JP2002206128A

JP2002206128A - アルミニウムクラッド材および電解コンデンサ電極用アルミニウム箔

Info

Publication number: JP2002206128A
Application number: JP2001001106A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Yamanoi; 智明山ノ井; Kimitoku Sugimoto; 公徳杉本; Ichizo Tsukuda; 市三佃
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチング特性に優れて高静電容量を実現で
きるとともに、耐折強度にも優れた電解コンデンサ電極
用アルミニウム箔、および箔の材料となるアルミニウム
クラッド材の提供を目的とする。【解決手段】アルミニウムクラッド材は、ニオブまた
はニオブ基合金からなる強化層の厚さ方向の少なくとも
一方側に、Ａｌ純度が９９．８wt％以上の高純度アルミ
ニウムからなる最外層がクラッドされている。アルミニ
ウム箔においては、前記最外層がエッチング層となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウムク
ラッド材および電解コンデンサ電極用アルミニウム箔に
関する。

【０００２】なお、この明細書において、「アルミニウ
ム」の語はアルミニウムおよびその合金の両者を含む意
味で用いられる。

【０００３】

【従来の技術】電解コンデンサ電極材として用いられる
アルミニウム箔には、その実効面積を拡大して単位面積
当たりの静電容量を増大するため、電気化学的あるいは
化学的エッチング処理が施される。特に、製品のダウン
サイジングに伴う部品の小型化要求から、高静電容量化
へのニーズがますます高まっている。

【０００４】しかし、箔のエッチング密度を上げたり、
エッチング層を厚くするといった方法では耐折強度が著
しく低下してエッチングライン中での箔の破断の問題が
生じる。また、誘電体皮膜を付与するための化成処理を
行うと箔の折り曲げ強度は著しく低下し、化成ライン中
あるいは電解コンデンサとして巻き取る際に破断を生じ
る。また一方で、近年、静電容量の向上を目的としたエ
ッチング特性の改善や立方体方位占有率の確保のために
材料中のＦｅ、Ｓｉを低減させる、即ち高純度化する傾
向にあり、箔強度はさらに低下するため、耐折強度の確
保は重要な課題となっている。

【０００５】この課題に対し、従来より、箔を芯層の両
面に外層を設けた三層構造とし、エッチングされる外層
のエッチングピットの芯層への成長を阻止して芯層の厚
さを確保して耐折強度を確保する方法が種々提案されて
いる。

【０００６】例えば、特開昭５１−１１３１５４号公報
においては、芯層を外層よりもＦｅ含有量の多いアルミ
ニウム材料で構成し、エッチングピットの成長を芯層に
含まれるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物によって阻止する
ことが開示されている。また、特開昭６２−４７１１０
号公報においては、芯層を外層よりも純度の低いアルミ
ニウム材料で構成することによりエッチングピットの成
長を阻止することが開示されている。さらに、本出願人
は特開平４−１２０２３５号公報において、芯層を（１
００）面以外の結晶面占有率が４０％以上のアルミニウ
ム層とすることによりエッチングピットの芯層への成長
を阻止することを提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、十分な耐折強度が得られなかったり、粗大な
金属間化合物により化成時に十分な化成皮膜が形成され
ないといった問題点があり、要望される高静電容量化と
耐折強度の向上に十分応えるには至っていない。

【０００８】この発明は、このような技術背景に鑑み、
エッチング特性に優れて高静電容量を実現できるととも
に、耐折強度にも優れた電解コンデンサ電極用アルミニ
ウム箔、および箔の材料となるアルミニウムクラッド材
の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明のアルミニウムクラッド材および電解コン
デンサ電極用アルミニウム箔は、芯材としてニオブまた
はニオブ基合金からなる強化層を有している。

【００１０】即ち、この発明のアルミニウムクラッド材
は、少なくとも一層に、ニオブまたはニオブ基合金から
なる強化層がクラッドされてなること、あるいはニオブ
またはニオブ基合金からなる強化層の厚さ方向の少なく
とも一方側に、Ａｌ純度が９９．８wt％以上の高純度ア
ルミニウムからなる最外層がクラッドされてなることを
特徴とする。

