Láminas de ánodo y cátodo: dos productos diferentes
Un condensador electrolítico de aluminio contiene al menos dos láminas separadas por un espaciador de papel o polímero empapado en electrolito. La lámina del ánodo transporta el óxido anódico que forma el dieléctrico, y la lámina del cátodo simplemente proporciona el contraelectrodo y la conexión eléctrica. Debido a que el dieléctrico crece electroquímicamente en la superficie del ánodo, la lámina del ánodo está hecha de aluminio de alta-pureza con una textura cristalina controlada, mientras que la lámina del cátodo es un producto de menor-especificación y menor-costo.
La capacitancia del capacitor terminado es proporcional al área de la superficie del ánodo e inversamente proporcional al espesor del dieléctrico, por lo que toda la cadena de suministro de láminas se organiza para maximizar el área de superficie utilizable a un voltaje nominal determinado.
Pureza y microestructura de la lámina anódica.
La lámina de ánodo de alto-voltaje normalmente se produce a partir de aluminio con una pureza mínima del 99,98 %, y la textura cúbica de la tira laminada se controla porque el proceso de grabado desarrolla túneles a lo largo de direcciones cristalográficas preferidas. Una textura cúbica bien desarrollada-permite grabar túneles densos y profundos sin perforar la lámina, lo que aumenta la ganancia en superficie. Los oligoelementos, particularmente el cobre y el hierro, se mantienen en niveles muy bajos porque aumentan la corriente de fuga y debilitan la película de óxido.
La lámina catódica generalmente se produce a partir de aluminio comercialmente puro de menor pureza y no requiere el mismo control de textura, ya que solo se requiere contacto mecánico y área de superficie para la interfaz del electrolito.
Marco de estándares
La lámina de condensador se especifica mediante una combinación de un estándar de lámina específico, estándares de nivel de capacitor-y estándares generales de lámina de aluminio. La siguiente tabla muestra las principales referencias utilizadas en las adquisiciones.
| Estándar | Alcance | Uso en la especificación |
|---|---|---|
| GB/T 3615 | Papel de aluminio para condensadores electrolíticos. | Estándar de producto primario para grados e inspección de láminas de capacitores |
| CEI 60384-1 | Condensadores fijos para uso en equipos electrónicos, especificación genérica. | Marco general de pruebas y calidad para condensadores. |
| CEI 60384-4 | Condensadores electrolíticos de aluminio con electrolito sólido y no{0}}sólido | Requisitos de nivel de condensador-que debe cumplir la lámina |
| ASTM B479 | Papel de aluminio recocido para barrera flexible y aplicaciones similares. | Referencia para el calibre y la calidad generales de la lámina cuando no se aplica ningún estándar de condensadores |
Debido a que el dieléctrico se forma en la planta de capacitores en lugar de en el laminador, la especificación de compra de la lámina se concentra en la pureza, el calibre, la textura, la estructura del túnel grabado y la resistencia mecánica después del grabado, mientras que las fugas y la capacitancia se caracterizan en unidades de muestra formadas y enrolladas.
Rangos de grabado, formación y calibre
El grabado se realiza electroquímicamente en electrolito a base de cloruro-, ya sea como grabado en túnel para láminas de alto-voltaje o como grabado-solo de superficie para láminas de bajo-voltaje. El grabado en túnel produce una gran ganancia de área, pero requiere un material de partida más grueso, mientras que el grabado en superficie se adapta a las láminas delgadas y de alta-capacitancia que se utilizan a bajos voltajes. La lámina anódica se suministra normalmente entre aproximadamente 0,020 mm y 0,120 mm, dependiendo de la clase de tensión nominal, y la lámina catódica entre aproximadamente 0,015 mm y 0,050 mm.
La formación hace crecer el óxido anódico hasta un espesor que corresponde al voltaje nominal, en una proporción de aproximadamente 1,2 a 1,4 nanómetros por voltio. Las láminas grabadas de bajo-voltaje pueden exceder los 100 microfaradios por centímetro cuadrado de área geométrica, mientras que una lámina formada por varios cientos de voltios cae al orden de unas pocas décimas de microfaradio por centímetro cuadrado, porque el dieléctrico más grueso y la estructura del túnel más gruesa reducen la ganancia alcanzable.
Inspección y manipulación entrantes
Las pruebas entrantes típicas en láminas de capacitores incluyen medición de calibre, ancho y curvatura, resistencia a la tracción y alargamiento de la lámina grabada, apariencia de la superficie bajo aumento y una prueba de formación de laboratorio en un cupón para confirmar la capacitancia por unidad de área y el comportamiento de la corriente de fuga. El papel de aluminio es higroscópico en el sentido de que el óxido de la superficie y la humedad residual afectan la formación, por lo que se almacena en envases sellados y se manipula en un ambiente controlado.
La lámina grabada es frágil cuando se somete a tensión y no debe arrastrarse sobre bordes afilados. Las rebabas de corte y la calidad del empalme de los rollos son causas frecuentes de roturas de la banda en líneas de bobinado de alta-velocidad, por lo que la condición de los bordes debe ser parte de las especificaciones de entrega.
Preguntas frecuentes
Q:¿Qué pureza se requiere para la lámina del ánodo del condensador electrolítico?
R: La lámina de ánodo de alto-voltaje normalmente está hecha de aluminio con al menos un 99,98 % de pureza con una textura cúbica controlada, porque las trazas de impurezas aumentan la corriente de fuga y debilitan la película de óxido.
Q:¿Qué norma cubre el papel de aluminio para condensadores electrolíticos?
R: GB/T 3615 es el estándar de producto dedicado. Se utiliza junto con los estándares de nivel de condensador-IEC 60384-1 e IEC 60384-4 en el paquete de especificaciones.
Q:¿Qué se consigue con el proceso de grabado?
R: Multiplica el área de superficie efectiva de la lámina, que es lo que permite que un capacitor pequeño alcance un valor de capacitancia alto a un voltaje de formación determinado.
Q:¿Qué espesor tiene el óxido anódico para un voltaje determinado?
R: La formación crece aproximadamente entre 1,2 y 1,4 nanómetros de óxido por voltio aplicado, por lo que una lámina formada durante varios cientos de voltios lleva un dieléctrico correspondientemente más grueso que una lámina de bajo-voltaje.
Q:¿Por qué la lámina catódica es más barata que la lámina anódica?
R: No forma el dieléctrico, por lo que no requiere alta pureza ni textura cristalina controlada y se produce a partir de aluminio comercialmente puro de menor-calidad.
Q:¿Qué se prueba en la lámina del condensador entrante?
R: Calibre, ancho y curvatura, resistencia a la tracción y alargamiento de la lámina grabada, condición de la superficie y una prueba de formación de cupones para verificar la capacitancia por unidad de área y la corriente de fuga.
