JP2002180293A - Method of forming titanium oxidized coating and titanium electrolytic capacitor - Google Patents

Method of forming titanium oxidized coating and titanium electrolytic capacitor

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JP2002180293A
JP2002180293A JP2000385101A JP2000385101A JP2002180293A JP 2002180293 A JP2002180293 A JP 2002180293A JP 2000385101 A JP2000385101 A JP 2000385101A JP 2000385101 A JP2000385101 A JP 2000385101A JP 2002180293 A JP2002180293 A JP 2002180293A
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oxide film
metal
electrolytic capacitor
forming
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JP2000385101A
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Japanese (ja)
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Yoshiyuki Arai
良幸 新井
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Toho Titanium Co Ltd
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Toho Titanium Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a titanium electrolytic capacitor of a small size, a large capacity and a small leak current through a method of forming a stable oxidized a having a high dielectric constant on the surface of the titanium. SOLUTION: This method of forming the oxidized coating on a metal titanium substrate comprises applying titanic acid or organic titanium compound on the surface of the metal titanium substrate to form the oxidized coating thereon, firing the oxidized coating in a vacuum, then subjecting the oxidized coating to heat treatment in the presence of oxygen and subjecting the oxidized coating to anodic oxidation in an electrolyte-containing solution, thereby forming the oxidized coating again on the surface of the metal titanium substrate. This titanium electrolytic capacitor uses the metal titanium substrate having the oxidized coating formed again by utilizing the above as an anode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化被膜の形成方
法およびコンデンサに関し、詳しくは、大きな静電容量
を持ちかつ優れた絶縁性を有する緻密な酸化被膜を金属
チタン基体に形成する方法およびこれを利用して緻密な
酸化被膜を有する金属チタン基体を陽極として使用する
チタン電解コンデンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an oxide film and a capacitor, and more particularly, to a method for forming a dense oxide film having large capacitance and excellent insulating properties on a titanium metal substrate, and a method for forming the same. The present invention relates to a titanium electrolytic capacitor using a metal titanium substrate having a dense oxide film as an anode utilizing the above method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の固体電解コンデンサを代表とする
小型大容量電解コンデンサとしては、タンタル電解コン
デンサおよびアルミニウム電解コンデンサが代表的に実
用化されている。
2. Description of the Related Art A tantalum electrolytic capacitor and an aluminum electrolytic capacitor are typically put into practical use as small and large-capacity electrolytic capacitors typified by conventional solid electrolytic capacitors.

【0003】タンタル電解コンデンサは、金属タンタル
の多孔質焼結体を電極とし、これを陽極酸化して誘電体
酸化被膜を形成して製造される。このように形成された
タンタルの酸化被膜は非常に安定であることから誘電特
性が良好でかつ寿命が長いという特徴を有している。ま
た、アルミニウム電解コンデンサは、同様に金属アルミ
ニウム箔あるいは焼結体に誘電体として酸化アルミニウ
ムを陽極酸化により形成して製造される。図4は、タン
タル電解コンデンサおよびアルミニウム電解コンデンサ
の一例を便宜上併せて示す模式図である。ここでは、陽
極として、絶縁体層としてタンタル酸化物(Ta25
を有するTa粉末多孔質焼結体あるいは絶縁体層として
アルミニウム酸化物(Al23)を有するAl粉末多孔
質焼結体を示し、陽極リード線として、Ta線あるいは
Al線が焼結体中にそれぞれ埋め込まれる。陰極として
は、二酸化マンガン(MnO2)固体電解質とカーボン
+Ag陰極(陰極導電層)とを例示してある。
A tantalum electrolytic capacitor is manufactured by using a porous sintered body of metal tantalum as an electrode and anodizing the electrode to form a dielectric oxide film. The tantalum oxide film thus formed is very stable, and thus has characteristics of good dielectric properties and long life. An aluminum electrolytic capacitor is similarly manufactured by forming aluminum oxide as a dielectric on a metal aluminum foil or sintered body by anodic oxidation. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a tantalum electrolytic capacitor and an aluminum electrolytic capacitor together for convenience. Here, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is used as an anode and as an insulator layer.
Ta powder porous sintered body having Al or Al powder porous sintered body having aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as an insulator layer, wherein Ta wire or Al wire is used as anode lead wire in the sintered body. Embedded in each. The cathode is exemplified by a manganese dioxide (MnO 2 ) solid electrolyte and a carbon + Ag cathode (cathode conductive layer).

【0004】タンタル電解コンデンサの場合、例えば、
粒径10〜20μmのタンタル粉末をプレスで圧縮成型
し、焼結して多孔質焼結体を形成する。これを陽極酸化
して酸化被膜を得る。この多孔質焼結体は表面積が極め
て大きいので、大きな静電容量が得られる。この後、酸
化被膜上に硫酸マンガンなどのマンガン化合物を加熱処
理して酸化マンガンを陰極とするか、あるいは、多孔質
焼結体を硝酸マンガンの水溶液に浸漬し、これを電気炉
で熱分解して二酸化マンガンとする工程を繰り返して二
酸化マンガン層を成長せしめ、十分な電解質層を形成す
る。多孔質焼結体の細孔の隅々まで二酸化マンガンが充
填被覆される。あるいは導電性高分子化合物を陰極とし
てコンデンサを作成することができる。その上にカーボ
ン層を付着させて導電抵抗を下げ、更に銀ペーストを塗
布して外部リード線(図示無し)がはんだ付けされる。
二酸化マンガン形成後に、導電性ポリマを形成した2重
構造とすることもできる。液体電解質の使用も可能であ
る。アルミニウム電解コンデンサの場合もこれに準じ
る。
In the case of a tantalum electrolytic capacitor, for example,
Tantalum powder having a particle size of 10 to 20 μm is compression-molded by a press and sintered to form a porous sintered body. This is anodized to obtain an oxide film. Since this porous sintered body has an extremely large surface area, a large capacitance can be obtained. Thereafter, a manganese compound such as manganese sulfate is heat-treated on the oxide film to make manganese oxide a cathode, or the porous sintered body is immersed in an aqueous solution of manganese nitrate, and thermally decomposed in an electric furnace. The manganese dioxide layer is grown by repeating the process of converting the manganese dioxide into a manganese dioxide layer to form a sufficient electrolyte layer. Manganese dioxide fills and covers every corner of the pores of the porous sintered body. Alternatively, a capacitor can be formed using a conductive polymer compound as a cathode. An external lead wire (not shown) is soldered by depositing a carbon layer thereon to lower the conductive resistance and further applying a silver paste.
After the formation of manganese dioxide, a double structure in which a conductive polymer is formed may be employed. The use of a liquid electrolyte is also possible. The same applies to aluminum electrolytic capacitors.

【0005】しかしながら、タンタル電解コンデンサに
おいては、タンタルが高価という問題がある。他方、ア
ルミニウム電解コンデンサにおいては、アルミニウムは
安価であるが、図4のアルミニウム電解コンデンサの場
合の一部の拡大図に示すように、コンデンサを形成した
際、アルミニウム酸化膜中に酸素欠陥が生じ、半導体化
することによる発生する漏洩電流が大きいために寿命が
短く、またアルミニウムは単位面積当たりの誘電率がタ
ンタルより小さく小型で大容量のコンデンサをつくるこ
とが難しいという問題があった。
However, tantalum electrolytic capacitors have a problem that tantalum is expensive. On the other hand, in the aluminum electrolytic capacitor, aluminum is inexpensive, but as shown in a partially enlarged view of the aluminum electrolytic capacitor in FIG. 4, when the capacitor is formed, oxygen defects occur in the aluminum oxide film, There has been a problem that the life is short due to a large leakage current generated due to the formation of a semiconductor, and that the aluminum has a dielectric constant per unit area smaller than that of tantalum, making it difficult to produce a small-sized, large-capacity capacitor.

