CH209021A - Elektrolytischer Kondensator. - Google Patents

Description

      Elektrolytiseher    Kondensator.    Die Erfindung bezieht sich auf einen  elektrolytischen Kondensator mit einem aus  Aluminium     bestehenden,        Stromzuführungs-          leiter    für den     Elektrolyten.     



  Hierfür wird häufig die Wand des     Kon-          densatorgefässes    verwendet. Die Benutzung  eines solchen     Stromzuführungsleiters    hat ver  schiedene Vorteile. Der Werkstoff ist näm  lich sehr billig in der Anschaffung und lässt  sich auf verschiedene Weise leicht zu der ge  wünschten Form verarbeiten. Er weist jedoch  den grossen Nachteil auf, dass er sowohl an  der Luft, als auch unter dem Einfluss des  ihn berührenden Elektrolyten an seiner Ober  fläche in Aluminiumoxyd umgewandelt wird.  Da dieses Oxyd isoliert, bildet es im Kon  densator einen grossen Reihenwiderstand, so  dass die     kapazitive    Wirkung ungünstig     be-          einflusst    wird.  



       iNlan    hat daher bereits vorgeschlagen, das  Innere des Gefässes für den Elektrolyten mit  einer Schicht aus einem     Haterial    zu versehen,  das edler als das Grundmaterial Aluminium    ist. Es wurde zum Beispiel Chrom zu diesem  Zweck gewählt. Vollkommen zuverlässige  Ergebnisse liessen sich aber auf diese Weise  nicht immer erreichen.  



  Es zeigte sich nämlich,. dass der     Leckstrom     der Kondensatoren im Betriebe in manchen  Fällen einige Zeit nach der     Ingebrauchnahme     stark anwuchs. Diese Erscheinung war zu  nächst unerklärlich, aber eine eingehende  Untersuchung hat ergeben, dass dieses un  zulässige Anwachsen des     Leekstromes    auf  das Vorhandensein von kleinsten     Chrom-          flitterchen    im Elektrolyten zurückzuführen  ist.  



  Die     Verchromung    von     Aluminiumgegen-          ständen    hat auch der     Galvanisiertechnik    im  allgemeinen bereits viele     Schwierigkeiten    be  reitet, deren Grund darin liegt, dass das Alu  minium äusserst schnell mit einer Oxyd  schiebt bedeckt wird, die im allgemeinen die  Haftung zwischen dem Grundmaterial und  der durch     Galvanisierung    aufzubringenden  Schicht sehr nachteilig beeinflusst.

        Zum Galvanisieren     des        Aluminiums    ist,       bereits    vorgeschlagen worden. die Oxyd  schicht auf chemischem oder mechanischem  Wege zu     entfernen    und dann. wenn eine  Chromschicht gewünscht wurde. zunächst  eine Nickelschicht aufzutragen. Dieses Ver  fahren war aber nicht befriedigend. Das     Aln-          ininiumoxyd    entsteht so     :schnell    und     lässt    sieh  so     schwierig    entfernen, dass man beim Fort  schreiten der     Galvanisiertechnik    von vor  erwähnten Verfahren Abstand     genommen     hat.

   In einem     einzelnen    Fall ist vorgeschla  gen worden, das Chrom unmittelbar auf dem  Aluminium anzubringen. und in diesem Fall  nur für eine     starke    Chromschicht     (?@n)    eine       Aufrauhung    anzuwenden.  



  Nachher ist man dazu     ülxrge;angen.    eine  Metallschicht durch Galvanisieren auf Alu  minium anzubringen und dabei eine ver  stärkte     Oxydschicht    zu verwenden (siehe       DRP.    Nr.     546386).    Es     ist    ersichtlich, dass  dies das Verfahren umständlich     macht:        d4,u-          noch    hat es sich als erforderlich erwiesen, um  wirklich zu günstigen Ergebnissen     bezüglich     der Haftung zu gelangen.  



