al + 1,0% Mn

Al 99,5%

160
110

37
28

3,5-3,8

2,2-2,5

Vorzugsweise wird eine Al-Mn-Folie verwendet, deren Zugfestigkeit vor dem Ätzen mehr als 10 kp/mm² aufweist, vorteilhafterweise zwischen 12 und 18 kp/

3 4

mnA Diese Festigkeitswerte können bei der Folienher- Kaltwalzen ohne Glühungen vorliegen, ergeben wohl

stellung auf bekannte Weise durch eine Entfestigungs- auch dieselben Kapazitätswerte; sie sind jedoch für die

glühung nach dem Kaltwalzen oder durch Zwischen- Weiterverarbeitung ungeeignet und müssen nach dem

glühungen zwischen zwei Kaltwalzstichen erreicht Ätzen durch Glühen entfestigt werden, was dann zu

werden. Folien mit höherer Festigkeit, wie sie nach dem ί einer Erniedrigung der Kapazität führt

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Aluminium-Mangan-Legierungen mit (X2 bis 2,0% Mangan für Kathodenfolien von Elektrolytkondensatoren.

Ein Elektrolytkondensator besteht aus einer Anode (Anodenfolie) mit aufformierter dielektrischer Schicht, einem als Kathode dienenden Elektrolyten und einer Folie, die als Zuführung zum Elektrolyten dient und Kathodenfolie genannt wird. Die Elektrodenfolien-Hersteller vergrößern seit langem die wirksame Oberfläche und damit die spezifische Kapazität der Folien durch verschiedene Ätzverfahren, da hierbei der gewünschte Kapazitätswert eines Kondensators mit einer kleineren Menge an Elektrodenfolienmaterial erhalten werden kann als bei Verwendung von glatten Folien, fm allgemeinen werden hierzu elektrochemische, seltener chemische und mechanische Aufrauhverfahren angewandt

Da die Gesamtkapazität eines Kondensators beim Hintereinanderschalten von Einzelkapazitäten von der kleinsten Einzelkapazität bestimmt wird, rauht man im allgemeinen die Kathodenfolie ebenso wie die Anodenfolie auf. Ist die Aufrauhung bzw. die Kapazität der Kathodenfolie relativ zu derjenigen der Anodenfolie hoch, so wird die Gesamtkapazität des Kondensators praktisch nur von der Anodenkapazität bestimmt bzw. von der Kathodenfolienkapazität nicht kapazitätsvermindernd beeinflußt.

Während man für Anodenfolien zur Erzielung einwandfreier Sperrschichten beim Formieren auf die Verwendung von hochreinem und deshalb teurem Al 99,99 angewiesen ist, wird für Kathodenfolien, die üblicherweise nicht formiert zu werden brauchen, aus Kostengründen im allgemeinen Al 99,7 oder Al 99,5 eingesetzt.

Aus D. A11 e η ρ ο h I, Aluminium von innen betrachtet, 1957, Seite 108, ist es bekannt, daß die mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit und Bruchdehnung, von Reinaluminium durch Magnesium- oder Manganzusätze verbessert werden können und daß diese »naturharten Legierungen« an Stelle von Reinaluminium verwendet werden können, wenn mittlere Festigkeiten benötigt werden.

Außerdem ist bekannt, daß insbesondere Manganlegierungen im Vergleich zu anderen Legierungen eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen (vgl. D. A11 e η ρ ο h 1, Aluminium und Aluminiumlegierungen, 1965, Seite 685 und 690; van Horn, Aluminium, Band I₁1967, Seite 190).

Trotz der sich aus diesen Eigenschaften ergebenden breiten Anwendungsgebiete der Aluminium-Mangan-Legierungen wurde dieses Material bisher nicht zu Kathodenfolien für Elektrolytkondensatoren verarbeitet. Hiergegen wie überhaupt gegen die Verwendung von Aluminium mit höheren Fremdmetallanteilen sprach die Erkenntnis, daß unterschiedliche Reinheitsgrade beim Anoden- und Kathodenmaterial zu nachteiligen Potentialdifferenzen zwischen den Elektroden führt. Insbesondere wächst die Gefahr, daß sich die Fremdmetall-Ionen unter dem Einfluß des Elektrolyten aus der Kathode lösen und nach Wanderung zur Anode die Stabilität bzw. Regeneration der Formierschicht nachteilig beeinflussen. Außerdem führen Verunreinigungen d iis Aluminiums bekanntlich zur Ausbildung von Lokalelementen auf der Kathodenoberfläche, die insbesondere unter dem Einfluß von hoch aggressiven Elektrolyten, wie sie zunehmend bei Niedervoltkondensatoren eingesetzt werden, eine vorzeitige Zerstörung der Elektrode durch Korrosion erwarten lassen (vgL K.H. Thiessbürger, Der Elektrolyt-Kondensator, 1965, Seite 38 f.). Darauf mag es zurückzuführen sein,

ίο daß die bisherigen Bemühungen, die Kathodenkapazität im Interesse einer höheren Gesamtkapazität des Kondensators zu steigern, vorwiegend auf eine Optimierung der eingangs genannten Aufrauhverf.ihren hinausliefen. Nach der vorliegenden Erfindung wird die Erhöhung der Kathodenkapazität dagegen durch die Verwendung einer Aluminium-Mangan-Legierung mit 0,2 bis 2,0% Mangan erreicht

Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß Folien aus einer Al-Mn-Legierung über die zu erwartende bessere Reißfestigkeit hinaus bei gleichen Herstellungskosten eine bedeutend höhere Aufrauhung ergeben als Folien aus Aluminium der Reinheit 993% und daß die erfindungsgemäß verwendete Legierung nicht nur eine gleich gute Korrossionsbeständigkeit zeigt, sondern daß der Mangananteil in der Kathodenfolie auch keine nachteiligen Wirkungen auf die Formierschicht der Anodenfolie ausübt Dadurch ergibt sich bei der Verwendung von Kathodenfolien aus einer Al-Mn-Legierung ein wirtschaftlich und technisch

jo überlegener Elektrolytkondensator. Bei kleinerem Mn-Gehalt als 0,2% wird die erwähnte Verbesserung nicht erreicht Die obere Grenze von 2,0% Mn ist technisch (Gießbarkeit, Walzbarkeit) und wirtschaftlich bedingt.