【0006】上記のような従来の問題を解決するため、
陽極に金属チタンを使用し、これに酸化チタンあるいは
複合酸化チタンなどの酸化被膜を形成したチタン電解コ
ンデンサの開発が多く試みられてきた。つまり、チタン
はタンタルより安価であり、さらに酸化チタンは酸化タ
ンタルあるいは酸化アルミニウムに比べて誘電率が非常
に高いため、チタン電解コンデンサは、従来技術の課題
であった安価で大容量の電解コンデンサの開発への大き
な可能性を有するものである。
In order to solve the above-mentioned conventional problems,
Many attempts have been made to develop titanium electrolytic capacitors using titanium metal as an anode and forming an oxide film such as titanium oxide or composite titanium oxide on the anode. In other words, titanium is less expensive than tantalum, and titanium oxide has a much higher dielectric constant than tantalum oxide or aluminum oxide. It has great potential for development.

【0007】図1は、チタン電解コンデンサの概念図を
示す(図4において、Ta,Al粉末をTi粉末に、T
a,Al酸化物をTi酸化物にそしてTa,Al線をT
i線にそれぞれ置き換えたものである)。チタン基体陽
極1にはチタン酸化被膜2が形成されて、陽極を構成す
る。陽極にはチタン線が付設される。図3と同様に、固
体電解質3としてMnO2を例示し、その上にカーボン
層4を付着させて導電抵抗を下げ、更に銀ペースト5を
塗布して外部リード線(図示無し)がはんだ付けされた
構造が例示される。仕上がった素子は外部の湿気や汚染
から保護するためにケース6に封入される。このような
チタン電解コンデンサを開発するため、誘電体膜として
のチタン酸化被膜の誘電率の向上を中心として種々の試
みがなされている。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a titanium electrolytic capacitor (in FIG. 4, Ta and Al powders are converted to Ti powders,
a, Al oxide to Ti oxide and Ta, Al wire to T
i-line). A titanium oxide film 2 is formed on a titanium substrate anode 1 to form an anode. A titanium wire is attached to the anode. Similar to FIG. 3, MnO 2 is exemplified as the solid electrolyte 3, a carbon layer 4 is adhered thereon to lower the conductive resistance, and further, a silver paste 5 is applied and external lead wires (not shown) are soldered. Is illustrated. The finished device is sealed in a case 6 to protect it from external moisture and contamination. In order to develop such a titanium electrolytic capacitor, various attempts have been made mainly on improving the dielectric constant of a titanium oxide film as a dielectric film.

【0008】例えば、特開平5−121275号公報で
は、チタン金属板の陽極酸化を電解質含有水溶液中で定
電圧での陽極酸化中に電流が上昇を始める時点より前に
陽極酸化を終了し、次いで水分含量60重量%以下の有
機溶媒よりなる電解液を用いて温度60℃以下で陽極酸
化を行い、チタン板上に酸化皮膜を形成し、これを16
0〜350℃の温度で熱処理を行い、得られたチタンを
陽極とし、酸化皮膜上に陰極として固体電極(二酸化マ
ンガン等)または電解質溶液(リン酸アンモニウム4重
量%−水36重量%−エチレングリコール60重量%)
を介して電極(白金箔)を形成してチタン電解コンデン
サを製造する方法が開示されている。水溶液中での陽極
酸化により得られた酸化被膜を有するチタン板を再度水
分含量60重量%以下の有機溶媒よりなる電解液を用い
て陽極酸化を行い、チタン上に酸化皮膜を形成すること
を特徴とする。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-121275, the anodization of a titanium metal plate is terminated before the current starts to rise during the anodization at a constant voltage in an electrolyte-containing aqueous solution. Anodizing is performed at a temperature of 60 ° C. or less using an electrolytic solution composed of an organic solvent having a water content of 60% by weight or less to form an oxide film on a titanium plate.
Heat treatment is performed at a temperature of 0 to 350 ° C., and the obtained titanium is used as an anode, and a solid electrode (manganese dioxide or the like) or an electrolyte solution (4% by weight of ammonium phosphate-36% by weight of water-ethylene glycol) is used as a cathode on an oxide film. 60% by weight)
Discloses a method for manufacturing a titanium electrolytic capacitor by forming an electrode (platinum foil) through the substrate. The titanium plate having an oxide film obtained by anodic oxidation in an aqueous solution is again subjected to anodic oxidation using an electrolytic solution comprising an organic solvent having a water content of 60% by weight or less to form an oxide film on titanium. And

【0009】特開平9−17684号公報では、チタン
を主成分とする金属よりなる多孔性の焼結体と、該焼結
体の表面に形成されたチタン酸ストロンチウムなどのペ
ロブスカイト型複合酸化物を主成分とする誘電体膜と、
該誘電体膜の表面に形成された導体または半導体からな
る電極と、誘電体または半導体電極と導通し、前記焼結
体と対向する対向電極(グラファイト層、銀電極層)と
を備え、前記導体または半導体は、マンガン、ニッケル
などの金属酸化物と導電性高分子化合物(ポリピロー
ル)の2層構造からなることを特徴とするコンデンサが
開示されている。誘電体膜上に導体または半導体からな
る電極が形成されているため、コンデンサ全体を大型化
することなく大きな静電容量を実現することができると
する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-17684 discloses a porous sintered body composed of a metal containing titanium as a main component and a perovskite-type composite oxide such as strontium titanate formed on the surface of the sintered body. A dielectric film as a main component,
An electrode made of a conductor or a semiconductor formed on the surface of the dielectric film, and a counter electrode (a graphite layer, a silver electrode layer) which is electrically connected to the dielectric or the semiconductor electrode and faces the sintered body; Alternatively, a capacitor is disclosed in which the semiconductor has a two-layer structure of a metal oxide such as manganese or nickel and a conductive polymer compound (polypyrrole). Since an electrode made of a conductor or a semiconductor is formed on the dielectric film, a large capacitance can be realized without increasing the size of the entire capacitor.

【0010】さらに、特開2000−77274号公報
では、チタンを主成分とする金属よりなる多孔性の焼結
体を、Aイオン(AはBa,SrまたはPbのうち少な
くとも一つ)、Bイオン(BはZrまたはTiのうち少
なくとも一つ)を含むアルカリ水溶液中で加熱処理し、
多孔性の焼結体表面にABO3被膜を形成し、さらに、
ABO3被膜が形成された多孔性焼結体をCイオン(C
はBaまたはSrのうち少なくとも1つ)とPbイオン
を含むアルカリ水溶液中で加熱処理し、導電性のCPb
3薄膜を対向電極として形成し、その後グラファイト
層および銀電極層を形成することにより得られるコンデ
ンサとその製造方法が開示されている。小型で大きな静
電容量を持ち、製造が容易なコンデンサを製造すると記
載する。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-77274 discloses that a porous sintered body composed of a metal containing titanium as a main component is formed by using A ion (A is at least one of Ba, Sr and Pb), B ion (B is at least one of Zr or Ti) in an aqueous alkali solution containing
Forming an ABO 3 coating on the surface of the porous sintered body,
The porous sintered body on which the ABO 3 coating was formed was converted to C ions (C
Is heat-treated in an alkaline aqueous solution containing at least one of Ba and Sr) and Pb ions to obtain conductive CPb.
A capacitor obtained by forming an O 3 thin film as a counter electrode, and then forming a graphite layer and a silver electrode layer, and a method of manufacturing the same are disclosed. It states that a capacitor that is small, has a large capacitance, and is easy to manufacture will be manufactured.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は誘電体
膜の誘電率を向上させ、容量の大きいコンデンサを作成
している。しかしながら、上記従来技術で作成した金属
チタン表面のチタン系の酸化被膜は、誘電率は高いもの
の、その緻密性、安定性に欠け、コンデンサとして使用
した際の漏洩電流が非常に大きく、実用化するには未だ
不十分であった。
In the above prior art, the dielectric constant of the dielectric film is improved, and a capacitor having a large capacitance is produced. However, the titanium-based oxide film on the surface of titanium metal produced by the above-described conventional technique has a high dielectric constant, but lacks its denseness and stability, and has a very large leakage current when used as a capacitor. Was still inadequate.