【００１１】また、この発明の電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、前述の強化層を有するアルミニウムク
ラッド材を箔圧延したものである。

【００１２】即ち、この発明の電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、ニオブまたはニオブ基合金からなる強
化層の厚さ方向の少なくとも一方側に、最外層としてＡ
ｌ純度が９９．８wt％以上の高純度アルミニウムからな
るエッチング層がクラッドされていることを特徴とす
る。

【００１３】また、前記電解コンデンサ電極用アルミニ
ウム箔において、エッチング層は、箔表面において、立
方体方位｛００１｝〈１００〉からのずれ角が１０°以
下の結晶粒が８０％以上を占めることが好ましい。

【００１４】一般に、電極用高純度アルミニウム箔は、
エッチング後の乾燥工程や化成処理工程において３００
℃以上の高温雰囲気に曝される。このとき、硬質箔であ
っても軟化や再結晶が起こり強度が低下する。また、軟
質箔の場合は、Ａｌ純度が高いために結晶粒径が大きく
なり、板厚方向の結晶粒の数が減少して伸びや耐折強度
が低下する。

【００１５】このような現象に対し、この発明において
は、高温でも軟化しにくく、高強度であるとともに高延
性を有するニオブまたはニオブ基合金からなる強化層を
芯材として用いることにより、箔強度や伸びを維持して
エッチング後においても優れた耐折強度を確保してい
る。また、延性が優れていることでクラッド材から箔圧
延する際にも圧延強度が確保される。また、ニオブは化
成処理時の皮膜特性が良く皮膜欠陥とならないため、エ
ッチング時にエッチピットが強化層に到達してもコンデ
ンサ特性を損なわず、高い静電容量を得ることができ
る。

【００１６】前記強化層の化学組成において、優れた強
度と延性を得るために、ニオブの場合はＮｂ純度が９
９．９％以上、ニオブ基合金の場合はＮｂ−０．７５％
Ｚｒが好ましい。

【００１７】請求項１のアルミニウムクラッド材は、少
なくとも一層に前記強化層を有するものであって、他の
層の組成は限定しない。層数も二層であっても良いし、
三層以上であっても良い。

【００１８】また、請求項２のアルミニウムクラッド材
は、前記強化層の厚さ方向の少なくとも一方側に、Ａｌ
純度９９．８wt％以上の高純度アルミニウムからなる最
外層をクラッドしたものである。最外層は、圧延して箔
に加工した際にエッチング層となる層であるから、不純
物量を規制して過溶解によるエッチング特性の低下を防
ぐために、Ａｌ純度を９９．９wt％以上とする必要があ
る。また、再結晶時の結晶粒の異常粒成長（粗大化）を
抑止し、あるいはさらにエッチング性を向上させるため
に微量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｐｂ等の添加
が許容される。前記最外層は前記強化層に直接クラッド
されていても、あるいはエッチング特性を向上させるた
めに一層または二層以上のインサート層を介してクラッ
ドされていても良い。

【００１９】また、前記最外層は前記強化層の厚さ方向
の一方側のみにクラッドされていても、また両側にクラ
ッドされていても良く、何れの場合もこの発明に含まれ
る。また、両側にクラッドされる場合、上述のインサー
ト層の有無や層数が両側で相違しても良い。

【００２０】この発明の各電解コンデンサ電極用アルミ
ウム箔は、前記強化層からなる芯材に最外層としてエッ
チング層をクラッドした積層構造の箔である。これらの
アルミニウム箔は、前記強化層の厚さ方向の少なくとも
一方側にエッチング層となるアルミニウム層をクラッド
したアルミニウムクラッド材を所要厚さに箔圧延して製
造される。前記強化層の存在により箔強度が確保される
ため、エッチング層の拡面率を増大させることが可能と
なり、高静電容量化が可能となる。また、前記エッチン
グ層は、上述のアルミニウムクラッド材と同様に、前記
強化層の厚さ方向の一方側のみにクラッドされていて
も、また両側にクラッドされていても良く、何れの場合
もこの発明に含まれる。さらに前記強化層に直接クラッ
ドされていても良く、一層以上のインサート層を介して
クラッドされていても良い。

