<Desc/Clms Page number 1>
Condensateur électrolytique.
L'un des avantages importants des condensateurs électroly- tiques réside dans le fait que, pour un même volume et une même tension susceptible de leur être appliquée, ils permettent d'ob- tenir des capacités sensiblement supérieures à celles des con- densateurs isolés au papier, par exemple, Depuis l'introduction des condensateurs électrolytiques dans la pratique électrique, les efforts des spécialistes ont tendu vers l'amélioration de cet avantage, c'est-à-dire vers l'obtention de capacités aussi
<Desc/Clms Page number 2>
grandes que possible sous un volume aussi réduit que possi- ble. il est déjà connu de rencre rugueuse par un procédé de corrosion ou d'attaque chimique la pièce d'aluminium servant d'anode, avant son oxydation électrolytique, de façon à augmenter notablement sa surface.
Cornue, en général, on tra- vaille le corps de l'électrode sous la forme d'une tôle, il ne sera question ci-après que de tôles d'aluminium ou simple- ment de tôles, afin de simplifier l'exposé niais sans que cela consti@ue une limitation. On désigne ici sous le nom de fac- teur de corrosion un rapportdont on détermine en général la valeur par la mesure ae la capacité qu'on obtient, en appli- quant le même procédé de conformation, d'une part avec une tôle corrodée, etd'autre part avec une tôle non corrodée.
On s'est efforcé d'obtenir des facteurs de corrosion particulièrement élevés en prenant des réactifs chimiques différents pour l'atcaque, ou en adoptant des concentrations déterminées ou des températures de travail déterminées, sans qu'on soit parvenu jusqu'ici à obtenir d'une manière repro- ductible des facteurs de corrosion particulièrement élevés.
Par des recherches métallographiques systématiques, la Demanderesse a trouvé qu'il existe un rapport étroit entre le facteur de corrosion susceptible d'être atteint et la gros- seur de grains des cristaux dans la tôle d'aluminium. Des ra- diographies ont permis de confirmer que le facteur de corrosion est d'autant plus grand que la grosseur de grains des cristaux de la tôle est plus faible. Il est vrai qu'il faut choisir en outre la matière de telle façon que le courant de perte ( cou- rant de fuite) du condensateur terminé soit aussi faible que possible. L'augmentation du facteur de corrosion n'est pas simplement inversement proportionnelle à la grosseur des grains, mais il semble que la relation soit logarithmique.
<Desc/Clms Page number 3>
On obtient des résultats particulièrement favorables lors- que le nombre des cristaux individuels à la surface active de l'anode est d'environ 109 par cm2 ou davantage, ce qui correspond à une grosseur de grain de 0,1 à 1 micron, Les fac- teurs de corrosion sont alors égaux à 13 ou davantage.
Par suite de ce facteur de corrosion élevé,qu'on peut facilement porter à 15 en appliquant la règle conforme à la présente invention ( diminution de la grosseur des grains),il est possible d'obtenir,lors de la conformation de tôles d'alu- minium corrodées de ce type, de 0,2 mm d'épaisseur par exemple, dans le bain d'électrolyte usuel et sous une tension de 650 volts, une capacité d'environ 0,08 microfarad par cm2 de sur- face non attaquée, ou davantage, par exemple 0,12 microfarad par cm2. Cela est d'une grande importance économique, parce que les chiffres actuels sont beaucoup plus bas. On peut donc se contenter d'anodes moitié moins grandes environ que celles qui étaient nécessaires jusqu'ici.
Grâce au progrès résultant de la présente invention, il est alors possible de construire des condensateurs électroly- tiques d'un encombrement sensiblement plus faible que jusqu'ici, pour une même capacité et une même résistance à la tension. Il en résulte comme produit nouveau un condensateur électrolytique qui n'occupe qu'un volume de 15 cm 3, avec l'enveloppe et à l'état prêt à entrer en service, pour une tension de fonction- nement de 500 volts par exemple et une capacité de 10 microfa- rads, soit une capacité spécifique d'environ 0,7 microfarad par cm3 et davantage, Quand la tension de service est plus faible, on peut obtenir une capacité d'autant plus élevée.
