DD240031A1 - AL-ALLOYING FOR CATALYST FILM IN ELECTROLYTE CAPACITORS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Al(MgMnCu)-Legierung, aus der mit bekannten Verfahren Folien fuer den Einsatz in Elektrolytkondensatoren hergestellt werden koennen, die mit ueblichen Aetz- und Stabilisierungsverfahren geaetzt und stabilisiert werden koennen und an denen stabile spezifische Flaechenkapazitaetswerte von mehr als 390 mF/cm2 erreicht werden.The invention relates to an Al (MgMnCu) alloy, from which films can be produced by known processes for use in electrolytic capacitors, which can be getted and stabilized by conventional etching and stabilization processes and at which stable specific surface capacitance values of more than 390 mF / cm2 can be achieved.
Description
Die Erfindung ist anwendbar bei der Herstellung von Katodenfolie für Elektrolytkondensatoren, die durch bekannte Ätzverfahren und durch herkömmliche Stabilisierungsverfahren stabilisiert werden kann.The invention is applicable to the production of cathode foil for electrolytic capacitors, which can be stabilized by known etching methods and by conventional stabilization methods.
Die Kapazität eines Elektrolytkondensators wird durch die Kapazität sowohl der Katode als auch der Anode bestimmt. Es ist bekannt, daß die Gesamtkapazität eines Elektrolytkondensators um so stärker mit dem Anstieg der Katodenkapazität zunimmt, je höher die vorgegebene Anodenkapazität ist.The capacitance of an electrolytic capacitor is determined by the capacitance of both the cathode and the anode. It is known that the higher the predetermined anode capacitance, the more the total capacitance of an electrolytic capacitor increases as the cathode capacitance increases.
Daraus läßt sich die Tendenz zu einer ständigen Erhöhung der Katodenkapazität mit dem Übergang zu höheren Anodenkapazitäten ableiten.From this one can deduce the tendency for a constant increase of the cathode capacitance with the transition to higher anode capacities.
Die zum Erreichen einer hohen spezifischen Flächenkapazität durch vorwiegend elektrochemische Aufrauhung erzielte reaktionsfähige Oberfläche der Katodenfolie muß nach dem Ätzen und Reinigen durch bekannte Stabilisierungsverfahren mit einer Schicht überzogen werden, die eine möglichst geringe dielektrische Wirkung aufweist. Diese Schicht muß eine konstante Kapazität der Katodenfolie bei der Lagerung an Luft als auch im Betriebselektrolyten gewährleisten.The reactive surface of the cathode foil which has been achieved by a predominantly electrochemical roughening in order to achieve a high specific area capacity must be coated after etching and cleaning by known stabilization methods with a layer which has the lowest possible dielectric effect. This layer must ensure a constant capacity of the cathode foil during storage in air as well as in the operating electrolyte.
Die Stärke der Aufrauhung ist bei vorgegebenen Ätzelektrolyten und Verfahrensparametern von der Zusammensetzung und dem jeweiligen Gefügezustand der Glattfolie abhängig, die zu Katodenfolie verarbeitet wird.The thickness of the roughening is dependent on the composition and the respective microstructure state of the smooth foil, which is processed into cathode foil, given etching electrolytes and process parameters.
Da eine defektfreie Sperrschicht nicht erforderlich ist, lassen sich neben Aluminium geringerer Reinheit, wie Al99,2 bis Al99,8, Al-Legierungen einsetzen, bei denen sich hohe Kapazitätswerte bei noch ausreichenden technologischen Eigenschaften erzielen lassen. Hierzu gehören AICu-Legierungen mit Cu-Gehalten zwischen 0,15 bis 5,7 Gew.-% (DE-OS 2 841 539) sowie mit 0,03 bis 0,5% Cu sowie Beryllium- und Titan-Zusätzen (DE-OS 3 011 819) und eine AICuTiB-Legierung mit 0,1 bis 1,0% Cu (JP 57-126942). Die angeführten Kapazitätswerte dieser Al-Cu-Legierungen überschreiten jedoch 300 μΡ/Cm2 nicht.Since a defect-free barrier layer is not required, in addition to aluminum of lower purity, such as Al99.2 to Al99.8, Al alloys can be used in which high capacitance values can be achieved with still sufficient technological properties. These include AICu alloys with Cu contents between 0.15 to 5.7% by weight (DE-OS 2 841 539) and with 0.03 to 0.5% Cu and beryllium and titanium additives (DE-OS 2,841,539). OS 3 011 819) and an AICuTiB alloy with 0.1 to 1.0% Cu (JP 57-126942). However, the stated capacitance values of these Al-Cu alloys do not exceed 300 μΡ / cm 2 .