【００２１】また、前記エッチング層は箔表面において
立方体方位占有率の高い結晶組織であることが好まし
い。エッチング面の立方体方位の方位差が大きいと、エ
ッチング時に箔表面の溶解量が増し、エッチピットの長
さが短くなって部分的な静電容量の低下をもたらすから
である。さらに、箔強度を維持できることで、拡面率の
増大が可能となり、高静電容量化が可能となる。このよ
うな過溶解現象は結晶粒単位で起こるため、立方体方位
からのずれの大きい結晶粒はできるだけ少ないことが望
ましい。具体的には、箔表面において、立方体方位｛０
０１｝〈１００〉からのずれ角が１０°以下の結晶粒が
８０％以上を占めることが必要であり、特に９５％以上
占める時に顕著な効果が得られる。このような結晶組織
は、例えば箔圧延後の熱処理によって得られ、具体的に
は中間焼鈍と軽圧下圧延の組合せや、最終焼鈍時の５０
０〜５８０℃の高温加熱を例示できる。

【００２２】なお、この発明の電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、箔の厚さや強化層（芯材）とエッチン
グ層との厚さの比率を限定するものではない。芯材比率
を高く設定すると耐折強度は向上するが、その反面エッ
チング層が相対的に薄くなって拡面率が上がらず高静電
容量が得られない。逆に、エッチング層比率を高く設定
すると、拡面率は向上するが耐折強度が低下する。耐折
強度の向上が認められ且つ高静電容量を確保できる範囲
として、強化層厚さは５〜４０μｍを推奨できる。５μ
ｍ未満では箔強度が得られず、４０μｍを越えると相対
的にエッチング層が薄くなって高い静電容量が得られな
い。強化層厚さの特に好ましい下限値は８μｍであり、
特に好ましい下限値は３０μｍであり、さらに２５μｍ
以下が好ましい。また、クラッド率は、片面クラッドの
場合で芯材比率が１０〜６０％、両面クラッドの場合で
５〜３０％を推奨できる。また、箔圧延前のアルミニウ
ムクラッド材の芯材比率は、箔の好適芯材比率に準じ
る。

【００２３】前記電解コンデンサ電極用アルミニウム箔
は、エッチング層にエッチングを実施されることによ
り。電解コンデンサの電極として用いられる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明のアルミニウムクラッド材およ
び電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の具体的実施例
について詳述する。〔発明例１〜６〕まず、表１に示す最外層（エッチング
層）となる合金ａ、ｂの２種類の組成のアルミニウム鋳
塊に対し、面削、熱間圧延、冷間圧延を順次施してそれ
ぞれ厚さ６０μｍのアルミニウム箔を２コイル作製し
た。さらに、これらのアルミニウム箔をアルゴン気流中
で表２に示す温度で中間焼鈍を行った。

【００２５】一方、強化層（芯材）となる合金ｃの組成
のニオブ鋳塊についても、同様に面削、熱間圧延、冷間
圧延を順次施して厚さ１０μｍのニオブ箔を作製した。

【００２６】そして、２枚のアルミニウム箔で前記ニオ
ブ箔を挟み、１対の圧延ロールで冷間圧延してこれらを
クラッドした。この時、アルゴンスパッタにより箔界面
の酸化膜を除去し、冷間接合性を向上させた。冷間圧延
の合計圧下率は１５％とした。この圧延後、アルゴン雰
囲気中で昇温速度５０℃／時間、５００℃×１０時間で
最終焼鈍した。〔比較例１〜２〕表１の合金ａ，ｂのアルミニウム鋳塊
に、それぞれ面削、熱間圧延、冷間圧延を順次施して厚
さ１３０μｍのアルミニウム箔を作製し、コイルの状態
でアルゴン気流中で表２に示す温度で中間焼鈍した。そ
の後、それぞれを圧下率１５％で冷間圧延し、さらにア
ルゴン雰囲気中で昇温速度５０℃／時間、５００℃×１
０時間の条件で最終焼鈍した。

