JP2000129383A

JP2000129383A - 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔材

Info

Publication number: JP2000129383A
Application number: JP10303647A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kawai; 正彦川井
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電解コンデンサに使用されるアルミニウ
ム箔材の粗面化処理率を向上させてコンデンサの静電容
量増加および小型化を可能にする。【解決手段】Ｆｅ含有量が２０〜２００ｐｐｍである
純アルミニウムを用い、該Ｆｅの８０％以上をＦｅ析出
物とし、かつ該Ｆｅ析出物の７０％以上を０．２μｍ以
下の大きさとする。【効果】微細かつ均一なＦｅ析出物によって粗面
化処理における拡大率が向上し、このアルミニウム箔材
を用いた電解コンデンサの容量が増加し、また小型化を
可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解コンデンサ電極用
アルミニウム箔に関するものであり、特に低圧用陽極箔
材あるいは陰極箔材に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】低圧用コンデンサ陽極箔に用いられるア
ルミニウム箔には、通常は、純度が９９．９６〜９９．
９９５％の純アルミニウムが使用されており、該アルミ
ニウムを用いて以下の工程を経てコンデンサ用アルミニ
ウム箔が製造される。すなわち、工業的に鋳造（Direct
Chill Cast）された純アルミニウムからなるシートイ
ンゴットを５００℃前後に加熱し、これを熱間圧延す
る。この熱間圧延の終了温度は３００℃前後で終えられ
るのが通常であり、また、この圧延での仕上がり厚は３
〜８ｍｍ程度である。続いて冷間圧延が行われ、所望の
厚み、すなわちコンデンサ用には３０μｍから１００μ
ｍに圧延され、その後は、最終焼鈍として３００℃以上
の温度でバッチ式焼鈍が施されるのが通常である。なお
冷間圧延でそのまま製品になる、圧延まま（ａｓｒｏ
ｌｌｅｄ）の製品もあるが本発明の対象になる品種は最
終焼鈍を必要とする箔である。

【０００３】また、上記により得られたアルミニウム箔
は、電解コンデンサ用電極箔としてコンデンサとして組
み込まれた場合に十分な静電容量が得られるように、そ
の表面積を拡大させる粗面化処理が施される。粗面化処
理は電解コンデンサ電極の処理としては必須の工程であ
り、通常は塩酸を主体とした電解液の中で電気化学的に
処理される。この拡大率が高いほど電極としては使用量
が少量で済み、コンデンサの小型化につながる。このた
め粗面化処理における拡大率を高めるため、コンデンサ
メーカでは拡大化のエッチング条件の研究がなされてお
り、一方、原箔の供給者である箔圧延メーカでは上記粗
面化条件で高い粗面化率（拡大率）が得られる箔につい
て種々の研究がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来法に
よる箔材では、粗面化率の向上は十分ではなく、近年益
々厳しくなっているコンデンサの小型化の要求に応える
ことが出来ない。そこで、本願発明者たちは、原箔の供
給という立場から研究を進め、アルミニウム地における
析出物の存在に着目した。すなわち、上記工程で得られ
たアルミニウム箔の析出物について調査したところ、そ
の地に不純物であるＦｅの析出物が多く含まれており、
この析出物が粗面化処理に際しキャピラリー状のピット
の起点になり得ることが判明した。そこで、Ｆｅ析出物
量を増加させることにより粗面化率の改善を図ったもの
の効果的な結果は得られなかった。本願発明者らはさら
に研究を進めたところ、上記析出物の多くは０．５μｍ
以上の大きさを有しており、このように粗大な析出物は
上記のＤ・ＣＣａｓｔの際発生している初晶に起因し
ていると考えられる。また、Ｆｅの含有量が多くなると
（５０ｐｐｍ以上）、析出物が局部的に偏在しやすいこ
とも認められた。そして本願発明者らは、上記知見に基
づいて鋭意研究を進めたところ、上記の析出物を微細な
ものに制御し、かつその量を適切にすることにより粗面
化処理における拡大率が向上し、よって、このアルミニ
ウム箔を電極として用いたコンデンサでは高い静電容量
が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったも
のである。