Weiterhin bekannt ist eine Gruppe von Katodenfolien, die auf AIMn-Basis beruht. Hierzu gehört an erster Stelle eine reine AIMn-Legierung (DE-AS 2 102 702), bei der sich aber nur durch ein spezielles Herstellungsverfahren im harten Zustand Kapazitätswerte von 350 pF/Cm2 erzielen lassen (DE-AS 2 255 309). Bekannt sind Legierungen mit einem Gehalt von 0,2 bis 2% Mn und einem Si-Gehalt von 0,03 bis 1,0% (JP 57-126910) sowie mit einem Gehalt von 0,1 bis 1,5% Mn und einem Mg-Gehalt von 0,1 bis 1,3% (JP 57-126938), wobei der Cu-Gehalt in jeweils unvermeidbarer Größenordnung vorliegt. Weiterhin ist eine Legierung mit 0,2 bis 0,8% Mn, 0,1-0,8% Fe und 0,2 bis 0,8% Cu bekannt (JP 59-259944). Mit einer AIMnCu-Legierung unbekannter Zusammensetzung lassen sich mit einem speziellen, jedoch ökonomisch sehr aufwendigen Herstellungsverfahren stabile spezifische Flächenkapazitätswerte von über 500 μΡ/cm2 erreichen (DE-PS 3 242 622).Also known is a group of cathode foils based on AIMn. These include in the first place a pure AIMn alloy (DE-AS 2,102,702), in which, however, can be achieved only by a special manufacturing process in the hard state capacitance values of 350 pF / Cm 2 (DE-AS 2,255,309). Alloys are known with a content of 0.2 to 2% Mn and a Si content of 0.03 to 1.0% (JP 57-126910) and with a content of 0.1 to 1.5% Mn and a Mg content of 0.1 to 1.3% (JP 57-126938), wherein the Cu content is present in each unavoidable order of magnitude. Further, an alloy having 0.2 to 0.8% Mn, 0.1-0.8% Fe and 0.2 to 0.8% Cu is known (JP 59-259944). With an AIMnCu alloy of unknown composition, stable specific area capacitance values of more than 500 μΡ / cm 2 can be achieved with a special, but economically very expensive production method (DE-PS 3 242 622).
Eine AINiCu-Legierung (JP 57-126941) erreicht eine maximale spezifische Flächenkapazität von 300 mF/citi2 und eine AlV-Legierung (JP 57-126937) 215 MF/cm2.An AINiCu alloy (JP 57-126941) achieves a maximum specific areal capacity of 300 mF / citi 2 and an AlV alloy (JP 57-126937) 215 MF / cm 2 .
Schließlich wird durch eine AIMgSi-Legierung auf Grund fein verteilter Cu-, Mg- und Si-haltiger Ausscheidungen im weichen Zustand eine Kapazität von 350 μΡ/cm2 und im harten Zustand von 380 μΡ/αη2 erzielt.Finally, a capacity of 350 μΡ / cm 2 and in the hard state of 380 μΡ / αη 2 is achieved by an AIMgSi alloy due to finely divided Cu, Mg and Si-containing precipitates in the soft state.
Bei allen angeführten Kapazitätswerten, außer für AIMnCu, hergestellt nach einer ökonomisch nicht vertretbaren Technologie, wurden die nicht stabilisierten Sofortwerte angeführt, die jedoch mit der Lägerdauer absinken.For all the listed capacity values, except for AIMnCu, produced using an economically unacceptable technology, the unstabilized immediate values were listed, but these decrease with the shelf life.
Ziel der Erfindung ist eine Al-Legierung für Katodenfolie mit stabilen Kapazitätswerten bei Lagerung an Luft und im Betriebselektrolyten, die diejenige bekannter Katodenfolien überschreiten, d. h. oberhalb 390 μΡ/οη\2 liegen. Diese Kapazitätswerte sollen in einer breiten Palette von Gefügezuständen, die größere technologische Toleranzen bei der Glattfolienherstellung zuläßt, erzielbar sein.The aim of the invention is an Al alloy for cathode foil with stable capacitance values when stored in air and in the operating electrolyte , which exceed those of known cathode foils , ie above 390 μΡ / ηη \ 2 . These capacitance values are expected to be achievable in a wide range of microstructural conditions allowing for greater technological tolerances in smooth film production.