【0012】従って、本発明の課題は、誘電率が大きく
安定な酸化被膜を金属チタン基体表面に形成する方法を
開発し、このような酸化被膜を利用することによって小
型で大容量でかつ漏洩電流の小さい寿命の長いチタン電
解コンデンサを提供するところにある。
Accordingly, an object of the present invention is to develop a method for forming a stable oxide film having a large dielectric constant on the surface of a titanium metal substrate. The present invention is to provide a titanium electrolytic capacitor having a small lifetime and a long life.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の問題点に鑑み、金属チタン基体表面への酸化チタ
ンを主とする酸化被膜の形成方法について鋭意検討した
結果、再酸化法という新たな手法によって高誘電率でか
つ漏洩電流の少ない安定した酸化被膜を形成する方法を
見出し、本発明に至った。即ち、金属チタン基体表面に
チタン酸あるいは有機チタン化合物を塗布して酸化被膜
を形成し、真空中で焼成して酸化被膜を見かけ上消失さ
せてチタン表面を実質上金属状態に戻した後、酸素存在
下で加熱処理しそして電解質含有溶液中で陽極酸化する
ことにより金属チタン表面を再酸化処理するという再酸
化法により酸化被膜を形成することによって、非常に緻
密な酸化被膜が得られることが見出されたものである。
Means for Solving the Problems In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have conducted intensive studies on a method of forming an oxide film mainly composed of titanium oxide on the surface of a titanium metal substrate. Thus, a new method for forming a stable oxide film having a high dielectric constant and a small leakage current has been found, and the present invention has been achieved. That is, an oxide film is formed by applying a titanic acid or an organic titanium compound to the surface of a metal titanium substrate, and the oxide film is baked in a vacuum to apparently disappear and the titanium surface is substantially returned to a metallic state. It was found that a very dense oxide film can be obtained by forming an oxide film by a reoxidation method in which the metal titanium surface is reoxidized by heat treatment in the presence and anodizing in an electrolyte-containing solution. It was issued.

【0014】以上の知見に基づいて、本発明の酸化被膜
の形成方法は、金属チタン基体表面にチタン酸あるいは
有機チタン化合物を塗布して酸化被膜を形成し、真空中
で焼成し、次いで酸素存在下で加熱処理しそして電解質
含有溶液中で陽極酸化することにより該金属チタン基体
表面に酸化被膜を再形成することを特徴とする。前記チ
タン酸がペルオクソチタン酸であること、前記有機チタ
ン化合物がアルコキシチタンであること、および前記真
空中の焼成および酸素存在下での加熱処理をいずれも5
00〜900℃の温度において行うことが好ましい。
Based on the above findings, the method for forming an oxide film according to the present invention is to form an oxide film by applying titanic acid or an organic titanium compound on the surface of a titanium metal substrate, baking in a vacuum, Under heat treatment and anodizing in an electrolyte-containing solution to re-form an oxide film on the surface of the titanium metal substrate. The titanic acid is peroxotitanic acid, the organotitanium compound is alkoxytitanium, and the firing in vacuum and the heat treatment in the presence of oxygen are all 5 times.
It is preferable to carry out at a temperature of 00 to 900 ° C.

【0015】また、この酸化被膜の形成方法を利用し
て、本発明は、金属チタン基体表面にチタン酸あるいは
有機チタン化合物を塗布して酸化被膜を形成し、真空中
で焼成し、次いで酸素存在下で加熱処理しそして電解質
含有溶液中で陽極酸化することにより再形成された酸化
被膜を有する金属チタン基体を陽極として使用すること
を特徴とするチタン電解コンデンサを提供する。
Further, by utilizing this method for forming an oxide film, the present invention provides an oxide film by applying a titanic acid or an organic titanium compound to the surface of a titanium metal substrate, firing the film in a vacuum, and then firing in the presence of oxygen. The present invention provides a titanium electrolytic capacitor characterized by using a metal titanium substrate having an oxide film reformed by heat treatment below and anodizing in an electrolyte-containing solution as an anode.

【0016】本発明において、用語「酸化被膜」は、酸
化チタン被膜のみならず、ストロンチウムやバリウムな
どの他元素を含むチタン酸ストロンチウムやチタン酸バ
リウムのような酸化チタンの複合酸化物も含むものとす
る。
In the present invention, the term "oxide film" includes not only a titanium oxide film but also a composite oxide of titanium oxide such as strontium titanate and barium titanate containing other elements such as strontium and barium.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】既に図1において説明したよう
に、チタン陽極基体1にはチタン酸化被膜2が形成され
て、陽極を構成する。陽極にはチタン線が付設される。
固体電解質3としてMnO2を例示し、その上にカーボ
ン層4を付着させて導電抵抗を下げ、更に銀ペースト5
を塗布して外部リード線(図示無し)がはんだ付けする
構造が例示される。仕上がった素子は外部の湿気や汚染
から保護するためにケース6に封入される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As already described with reference to FIG. 1, a titanium oxide substrate 2 is formed on a titanium anode substrate 1 to form an anode. A titanium wire is attached to the anode.
An example of the solid electrolyte 3 is MnO 2 , on which a carbon layer 4 is adhered to lower the conductive resistance.
Is applied, and an external lead wire (not shown) is soldered. The finished device is sealed in a case 6 to protect it from external moisture and contamination.

【0018】本発明で用いられる金属チタン基体は、金
属チタン板あるいは金属チタン粉末を焼結した多孔質焼
結体であるが、通常、チタン電解コンデンサを作成する
場合は、陽極として、後者の金属チタン粉末を焼結した
多孔質焼結体が用いられる。この多孔質焼結体を作成す
る際、原料として金属チタン粉末を使用してもよいが、
脆化された水素化チタン粉末も使用することができる。
水素化チタン粉末を使用した場合、焼結前、焼結時ある
いは焼結後に減圧下で加熱処理し脱水素処理を行う。
The titanium metal substrate used in the present invention is a porous sintered body obtained by sintering a titanium metal plate or titanium powder. Usually, when a titanium electrolytic capacitor is produced, the latter metal is used as an anode. A porous sintered body obtained by sintering titanium powder is used. When making this porous sintered body, metal titanium powder may be used as a raw material,
Embrittled titanium hydride powder can also be used.
When titanium hydride powder is used, heat treatment is performed under reduced pressure before, during or after sintering to perform dehydrogenation.