【０００５】本発明は上記事情を背景としてなされたも
のであり、粗面化処理において高い拡大率を得られ、よ
って小型で高い静電容量を有するコンデンサを得ること
ができる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔材を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔材
のうち第１の発明は、Ｆｅを重量比で２０〜２００ｐｐ
ｍ含む純アルミニウムからなる電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔材であって、前記Ｆｅの８０％（重量比）
以上がＦｅ析出物として含まれており、該Ｆｅ析出物の
７０％（重量比）以上が０．２μｍ以下の大きさである
ことを特徴とする。

【０００７】ここで、Ｆｅ含有量、Ｆｅ析出物（Ｆｅ、
Ａｌの化合物）の大きさ等を規定した理由について説明
する。なお、以下の説明において含有量はすべて重量比
を示すものである。Ｆｅ含有量：２０〜２００ｐｐｍＦｅ含有量が少ないと、必要な量のＦｅ析出物を得るこ
とが困難であり、そのため２０ｐｐｍ以上のＦｅの含有
を必要とする。一方、Ｆｅ含有量が多すぎると、Ｆｅ析
出物の偏在が起こりやすくなって局部的な腐食の進行が
生じやすくなるため、Ｆｅ含有量の上限を２００ｐｐｍ
とする。なお、同様の理由で下限を３０ｐｐｍ、上限を
１５０ｐｐｍとするのが更に望ましい。

【０００８】Ｆｅ析出物量：含有Ｆｅの８０％以上（Ｆｅ換算）Ｆｅ析出物には、粗面化処理において拡大率を向上させ
る効果があり、この効果を得るために、上記Ｆｅの８０
％（重量比）以上、すなわち、Ｆｅ換算で１６〜２００
ｐｐｍのＦｅ析出物量が必要である。ここで、Ｆｅ析出
物量が少ないと、従来材に比べて顕著な拡大率の向上は
得られない。一方、Ｆｅ析出物量が多すぎると、腐食が
進んで小さなピットが密集した状態になるため、コンデ
ンサ用誘電体被膜−陽極酸化皮膜を形成した場合に陽極
酸化皮膜によりピットが埋まり、逆に有効表面積が減少
して容量の低下を招く。このため、Ｆｅ析出物量として
は上記範囲が望ましい。なお、同様の理由で、下限を２
５ｐｐｍ、上限を１２０ｐｐｍとするのが望ましい。ま
た、アルミニウム箔材に含まれるＦｅのうち、８０％
（重量比）以上が上記Ｆｅ析出物として消費されている
ことが必要である。これは、この比率が低いと多くのＦ
ｅが固溶した状態で地に含まれることになり、粗面化の
不均一化を招くためである。また、この比率は９０％
（重量比）以上であるのが更に望ましい。

【０００９】Ｆｅ析出物大きさ：７０％以上が０．２μｍ以下上記適量のＦｅ析出物は、粗大なものでは拡大率の向上
に有効に寄与しないため、Ｆｅ析出物の７０％以上（重
量比）において０．２μｍ以下の大きさであることが必
要である。ここで、０．２μｍ以下のＦｅ析出物（微細
析出物）が７０％未満であると、拡大率の向上に寄与し
ない粗大なＦｅ析出物が多く存在することにより粗面化
が均一になされないという問題がある。なお、同様の理
由でＦｅ析出物の８０％以上が０．２μｍ以下の大きさ
であるのが望ましく、さらに９０％以上が０．２μｍ以
下の大きさであるのが一層望ましい。また、より粗大な
析出物（０．５μｍ以上）は粗面化の不均一化をより招
くため、上記において０．５μｍ以上の粗大析出物の含
有量をＦｅ換算において１０％（重量比）未満とするの
が望ましく、さらには５％以下であるのが一層望まし
い。

