192194. lajstromszámú szabadalom • Elektrolit elektrolitkondenzátorokban alkalmazható alumíniumfóliák marásához
1 192 194 2 A találmány tárgya elektrolit olyan alumíniumfóliák elektrokémiai marásához, melyeket kisfeszültségű elektrolitkondenzátorként alkalmaznak. Az elektrolitkondenzátorok méretének csökkentéséhez nagy fajlagos felületi, illetve térfogati kapacitást mutató alumíniumfóliát kell felhasználni. Nagy fajlagos kapacitás érhető el úgy is, hogy az alumíniumfólia felületét, előnyösen elektrokémiai úton érdesítik. A fóliát ehhez zsírtalanítják, illetve zsírmentes állapotban izzítják, maratják és ezután az elektrolittól megtisztítják. Ekkor következik az oxidréteg felvitele (formázás), amely a kondenzátor dielektrikumát képezi. Mivel az oxidrétegnek lehetőleg hibamentesnek kell lennie, anódfóliaként nagy tisztaságú (előnyösen 99,99 tömeg%-os) alumíniumot használnak. Az aluminiumfólia marásának célja, hogy különböző formázási feszültségekkel felületegységenként lehetőleg nagy kapacitást érjenek el. A fajlagos kapacitás mind a marási eljárástól és marási technológiától, mind a felhasznált alumíniumfólia szerkezeti felépítésétől és felületi minőségétől függ. Az elektrokémiai maráshoz elektrolitként általában olyan vizes oldátot használnak, amely sok kloridot tartalmaz. Enriek során mind semleges (főleg NaCl), mind savas óidat (főleg HC1) felhasználható. A kloridionok Szabálytalanul korrodeálják a fólia felületét, és így növelik a valóságos felületet. A marás hatásának fokozása érdekében további adalékokat használnak a maróelektrolithez, melyeknek az a feladata, hogy a marás során keletkező alagutak és lyukak éleit passziválják, és így előnyös érdesítést biztosítsanak. Adalékanyagként általában szulfátokat, kromátokat, nitrátokat és más hasonló ionokat használnak. [159 484. sz. magyar szabadalmi leírás.] Ismert a kétlépcsős marás is, melynek során először egy gyenge, majd egy erős marószert használnak. Az alkalmazott sókoncentráció viszonylag magas, hogy az elektrolitnak megfelelő vezetőképességet biztosítsanak. A marás hatékonysága függ még az alkalmazott áram erősségétől és fajtájától is. A marási korrózió formáját és erősségét a marási hőmérséklet is befolyásolja. A marás határait a fóliának a további feldolgozáshoz szükséges mechanikai szilárdsága szabja meg. A maratott fóliának meghatározott szakító és hajlító szilárdságot kell mutatnia. A találmányunkkal az a célunk, hogy 99,99 tömeg %-os alumíniumból készült, és elektrolitkondenzátorban kisfeszültségű anódként használható fólia szalagok maratására alkalmas elektrolitot dolgozzunk ki. Az elektrolitnak előre megadott mechanikai tulajdonságok mellett magasabb fajlagos felületi kapacitást kell adnia a maratott fóliának, mint az eddig ismert, egyenárammal működtetett marató elektrolitoknak. Az volt a feladatunk, hogy a marási folyamatot olyan irányban javítsuk, hogy az előre megadott fóliavastagságnál lehetőleg nagy kapacitást biztosítson, anélkül, hogy a visszamaradó keresztmetszet olyan erősén meggyengülne, hogy a fólia automatikus feldolgozása nehézségekbe ütközne. Ez á feladat úgy oldható meg, hogy fokozott maró hatással rendelkező marató elektrolitot használunk. Azt találtuk, hogy ez a feladat megoldható, ha olyan szerves anyag tartalmú vizes elektrolitot használunk, amelyben a szokásos sókoncentrációt megtartjuk. A legjobb kapacitásnövelő hatást mutató szerves adalék az etilénglikol. Az etilénglikol ismert mint az elektrolitkondenzátor üzemi elektrolitjának egyik komponense, de nem ismert a marató fürdő adalékjaként. A szerves folyadékot a vízhez képest 1:3-1:15 térfogatarányban adjuk a marató elektrolithoz, miközben a NaCl-koncentrációt 18-20 tömeg% közé, és a további szervetlen adalékanyag koncentrációját a szokásos értékre állítjuk. A szerves és a vizes fázis optimális térfogataránya 1:4. A fajlagos felületi kapacitás elérhető értékeit az etilénglikol koncentrációjának függvényében az 1. ábra mutatja. Ebből látható, hogy a szerves adalékanyag nem csökkenti a felületi feszültséget. Ismert, hogy az etilénglikol növeli a vizes oldatok forráspontját. Ismert továbbá az is, hogy a marási hőmérséklet emelésével fokozható a felület növekedésének mértéke. Meglepő módon azt találtuk, hogy az etilénglikol adalékanyag hatása nem csak a marási hőmérséklet fokozásán alapul, hanem azonos hőmérsékleten is kedvező befolyást gyakorol a marási folyamatra. A fólia szakitási és hajlítási szilárdsága etilénglikolos-vizes marató elektrolitban kevésbé csökken, mint a tisztán vizes elektrolitban. Ezáltal lehetséges az is, hogy a fóliát nagyobb töltésmennyiséggel marassuk és így a fajlagos felületi kapacitást tovább növeljük. A fólián az ismertetett marató elektrolit hatására olyan alagút- és csatornaformájú bemaródások képződnek, melyek átmérője, különösen alacsony formázási feszültségeknél még előnyösebbé teszi az elektrolit használatát. 1. Kiviteli példa Egy 100 pm vastag, puhára izzított Al-99,99 fóliát 100 °C hőmérsékleten egyenárammal az alábbi összetételű 1. számú elektrolitban maratunk : 200 g/liter NaCl 60 g/liter NajSCXj 200 ml/liter etilénglikol összehasonlítóként az etilénglikol nélküli 2. számú elektrolitot használjuk. A maráshoz mindkét esetben 47 As/cm2 töltésmennyiséget használunk. A marás után a fóliát tisztítjuk, és hideg ammónium-pentaborát oldatban különböző feszültségekkel formázzuk. A kapacitást platinázott ezüstelektróddal szemben mérjük. Az 1. számú elektrolittal elért értékeket a 2. számú elektrolitra vonatkoztatva adjuk meg. Formázási Relativ kapacitás (%) feszültség (V) 2. számú (UF) 1. számú elektrolit elektrolit 10 136 100 30 133 100 60 112 100 90 121 100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
