Способ электрохимического травления алюминиевой фольги

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 905341

Сотов Советсимк

Социалист мчеснма

Республик (Â1) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 03. 09. 79 (21) 2847717/22-02 с присоединением заявки J4— (23) Приоритет

Опубликовано 15. 02.82. Бюллетень йе 6

Дата опубликования описания 1 5 . 02 . 82 (Sl) М. Кл .

С 25 Г 3/04

С 25 Е 7/00

9твудвуетеевй кемвтвт

СССР ао делам кзвбрвтеввй к втквытвй (5З) УДК621. 9.

047 7 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Д. Коренев (71) Заявитель

f ! !

154) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ

АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГИ

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности к травлению алюминиевой фольги, используемой в производстве алюминиевых конденсаторов.

В настоящее время в промышленных условиях процесс травления алюминиевой фольги происходит в динамическом режиме на машинах травления. Алюминиевая фольга, прошедшая предварительную обработку (крацовку), непрерывно

10 погружается в ванну, заполненную электролитом. На фольгу через контактный валик подается положительный потенциал от источника питания, 15 а на катод - отрицательный потенциал. При прохождении электрического тока от катода через электролит к фольге .происходит процесс травления фольги. Плотность тока травления

0,5 A/смт, температура электролита

70 С. Плотность тока, протекающего по фольге от контактного валика до места погружения фольги в область катода, колеблется от 100 до

160 А/мм . При такой плотности тока выделяется большое количество тепла, которое отводится потоком охлаждающей воды, подаваемой через распылители (Ij . Однако в местах, на которые попадает недостаточное количество воды, возможна рекристаллизация фольги. В процессе травления выделяется большое количество газовых пузырьков в зоне реакции, которые достаточно медленно выходят на поверхность, при этом, частично закрывая активные центры в зоне реакции.

В результате этого процесс протекает медленно и длится 1,5 мин. Кроме того, подвод тока травления к фольге осуществляется через контактные ролики посредством скользящего контакта, вследствие чего при подаче повышенного тока травления возможно прожигание фольги и ее обрыв. Указанный процесс не дает возможности сократить время травления без ухудшения

905341

30 электрических и механических параметров травленой фольги. Таким образом, существующая технологическая схема не позволяет интенсифицировать процесс травления, повысить производительность процесса травления. ПовыГ шение производительности процесса травления является острой проблемой в отрасли, так как при возрастающем выпуске оксидных алюминиевых конденсаторов отмечается дефицит травленой алюминиевой фольги, т. е, производство конденсаторов находится в прямой зависимости от производства обработки фольги.

Известен также способ электрохимического травления алюминиевой фольги, в котором фольгу зажимают неподвижно в контактном устройстве и подают на20 пря> <ение от положительного полюса источника питания на фольгу через контактное устройство, а отрицатель— ный полюс источника питания присоединяют к катодным пластинам, расположенным у противоположных поверхностей обрабатываемой фольги. Фольгу подвергают травлению при плотности тока

О,Об-1,4 A/ñì - при 90 -100"С. Время травления составляет 1-15 мин, 3а счет того, что фольгу зажимают неподвижно в контактном устройстве, устраняется вероятность прожигания и обрыва фольги вследствие скользящего контакта, который имеет место при

35 использовании контактных роликов для подвода тока травления к фольге (2).

Однако предлагаемый способ имеет длительное время травления. Сокращение времени травления можно достиг40 нуть увеличением плотности тока травления, но при использовании указанного способа травления нельзя увеличить плотность тока, так как при llo вышении плотности тока происходит

45 интенсивное выделение газа в зоне обработки, который закрывает активные участки, расположенные на поверхности обрабатываемой фольги. Протекание процесса замедляется, Происходит съем металла по поверхности фоль50 ги, что приводит к уменьшению ее механической прочности, Кроме того, хотя фольгу и зажимают в неподвижном контактном устройстве, участок фольги, подвергаемый обработке, остается неполностью закрепленным, что может привести к разрыву фольги, к возможности короткого замыкания, неравномерности травления в результате отклонения участка обрабатываемой фоль ги в случае использования проточного электролита.

Наиболее близким к изобретению является способ электрохимического травления алюминиевой фольги в проточном электролите при перемещении фольги в вертикальном направлении.

Так как процесс ведут при плотности тока 0,75-1,5 А/см, прожога фольги при контактировании ее с контактными роликами нет j3) .

Однако если в известном способе с целью интенсификации процесса использовать плотность тока до 10 А/см ; например для низковольтной фольги для конденсаторов на Иф = 200 В, то происходит прожог фольги.

Цель изобретения — интенсификация процесса.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу электрохимического травления алюминиевой фольги в проточном электролите при перемещении фольги в вертикальном направлении, обрабатываемый участок фольги зажимают неподвижно в контактном устройстве с подачей тока плотностью

2-10 А/см2 по всему периметру обра— батываемой поверхности.

В связи с тем, что фольга зажимается неподвижно, то исключается скользящий контакт и прожигание фольги при высокой плотности тока за счет того, что уменьшается плотность тока, проходящего через единицу поверхности контактирования, а также предотвращается разрыв обрабатываемой фольги, устраняется возможность короткого замыкания. Проточный электролит (скорость подачи 2 -4 м/с), циркулирующий между фольгой, зажатой в неподвижном контактном устройстве, и катодными пластинами, уносит выделяемые в зоне реакции газа и тепло, что обеспечивает стабильные электрические и механические параметры травленой фольги при плотности тока травления 2-10 Я/см .

Плотность тока травления меньше

2 А/см не обеспечивает сокращение времени травления. При плотности тока выше. 1О А/см2 не сохраняется хорошее качество травленой фольги в соответствии с УМО 045.427 ТУ, вследствие того, что интенсивно выделяемые в процессе травления газ

5 90534 и тепло не будут в достаточной мере уноситься из зоны реакции проточным электролитом даже при максимальной допустимой скорости потока, при которой фольга не рвется. 5

Использование высоких плотностей тока в данном способе не приводит к стравливанию алюминия, так как процесс травления протекает очень быстро (4-45 с), а выделяемые в зоне !в травления газ и тепло уносятся протоком электролита.

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая способ травления алюминиевой фольги, общий вид; на фиг. 2 — контактное устройство.

Кроме того, изобретение позволяет заменить фольгу толщиной 0.08 мм, используемой по действующей техноло. гии для анодов, на фольгу толщиной

0,05 мм, так как на ней можно получать такую же емкость, какую полу чают на фольге, толщиной 0,08 мм, что приводит к экономии фольги на

39 .

Алюминиевую фольгу 1, подаваемую с рулона, зажимают в неподвижном контактном устройстве, например контакт- щ ной рамке 2, расположенной в ванне травления 3, причем участок обрабатываемой фольги, зажатый в контактной рамке, располагают параллельно направлению потока электролита, ко- 25 торый насосом 4 подают со скоростью

3,3 м/с между фольгой 1 и катодными пластинами 5, расположенными у противоположных поверхностей обрабатываемой фольги. Напряжение от положитель- gp ного полюса источника питания 6 подают на фольгу 1 через контактную рам ку 2, а отрицательный полюс источника питания 6 присоединяют к катодным пластинам 5. Выделяемые в зоне реакции газ и тепло удаляются потоком электролита, циркулирующим между фольгой 1 и катодными пластинами 5.

Время травления 5-45 с, температура электролита 70-92 С. После окончания 4р процесса травления напряжение отключают, прекращают подачу электролита.

Электролит поступает в отстойник 7 системы регенерации электролита (не показано), в которой электролит вос- 4> станавливается и возвращается в цикл.

Затем разжимают контактную рамку 2. фольга 1 притягивается из зоны травления на следующую технологическую операцию, после чего цикл повторяется. Фольга 1 зажимается с обеих поверхностей за боковые кромки (шириной не более 15 мм) двумя парами контакт- . ных устройств 2. Одновременно верхний и нижний края обрабатываемого участка фиксируются в планках из электроизоляционного материала, служащих одновременно и для направления потока электролита. Таким образом, 1 6 обрабатываемый участок фиксируется по периметру.

Контактное устройство 2, асущвст вляющее зажим фольги и подачу тока на фольгу, включает пару анодных кон тактов 8 из меди, которые расположены с одной стороны от плоскости фоль ги, являются токопроводящими и покрыты изолирующим материалом, предохраняющим его от травления, и пару контактов 9, выполненных из титана, не являющихся проводками и осуществляющих механический прижим фольги к анодным контактам. Пара анодных контактов 9 является подвижной и имеет ход

3-4 мм для того, чтобы при снятом зажиме (в это время напряжение отключено) протянуть следующий участок фольги для обработки. Зажим контактного устройства может осуществляться с помощью гидравлического, пневматического или механического устройства, развиващего необходимую силу сжатия для осуществления надежного контакта между анодными контактами и фольгой.

В табл. 1 представлен состав электролита по предлагаемому и изве стному способам. В табл. 2 — режим и результаты обработки по предлагаемому и известному. способам.

Как видно из таблицы, для того, чтобы по известному способу получить удельную емкость 308 мкф/дм, потребуется время 44 с (плотность анодно-. го тока 7,4 А/дюйм, полная обработ ка 5,5 A/ìèí на дюйм ), несмотря на то, что процесс непрерывный, т. е. в 8,5 раз больше, че:л потребуется, если вести процесс в соответствии с предлагаемым изобретением, где для получения емкости 600 мкф/дт требуется только 5 с.

По сравнению же с известным способом (2), где процесс длится 115 мин, изобретение обеспечивает сокращение времени травления в 420 раз, а по сравнению с существующей технологией в 2-5 раз.

Таблица!

Известный способ

Примеры

Состав электролита, гlл

) 1 ) 2 (3

160+20 19>5+2.5 225-250

19 30 50

8 .2О 10

40 + 5 7>5+10

15-20

0,4

0,4

0,5

7 90534

Алюминиевая фольга, обработанная согласно изобретению, fl0 своим элект рическим и мехайическим параметрам

Хлорий натрия

Сулвфат натрия

Иатрий сарнокислый кислый

Полиэтилеитликоль (I13l -35) 1 8 соответствует УИ0 045.427 ТУ и может быть использована в производстве конденсаторов.

905341

О \

О

Ю 1. 1 »!

СГ\

СЧ м

LC3

О

Ю

Ю о 1 1

CI

1

l !

1

I

3

1

I

I

+1

1 СЧ

Cl

Ч .3

ВЛ

О \

О

СС3 м

1

1 (V 1

1

1

1 !

I

1

СО

О

-й

О\

Ю

СЧ !

М3

CI N л м

Х3 !

3

1 3

СЧ 3

СО

Ю

СЧ

Г \

Ю а м

I СЧ

СЧ

7 — + —

1 1

1 1

1 1

I 1

1 1

1 1 ! 1

I ° 1

1 1

I 1 ! 3

1 I

I IQI — — — 3 о

И1

1 Оl

Cl

И1

I 1

3ф!

1 ZC — 3

1

1

1

1

1

О1

О

1

1

1 !

Г \

I

1

СГЪ

ОЪ !

ОО

О

М 1 I ъо

Ю

ОЪ -Ф

I <У

1

I

СЧ 1

1

О м

33 3 +1

СО О

Π— Л

СЧ

О

1 СЧ

О

Ю

СЧ !

СО

Ю

Ю

СО IФ

I- 1 и3

333 I

3t I

3331

ИС

I

1

I33

Y о

3» о

О а

СЧ С

Cl ъо

+1

С:3

Ю

° .С3 !

О3

СУ1

CC м со

Ю

С»

1 3

1 о

)Я о

z s

Ф с к

Ф Y а э л

1- И

S

С1

1Y

Ф с

Ф и

3 3 1 х

Y и

С3!

s а

3Э с

l3I

tt

E и

СС

Г3 к

s х

3о

3О 8

З

I3.33 с л о

О о

Э и л

C о

a z с о с о л

Ф х

3и

Ф %

Ф

S I» с и о э

Y J

Ф х о

16

Ф s

0 Y

v а

Ф C

sos хсz

u u l3I э о Ф хсо т а

as з

1- 1- cZ хам еси про ф3 .О С0

О

uОa ом

X 33 33

3tZZ

Щ

zss

Ф аа со с

Ol

3 л

Il

S l

z u е о с

Ф I» е о а

I3I с

I» л

Й о с

Ф с х

s cc а е к g

E и ае

Ф

3 Jl

Ф Ф

1»

Й

1Ct It е ф о с с о и л!

СЧ 1

f3I 1!

1 с !

3О I

Ф !

1! — 1

1!!

1!

I

1!

I

1

1

I

I 1

1 I

1 1

1 1

I I

1 I

1 1

I 1

I О ! 1

1

1 1

I — — — 3

1 . I

1 I

1 I

1 1 ! !

1 I

I I

I 1

I 1

1 3

1 1

Д!

1 1 а1

Ф! м 1

1 1

ZI 1

1 I

S1 1

Г 33

al

1 с!

1

1

1

1

I

I

1

1 (1

I

1 !

1

1

1

s

1

Ф с, о, е

, а

3»

Ф

1 ! с

СЧ О

+1 М СЧ

1О Ю 7\

ОЪ СТ3 м\ м

О Л .3- СО О\ Г 1 I м

Т CI .Ф сч л м

О Г \

СЛ - +3

I СЧ

СО бЪ

Is с о

С1

1и х

Э с

Л 333

3и з о

СС3 Z l33

Ф С(35 С O

33I а Ф

s л

1- S у ф g I333 а с v

ы о о а C cc а о о ф Ф а х х

Г3 а ж

ОЪ и

У

Ъ 1

У К

l 1 о

Cl

И 1

333

i х»

1.

Э

Il

S 3

V 3

Ф 1 с, с-,

905341

Формула изобретения

Способ электрохимического травле ния алюминиевой фольги в проточном электролите при перемещении фольги в вертикальном направлении, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, обрабатываемый участок фольги зажимают неподвижно в контактном устройстве с по- 1о дачей тока плотностью 2-10 А/см по

12 всему периметру обрабатываемой по верхности.

Источники информации, принятые во в лмание при экспертизе

1. Закгеим Л. Н. Электролитические конденсаторы. Госэнергоиздат, 1963, с. 150..

2. Патент 8еликобритании М 1044116, кл. С 7 8, опублик. 1970.

3. Патент США Ю 3316164, кл.204-141, опублик. 1964.

905341 4 Z. Я

Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 298/41

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Бобок

Редактор А. Гулько Техред О.Дюлай Корректор Г. Orap