【0019】上記の金属チタン粉末の多孔質焼結体を作
成する際、用いる金属チタン粉末は通常、粒径が1〜1
50μm、平均粒径5〜100μmである。多孔質焼結
体の作成方法については公知の方法を採用し得るが、例
えば先ずチタン粉末をプレス成形機により加圧成形す
る。このとき、必要に応じてスチレン樹脂、アクリル樹
脂、樟脳などのバインダーをチタン粉末に混合する。こ
のように成形したものを真空中にて600〜900℃で
焼成する。このようにして作成した多孔質焼結体をコン
デンサに使用する場合、チタン線を加圧成形時あるいは
焼成後に取り付ける。コンデンサを作成した際の静電容
量を大きくするために、多孔質焼結体は、できるだけ比
表面積が大きくなるように作成することが必要である。
具体的には、多孔質焼結体の焼結密度(金属チタンの真
比重に対する多孔質焼結体の密度の割合)は30〜70
%になるように作成することが好ましい。焼結密度を高
くすると、比表面積は小さくなる。焼結密度を低くし過
ぎると、比表面積は大きくなるが多孔質焼結体の強度が
小さくなりコンデンサとして使用できなくなる。
In preparing the porous sintered body of the above-mentioned metal titanium powder, the metal titanium powder to be used usually has a particle size of 1 to 1.
50 μm, average particle size 5 to 100 μm. A known method can be adopted as a method for producing the porous sintered body. For example, first, titanium powder is pressure-formed by a press-forming machine. At this time, a binder such as a styrene resin, an acrylic resin, or camphor is mixed with the titanium powder as needed. The molded product is fired at 600 to 900 ° C. in a vacuum. When the porous sintered body thus produced is used for a capacitor, a titanium wire is attached at the time of pressure molding or after firing. In order to increase the capacitance when a capacitor is made, it is necessary to make the porous sintered body as large as possible in specific surface area.
Specifically, the sintered density of the porous sintered body (the ratio of the density of the porous sintered body to the true specific gravity of metallic titanium) is 30 to 70.
%. As the sintering density increases, the specific surface area decreases. If the sintering density is too low, the specific surface area will increase, but the strength of the porous sintered body will decrease, making it impossible to use it as a capacitor.

【0020】以下、本発明工程を順を追って説明する: A.金属チタン基体表面にチタン酸あるいは有機チタン
化合物による酸化被膜の形成:金属チタン基体はその表
面に厚さ50nm以上、好ましくは50〜500nm、
より好ましくは100〜200nmの酸化被膜を形成す
る。尚、本発明において、酸化被膜厚さ測定は、金属チ
タン板表面近傍の酸素濃度分布をオージェ電子分光法に
より測定し、その酸素濃度分布より酸化被膜の厚さを測
定した。オージェ電子分光法による測定は、PHISI
CAL ELECTRONICS社製PHI−680型
装置を用い、電子銃の加速電圧を5kV、資料電流を約
10nAとし、イオン銃のイオン種をAr+、ビーム電
圧を5kV、スパッタ速度を約43nm/minとし
て、資料の測定領域を約3μm角とした。本発明におい
て、酸化被膜は、酸化チタン被膜のみならず、ストロン
チウムやバリウムなどの他元素を含むチタン酸ストロン
チウムやチタン酸バリウムのような酸化チタンの複合酸
化物も含む。
Hereinafter, the process of the present invention will be described step by step. Formation of oxide film by titanic acid or organotitanium compound on the surface of titanium metal substrate: The titanium metal substrate has a thickness of 50 nm or more, preferably 50 to 500 nm, on its surface.
More preferably, an oxide film having a thickness of 100 to 200 nm is formed. In the present invention, the oxide film thickness was measured by measuring the oxygen concentration distribution near the surface of the metal titanium plate by Auger electron spectroscopy, and measuring the thickness of the oxide film from the oxygen concentration distribution. The measurement by Auger electron spectroscopy is PHISI
Using a PHI-680 type device manufactured by CAL ELECTRONICS, the acceleration voltage of the electron gun was 5 kV, the material current was about 10 nA, the ion species of the ion gun was Ar + , the beam voltage was 5 kV, and the sputtering rate was about 43 nm / min. The measurement area of the sample was about 3 μm square. In the present invention, the oxide film includes not only a titanium oxide film but also a composite oxide of titanium oxide such as strontium titanate and barium titanate containing other elements such as strontium and barium.

【0021】酸化被膜の形成には、例えば酸素存在下で
の加熱処理、四塩化チタンによる表面処理、あるいは電
気化学的処理なども考慮しうるが、チタン酸あるいは有
機チタン化合物による酸化被膜の形成が好適であること
が判明した。
For the formation of the oxide film, for example, a heat treatment in the presence of oxygen, a surface treatment with titanium tetrachloride, or an electrochemical treatment may be considered. It has been found suitable.

【0022】上記の金属チタン基体にチタン酸または有
機チタン化合物を塗布するが、水溶液あるいはアルコー
ルなどのチタン酸を溶解する有機溶媒で希釈して用いら
れる。
The above metal titanium substrate is coated with titanic acid or an organic titanium compound, and is used after being diluted with an aqueous solvent or an organic solvent dissolving titanic acid such as alcohol.

【0023】本発明で用いられるチタン酸はオルトチタ
ン酸、メタチタン酸、ペルオクソチタン酸などである。
この中でも水溶液にした際のpHが中性領域で使用でき
るペルオクソチタン酸が好ましい。上記ペルオクソチタ
ン酸は、ペルオキシチタン酸又は過酸化チタンとも言わ
れるもので、その構造はH4TiO5、Ti(OOH)
(OH)3又はTiO3・2H 2Oで示される。ペルオク
ソチタン酸は、通常、黄色、黄褐色又は赤褐色の透明粘
性水溶液(ゾル溶液)で取り扱われ、市販されているも
のが使用できる。市販品としては、例えば「PTA−8
5」、「PTA−170」(いずれも(株)田中転写製
のPTA水溶液である)が挙げられる。また、公知の方
法によって調製することも可能であり、例えば、四塩化
チタン水溶液をアンモニア水で加水分解し、水酸化チタ
ンを含むスラリーを生成し、これを洗浄した後、過酸化
水素を加えてペルオキシチタン酸水溶液を得る。また有
機チタン化合物としては、アルコキシチタンが好まし
く、具体的にはテトラn−プロポキシチタン、テトライ
ソプロポキシチタン、テトラn−ブトキシチタン、テト
ライソブトキシチタンなどが挙げられる。これらのアル
コキシチタンを含む有機チタン化合物は通常イソプロピ
ルアルコールなどのアルコール、エーテルあるいは炭化
水素溶媒等を溶媒とした溶液として使用する。チタン酸
または有機チタン化合物の塗布方法は、チタン酸水溶液
中あるいは有機チタン化合物溶液中に金属チタン基体を
浸漬する方法、あるいは金属チタン基体にチタン酸水溶
液あるいは有機チタン化合物溶液をスプレーなどにより
吹付ける方法などが挙げられる。このとき金属チタン基
体表面に均一に酸化被膜を形成するため塗布したのち、
乾燥し再度塗布するという操作を複数回繰り返し行うこ
とが望ましい。さらに塗布の際、金属チタン基体表面に
気泡が付着すると、最終的に均一な酸化被膜が形成でき
ないので、これをを防ぐために真空中にて金属チタン基
体表面に塗布したチタン酸水溶液あるいは有機チタン化
合物溶液を脱泡処理することが望ましい。
The titanic acid used in the present invention is ortho titan
Acid, metatitanic acid, peroxotitanic acid and the like.
Among them, the pH of the aqueous solution can be used in the neutral range.
Peroxotitanic acid is preferred. The above peroxocita
Acid is also called peroxytitanic acid or titanium peroxide
Whose structure is HFourTiOFive, Ti (OOH)
(OH)ThreeOr TiOThree・ 2H TwoIndicated by O. Perok
Sotitanic acid is usually yellow, tan or reddish brown
It is handled in an aqueous solution (sol solution) and is commercially available
Can be used. As a commercially available product, for example, "PTA-8
5 "and" PTA-170 "(both manufactured by Tanaka Transcription Co., Ltd.)
PTA aqueous solution). Also, those who are known
It is also possible to prepare by the method, for example, tetrachloride
Hydrolysis of titanium aqueous solution with ammonia water
After producing a slurry containing
Hydrogen is added to obtain an aqueous solution of peroxytitanic acid. Also Yes
As a titanium compound, alkoxy titanium is preferred.
Specifically, tetra n-propoxy titanium, tetri
Sopropoxy titanium, tetra n-butoxy titanium, tet
Lysobutoxytitanium and the like. These al
Organotitanium compounds, including koxytitanium, are usually
Alcohol such as alcohol, ether or carbonized
It is used as a solution using a hydrogen solvent or the like as a solvent. Titanic acid
Alternatively, the method of applying the organic titanium compound is a titanic acid aqueous solution.
Metallic titanium substrate in solution or organic titanium compound solution
Immersion method, or titanic acid aqueous solution on titanium metal substrate
Spray liquid or organic titanium compound solution
A method of spraying is exemplified. At this time, metal titanium base
After applying to form an oxide film uniformly on the body surface,
Repeat the operation of drying and applying again several times.
Is desirable. In addition, when coating,
When air bubbles adhere, a uniform oxide film can be finally formed.
There is no metal titanium base in vacuum to prevent this.
Titanic acid solution or organic titanation applied to body surface
It is desirable to degas the compound solution.

【0024】また、上記塗布操作の前に、金属チタン基
体の表面に付着している汚れを除去するためと、基体表
面の比表面積を向上させるための表面処理を行うことが
望ましい。具体的には弗化水素などの酸あるいは他の酸
化剤等で処理する。
Prior to the above coating operation, it is desirable to perform a surface treatment for removing dirt adhering to the surface of the metal titanium substrate and for improving the specific surface area of the substrate surface. Specifically, it is treated with an acid such as hydrogen fluoride or another oxidizing agent.

【0025】B.焼成(アニール)処理:上記のように
チタン酸または有機チタン化合物を塗布した後真空中で
焼成するが、そのときの温度は通常500〜800℃、
好ましくは550〜750℃で10分〜5時間、好まし
くは30分〜3時間である。また真空度は通常1×10
-2Pa〜1×10-4Paである。また焼成後の酸化被膜
の厚さは好ましくは10nm以下、より好ましくは5n
m〜0nmである。特には、酸化被膜を消失させること
が好ましい。金属チタン基体表面上に形成された酸化被
膜を上記のように焼成することにより、酸化被膜中の酸
素成分が金属チタン中に拡散浸透せしめられる。通常酸
化被膜が形成された状態では金属チタン基体表面から内
部にかけて酸素濃度の勾配が見られるが(表面から内部
にかけて金属チタン中の酸素濃度が減少)、本発明にお
いては、上記焼成工程後の金属チタン表面は酸素濃度が
減少し、表面近傍での酸素濃度勾配がなくなるような状
態にすることが望ましい。
B. Baking (annealing) treatment: After applying titanic acid or an organic titanium compound as described above, baking is performed in a vacuum, and the temperature at that time is usually 500 to 800 ° C.
It is preferably at 550 to 750 ° C. for 10 minutes to 5 hours, preferably 30 minutes to 3 hours. The degree of vacuum is usually 1 × 10
−2 Pa to 1 × 10 −4 Pa. The thickness of the oxide film after firing is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm.
m to 0 nm. In particular, it is preferable to eliminate the oxide film. By sintering the oxide film formed on the surface of the titanium metal substrate as described above, the oxygen component in the oxide film is diffused and permeated into the titanium metal. Usually, in the state where the oxide film is formed, a gradient of oxygen concentration is seen from the surface of the titanium metal substrate to the inside (the oxygen concentration in the titanium metal decreases from the surface to the inside). It is desirable that the titanium surface has a state in which the oxygen concentration decreases and the oxygen concentration gradient near the surface disappears.

【0026】C.再酸化処理:その後、前記金属チタン
基体の表面を酸化処理して酸化被膜を再度形成する。厚
さ50nm以上の酸化被膜を再形成することが好まし
い。酸化被膜は薄いほど静電容量を大きくしうるが、薄
すぎると、緻密性、強固性に欠け、漏れ電流が生じやす
いので、通常100〜500nmの厚さとされる。この
再酸化処理の方法としては、(a)酸素存在下での加熱
処理と(b)電気化学的処理との組合せが好適であるこ
とが判明した。
C. Reoxidation treatment: Thereafter, the surface of the metal titanium substrate is oxidized to form an oxide film again. It is preferable to re-form an oxide film having a thickness of 50 nm or more. The thinner the oxide film, the larger the capacitance can be. However, if the oxide film is too thin, it lacks denseness and robustness, and tends to cause leakage current. It has been found that a combination of (a) a heat treatment in the presence of oxygen and (b) an electrochemical treatment is suitable as a method of the reoxidation treatment.

【0027】焼成後の基体を酸素存在下で焼成するが、
そのときの温度は通常500〜800℃、好ましくは5
50〜750℃で10分〜5時間、好ましくは30分〜
3時間である。また酸素濃度は大気中でもよく、通常2
0%〜100%である。
The fired substrate is fired in the presence of oxygen.
The temperature at that time is usually 500-800 ° C., preferably 5 ° C.
10 minutes to 5 hours at 50 to 750 ° C., preferably 30 minutes to
3 hours. The oxygen concentration may be in the air, usually 2
0% to 100%.

【0028】その後チタン酸または有機チタン化合物を
塗布し焼成した金属チタン基体を、電解質含有溶液中で
陽極酸化するが、この時用いられる電解質としては公知
のものが用いられ、例えば水溶液系ではリン酸、アジピ
ン酸塩、ホウ酸塩、フタル酸塩、マレイン酸塩、安息香
酸塩、クエン酸塩などのアルカリ金属塩またはアンモニ
ウム塩、硫酸などが挙げられ、非水溶液中では、ホウ酸
アンモン、酢酸ナトリウム、リン酸のエチレングリコー
ル溶液、溶融塩中では、NaNO3、KNO3などが挙げ
られる。陽極酸化方法としては、上記のように処理した
金属チタン基体を陽極とし、これを上記電解質含有溶液
中で電圧を印加し陽極酸化する。このとき印加する電圧
は、5〜600V、好ましくは10〜50V、特に好ま
しくは20〜40Vであり、そして電圧印加時間は、1
分〜10時間、好ましくは1〜30分、特に好ましくは
1〜10分である。また温度は通常室温で行われる。陽
極酸化後、基体表面を十分に水洗した後に乾燥をして酸
化被膜を形成した金属チタン基体を得る。
Thereafter, the titanium metal substrate coated with titanic acid or an organic titanium compound and calcined is anodized in an electrolyte-containing solution. As the electrolyte used at this time, a known electrolyte is used. , Adipates, borates, phthalates, maleates, benzoates, citrates and other alkali metal salts or ammonium salts, and sulfuric acid. In a non-aqueous solution, ammonium borate, sodium acetate In an ethylene glycol solution of phosphoric acid or a molten salt, NaNO 3 , KNO 3 and the like can be mentioned. In the anodizing method, the metal titanium substrate treated as described above is used as an anode, and anodized by applying a voltage in the above-mentioned electrolyte-containing solution. The voltage applied at this time is 5 to 600 V, preferably 10 to 50 V, particularly preferably 20 to 40 V.
Minutes to 10 hours, preferably 1 to 30 minutes, particularly preferably 1 to 10 minutes. The reaction is usually carried out at room temperature. After anodic oxidation, the surface of the substrate is sufficiently washed with water and then dried to obtain a metal titanium substrate having an oxide film formed thereon.

【0029】このようにチタン酸または有機チタン化合
物の塗布により酸化被膜を形成し、一旦真空中で焼成
し、さらに酸素存在下で焼成し再度金属チタン基体表面
を酸化することにより、金属チタン基体のより深い方向
に酸素が浸透し均一でより強固な酸化被膜を形成するこ
とができる。
As described above, an oxide film is formed by applying a titanic acid or an organotitanium compound, fired once in a vacuum, fired in the presence of oxygen, and oxidized again on the surface of the metal titanium base, thereby obtaining the metal titanium base. Oxygen permeates in a deeper direction, and a uniform and stronger oxide film can be formed.

【0030】D.焼成−酸化機構:以上のようにある程
度の酸化被膜を有する金属チタン基体表面を一旦真空中
あえういは不活性ガス雰囲気で焼成して、酸化被膜の酸
素を金属チタン中に拡散させる処理を施し、その後改め
て酸化処理して形成された酸化被膜は均一で強固であ
り、これを用いて固体電解コンデンサを作成した際、高
誘電率でかつ漏洩電流の少ないコンデンサを得ることが
出来る。図2は、Ti板、酸化後、焼成後および再酸化
後の各状態でのチタン表面からチタン内部への酸素濃度
の状況を模式的に示すグラフである。酸素濃度はオージ
ェ分析により測定した。酸化被膜が形成された状態では
金属チタン基体表面から内部にかけて酸素濃度の勾配が
見られるが(表面から内部にかけて金属チタン中の酸素
濃度が減少)、焼成工程後の金属チタン表面は酸素濃度
が減少し、表面近傍での酸素濃度勾配がなくなることが
わかる。再酸化処理により厚い酸化被膜が形成される。
図3において、(a)は酸化状態でのTi板表面の酸化
被膜を示しそして(b)は、焼成後のTi板の表面状態
である。酸化被膜が消失していることがわかる。この場
合、酸化被膜の酸素成分はチタン内部に拡散浸透せしめ
られている。この後、再酸化することにより、解明され
ていないが、内部に浸透した酸素が何らかの作用を及ぼ
しているか、もしくは再酸化により基体の表面状態が改
善され、均一で強固な、緻密な酸化被膜を形成する。酸
化膜断面の反射電子像により、通常の30V陽極酸化膜
と再酸化法による30V陽極酸化膜を比較観察したとこ
ろ、通常の30V陽極酸化膜では膜と基体との界面に異
相(カーボンと推定される)が強く生じ、そして再酸化
法の方が膜が厚く成長していることが確認された。
D. Firing-oxidation mechanism: As described above, the surface of the metal titanium substrate having a certain amount of oxide film is once fired in a vacuum or in an inert gas atmosphere, and subjected to a process of diffusing oxygen of the oxide film into the metal titanium. Thereafter, the oxide film formed by the new oxidation treatment is uniform and strong, and when a solid electrolytic capacitor is manufactured using the oxide film, a capacitor having a high dielectric constant and a small leakage current can be obtained. FIG. 2 is a graph schematically showing the state of the oxygen concentration from the titanium surface to the inside of titanium in each state of the Ti plate, after oxidation, after firing, and after re-oxidation. Oxygen concentration was measured by Auger analysis. In the state where the oxide film is formed, a gradient of oxygen concentration is seen from the surface to the inside of the titanium metal substrate (the oxygen concentration in the titanium metal decreases from the surface to the inside), but the oxygen concentration decreases on the surface of the titanium metal after the firing step. However, it can be seen that the oxygen concentration gradient near the surface disappears. A thick oxide film is formed by the reoxidation treatment.
In FIG. 3, (a) shows an oxide film on the surface of the Ti plate in the oxidized state, and (b) shows the surface state of the Ti plate after firing. It can be seen that the oxide film has disappeared. In this case, the oxygen component of the oxide film is diffused and penetrated into titanium. After that, by reoxidation, it is not clarified, but the oxygen that has penetrated inside has some effect, or the surface condition of the substrate is improved by reoxidation, and a uniform, strong, dense oxide film is formed. Form. When a normal 30 V anodized film and a 30 V anodized film formed by the re-oxidation method were compared and observed by a backscattered electron image of the cross section of the oxide film, a different phase (presumed to be carbon) at the interface between the film and the substrate in the normal 30 V anodized film ) And the reoxidation method confirmed that the film grew thicker.

【0031】こうした緻密な酸化被膜を有する金属チタ
ン基体は、電解コンデンサのみならず、光触媒機能を表
面に有する金属チタン材といった用途に使用することが
できる。
The metal titanium substrate having such a dense oxide film can be used not only for electrolytic capacitors but also for applications such as metal titanium materials having a photocatalytic function on the surface.

【0032】E.電解コンデンサ:上記のようにして得
た酸化被膜を有する金属チタン基体を陽極として固体電
解コンデンサを作成することができる。このとき、陰極
としては、タンタル電解コンデンサと同様に、酸化被膜
上に硫酸マンガンなどのマンガン化合物を加熱処理して
酸化マンガンを陰極とするか、多孔質焼結体を硝酸マン
ガンの水溶液に浸漬し、これを電気炉で熱分解して二酸
化マンガンとする工程を繰り返して二酸化マンガン層を
成長せしめるか、あるいは導電性高分子化合物を陰極と
してコンデンサを作成することができる。その上にカー
ボン層を付着させて導電抵抗を下げ、更に銀ペーストを
塗布して外部リード線(図示無し)がはんだ付けされ
る。二酸化マンガン形成後に、導電性ポリマを形成した
2重構造とすることもできる。液体電解質の使用も可能
である。固体電解質および液体電解質を含め、従来技術
として先に例示したような任意の公知陰極構造を採用す
ることができる。
E. Electrolytic capacitor: A solid electrolytic capacitor can be prepared using the metal titanium substrate having an oxide film obtained as described above as an anode. At this time, as a cathode, similarly to a tantalum electrolytic capacitor, a manganese compound such as manganese sulfate is heat-treated on an oxide film to make manganese oxide a cathode, or a porous sintered body is immersed in an aqueous solution of manganese nitrate. The step of thermally decomposing the manganese dioxide in an electric furnace to produce manganese dioxide can be repeated to grow a manganese dioxide layer, or a capacitor can be prepared using a conductive polymer compound as a cathode. An external lead wire (not shown) is soldered by depositing a carbon layer thereon to lower the conductive resistance and further applying a silver paste. After the formation of manganese dioxide, a double structure in which a conductive polymer is formed may be employed. The use of a liquid electrolyte is also possible. Any known cathode structure as exemplified above as the prior art, including a solid electrolyte and a liquid electrolyte, can be employed.

【0033】[0033]

【実施例】以下、実施例および比較例を示して本発明の
効果を具体的に説明する。ここで、形成した酸化被膜の
絶縁性の評価および電気容量の測定は以下の方法で実施
した。
EXAMPLES The effects of the present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. Here, the evaluation of the insulating property of the formed oxide film and the measurement of the electric capacity were carried out by the following methods.

【0034】1)絶縁性の評価(漏れ電流の測定) チタン板の試験サンプルを絶縁テープによりマスキング
し約1cm2の電極面積を残した。これを正極とし、対
極(負極)にメッシュ状のPt板(50mm×50m
m)、そして電解液に150g/Lアジピン酸アンモニ
ウム水溶液を用い、印加電圧を5V、10V、15V、
20V、30Vとしたときのそれぞれの1分後に正極と
対極間に流れる電流値(漏れ電流)を測定した。電圧を
印加する順序により漏れ電流の測定値が変化するため、
必ず低電圧側から測定を行い、また電極表面に気泡が発
生した場合は、電圧を切った後に気泡が無くなるまで十
分に液を攪拌することが必要である。
1) Evaluation of insulation (measurement of leakage current) A test sample of a titanium plate was masked with an insulating tape to leave an electrode area of about 1 cm 2 . This was used as a positive electrode, and a mesh-shaped Pt plate (50 mm × 50 m) was used as a counter electrode (negative electrode).
m), and using an aqueous solution of 150 g / L ammonium adipate as an electrolyte and applying an applied voltage of 5 V, 10 V, 15 V,
One minute after each of 20 V and 30 V, a current value (leakage current) flowing between the positive electrode and the counter electrode was measured. Since the measured value of the leakage current changes depending on the order of applying the voltage,
It is necessary to always perform measurement from the low voltage side, and when bubbles are generated on the electrode surface, it is necessary to sufficiently stir the liquid until the bubbles disappear after turning off the voltage.