  Für das     besondere    Gebiet der     Elelitro]yt-          kondensatoren    hat es sich     iiberraschender-          weise    gezeigt, dass ein sehr     brauchbarer        Alu-          ininium-Stromzufülirungsleiter    für den Elek  trolyten erhalten wird, wenn man diesen       Stromzuführungsleiter    wenigstens auf der  Seite, wo er mit dem     Elektrolvten    in Be  rührung ist, mit einem Chromüberzug aus  stattet, der unmittelbar auf dem metallischen  Aluminium liegt.

   wobei letzteres auf der       überzogenen    Seite     aufgerauht    ist.  



  Der Ausdruck     "unmittelbar"    soll hier  nicht so eng gedeutet werden, dass zwischen  dem Chrom und dem Aluminium     keine    Oxyd  stellen mehr vorhanden sein könnten. Es hat  sich aber gezeigt,     da.ss    bei elektrolytischen  Kondensatoren auf die Elektrode, nachdem  diese     aufgerauht        -worden    ist, ohne weiteres  eine Chromschicht aufgebracht werden kann.

    so dass der     beabsichtigte    Zweck vollständig  erreicht wird. -Während der ganzen     Lebens-          dauer    des elektrolytischen Kondensators  bleibt der Chromüberzug vorhanden und         bietet    eine     lririreicheride    Gewähr gegen     eine     Vergrösserung des     Reihenwiderstandes    durch  Oxydation des     Stromzuführungsleiters.     



       Bei    einer günstigen     Ausführungsform    ist       die    Aluminiumoberfläche so stark     a.ufge-          rauht,    dass eine zwei- bis fünffache     Ober-          flächenvergrösserung    erzielt ist, wobei auf  dieser Oberfläche eine so dünne     Chromschicht     vorhanden ist, dass     diese    den     Unebenheiten     der     aufgerauhten    Oberfläche in der     Haupt-          sache    folgt,

   wobei die Menge     des    aufgetra  genen Chroms zweckmässig einer Schicht  stärke von etwa I     Mikron    auf der projizier  ten     Oberfläche    entspricht (also der Ober  fläche. von der vor dem Aufrauhen ausge  gangen wurde).  



       Bei    der vorgenannten Ausführungsform       nach    der Erfindung würde die Schichtstärke       ül,er    die     aufgerauhte        Oberfläche    gerechnet,  nur etwa     1,#-,    bis     1/;        ,rr    betragen.  



  Es wird also nicht     mir    eine sehr grosse       Ersparnis    erzielt, weil das Galvanisieren  ganz einfach vor sich geht, sondern es genügt  eine sehr geringe Menge des aufgebrachten       Clrronis.        Ausserdem    hat es sich     herausgestellt,          dass    die     Anbringung    einer besonderen     ine-          tallischen    Schicht zwischen dein Aluminium  und dem Chrom     überflüssig    ist.  



  Das Auftragen einer so     geringen    Menge       Clirorn    auf eine stark     aufgerauhte        Oberfläche          bringt    es im allgemeinen mit sich. dass die  Chromschicht unterbrochen     ist.    Eine     mikro-          @hotrisclie    Untersuchung ergibt, dass mit  Chrom     iilrerzogene    Teile der Oberfläche mit       unbedeckt    gebliebenen Teilen     abwechseln.     



  Trotzdem zeigt es sich überraschender  weise, dass eine vorzügliche und bleibende       Haftung        des        Chroms    auf dem     Aluminium     erzielt wird.  



  Dies steht in schroffem Gegensatz     zii    .der       ]>,ei    der     Verchromungstechnik    von Alumi  nium im allgemeinen befolgten Praxis. Dort  war man immer     bestrebt,    eine dauerhafte  Schicht zu bilden, und zwar dadurch,     da.ss          diese    Schicht möglichst     zusammenhängend     gemacht und     dementsprechend    eine starke  Chromschicht aufgebracht wurde. Es wurde       ,sogar    eine starke     Aufrauhung    der Oberfläche      nur     zusammen    mit einer besonders dicken  Chromschicht vorgeschlagen.  



  Es hat sieh also einerseits herausgestellt,       da.ss    eine dünne     unterbrochene    Chromschicht  auf einer     a.ufgerauhten    Oberfläche unter den       I'm.s.tänden,    unter denen ein elektrolytischer  Kondensator verwendet wird, in bezug auf  die dauernde Haltbarkeit vollkommen befrie  digende Ergebnisse liefert, und anderseits,  dass diese Schicht auch den an einen     Strom-          zufÜhrungsleiter    für den Elektrolyten zu       stellenden    Anforderungen völlig entspricht.

    An den Stellen, an denen sich die Chrom  teilchen befinden und die gleichmässig über  die ganze verchromte Oberfläche verteilt  sind, besteht ein vorzüglicher elektrischer  Kontakt mit dem Aluminium.         Ausf        il,hrungsbeispiel:     Ein     Stromzuführungsleiter,    der aus einem  Zylinder mit Boden besteht, der später zur  Aufnahme des. Elektrolyten und der     formier-          ten.    Elektrode dient:, wird durch Eintauchen  während etwa 5     l1        inuten    in     10%ige    Natron  lauge bei einer Temperatur von etwa<B>60'</B>  entfettet.

   Nach Abspülen in reinem Wasser  wird der     Stromzuführungsleiter    während  etwa 5     Minuten    in eine     Salzsäurelös.ung    von  Zimmertemperatur eingetaucht, die zirka  10 Gewichtsprozente Salzsäure enthält. Es       kann    dann nach Spülen in reinem Wasser der       Stromführungsleiter    im folgenden Bade ver  chromt     wer=den.            ?(10g    Chromsäure     (CrO.;)    je 1 Wasser  4 g Schwefelsäure     (H.,SO,)    je 1 Wasser.    Die Temperatur des.

   Bades beträgt etwa 70    und die     Stromdichte    etwa 60     Amp./dm2.    Eine       Verchromungszeit    von 3 Minuten ist dann  hinreichend.  



  Die bei einem Kondensator nach der Er  findung auftretende Verbesserung dürfte aus  den nachfolgenden Versuchsergebnissen     her-          vorgOhen.    Festgestellt wird der     Ausschuss-          prozentsatz    von Kondensatoren nach der Er  findung im     Vergleich    zu der gleichen Art       von        Kondensatoren    (16     Mikrofard,    450 V),  die     zwar    ein verchromtes     Elektrolytgefäss       hatten, aber dessen     Aluminiumoberfläche     nicht vorher     aufgerauht    worden war.

   Unter  "Ausschuss" werden diejenigen Kondensato  ren gerechnet, deren Kapazität bis auf 12 Mi  krofarad oder weniger abgesunken ist. Der  Versuch soll als ein Versuch unter stark er  schwerten,     in,der    Praxis nicht vorkommenden       U-        mständen    aufgefasst werden, um die Zeit  dauer des Versuches zu verkürzen.  



  Bei Messung der nicht     aufgerauhten        Kon-          densa,toren    zeigte es sich, dass der Ausschuss  nach 37 Stunden bei einer Belastung von  250 V Gleichstrom mit einer Wechselstrom  komponente von 40     iV    50 Hertz und einer  Belastung von zirka 350     mAmp.   <B>100%</B> war.  



  Der Ausschuss bei Kondensatoren nach  der Erfindung war aber nach 32 Stunden bei  der gleichen Belastung nur 1 %.  



  In einer andern     Ausführungsart    wird die  erforderliche     Aufrauhung    durch Behandlung  des     Aluminiumbleches    mit einem Sandstrahl  gebläse     herbeigeführt.    Die Behandlung kann  mit feinem Sand oder einem     ähnlichen    Mate  rial, wie Glaspulver oder Schmirgel, erfol  gen.     Zweckmässigerweise    wird nicht das  ebene     Blech,        ,sondern    es     werden    die bereits       fertiggestellten    Becher !diesem Verfahren       unterworfen.    Eine solche Behandlung führt  im allgemeinen eine Oberflächenvergrösse  rung bis zu<B>50%</B> herbei.

    



  Um die Oberfläche nach durchgeführter  Behandlung mit dem Sandstrahlgebläse von  den noch anhaftenden Sandteilchen zu be  freien, wird vor dem Verchromen zweck  mässig die behandelte     Oberfläche    beispiels  weise mit kaltem Leitungswasser     abgespült..     



  In dieser Ausführung     werden    die besten  Ergebnisse erzielt,     wenn,das    Chrom als eine  vollkommen geschlossene, gleichmässig :dicke  Schicht     :aufgebracht    wird, so dass jegliche  Stelle, wo das Aluminium der     Einwirkung     des Elektrolyten ausgesetzt     wird,    fehlt. Dies  kann leicht beispielsweise dadurch festge  stellt worden, dass auf die     Chromschicht          Quecksilberchlorid        (ein        Zehntel    normal) auf  getropft und sodann etwa eine Minute ein  wirken gelassen wird.

   Hierauf wird abge  spült,<B>;</B> n der Wärme getrocknet und in feuch-           tf--r    Luft einige Zeit liegen     gelassen.    Bei     Ka-          thodenbechern    mit vollkommen     beschlossener          Chromschicht    zeigt sich keine     Veränderung     dieser     Schicht.    Bei Bechern, wo das     Aliiini-          nium    nicht völlig     durch    die     Schicht        abge-          aehlos-#en    ist, zeigt sich nach kurzer Liegezeit  die Bildung von Al (OH)" (Fasertonerde)

    und es wächst     bei    feinen Poren oder Rissen  das Al     (OH)"    wie Eisenblüte     herans.    Die       angeführte    Methode     ist-        besonders        zweelk-          mässig,    um in kurzer Zeit die     unterschiedliche     Eigentümlichkeit der gebildeten Chrom  schichten festzustellen.  



  L:     ntenstehend    wird der Versuch gemacht.  eine Erklärung für die     obenbescbriebenen    Er  selieinungen zu geben,     insbesondere    dafür,  dass bei chemischer     Aufrauliung    eine äusserst  dünne vorzugsweise nicht geschlossene       Chromhautgiinstig    ist, bei Behandlung durch  Sandstrahlen hingegen     vorzugsweise    eine ge  schlossene Chromhaut gebildet werden soll.  



  Man könnte     arrnelirnen,    dass bei der Saud  strahlbehandlung die auf dem     Aluminium     immer vorhandene, an der Luft schon gebil  dete     Oxydhaut,    an vielen Stellen durch  schlagen wird. An diesen Stellen setzt: sieh  bei der     Verehroinung        das    Chrommetall zuerst  ab.

   Bei fortgesetzter     Verchroinung    breitet  sich das Chrom, ausgehend von diesen Stel  len, über die     Stellen,    wo noch     Oxyd    vorhan  den ist. aus, und schliesslich wachsen diese  Verbreiterungen aneinander, bis sich eine ge  schlossene     Chrornlrauigebildet    hat, welche an  den Stellen. wo die     Oxvdhaut    bei der Sand  strahlung     durelisehlagen    wurde. mit     (](,in     Aluminium verankert ist.

   Ist die     Chrom-          sehicht    an mehreren Stellen nun nicht voll  kommen geschlossen. so bekommt der Sauer  stoff aus der Luft an diesen Stellen Gelegen  heit. sich mit dem     Aluminium    zu verbinden.       Durch    das gebildete     Aluminiumoxyd    wird an  den Stellen die     Chrornschieht        abgehoben    und  der     Oxyda.tionsprozess    kann sieh fortsetzen,  so dass die     Chroinsehiclit    immer      -eiter    abge  hoben wird.

   Die Zahl der     Verankerungsstel-          len    reicht nicht aus zur     Verhinderung    dieses  Vorganges des     L:nt-erkriechens    der     Chrom-          limit    durch das Oxyd.

      Im Falle hingegen. wo eine chemische       Aufrauhung    Anwendung findet, welche eine       zm,ei-    oder mehrfache Oberflächenvergrösse  rung     herbeiführt,    ist die äussere     Aluminium-          baut    durch tief, Aushöhlungen stark     unter-          graben.        Nicht    nur ist die Zahl der Stellen,  wo     das    Chrom sich absetzt, sehr viel grösser  als im     obenbesproehenen    Fall, sondern auch  die Verankerung des     Chroines    an jeder dieser  Stellen ist durch die tiefen Aushöhlungen       sehr    viel besser.

   In diesem Falle steht das       Älurninirrni    also an einer sehr grossen Zahl  von Einzelstellen durch das Chrom mit dem  Elektrolyten in leitender Verbindung, auch  wenn keine geschlossene Chromhaut vorhan  den ist. Durch die gute Verankerung     des.          Clironies    an jeder dieser Stellen lassen sich       diese        Chrompunkte    nicht abheben, auch wenn       ari    andern Stellen.

   wo das Aluminium an die       Olx.rfläelie    tritt, die     Oxydbildung    sich     wäh-.          rend    des     Betriebes    des Kondensators     fort-          selzt.     



  In der     %eiclinung    ist ein     Elektrolytgefäss     für einen Kondensator nach der Erfindung  dargestellt, das aus Aluminium     besteht    und       als        Stromzuführurigsleiter    für den     Elektro-          lyten    dient.  



  Im     Gefäss    befindet sich die formierte  Elektrode ?, die mittels der     Gummischeibe    3  flüssigkeitsdicht nach aussen geführt ist. Die  Elektrode ruht auf dem aus einem     Kunst-          harzprodukt    bestehenden Boden 4, an dem       (1r-r        Gefässrand    5     durch    Umfalzen befestigt  ist. Das Innere des Gefässes 1 ist verchromt.  Auf dein Gefäss befindet sich ein Dom 6, um       den    ein Gummistreifen 7     gelegt    ist.

   Dieses  Ganze     bildet    zusammen mit der sieh inner  halb des Deckels befindenden absorbierenden       Masse    8 die     Crasauslasseinrichtung.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Elektrol@#tiselier Kondensator mit einem Ahuninium-Stromzuführungsleiter für den Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, dass der Stroinzuführungsleiter wenigstens, auf < leg Seite, wo er mit dem Elektrolyten in Be rührung ist, mit einem Chromüberzug ver sehen ist, der unmittelbar auf dem metal- Tischen Aluminium liegt, wobei letzteres auf der überzogenen Seite aufgerauht ist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.

   Elektrolytischer Kondensator nach Pa tentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromzuführungsleiter auf der überzogenen Seite .so stark aufgerauht ist, dass eine zwei- bis fünffache Oberflächen vergrösserung erreicht ist, und dass auf dieser Oberfläche eine so dünne Chrom schicht vorhanden ist, dass diese den Un ebenheiten der aufgerauhten Oberfläche zur Hauptsache folgt. 2.

   Elektrolytischer Kondensator nach Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des aufgetragenen Chroms einer Schichtstärke von etwa 1 Mikron auf der projizierten Oberfläche entspricht. 3. Elektrolytischer Kondensator nach Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die He.nge des aufgebrachten Chroms im Verhältnis zur vergrösserten Aluminium oberfläche so gering ist, dass eine unter brochene Chromschicht vorhanden ist. 4.

   Elektrolytischer Kondensator nach Pa- tentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromzuführungsleiter auf der mit Chrom überzogenen Seite eine Ober flächenvergrösserung bis zu<B>50%</B> zeigt, und die Chromschicht eine vollkommen geschlossene Oberfläche besitzt.

   PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung eines elektro lytischen Kondensators nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, .dass der Strom- zuführungsleiter zum Elektrolyten gerauht wird, bis eine höchstens fünffache Ober flächenvergrösserung herbeigeführt ist, und direkt auf diese Oberfläche Chrom abgesetzt wird. UNTERANSPRüCHE 5.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Strom zuführungsleiter auf chemischem Wege aufgerauht wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Stromzu- führungsleiter durch Sandstrahlen aufge- rauht und hiernach verchromt wird.