Die Aufrauhung soll gleichmäßig sein und nicht zu stark in die Tiefe gehen, damit ein ungeätzter Mittelsteg zur Gewährleistung ausreichender mechanischer Kennwerte erhalten bleibt.The roughening should be uniform and not too deep, so that an unetched middle bar is maintained to ensure adequate mechanical characteristics.
Die Verarbeitung der Legierung zu Folie von 50 μπι bis 20μηι Dicke soll gegenüber den in den Halbzeugwerken bisher hergestellten Folien keine wesentlich aufwendigere Technologie erfordern.The processing of the alloy to film from 50 μπι to 20μηι thickness should not require much more expensive technology compared to the films previously produced in the semifinished products.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Legierung herzustellen, aus der eine Katodenfolie für Elektrolytkondensatoren mit einer spezifischen Flächenkapazität von mehr als 390 μΡ/cm2 ohne eine wesentlich aufwendigere Technologie hergestellt werden kann. Die aus der Legierung hergestellte Folie soll mit bekannten Ätzverfahren aufrauhbar und mit herkömmlichen Stabilisierungsverfahren stabilisierbar sein und gleichzeitig müssen die für die Weiterverarbeitung der Folie zuThe invention has for its object to produce an alloy from which a cathode foil for electrolytic capacitors with a specific surface area capacity of more than 390 μΡ / cm 2 can be produced without a much more expensive technology. The film produced from the alloy should be roughenable by known etching and stabilized with conventional stabilization methods and at the same time have to be used for the further processing of the film
Elektrolytkondensatoren erforderlichen mechanischen Kennwerte erhalten bleiben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Legierung gelöst, die aus 0,01-1,2 Ma.-% Mg, < 0,05-0,8 Ma.-%Cu, 0-0,8 Ma.-% Mn und dem Rest zu 100 Ma.-% Al besteht, wobei zwischen dem Cu- und dem Mn-Gehalt ein Abhängigkeitsverhältnis dergestalt besteht, daß der Cu-Gehalt im Bereich von < 0,1-0,8 Ma.-% liegt, wenn der Mn-Gehalt zwischen 0 und 0,1 Ma.-% liegt und daß der Cu-Gehalt im Bereich von 0,15-0,8 Ma.-% liegt, wenn der Mn-Gehalt zwischen 0,1 und 0,8 Ma.-% liegt. Die Legierung läßt sich durch einen Zusatz von < 0,2 Ma.-% Ti zu Kokillen- oder Strangguß verarbeiten. Das Verfestigungsverhalten beim Kaltwalzen ist ähnlich dem von AIMn, so daß anschließend an den Warmwalzprozeß das Kaltwalzen an 50 Mm bis 30 μιη ohne Zwischenglühung erfolgen kann. Überraschenderweise zeigte sich, daß die erfindungsgemäße Legierung bereits bei 30 bis 60% niedrigeren Elektrizitätsmengen je Flächeneinheit (im Vergleich zu AIMn-Legierungen) beim Ätzen stabile spezifische Flächenkapazitätswerte von über 400 μΡ/cm2 bei sonst gleichen Ätz- und Stabilisierungsbedingungen ergibt.Electrolytic capacitors required mechanical properties are maintained. According to the invention, the object is achieved by an alloy consisting of 0.01-1.2 mass% Mg, <0.05-0.8 mass% Cu, 0-0.8 mass% Mn and the Residual to 100 wt .-% Al, wherein between the Cu and the Mn content, a dependency ratio is such that the Cu content in the range of <0.1-0.8 Ma .-%, when the Mn Content is between 0 and 0.1 mass% and that the content of Cu is in the range of 0.15-0.8 mass% when the Mn content is between 0.1 and 0.8 mass%. -% lies. The alloy can be processed by addition of <0.2 wt .-% Ti to mold or continuous casting. The hardening behavior during cold rolling is similar to that of AIMn, so that subsequent to the hot rolling process, cold rolling at 50 μm to 30 μm can take place without intermediate annealing. Surprisingly, it has been found that even at 30 to 60% lower electricity quantities per unit area (compared to AIMn alloys), the alloy according to the invention gives stable specific area capacitance values of more than 400 μΡ / cm 2 with otherwise identical etching and stabilization conditions.
Die erzielbare Ätzstruktur ist im harten Zustand sehr fein verteilt und bei gleichmäßiger Ausscheidungsverteilung im weichen Zustand gröber, jedoch in allen Fällen von einer Tiefe, die örtliche Durchbrüche verhindert. Damit bietet sich die Grundlage zur Ätzung von 50 μπη bis 20 μηι dicken Folien mit ausreichenden mechanischen Eigenschaften.The achievable etching structure is very finely distributed in the hard state and coarser with a uniform distribution of precipitation in the soft state, but in all cases of a depth that prevents local breakthroughs. This provides the basis for the etching of 50 μπη to 20 μηι thick films with sufficient mechanical properties.
