JP2002180170A - 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング処理、とくに交流エッチングによ
適度な腐食減量が得られ、優れた静電容量を達成でき、
とくに陽極用として好適な電解コンデンサ電極用アルミ
ニウム箔を提供する。 【解決手段】 アルミニウムの純度が９９．９％以上で
あって、Ｆｅ：１００ｐｐｍ以下、Ｓｉ：１００ｐｐｍ
以下、Ｐｂ：０．１〜２．０ｐｐｍ、Ｃｕ：５〜５０ｐ
ｐｍ、Ｔｉ：０．１〜１ｐｐｍ、Ｖ：０．４〜５ｐｐ
ｍ、Ｚｒ：０．４〜５ｐｐｍを含有し、残部が不可避的
不純物からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解コンデンサ電
極用アルミニウム箔、とくに、交流エッチングにより適
度な腐食減量が得られ、単位面積当たりの静電容量が高
く、陽極用として好適な電解コンデサ電極用アルミニウ
ム箔に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アルミニウム箔を電解コンデン
サ用電極として用いる場合には、電極表面積を拡大して
単位面積当たりの静電容量を増大させるため、化学的エ
ッチング処理あるいは電気化学的エッチング処理が施さ
れ粗面化される。とくに、１５０Ｖ以下の電圧で使用さ
れる低電圧電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔につい
ては、通常、交流エッチングが施される。

【０００３】近年、電解コンデンサにおいても、軽量
化、高性能化の要求が強く、電極用アルミニウム箔の薄
肉化により電解コンデンサの小型化、軽量化、さらには
コスト低減を図るためには、静電容量との相対関係にお
いて粗面化処理後の腐食減量が少ないものが望まれる。

【０００４】アルミニウム電解箔としては、例えば純度
９９．９％以上の高純アルミニウムが用いられている
が、アルミニウム純度の確保だけでは含有不純物のバラ
ツキによりエッチング処理時のアルミニウム溶解にバラ
ツキが生じ、安定した静電容量および腐食減量が得難い
ため、種々の合金元素を添加し、エッチング性を改善し
た電解コンデンサ用アルミニウム箔が種々提案されてい
る。

【０００５】例えば、Ｇａを含み、さらにＳｉ、Ｃｕ、
Ｍｇを選択的に添加した低電圧電解コンデンサ陽極用ア
ルミニウム箔（特公平１−４６５７６号公報）、Ｓｉ、
Ｆｅ、Ｃｕを含有させた電解コンデンサ陽極用アルミニ
ウム箔（特開平２−５１２１２号公報）、Ｓｉ、Ｆｅ、
Ｃｕを含み、さらにＴｉ、Ｖ、Ｂを規制した電解コンデ
ンサ陽極用アルミニウム箔（特開平６−２２０５６１号
公報）が提案されている。

【０００６】しかしながら、これらの電解コンデンサ電
極用アルミニウム箔は、エッチング処理による腐食減量
が一定せず、静電容量に不安定が生じることがあり、品
質の面で十分に安定しないという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム箔のエッチング処理時の腐食減量のバラツキの要因を
解明するため、さらに、純度９９．９％以上のアルミニ
ウム箔をベースとして、各種合金成分およびそれらの組
合わせと、粗面化処理工程におけるアルミニウム箔の腐
食減量との関係について広範囲な実験、検討を重ねた結
果としてなされたものであり、その目的は、エッチング
処理において安定して適度な腐食減量が得られ、単位面
積当たりの優れた静電容量が達成できる電解コンデンサ
電極用、とくに陽極用として好適な電解コンデンサ電極
用アルミニウム箔を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項１による電解コンデンサ電極用アル
ミニウム箔は、アルミニウムの純度が９９．９％以上で
あって、Ｆｅ：１００ｐｐｍ以下、Ｓｉ：１００ｐｐｍ
以下、Ｐｂ：０．１〜２．０ｐｐｍ、Ｃｕ：５〜５０ｐ
ｐｍ、Ｔｉ：０．１〜１ｐｐｍ、Ｖ：０．４〜５ｐｐ
ｍ、Ｚｒ：０．４〜５ｐｐｍを含有し、残部が不可避的
不純物からなることを特徴とする。

【０００９】請求項２による電解コンデンサ電極用アル
ミニウム箔は、請求項１において、ＶとＺｒとの合計含
有量が１〜６ｐｐｍであることを特徴とする。

【００１０】また、請求項３による電解コンデンサ電極
用アルミニウム箔は、請求項１〜２において、Ｐｂ、Ｔ
ｉ、ＶおよびＺｒの含有量の関係が、Ｐｂ（ｐｐｍ）≦
〔−２×｛Ｔｉ（ｐｐｍ）＋Ｖ（ｐｐｍ）＋Ｚｒ（ｐｐ
ｍ）｝／７〕＋３．３であることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明における合金成分の
意義および限定理由について説明する。アルミニウムは
９９．９％（質量％）以上の純度が必要である。アルミ
ニウムの純度が低くなると、エッチング処理時、アルミ
ニウム箔の自己腐食性が強くなり、静電容量を低下させ
る。