D'une façon générale, à l'aide de la présente invention, on peut augmenter la capacité spécifique des condensateurs électrolytiques et la porter jusqu'à 350 microferads par cm3 ou davantage, 31 désignant la tension de service, Ces condensateurs électrolyti- ques conformes à la présente invention permettent une construc- tion extrêmement ramassée pour les appareils de branchement sur
<Desc/Clms Page number 4>
le réseau et pour les appareils récepteurs de T.S.F., ils facilitent le transport et l'exportation grâce à leur faible poids, etc...
Il est avantageux de fabriquer en une tôle d'aluminium selon le présente invention non seulement l'anode, mais aussi, dans certains cas, la cathode, pour lui donner une surface aussi grande que possible et éviter par ce moyen l' "effet de commutation ". Par cette expression, on entend le phén@mè- ne de diminution progressive de la capacité,déterminée par la formation progressive d'oxyde sur la cathode à la suite de commutations fréquentes ( qui sont toujours accompagnées d'un passage du courant en sens contraire).
Pour obtenir pour la tôle d'aluminium la faible grosseur de grsin nécessaire à la présente invention, on peut utiliser les moyens connus à cet effet en métallurgie. On obtient de bons résultats par exemple en laminant en une seule passe jusqutà l'épaisseur finale une tôle d'aluminium relativement épaisse. C'est ainsi qu'on peut partir d'une tôle de 2 mm et ramener l'épaisseur en une seule opération de laminage à 0,2 mm; par cette déformation de 90 %, on obtient une augmentati- on considérable du nombre des germes de cristaux tels qu'ils sont nécessaires selon la présente invention.
Toutefois, pour obtenir cete structure, il n'est pas absolument nécessaire de procéder au laminage en une seule passe, on peut aussi l'effectuer en plusieurs passes, mais il faut éviter entre les différentes passes le recuit intermédi- aire ordinairement applique, parce que, avec le mode usuel de recuit intermédiaire, il se formerait des cristaux individuels plus grands. Par contre, on peut appliquer un traitement ther- mique conduit de façon que les différents cristaux puissent seulementréduire leurs tensions ( repos des cristaux) sans que ces cristaux aient le temps de grandir considérablement.
On a observé qu'il est avantageux de soumettre la tôle,par exemple après le laninage et avant l'attague, à un traitement
<Desc/Clms Page number 5>
thermique de ce genre qui consiste en un réchauffage de courte durée.
On peut également conduire l'opération de telle manière que la structure cristalline soit détruite par la forte défor- mation, et que les cristaux se brisent en très petits morceaux, une orientation nouvelle des cristaux étant évitée par le fait que l'on supprime le recuit prolongé consécutif ou intermédiai- re.
On peut également ajouter à l'aluminium des constituants d'alliage qui réduisent la vitesse de recristallisation. Il faut alors choisir les produits d'addition de telle façon que le courant de perte ( courant de fuite) du condensateur terminé ne soit pas augmenté. On peut indiquer, à titre d'exemples pour des additions de ce genre, l'alumine, ainsi que le glucinium ou le tantale, ou les oxydes de ces éléments, en très faibles quantités ( inférieures à 0,1 % ).
On obtient cependant des résultats encore bien meilleurs non pas en ajoutant de faibles quantités d'impuretés mais en adoptant une solution différente,
Par des études systématiques de la structure de l'alumini- um aux rayons X en corrélation avec les autres constantes chi- miques et physiques de la matière, la Demanderesse a observé que l'aluminium à degré de pureté très élevé ( supérieur à 99,8 % et de préférence à 99,98 % ) acquiert des propriétés très par- ticulières, surprenantes et avantageuses à de nombreux points de vue, lorsqu'il est constitué par des grains cristallins par- ticulièrement petits ( en général inférieurs à 0,001 mm, et de préférence de l'ordre de grandeur de O,OOOlmm)
. Une matière d'une telle finesse de grains se reconnaît sur la radiographie par l'absence des réflexions individuelles et par l'apparition de réflexions continues(analogues à celles des solutions colloï- dales).
On sait que les métaux non précieux, par exemple l'alumi- nium, sont en général d'autant plus résistants à l'attaque par des réactifs chimiques que leur degré de pureté est plus grand.
<Desc/Clms Page number 6>
Ce fait est probablement dû à ce qu'il se forme, entre les impuretés incluses, le métal et le liquide d'attaque, des éléments de pile locaux qui dissolvent le étal par électrolyse, et à ce que ce phénomène est d'autant plus lent qu'il y a moins a'impuretés cans le .-.étal.
On a observé que la façon dont l'attaque chimique s'effectue estégalement influencés en outre d'une façon sensiole par la grosseur des crains cristal- lins, etceci de telle sorte que, par la combinaison d'une pureté particulière et d'une finesse particulière des crains de la matière, on obtient un nouveau produit qui est résistant il est vrai, ..lais qui est remarquaole néanmoins par une action prononcée en profondeur de l'attaque chimique.
Si l'on soumet par exemple une tôle d'aluminium d@ 0,2 mm d'épaisseur, d'une structure à grains fins ( la grosseur dominante des grains étant (l'environ 0,0003 =,.)et n'un uegré de pureté de 99,99% a l'action de l'acide chlorhydrique concentré du commerce, auquel on ajoute éventuellement 20% d'eau,pendant 16 neures a une température ne dépassant pas 20 C et comprise de préférence entre 10 et 15 C, si on lave et si on sèche ensuite la tôle, on constate qu'elle perd environ 45 % de son poids, sien qu'on ne puisse relever du pal@er aucune diminution appréciable de l'épaisseur.
Si l'on sourettait une tôle d'aluminium du commerce ayant un degré de pureté d'environ 99,7 % à l'action du même solvant dans les cernas conditions, elle aurait été dissoute complètement en quelques minutes.
Si l'on fait tomber une goutte d'eau. sur la surface orillante et satinée de la tôle attaquée selon la présente invention, cette goutte est absorbée
<Desc/Clms Page number 7>
par cette tôle avec avidité et elle forme une tache d'humidité qui apparaît rapidement à l'envers de la tôle, ce qui prouve que.dans les conditions d'essai précitées, la matière a été attaquée de part en part, c'est-à-dire quelle est traversée par un grand nombre de pores extrêmement fins qui établissent une communica- tion entre les aeux surfaces. Alors que la tôle non corrodée est complètement opaque, on observe le passage d'un halo lumineux diffus quand on éclaire la tôle corrodée par une source lumineuse intense.
Ce halo s'explique évidemment par une réflexion répétée de la lumière sur les parois irrégulières des pores extrême- ment fins.
Le fait qu'il s'agit d'une structure spon- gieuse d'une grande finesse peut se reconnaître par exemple au pouvoir capillaire considérable d'une telle tôle. Si l'on plonge une bande sèche de la tôle d'aluminium, attaquée de part en part, dans de l'eau pure à la température ordinaire, cette eau monte par l'effet de capillarité à une hauteur d'environ 22 cm. Après oxydation électrolytique, la hauteur à laquelle l'eau monte diminue par suite de la variation ae la constante de capillarité et se réduit par exemple à 10 cm. Ce qui est remarquable également, c'est la diminution considérable de la pression de vapeur du liquide aspiré. Cette diminution est en relation étroite avec le pouvoir capillaire.
Pour la fabrication de la tôle d'aluminium qui convient comme matière première pour l'attaque ci-dessus décrite, on peut procéder par exemple de la manière suivante.