【００２７】上述の発明例１〜６および比較例１〜２の
各アルミニウム箔について、箔表面の結晶方位をＥＢＳ
Ｐ（ＥＢＳＤ）にて調査し、｛００１｝〈１００〉から
のずれ各が１０°以下の結晶粒の占有率を調べた。結果
を表２に併せて示す。

【００２８】さらに、各アルミニウム箔に対し、次の条
件でエッチングを施した。

【００２９】前処理：なし一次エッチング：液組成５％ＨＣｌ＋１０％Ｈ₂ＳＯ₄、
液温７５℃、電流密度Ｄ．Ｃ．２０Ａ／ｄｍ²，時間１
００ｓｅｃ二次エッチング：液組成５％ＨＣｌ、液温８０℃、電流
密度Ｄ．Ｃ．５Ａ／ｄｍ²，時間８ｍｉｎエッチング箔について耐折強度を測定し、エッチング層
のみからなる比較例１の耐折強度を１００％として相対
的に評価した。また、化成処理後、静電容量を測定し、
比較例１を１００％として相対的に評価した。これらの
結果を表２に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】表２の結果において、耐折強度が十分に高
い各発明例では、静電容量が比較例と同等あるいは若干
低い場合でも総合的に優れていると評価できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のアルミ
ニウムクラッド材は、少なくとも一層に、ニオブまたは
ニオブ基合金からなる強化層がクラッドされてなるた
め、強度と延性が優れている。

【００３４】また、前記強化層の厚さ方向の少なくとも
一方側に、Ａｌ純度が９９．８wt％以上の高純度アルミ
ニウムからなる最外層がクラッドされているアルミニウ
ムクラッド材は、強度および延性が優れており、箔圧延
して電解コンデンサ電極用アルミニウム箔として使用す
る場合は、エッチングによる拡面率の増大が可能であ
り、静電容量の増大を見込める。

【００３５】また、この発明の電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、前記強化層の厚さ方向の少なくとも一
方側に、最外層としてＡｌ純度９９．８wt％以上の高純
度アルミニウムからなるエッチング層がクラッドされて
なるため、エッチング特性はエッチング層により確保し
た上で、箔としての耐折強度や伸びはニオブまたはニオ
ブ基合金からなる強化層により確保することによりさら
なる拡面率の向上が可能となり、優れた静電容量と強度
の両者を兼ね備える。

【００３６】さらに、前記エッチング層が、箔表面にお
いて、立方体方位｛００１｝〈１００〉からのずれ角が
１０°以下の結晶粒が８０％以上を占める場合は、エッ
チングによる過溶解を阻止して箔強度の低下が抑制さ
れ、さらなる拡面率の増大が可能となり、高静電容量化
が可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佃市三堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内Ｆターム(参考） 4F100 AB01A AB10B AB10C AB31A AB33B AB33C BA02 BA03 BA06 BA10B BA10C EC01 EJ15B EJ15C GB41 JK01 JK04 YY00B YY00C

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一層に、ニオブまたはニオブ
基合金からなる強化層がクラッドされてなることを特徴
とするアルミニウムクラッド材。
【請求項２】ニオブまたはニオブ基合金からなる強化
層の厚さ方向の少なくとも一方側に、Ａｌ純度が９９．
８wt％以上の高純度アルミニウムからなる最外層がクラ
ッドされてなることを特徴とするアルミニウムクラッド
材。
【請求項３】ニオブまたはニオブ基合金からなる強化
層の厚さ方向の少なくとも一方側に、最外層としてＡｌ
純度が９９．８wt％以上の高純度アルミニウムからなる
エッチング層がクラッドされてい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。
【請求項４】前記エッチング層は、箔表面において、
立方体方位｛００１｝〈１００〉からのずれ角が１０°
以下の結晶粒が８０％以上を占める請求項３に記載の電
解コンデンサ電極用アルミニウム箔。