【００１２】ＳｉおよびＦｅは、高純度アルミニウムに
不可避的に含まれる元素であるが、あるが、これらの元
素を多量に含有すると、アルミニウム箔の自己腐食性が
強くなり、エッチング処理により形成されるピット壁が
溶解し、静電容量が低下するため、Ｓｉ：１００ｐｐｍ
以下（０ｐｐｍを含む）、Ｆｅ：１００ｐｐｍ以下（０
ｐｐｍを含む）に制限する。

【００１３】Ｐｂは、適度なエッチング性を与えるため
に、０．１〜２．０ｐｐｍの範囲とする。０．１ｐｐｍ
未満では、粗面化処理の際、結晶粒界などで局部的なエ
ッチングが起こり、均一な溶解が得られず溶解減量が過
度に多くなりすぎる傾向がある。２．０ｐｐｍを越えて
含有すると、アルミニウム箔の表面での溶解が進み，所
望の静電容量が得難くなる。Ｐｂのさらに好ましい含有
範囲は０．２〜１．０ｐｐｍである。

【００１４】Ｃｕは、エッチング処理時、ピットの進行
を促進する作用を有するが、多過ぎるとアルミニウム箔
の自己腐食性が強くなり静電容量を低下させる。Ｃｕの
好ましい含有量は５〜５０ｐｐｍ以下の範囲であり、さ
らに好ましい範囲は、７ｐｐｍ〜２０ｐｐｍである。

【００１５】Ｔｉ、ＶおよびＺｒは、エッチング処理に
よるエッチピットの形成を均一にするよう機能する。と
くに、交流エッチングにおいて、カソード半サイクル時
に形成される皮膜に適当量の欠陥を与える効果があるた
め、エッチピットの分散を良好にする．Ｔｉの好ましい
含有量は０．１〜１ｐｐｍの範囲、ＶおよびＺｒの好ま
しい含有量は、それぞれ０．５〜５ｐｐｍの範囲であ
る。

【００１６】Ｔｉが０．１ｐｐｍ未満，Ｖが０．５ｐｐ
ｍ未満，Ｚｒが０．５ｐｐｍ未満では、交流エッチング
のカソード半サイクル時に形成されるエッチ皮膜量が少
な過ぎてエッチピットの進行が不均一になるため、静電
容量が低下する。Ｔｉが１ｐｐｍ、Ｖが５ｐｐｍ、Ｚｒ
が５ｐｐｍを越えると、エッチング処理時、ピット内部
に過剰にエッチ皮膜が形成し、ピットが箔の厚さ方向に
進行しなくなるため，表面積拡大効果が減少して静電容
量を低下させる。

【００１７】ＶとＺｒとの合計含有量を１〜６ｐｐｍと
することにより、適度なエッチ皮膜がピット壁を保護す
る作用を有する。ＶとＺｒの合計含有量が１ｐｐｍ未満
では、エッチ皮膜量が少なくなり易く、静電容量の低下
を招く。ＶとＺｒの合計含有量が６ｐｐｍを越えると、
エッチ皮膜がピット内部で過剰に形成し易くなるため、
静電容量の低下を生じる。

【００１８】本発明においては、さらに、アルミニウム
箔の溶解性に影響を及ぼし、静電容量を増大させるＰｂ
と、エッチピットの分散を良好にするＴｉ、Ｖ、Ｚｒの
含有量の関係を下記の式を満足する特定範囲とすること
により、これらの成分の相互作用によって静電容量、腐
食減量を一層改良する効果がある。 Ｐｂ（ｐｐｍ）≦〔−２×｛Ｔｉ（ｐｐｍ）＋Ｖ（ｐｐ
ｍ）＋Ｚｒ（ｐｐｍ）｝／７〕＋３．３

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。なお、これらの実施例は本発明の一実施態様を
示すものであり、本発明がこれらに限定されるものでは
ない。

【００２０】実施例１ アルミニウム純度９９．９９５％のアルミニウム地金を
用いて、表１に示す組成を有するアルミニウム（合金Ｎ
ｏ．Ａ〜Ｉ）を造塊し、得られた鋳塊を６００℃の温度
で１０時間均質化処理した後、面削、熱間圧延および冷
間圧延を行い、厚さ１００μｍの箔とした。

【００２１】得られたアルミニウム箔を３．５モル／ｌ
塩酸、０．３１モル／ｌ硝酸、０．０１４モル／ｌリン
酸からなる２５℃の溶液中で、１０Ｈｚの交流を使用し
て、１５０ｍＡ／ｃｍ² の電流密度で１０分間通電する
ことによりエッチング処理した。

【００２２】エッチング処理後のアルミニウム箔を試験
材とし、各試験材について腐食減量および静電容量の測
定を行った。測定結果を表２に示す。なお、腐食減量
は、交流エッチング前後の重量差を測定することにより
算出し、静電容量は、アジピン酸アンモニウム水溶液で
２０Ｖに化成し、ＥＣＲメータを用いて測定した。