<Desc/Clms Page number 8>
On part d'une tôle d'aluminium extrêmement pur (degré de pureté 99,99 ',)ayant une structure cristaalli- ne usuelle (grosseur d@s grains: 0,1mm environ) et une épaisseur .'environ 4 mm ou plus, et on réauit son épaisseur par laminage jusqu'à 0,2 mm en une ou plu- sieurs passes, mais sans procéder aux recuits intermé- alaires augmentant la grosseur des crains, recuits qui sont autrement usuels entre les opérations de laminage. par une déformation prononcée de ce genre, on àétruit, selon ce qui a déjà été ait ci-aessus, les cristaux inaiviauels, ue celle aorte ou'on obtient la structure nécessaire à crains fins.
Tandis que, dans le cas de l'aluminium d'un nègre ue pureté moinure, cette déforma- tion violente fatigue les appareils de laminage dans une mesure extrêmement forte, au fait qu'il se forme un produit d'une grande aureté, il n'en est pas ainsi dans la même mesure avec l'aluminium particulièrement pur. Cet aluminium reste au contraire toujours relative- ment tendre, malgré la déformation intense. @e fait est important également en raison des autres opérations effectuer après achèvement du laminage.
Il faut prenare des soins particuliers pour que la tôle ne diminue pas ae pureté au cours du procédé, par exemple au fait que des particules déta- chées de la surface aes cylinures restent adhérentes à l'aluminium. Après achèvement du laminage, on peut soumettre la tôle à un traitement thermique, c'est-à- dire à un traitement conauit exactement comme il a déjà été ait ci-aessus, ue façon qu'il ne se produise qu'une suppression ues tensions (mise au repos), sans croissance des grains cristallins. Il faut, pour cela,
<Desc/Clms Page number 9>
ne pas pousser le réchauffage au-delà de 2700 C.
Il est très avantageux de procéder au réchauffage lentement pour être certain qu'il ne se produise pas de différence de température entre les différentes parties de la charge.
Les grains cristallins de la tôle obtenue de cette ma- nière ne sont pas disposes d'une façon absolument irré- gulière et présentent au contraire une certaine structure fibreuse analogue par exemple à celle du fil de tungstène étiré et non recuit. La présence de cette structure fi- breuse devient particulièrement nette après l'attaque.
Une goutte d'un liquide qu'on fait tomber sur la tôle attaquée ne s'étend pas, en effet, suivant un cercle, mais suivant une ellipse dont le grand axe coïncide avec le sens du laminage. Dans la suite de l'usinage (pliage, etc.), il faut tenir compte de cette structure.
Après le laminage et le traitement thermique, la tôle est recouverte d'une pellicule d'oxyde qui est gênante pour de nombreuses applications. Une attaque de la nature de celle qui a été décrite ci-dessus n'est possible par exemple qu'après suppression de la pellicule d'oxyde, car même l'acide chlorhydrique concentré n'atta- querait pas la tôle si cette pellicule n'était pas enlevée. Il est caractéristique pour la résistance de la tôle pure que la pellicule d'oxyde ne peut être enlevée dans un bain de lessive, tandis que cela est possible directement et sans aucune difficulté avec les tôles du commerce.
Il est donc à recommander d'enlever la pellicule d'oxyde mécaniquement, par exemple au moyen d'une brosse d'acier rotative.mais il faut procéder à ce brossage avec beaucoup de précautions et délicatement,
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
non SeUl.31"ant ¯¯,o.u.: éviter l'introduction ù'ir=J>reiés, . dis aussi pour éviter les élévations localas ce la
EMI10.2
température et en outre pour ne pas créer clirrégulari- tés qui influeraient d'une façon défavorable sur l'attaque ultérieure a l'acide.
EMI10.3
La " Ç. tière ainsi obtenue convient particu- librement bien pour l'utilisation, conforme la pré- sente invention, comme électrode dans les condensateurs électrolytiques¯ Tout ce qui vient d'être dit de la tôle est valaole également pour les fils d'aluminium, les barres profilées et les tubes.
Comme on réussit à attaquer de part en part la tôle d'aluminium conforme à la présente invention sans qu'elle perde par ailleurs sa cohésion, la surface totale qu'on peut obtenir dépend égallement de l'épais- seur de la ratière première.
Le facteur de corrosion estdonc fonction non seulement de la matière, mais aussi de la forme de la pièce. Avec les tôles, il est d'autant plus grand queles tôles sont plus épaisses. Il estvrai qu'il
EMI10.4
n' -.l.Ubr.elÜe pas linéairez::ent aV3C l'épaisseur, Mais plas lentement, de sorte que pratiquement il existe une valeur optimum de l'épaisseur de la tôle, qui
EMI10.5
uépend c,e l'opération a'attaque, ue la grosseur aes grains et du degré e-e 'pureté.
Le degré aa pureté due la czutière est très ii..portant noi=1=.--:nt en ce qui concerne lu possibilité 'ctt"¯A;:u8r e.r2..Üu"3 rofonueur, car en -jr6:Jence de plus ae l,, 1 c.'impur été s, surtout ue ...étaux lourds, i; 1rocssus due ccrrosion change d'allure. L'enlèvement
<Desc/Clms Page number 11>
du métal s'effectue alors principalement suivant une direction parallèle à la couche superficielle, les pores obtenus par l'attaque sont plus gros et moins profonds, Bien qu'il semble que l'attaque progresse le plus rapi- dement le long de la surface des grains et que la matière obtenue par le présent procédé favorise, précisément en raison de la finesse de sa structure, la progression de l'attaque en profondeur, cette théorie doit être considérée comme insuffisante par elle-même,
car la matière devrait autrement se décomposer en poussière pendant l'attaque. En fait il n'en est pas ainsi, et le produit spongieux qui prend naissance par corrosion conserve au contraire la cohésion d'un métal entré les différents grains,. Par ailleurs, il y a également une communication entre les pores.
Plus la matière est pure, plus l'acide utilisé pour l'attaque, par exemple l'acide chlorhydri- que,doit être concentré, et plus il faut prolonger son action. D'autre part, la composition et la durée d'ac- tion optimum du liquide d'attaque dépendent également de l'épaisseur de la tôle à corroder. Lorsque l'épais- seur de la tôle est par trop grande, l'attaque de part en part donne lieu, comme cela se conçoit, à davantage de difficultés, parce que les parties les plus voisines de la surface sont trop fortement rongées si l'on applique la durée d'action prolongée qui est alors nécessaire. Si l'on continue de faire agir le liquide d'attaque lorsque le métal a été attaqué de part en part, le facteur d'augmentation de la surface diminue à-. nouveau.
<Desc/Clms Page number 12>
Il est à recommander de prélever de temps en temps des éprouvettes pendant la surveillance de la fabrication,par exemple de contrôler la grosseur des grains aux rayons X après le laminage et de vérifier pendant l'attaque la progression de cette aernière, car la aurée d'attaque dépend non seulement au degré de pureté global mais aussi de la nature des impuretés qui subsistent encore, aihsi que de l'enrichissement du liquiae d'attaque en produits de la réac,tion. Des proportions même relativement faibles de chlorure d'aluminium dans l'acide chlorhydrique accélèrent l'attaque,
EMI12.1
R 3 TT 3 11 D I C A T I Li 1;
S
1 - Condensateur électrolytique, caractérisé par le fait que son anooe ou sa cathode ou l'une et l'autre sont constituées par une pièce (l'aluminium comportant par cm2 de surface active environ 109 cris- taux individuels ou davantage.
2- Conaensateur électrolytique selon la reven- dication 1, caractérisé par le fait que, dans la
EMI12.2
j-ormation électrolytiuue sous 6JC volts, on obtient une capacité a'environ U,08 microfuracî par cm2 ae surface non corrodée ou davantage.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.