Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrolytisehe Kondensatoren: Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung von Elektroden für elektrolytische Kondensatoren.
Bekanntlich wächst die Kapazität eines Kondensators proportional mit der Grösse der Elektrodenoberfläche und umgekehrt pro portional mit der Dicke der Dielektrikum- schicht zwischen den Elektroden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei elektrolytischen Kondensatoren eine sehr grosse Elektroden oberfläche zu erhalten, so dass grosse Kapazi täten in einem ganz kleinen Raum unterge bracht werden können.
Zu diesem Zweck ist bereits vorgeschla gen worden, die Elektrodenfläche aufzu- rauhen oder mit Unebenheiten zu versehen. Es hat sich gezeigt, dass durch Profilierung oder mechanisches Aufrauhen der Oberfläche nur eine geringe Vergrösserung erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu grunde, dass die Oberfläche eine zweckmässige Vergrösserung erlangt, wenn es gelingt, Er hebungen und Vertiefungen auf der Ober fläche anzubringen, die durch die Begren zungen äusserst feiner Teilchen oder Kristalle des Elektrodenmaterials gebildet werden.
Eine n-fache Oberflächenvergrösserung liesse sich zum Beispiel erreichen, falls die ganze Oberfläche mit kleinen spitzen Kegeln. versehen werden könnte, deren Grundflächen durchmesser<I>D</I> und deren Höhe<I>H</I> ist. Aus der Gleichung
EMI0001.0013
ergibt sich
EMI0001.0014
Für eine 10fache Vergrösserung kommt dies auf eine Höhe von ungefähr 5 D hinaus. Es hält schwer, diese spitzen Kegel rein mechanisch, zum Beispiel mittelst Schneide werkzeugen, Bürsten, Sandstrahlen anzubrin gen, sie würden jedenfalls bei solch groben Bearbeitungen eine sehr grosse Materialdicke und folglich einen grossen Materialverbrauch erfordern.
Wenn man von dieser Erkenntnis ausgeht, kann geschlossen werden, dass bei mit der Sandstrahlwirkung vergleichbaren Verfahren, die am meisten vorstehenden Spitzen jeweils wieder weggeschlagen wer den, und infolgedessen keine befriedigenden Ergebnisse erreicht werden können.
Bekanntlich entsteht durch Ätzen oder Beizen reiner Metalle eine Oberfläclienauf- rauhung, da sich die verschiedenen Kristalle des Metalles mit ungleicher Geschwindigkeit im Ätzmittel lösen.
Trotzdem zeigt es sich auch beim norma len Beizen von Aluminium, das als Material für die erwähnten Elektroden zunächst in Betracht kommt, dass die erwartete besondere Vergrösserung der Oberfläche beim fertig gestellten Kondensator nicht auftrifft, was, wenn man von der erwähnten Erkenntnis ausgeht, vermutlich der Tatsache zuzuschrei ben ist, - dass infolge der zu schnellen und wirksamen Beizbearbeitung die der vorge nannten Anforderung entsprechenden Spitzen jeweils wieder weggebeizt werden.
Das Verfahren nach der Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass zur Herbei führung einer weitgehenden Oberflächenver grösserung die Elektrodenoberfläche mit einem schwach wirkenden, Salpetersäure ent haltenden Bad geätzt wird, worauf die Ober fläche mit einer Oxydhaut versehen wird.
Gerade mit schwachen Ätzmitteln erhält man die beabsichtigten mikroskopisch kleinen Spitzen mit kleiner Grundfläche im Verhält nis zur Höhe. Es kann dabei die schwache Ätzwirkung sowohl durch die Beschaffen heit des Ätzmittels (verhältnismässig geringe Konzentration), als auch durch die niedrige Temperatur des Bades erhalten werden. Die schwache Ätzwirkung wird immer in der längeren Dauer des Ätzens, zum Beispiel während einiger Stunden, zum Ausdruck kommen.
In der Praxis zeigt es sich denn auch, dass bei Verwendung geeigneter Bäder nach ver hältnismässig längerer Zeit, zum Beispiel nach einigen Stunden, die grösstmögliche Oberflächenvergrösserung erreicht ist. Wenn die Ätzung fortgesetzt wird, nimmt dann so gar die Vergrösserung wieder ab, was nach der vorerwähnten Erkenntnis der Abbröcke- lung der Spitzen zuzuschreiben wäre, wenn die Grundfläche im Verhältnis zur Mantel fläche noch weiter verkleinert wird.
Zweckmässig wird das Verfahren so lange fortgesetzt, bis die Oberfläche eine regel mässige, wenigstens fünffache Vergrösserung aufweist.
Als Ätzmittel empfiehlt es sich eine Lö sung von 3 bis 4 cm' Salpetersäure spez. Gewicht 1,4 in<B>100</B> cm3 Isoamylalkohol zu verwenden.
Beim vorliegenden Verfahren wird der Vorzug erhalten, dass die gewöhnlichen, ganz dünnen Elektrodenplatten verwendet werden können, so dass der Materialverbrauch gering bleibt, der Kondensator leicht ist und die Elektroden aufgerollt werden können. Die Platten haben zum Beispiel eine Dicke von weniger als 1 mm.
Ferner kann es vorteilhaft sein, die Ober fläche vor oder nach der Bearbeitung oder sowohl vor, als auch nach der Bearbeitung zu reinigen, zum Beispiel durch Beizen in einer stark verdünnten Laugenlösung.
Weiter können die an sich ungenügenden, bekannten Verfahren mit dem nach der Er findung kombiniert werden, wobei zum Bei spiel die ursprüngliche Elektrodenoberfläche vorerst auf mechanischem Wege, zum Bei spiel durch Bürsten mit feinen Metallbürsten oder durch Pressen zwischen Walzen mit ge rippter Oberfläche, ganz fein profiliert wird.
Die auf erfindungsgemässe Weise aufge- rauhte Oberfläche wird darauf auf irgend eine bekannte Weise mit einer als Dielektri- kum dienenden Oxydhaut überzogen.
Als Elektrolyt, in dem die Elektroden nach der Erfindung schliesslich angeordnet werden, kann man die bekannten in Glyzerin gelösten ionisiereüden Stoffe, zum Beispiel Natriumbikarbonat oder dergleichen, verwen den.
Process for the production of electrodes for electrolytic capacitors: The invention relates to a method for producing electrodes for electrolytic capacitors.
It is known that the capacitance of a capacitor increases proportionally with the size of the electrode surface and inversely proportionally with the thickness of the dielectric layer between the electrodes.
The object on which the invention is based is to obtain a very large electrode surface in electrolytic capacitors, so that large capacities can be accommodated in a very small space.
For this purpose, it has already been proposed to roughen the electrode surface or to provide it with unevenness. It has been shown that profiling or mechanical roughening of the surface only achieves a slight increase.
The invention is based on the knowledge that the surface is expediently enlarged if it is possible to attach elevations and depressions on the surface that are formed by the limits of extremely fine particles or crystals of the electrode material.
An n-fold increase in the surface area could be achieved, for example, if the entire surface had small, pointed cones. could be provided whose base diameter <I> D </I> and whose height is <I> H </I>. From the equation
EMI0001.0013
surrendered
EMI0001.0014
For a 10x magnification, this comes out to around 5D. It is difficult to attach these pointed cones purely mechanically, for example by means of cutting tools, brushes, sandblasting; in any case, with such rough machining they would require a very large material thickness and consequently a large amount of material.
If one proceeds from this knowledge, it can be concluded that with methods comparable with the sandblasting effect, the most protruding peaks are knocked off again and consequently no satisfactory results can be achieved.
It is well known that the etching or pickling of pure metals results in a roughening of the surface, as the various crystals of the metal dissolve in the etchant at a different rate.
Nevertheless, even with the normal pickling of aluminum, which is initially considered as a material for the electrodes mentioned, the expected special enlargement of the surface does not occur in the finished capacitor, which, based on the knowledge mentioned, is probably the one The fact is to be attributed - that as a result of the too fast and effective pickling process, the peaks corresponding to the aforementioned requirement are pickled away again.
The method according to the invention is now characterized in that the electrode surface is etched with a weakly acting bath containing nitric acid, whereupon the upper surface is provided with an oxide skin to bring about a substantial increase in surface area.
The intended microscopic tips with a small base area in relation to the height are obtained especially with weak etchants. The weak etching effect can be obtained both by the nature of the etchant (relatively low concentration) and by the low temperature of the bath. The weak etching effect will always be expressed in the longer duration of the etching, for example for a few hours.
In practice, it has also been found that when using suitable baths, the greatest possible surface enlargement is achieved after a relatively long time, for example after a few hours. If the etching is continued, the enlargement even decreases again, which, according to the above-mentioned knowledge, would be ascribed to the breaking of the tips if the base area is further reduced in relation to the jacket area.
The method is expediently continued until the surface has a regular, at least five-fold enlargement.
A solution of 3 to 4 cm 'nitric acid spec. Weight 1.4 in <B> 100 </B> cm3 isoamyl alcohol.
In the present method, the advantage is obtained that the usual, very thin electrode plates can be used, so that the consumption of material remains low, the capacitor is light and the electrodes can be rolled up. For example, the plates are less than 1 mm thick.
It can also be advantageous to clean the surface before or after processing or both before and after processing, for example by pickling in a very dilute lye solution.
Next, the unsatisfactory, known method can be combined with the one according to the invention, whereby, for example, the original electrode surface initially mechanically, for example by brushing with fine metal brushes or by pressing between rollers with a ribbed surface, very fine is profiled.
The surface roughened in the manner according to the invention is then coated in any known manner with an oxide skin serving as a dielectric.
The known ionizing substances dissolved in glycerine, for example sodium bicarbonate or the like, can be used as the electrolyte in which the electrodes according to the invention are finally arranged.