Die hohen Kapazitätswerte werden durch nie Mg- und Cu-haltigen Phasen bedingt, die sowohl in Form von Ausscheidungen als auch bei fehlenden und niedrigen Mn-Gehalten als einphasige Entmischungen, d. h. als Guinier-Preston-Zonen, vorliegen können.The high capacitance values are due to never Mg- and Cu-containing phases, which can be in the form of precipitates as well as in the absence and low Mn levels as single-phase separations, ie as Guinier-Preston zones.
Wesentlich ist, daß mit der erfindungsgemäßen Legierung unter den angeführten Bedingungen eine geeignete Ätzstruktur an den Folien erzielbar ist, ohne daß örtlicher Lochfraß und ein zusätzlicher gleichmäßiger Oberflächenabtrag auftreten.It is essential that with the alloy according to the invention under the given conditions, a suitable etch structure on the films can be achieved without local pitting and an additional uniform surface erosion occur.
Die Legierung kann auf der Basis von Al 99,5 bis Al99,9 hergestellt werden.The alloy can be made on the basis of Al 99.5 to Al99.9.
Folgende Legierungen wurden erschmolzenThe following alloys were melted
Zusammensetzung in Ma.-% Legierung Mg Cu Mn Si Fe TiComposition in wt% Alloy Mg Cu Mn Si Fe Ti
Nr. 1 , 0,85 0,27 0,004 0,043 0,15 0,007No. 1, 0.85 0.27 0.004 0.043 0.15 0.007
Nr. 2 0,44 0,28 0,005 0,040 0,16 0,010No. 2 0.44 0.28 0.005 0.040 0.16 0.010
Nr. 3 0,26 0,30 0,41 0,046 0,18 0,018No. 3 0.26 0.30 0.41 0.046 0.18 0.018
Nr. 4 1,00 0,04 0,06 0,17 0,30 < 0,2No. 4 1.00 0.04 0.06 0.17 0.30 <0.2
Diese Legierungen wurden im Blockguß hergestellt. Nach einer Homogenisierungsglühung wurde das Material warmgewalzt und anschließend ohne Zwischenglühung an 50 μηη gewalzt. Im harten Zustand sowie entsprechend den in Tabelle 2 angeführten Wärmebehandlungen wurden die Folien gebeizt, anschließend die Folien aus den Legierungen Nr. 1 bis Nr. 3 in einem neutralen chloridhaltigen Elektrolyten nach dem Gleichstromverfahren (GS) geätzt und mit einem Stabilisierungsverfahren auf Chromatbasis stabilisiertThese alloys were manufactured in block casting. After homogenization annealing, the material was hot rolled and then rolled to 50 μηη without intermediate annealing. In the hard state and according to the heat treatments shown in Table 2, the sheets were pickled, then the sheets of Alloys Nos. 1 to 3 were etched in a neutral chloride-containing electrolyte by the DC method (GS) and stabilized with a chromate-based stabilizing method
Die Legierung Nr. 4 wurde in 4%iger Salzsäure mit Wechselstrom (WS) geätzt. Alloy # 4 was etched in 4% hydrochloric acid with AC (WS).
Tabelle 2: Ergebnisse nach dem Ätzen und StabilisierenTable 2: Results after etching and stabilization
Legierung Wärmebehandlung Q Stromart CstabH Biegezahl ZugfestigkeitAlloy Heat Treatment Q Current Type C Flex Bend Tensile Strength
As/ μΡ/cm2 (nach Satma PL 2) Ν/1Ό mmAs / μΡ / cm 2 (according to Satma PL 2) Ν / 1Ό mm
60 30 2360 30 23
33 22 2033 22 20
60 2860 28
3030
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD27939885A DD240031A1 (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | AL-ALLOYING FOR CATALYST FILM IN ELECTROLYTE CAPACITORS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD27939885A DD240031A1 (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | AL-ALLOYING FOR CATALYST FILM IN ELECTROLYTE CAPACITORS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD240031A1 true DD240031A1 (en) | 1986-10-15 |
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ID=5570285
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| DD27939885A DD240031A1 (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | AL-ALLOYING FOR CATALYST FILM IN ELECTROLYTE CAPACITORS |
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| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD240031A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007012423A1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cast aluminum alloy |
-
1985
- 1985-08-06 DD DD27939885A patent/DD240031A1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007012423A1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cast aluminum alloy |
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Legal Events
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