【００１０】そして、本願発明のアルミニウム箔材によ
れば、適切な大きさを有する適切量のＦｅ析出物がアル
ミニウム箔に微細かつ均一に分散し、粗面化処理（例え
ば交流エッチング）に際し、小さなピットが多数均一に
形成され、箔材の表面層が海綿状になって高い拡大率を
得ることができる。これを電解コンデンサの電極として
用いることにより比較的少量で高い静電容量を得ること
ができ、電解コンデンサの性能向上および小型化が可能
になる。

【００１１】

【発明の実施形態】以下に、本発明の一実施形態を説明
する。先ず、本発明材には、Ｆｅを２０〜２００ｐｐｍ
含む純アルミニウムを使用する。この純アルミニウムと
しては通常は純度が９９．９６％以上のものを使用する
が、本発明としてはＦｅ以外のその他の不純物について
は特に規制はしない。上記の純アルミニウムは常法によ
り溶製することができ、例えば、Direct Chill Cast
（直接チル鋳造）によってシートインゴットとして得る
ことができる。ただし、本発明としては特に鋳造法が限
定されるものではない。

【００１２】インゴットは、その後は通常、組織の均一
化等を目的として均質化処理がなされる。均質化処理で
は、地に不均一に晶出しているＡｌ−Ｆｅ化合物を確実
に固溶させるのが望ましい。このためには、均質化処理
における加熱温度と加熱時間とを適切に設定することが
必要である。この加熱温度としては例えば５５０℃以上
を挙げることができ、加熱温度としては２時間以上を挙
げることができる。ただし、均質化処理において必要な
加熱温度および加熱時間は、アルミニウムに含まれてい
るＦｅ含有量にも左右されるため、Ｆｅ含有量を考慮し
て定めるのが望ましく、多くのＦｅを含む場合には、よ
り高い温度、より長い時間での加熱が必要になる。例え
ば５０ｐｐｍＦｅ含有材においては均質化処理加熱温度
は５５０℃で、保持時間は６時間以上とするのが望まし
く、１００ｐｐｍ以上含有するアルミニウム材では、加
熱温度は６００℃以上で加熱時間は２時間以上とするの
が望ましく、２００ｐｐｍ含有するアルミニウム材で
は、加熱温度６１０℃以上で加熱時間は２４時間以上と
するのが望ましい。上記均質化処理を施した純アルミニ
ウム材は、所望の厚さを得るべく熱間圧延に供される。
熱間圧延における操業条件については本発明として特に
限定されるものではない。

【００１３】上記熱間圧延後には、所望の厚さの箔を得
るべく冷間圧延が施される。この冷間圧延では、上記均
質化処理によって固溶したＦｅ化合物が後の熱処理によ
って微細な析出物として析出するように、９０％以上の
圧下率で冷間圧延を行うのが望ましく、さらには９５％
以上が一層望ましく、９９％以上がより一層望ましい。
このように大きな圧下率で冷間圧延を行うことにより、
Ｆｅ化合物を析出させる駆動力が蓄積され、後の熱処理
を適切に制御することにより微細なＦｅ析出物を所望の
量において確実に析出させることができる。ここで、冷
間圧延での圧下率が小さいと、上記駆動力が十分に蓄積
されず、よって微細なＦｅ析出物を均一かつ十分に析出
させることが難しくなる。

【００１４】上記冷間圧延後には、最終焼鈍を行って、
微細なＦｅ析出物を析出させる。このときの加熱温度は
固溶物を析出させるためにアルミニウム材の再結晶温度
以上が望ましく、具体的には２６０℃以上が望ましい。
一方、温度が高すぎると析出物が粗大化しやすいので、
４００℃以下が望ましい。なお、微細なＦｅ析出物を均
一に析出させるために、最終焼鈍における昇温速度を制
御するのが望ましく、１００℃／時間以下の昇温速度と
するのが望ましい。これは、昇温速度が大きくなると、
再結晶が優先的に生じるため、微細な析出物の生成が阻
害されるためである。なお、同様の理由で昇温速度は５
０℃／時間以下とするのが一層望ましい。