【００２３】

【表１】 《表注》Ａ式=-2[｛Ti(ppm)+V(ppm)+Zr(ppm)｝／7]-Pb(ppm)+3.3 Ａ≧０の場合はＡ式（請求項３の式）を満たし、Ａ＜０の場合はＡ式を満たさな い。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２にみられるように、本発明に従う試験
材Ｎｏ．１〜９は、エッチング処理時の腐食減量が少な
くなって適度な腐食減量が得られ、高い静電容量が達成
されている。なお、ＶとＺｒの合計含有量が１ｐｐｍ未
満の試験材Ｎｏ．１、ＶとＺｒの合計含有量が６ｐｐｍ
を越える試験材Ｎｏ．２およびＡ式が負となり、請求項
３記載の関係式を満たさない試験材Ｎｏ．９において
は、静電容量が若干低いものとなった。

【００２６】比較例１ アルミニウム純度９９．９９５％のアルミニウム地金を
用いて、表３に示す組成を有するアルミニウム（合金Ｎ
ｏ．Ｊ〜Ｕ）を造塊し、得られた鋳塊を実施例１と同様
に処理して厚さ１００μｍの箔とした。

【００２７】得られたアルミニウム箔を実施例１と同様
にエッチング処理し、エッチング処理後のアルミニウム
箔を試験材とし、各試験材について、実施例１と同様に
腐食減量および静電容量の測定を行った。測定結果を表
４に示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】表４に示すように、本発明の条件を外れた
試験材はいずれも、十分な静電容量が得られない。すな
わち、試験材Ｎｏ．１０およびＮｏ．１１は、それぞれ
ＳｉおよびＦｅの含有量が１００ｐｐｍを越えているた
め、いずれも自己腐食性が大きくなり静電容量が低下し
ている。試験材Ｎｏ．１２はＳｉおよびＦｅの含有量を
いずれも１００ｐｐｍより多くしたものであるため静電
容量が低い。

【００３１】試験材Ｎｏ．１３は、Ｓｉ、Ｆｅの含有量
が多く、且つアルミニウム純度が低いため、静電容量が
さらに低下している。試験材Ｎｏ．１４はＰｂ含有量が
少ないため、溶解減量がきわめて多くなり静電容量も低
下している。試験材Ｎｏ．１５はＰｂ含有量が多いた
め、溶解減量が大きくなり静電容量の低下率も大きくな
っている。試験材Ｎｏ．１６はＣｕ含有量が多いため自
己腐食性が大きくなり、ピットの進行が過度に促進され
静電容量が劣るものとなった。

【００３２】試験材Ｎｏ．１７はＴｉの含有量が少ない
ため、交流エッチングのカソード半サイクル時に形成さ
れる皮膜量が少なく、エッチピットの進行が不均一にな
り静電容量が低下している。試験材Ｎｏ．１８はＴｉの
含有量が多いため、過剰な皮膜が形成されピットの進行
が妨げられて表面積拡大効果が減少し静電容量が低下し
ている。試験材Ｎｏ．１９はＶおよびＺｒの含有量が少
ないため、交流エッチングのカソード半サイクル時に形
成される皮膜量が少なく、エッチピットの進行が不均一
になり静電容量が低下している。試験材Ｎｏ．２０はＶ
およびＺｒの含有量が多いため、過剰な皮膜が形成され
ピットの進行が妨げられて表面積拡大効果が減少し静電
容量が低下している。

【００３３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、エッチ
ング処理、とくに交流エッチングによ適度な腐食減量が
得られ、優れた静電容量を達成できる電解コンデンサ電
極用アルミニウム箔が提供される。当該電解コンデンサ
電極用アルミニウム箔は電解コンデンサ陽極用アルミニ
ウム箔として好適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムの純度が９９．９％以上で
   あって、Ｆｅ：１００ｐｐｍ以下、Ｓｉ：１００ｐｐｍ
   以下、Ｐｂ：０．１〜２．０ｐｐｍ、Ｃｕ：５〜５０ｐ
   ｐｍ、Ｔｉ：０．１〜１ｐｐｍ、Ｖ：０．４〜５ｐｐ
   ｍ、Ｚｒ：０．４〜５ｐｐｍを含有し、残部が不可避的
   不純物からな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。
2. 【請求項２】 ＶとＺｒとの合計含有量が１〜６ｐｐｍ
   であることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ
   電極用アルミニウム箔。
3. 【請求項３】 Ｐｂ、Ｔｉ、ＶおよびＺｒの含有量の関
   係が、Ｐｂ（ｐｐｍ）≦〔−２×｛Ｔｉ（ｐｐｍ）＋Ｖ
   （ｐｐｍ）＋Ｚｒ（ｐｐｍ）｝／７〕＋３．３であるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の電解コンデンサ
   電極用アルミニウム合金箔。