【0035】2)電気容量測定 漏れ電流を測定した試験サンプルを正極とし、対極とし
てチタン板(20mm×100mm)を用いて、以下の
条件でLCR(インダクタンス・キャパシタンス・抵
抗)メーターにより直接膜の電気容量を測定した。 ・測定条件 電解液:150g/Lアジピン酸アンモニウム水溶液 周波数:120Hz 振幅 :1V (註)この測定方法では対極の表面の容量が直列に加算
されるが、Ti板の容量は試験極に較べ十分に大きいた
め無視できる(1/合計容量=1/サンプル容量+1/
Ti板容量で表されるので、Ti板の容量はそれがサン
プル容量に較べ十分に大きい場合には無視できる)。
2) Measurement of Electric Capacitance Using a test sample in which the leakage current was measured as a positive electrode and a titanium plate (20 mm × 100 mm) as a counter electrode, an LCR (inductance / capacitance / resistance) meter was used to directly measure the electric potential of the film under the following conditions. The capacity was measured.・ Measurement conditions Electrolyte: 150 g / L aqueous solution of ammonium adipate Frequency: 120 Hz Amplitude: 1 V (Note) In this measurement method, the capacity of the surface of the counter electrode is added in series, but the capacity of the Ti plate is sufficient compared to the test electrode. Large and negligible (1 / total capacity = 1 / sample capacity + 1 /
Since it is expressed by the capacity of the Ti plate, the capacity of the Ti plate can be neglected if it is sufficiently large compared to the sample volume).

【0036】<実施例1>金属チタン板を濃度1.7重
量%のペルオクソチタン酸水溶液に浸漬したまま真空脱
泡(減圧下で脱気)を行い、金属チタン板表面の気泡を
完全に取り除いた後に、引き上げ速度35mm/min
で引き上げ、乾燥器内で80℃、10分間乾燥させた。
この後、濃度1.7重量%のペルオクソチタン酸水溶液
に金属チタン板を1分間浸漬し105mm/minの速
度で引き上げペルオクソチタン酸を塗布した後、80℃
の乾燥器内で10分間乾燥させた。この工程を20回繰
り返し約0.46μmの酸化チタンの被膜を形成した。
酸化チタン被膜を形成した金属チタン板をおよそ1×1
-3Paの真空中で600℃、2時間焼成した。その
後、酸素中で700℃、2時間加熱処理し、これを電極
化し150g/Lアジピン酸アンモニウム水溶液中で3
0V、5分間電圧を印加し、酸化被膜を形成した。この
酸化被膜について、絶縁性の評価および電気容量を測定
した。得られた結果を表1に示した。
Example 1 Vacuum degassing (degassing under reduced pressure) was performed while immersing a metal titanium plate in a 1.7% by weight aqueous solution of peroxotitanic acid to completely remove bubbles on the surface of the metal titanium plate. After removing, pulling speed 35mm / min
And dried in a dryer at 80 ° C. for 10 minutes.
Thereafter, the metal titanium plate was immersed in an aqueous solution of peroxotitanic acid having a concentration of 1.7% by weight for 1 minute, pulled up at a speed of 105 mm / min, and coated with peroxotitanic acid.
For 10 minutes. This process was repeated 20 times to form a titanium oxide film of about 0.46 μm.
Approximately 1 × 1 metal titanium plate with titanium oxide coating
It was baked at 600 ° C. for 2 hours in a vacuum of 0 −3 Pa. Then, it is heat-treated in oxygen at 700 ° C. for 2 hours.
A voltage of 0 V was applied for 5 minutes to form an oxide film. With respect to this oxide film, insulation evaluation and electric capacity were measured. Table 1 shows the obtained results.

【0037】<実施例2>金属チタン板を濃度1.7重
量%のペルオクソチタン酸水溶液に浸漬したまま真空脱
泡を行い、金属チタン板表面の気泡を完全に取り除いた
後に、引き上げ速度35mm/minで引き上げ、乾燥
器内で80℃、10分間乾燥させた。この後、濃度1.
7重量%のペルオクソチタン酸水溶液に金属チタン板を
1分間浸漬し105mm/minの速度で引き上げペル
オクソチタン酸を塗布した後、80℃の乾燥器内で10
分間乾燥させた。この工程を10回繰り返し約0.16
μmの酸化チタンの膜を得た。
Example 2 Vacuum defoaming was performed while immersing the metal titanium plate in a 1.7% by weight aqueous solution of peroxotitanic acid to completely remove bubbles on the surface of the metal titanium plate, and then the pulling speed was 35 mm. / Min, and dried in a dryer at 80 ° C. for 10 minutes. After this, the concentration 1.
A metal titanium plate is immersed in a 7% by weight aqueous solution of peroxotitanic acid for 1 minute, pulled up at a rate of 105 mm / min, and coated with peroxotitanic acid.
Dried for minutes. This step is repeated 10 times to obtain about 0.16
A μm titanium oxide film was obtained.

【0038】酸化チタン被膜を形成した金属チタン板を
およそ1×10-3Paの真空中で700℃、2時間焼成
した。この後、酸素中で700℃、2時間焼成した。そ
の後、電極化し150g/Lアジピン酸アンモニウム水
溶液中で30V、5分間電圧を印加し、酸化皮膜を形成
した。この酸化被膜について、絶縁性の評価および電気
容量を測定した。得られた結果を表1に示した。
The metal titanium plate on which the titanium oxide film was formed was fired at 700 ° C. for 2 hours in a vacuum of about 1 × 10 −3 Pa. Then, it was baked at 700 ° C. for 2 hours in oxygen. Thereafter, electrodes were formed, and a voltage of 30 V was applied in a 150 g / L aqueous solution of ammonium adipate for 5 minutes to form an oxide film. With respect to this oxide film, insulation evaluation and electric capacity were measured. Table 1 shows the obtained results.

【0039】<実施例3>あらかじめHF処理(HF:
22:H2O=1.5:1.5:7の溶液中に1分間
浸漬後水洗)した金属チタン板を濃度1.7重量%のペ
ルオクソチタン酸水溶液に浸漬したまま真空脱泡を行
い、金属チタン板表面の気泡を完全に取り除いた後に、
引き上げ速度35mm/minで引き上げ、乾燥器内で
80℃、10分間乾燥させた。この後、濃度1.7重量
%のペルオクソチタン酸水溶液に金属チタン板を1分間
浸漬し105mm/minの速度で引き上げペルオクソ
チタン酸を塗布した後、80℃の乾燥器内で10分間乾
燥させた。この工程を10回繰り返し約0.17μmの
酸化チタンの被膜を得た。
<Embodiment 3> HF processing (HF:
A metal titanium plate immersed in a solution of H 2 O 2 : H 2 O = 1.5: 1.5: 7 for 1 minute and washed with water) is vacuum immersed in a 1.7% by weight aqueous solution of peroxotitanic acid. After defoaming and completely removing the air bubbles on the surface of the metal titanium plate,
It was pulled up at a pulling rate of 35 mm / min and dried in a dryer at 80 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the metal titanium plate is immersed in an aqueous solution of peroxotitanic acid having a concentration of 1.7% by weight for 1 minute, pulled up at a speed of 105 mm / min, coated with peroxotitanic acid, and then dried in a dryer at 80 ° C. for 10 minutes. I let it. This step was repeated 10 times to obtain a titanium oxide film having a thickness of about 0.17 μm.

【0040】酸化チタン被膜を形成した金属チタン板を
およそ1×10-3Paの真空中で700℃、2時間焼成
した。この後、酸素中で700℃、2時間焼成し、さら
に電極化し150g/Lアジピン酸アンモニウム水溶液
中で30V、5分間電圧を印加し、酸化皮膜を形成し
た。この酸化被膜について、絶縁性の評価および電気容
量を測定した。得られた結果を表1に示した。
The metal titanium plate on which the titanium oxide film was formed was fired at 700 ° C. for 2 hours in a vacuum of about 1 × 10 −3 Pa. Thereafter, the resultant was baked in oxygen at 700 ° C. for 2 hours, further turned into an electrode, and a voltage of 30 V was applied in a 150 g / L aqueous ammonium adipate solution for 5 minutes to form an oxide film. With respect to this oxide film, insulation evaluation and electric capacity were measured. Table 1 shows the obtained results.

【0041】<比較例1>金属チタン板を電極化し、1
50g/Lアジピン酸アンモニウム水溶液中で30V、
5分間電圧を印加し、酸化被膜を形成した。この酸化被
膜について、絶縁性の評価および電気容量を測定した。
得られた結果を表1に示した。
<Comparative Example 1> A metal titanium plate was formed into an electrode.
30 V in a 50 g / L aqueous ammonium adipate solution,
A voltage was applied for 5 minutes to form an oxide film. With respect to this oxide film, insulation evaluation and electric capacity were measured.
Table 1 shows the obtained results.

【0042】<比較例2>電圧を50Vにした以外は比
較例1と同様に実験を行い酸化被膜を形成した。この酸
化被膜について、絶縁性の評価および電気容量を測定
し、得られた結果を表1に示した。
Comparative Example 2 An experiment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the voltage was changed to 50 V, and an oxide film was formed. With respect to this oxide film, the evaluation of the insulating property and the measurement of the electric capacity were performed, and the obtained results are shown in Table 1.

【0043】<比較例3>金属チタン板を大気中700
℃、2時間焼成し酸化被膜を形成した。この酸化被膜に
ついて、絶縁性の評価および電気容量を測定し、得られ
た結果を表1に示した。
Comparative Example 3 A metal titanium plate was placed in air at 700
C. for 2 hours to form an oxide film. With respect to this oxide film, the evaluation of the insulating property and the measurement of the electric capacity were performed, and the obtained results are shown in Table 1.

【0044】<比較例4>金属チタン板を大気中800
℃、2時間焼成し酸化膜を形成した。この酸化被膜につ
いて、絶縁性の評価および電気容量を測定し、得られた
結果を表1に示した。
<Comparative Example 4> A metal titanium plate was placed in air at 800
C. for 2 hours to form an oxide film. With respect to this oxide film, the evaluation of the insulating property and the measurement of the electric capacity were performed, and the obtained results are shown in Table 1.

【0045】<比較例5>金属チタン板を大気中900
℃、2時間焼成し酸化膜を形成した。この酸化被膜につ
いて、絶縁性の評価および電気容量を測定し、得られた
結果を表1に示した。
<Comparative Example 5> A metal titanium plate was placed in air at 900
C. for 2 hours to form an oxide film. With respect to this oxide film, the evaluation of the insulating property and the measurement of the electric capacity were performed, and the obtained results are shown in Table 1.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】表1より、本発明の方法で形成した酸化被
膜は、膜圧が小さく電気容量が高いにもかかわらず、電
圧印加時の絶縁性が高く、強固な酸化被膜であることが
分かる。
From Table 1, it can be seen that the oxide film formed by the method of the present invention is a strong oxide film having a high insulating property when a voltage is applied, despite its small film pressure and high electric capacity.

【0048】[0048]

【発明の効果】誘電率が大きく安定で緻密な酸化被膜を
金属チタン基体表面に形成する方法を提供し、このよう
な酸化被膜を利用することによって小型で大容量でかつ
漏洩電流の小さい寿命の長いチタン電解コンデンサの開
発に成功した。
The present invention provides a method for forming a stable and dense oxide film having a large dielectric constant on the surface of a titanium metal substrate. By using such an oxide film, a small-sized, large-capacity, and low-leakage-current lifetime is provided. Succeeded in developing a long titanium electrolytic capacitor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】チタン電解コンデンサの概念図を示す。FIG. 1 shows a conceptual diagram of a titanium electrolytic capacitor.

【図2】Ti板、酸化後、焼成後および再酸化後の各状
態でのチタン表面からチタン内部への酸素濃度の状況を
模式的に示すグラフである。
FIG. 2 is a graph schematically showing the state of the oxygen concentration from the titanium surface to the inside of titanium in each state of the Ti plate, after oxidation, after firing, and after re-oxidation.

【図3】(a)は、酸化状態でのTi板表面の酸化被膜
を示し、そして(b)は、焼成後のTi板の表面状態を
それぞれ示す電子顕微鏡写真である。(15KV,2
0,000倍)。
FIG. 3 (a) shows an oxide film on the surface of a Ti plate in an oxidized state, and FIG. 3 (b) is an electron micrograph showing the surface state of the Ti plate after firing. (15KV, 2
0000 times).

【図4】タンタル電解コンデンサおよびアルミニウム電
解コンデンサを併せて示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing both a tantalum electrolytic capacitor and an aluminum electrolytic capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チタン基体陽極 2 チタン酸化被膜 3 固体電解質 4 カーボン層 5 銀ペースト 6 ケース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Titanium base anode 2 Titanium oxide film 3 Solid electrolyte 4 Carbon layer 5 Silver paste 6 Case

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属チタン基体表面にチタン酸あるいは
有機チタン化合物を塗布して酸化被膜を形成し、真空中
で焼成し、次いで酸素存在下で加熱処理しそして電解質
含有溶液中で陽極酸化することにより該金属チタン基体
表面に酸化被膜を再形成することを特徴とする金属チタ
ン基体上への酸化被膜の形成方法。
1. An oxide film is formed by applying a titanic acid or an organotitanium compound on the surface of a titanium metal substrate, baking in a vacuum, then heat-treating in the presence of oxygen, and anodizing in a solution containing an electrolyte. Forming an oxide film on the surface of the titanium metal substrate by the method according to claim 1.
【請求項2】 前記チタン酸がペルオクソチタン酸であ
ることを特徴とする請求項1に記載の酸化被膜の形成方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the titanic acid is peroxotitanic acid.
【請求項3】 前記有機チタン化合物がアルコキシチタ
ンであることを特徴とする請求項1に記載の酸化被膜の
形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the organic titanium compound is an alkoxy titanium.
【請求項4】 前記真空中の焼成および酸素存在下での
加熱処理をいずれも500〜900℃の温度において行
うことを特徴とする請求項1に記載の酸化被膜の形成方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the firing in vacuum and the heat treatment in the presence of oxygen are both performed at a temperature of 500 to 900 ° C.
【請求項5】 金属チタン基体表面にチタン酸あるいは
有機チタン化合物を塗布して酸化被膜を形成し、真空中
で焼成し、次いで酸素存在下で加熱処理しそして電解質
含有溶液中で陽極酸化することにより再形成された酸化
被膜を有する金属チタン基体を陽極として使用すること
を特徴とするチタン電解コンデンサ。
5. An oxide film is formed by applying a titanic acid or an organotitanium compound on the surface of a titanium metal substrate, baking in a vacuum, heat-treating in the presence of oxygen, and anodizing in a solution containing an electrolyte. A titanium electrolytic capacitor, characterized in that a titanium metal substrate having an oxide film reformed by the above method is used as an anode.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017125238A (en) * 2016-01-14 2017-07-20 日本軽金属株式会社 Method for producing electrode for aluminum electrolytic capacitor and chemical conversion device

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