【００１５】上記により得られるアルミニウム箔材は、
適量（Ｆｅ換算で１６〜２００ｐｐｍ）のＦｅ析出物が
適量均一に分散しており、このＦｅ析出物は７０％以上
が０．２μｍ以下の大きさで微細な析出物となってい
る。しかもＦｅ含有量の８０％以上はＦｅ析出物の構成
元素として消費されており、Ｆｅを含む晶出物はごく僅
かであるか、その存在が実質的に認められないものとな
り、粗面化処理において高い拡大率が得られる。このよ
うにして粗面化処理がなされたアルミニウム箔材は常法
により、電解コンデンサ用電極材として使用することが
でき、必要に応じて陽極用または陰極用として使用する
ことができる。また、本発明の箔材は低圧用コンデンサ
に好適に適用することができるが、中圧用や高圧用のコ
ンデンサに適用することも可能である。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を説明する。純度
が９９．９６％〜９９．９９５％で、Ｆｅを重量比で１
５〜２５０ｐｐｍ含有する純アルミニウム材を常法によ
り溶製し、表１に示す条件で均質化処理を行った。さら
に、その後、熱間圧延を行って所望の厚さの圧延材を得
て、これをさらに表１に示す圧下率で冷間圧延をして、
厚さ９０μｍのアルミニウム箔材に圧延した。このアル
ミニウム箔材に表１に示す条件で最終焼鈍を施して供試
材を得た。

【００１７】上記により得られた供試材について、電解
エッチング後、静電容量を求め、それと同時に、その大
きさに基づいてＦｅ析出物の析出物量の測定を行い、そ
の結果を表２に示した。なお、電解エッチング条件は下
記の条件で行い、化成電圧は２０Ｖまで化成し、静電容
量を測定した。（電解液組成及び電解条件）ＨＣｌ１モル／リットル温度３０℃ 電流密度（交流）０．５Ａｍｐ／ｃｍ^２時間２分また、析出物量の測定は、熱フェノール法を用いてＡｌ
を溶解し、０．２μｍ穴径のフィルターを用いて析出物
を分級後、これを濾紙上に集めて重量を測定することに
より行った。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表１、２に明らかなように、均質化処理、
冷間圧延、最終焼鈍を適切に行うことにより、微細なＦ
ｅ析出物が適切な量および大きさ分布でアルミニウム箔
材に分散し、これが拡大率を向上させて電解コンデンサ
の静電容量を増大させていることが分かる。一方、Ｆｅ
析出物量は十分であるものの析出物が比較的粗大である
ものや、Ｆｅ析出物量が十分で、かつ析出物も比較的微
細であるものの全量のＦｅがＦｅ析出物として十分に消
費されないで固溶体等して多く含まれているものでは、
静電容量の向上は認められなかった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の電解コ
ンデンサ電極用アルミニウム箔材によれば、Ｆｅを重量
比で２０〜２００ｐｐｍ含む純アルミニウムからなる電
解コンデンサ電極用アルミニウム箔材であって、前記Ｆ
ｅの８０％（重量比）以上がＦｅ析出物として含まれて
おり、該Ｆｅ析出物の７０％（重量比）以上が０．２μ
ｍ以下の大きさであるので、粗面化処理に際し、高い拡
大率が得られ、結果として電解コンデンサの電極として
用いることにより高い静電容量が得られ、コンデンサの
性能を向上させるとともに、コンデンサの小型化を容易
にする。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅを重量比で２０〜２００ｐｐｍ含む
純アルミニウムからなる電解コンデンサ電極用アルミニ
ウム箔材であって、前記Ｆｅの８０％（重量比）以上が
Ｆｅ析出物として含まれており、該Ｆｅ析出物の７０％
（重量比）以上が０．２μｍ以下の大きさであることを
特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔材