JP2006104542A - 電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、大きな晶出物による粗大なエッチングピットを抑制することにより、均一性の高いエッチングピット分布とし、高い静電容量が得られるようにした電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔を得ることを目的とする。
【解決手段】 本発明の電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔は、Si:0.05〜0.30%(重量%、以下同じ)、Fe:0.22〜0.60%、Cu:0.01〜0.19%、Mn:0.21〜2.0%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】 本発明の電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔は、Si:0.05〜0.30%(重量%、以下同じ)、Fe:0.22〜0.60%、Cu:0.01〜0.19%、Mn:0.21〜2.0%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
本発明は、電解コンデンサ陰極として使用した場合に高い静電容量と高い機械強度を持つ電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔に関する。
一般にアルミニウム電解コンデンサは、陽極酸化によりその表面に酸化アルミニウムの誘電体皮膜を形成させた陽極用アルミニウム箔と、酸化処理を施していない陰極用アルミニウム箔を電解質を挟んで対向させた構成とされており、前記陽極用アルミニウム箔としては、通常、純度99.99%程度の高純度アルミニウムが、また、前記陰極用アルミニウム箔としては、通常、純度99.2〜99.8%程度のアルミニウムが使用されていた。
しかし、この種のアルミニウム電解コンデンサにおいて、その静電容量を向上させる目的で、高純度アルミニウム箔によって形成される陽極については、微量の添加元素及び製造プロセスに関し、種々の研究がなされており、近年では高圧用よりも、むしろ、中圧用や低圧用の電解コンデンサの需要が増大するにつれ、前記陰極用の低純度アルミニウム箔についてもそれ自体の静電容量の向上に迫られてきているが、いまだ満足なものは得られていないのが実情である。
しかし、この種のアルミニウム電解コンデンサにおいて、その静電容量を向上させる目的で、高純度アルミニウム箔によって形成される陽極については、微量の添加元素及び製造プロセスに関し、種々の研究がなされており、近年では高圧用よりも、むしろ、中圧用や低圧用の電解コンデンサの需要が増大するにつれ、前記陰極用の低純度アルミニウム箔についてもそれ自体の静電容量の向上に迫られてきているが、いまだ満足なものは得られていないのが実情である。
例えば、従来、この種の電解コンデンサ用アルミニウム合金箔として、低純度Al箔にCuを添加させたAl合金(特許文献1参照)や、Fe量を低く規制した合金(特許文献2参照)が提案されているが、静電容量、強度ともに十分なものではなかった。
特公昭44−25016号公報
特開昭51−97518号公報
ところで、電解コンデンサの電気容量は、その表面積に比例するものであるから、陰極静電容量を大きくするエッチング処理などによってその陰極の表面積を大きくすることがなされているが、上述のような従来公知の陰極用アルミニウム箔に対して、コンデンサの静電容量を充分に満足させる程度の表面積を得るための極めて過激なエッチング処理を施すと、腐食による減量や穴形成により、コンデンサ用アルミニウム合金箔自体の機械的強度が低下してしまい、更に、漏洩電流も増大するという問題があり、従ってエッチング処理によって充分に満足できる程度にその表面積を大きくすることは困難であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、大きな晶出物による粗大なエッチングピットを抑制することにより、均一性の高いエッチングピット分布とし、高い静電容量が得られるようにした電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔を得ることを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、Si:0.05〜0.30%(重量%、以下同じ)、Fe:0.22〜0.60%、Cu:0.01〜0.19%、Mn:0.21〜2.0%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなることを特徴とする。
本発明において、前記組成において、Sn、Ga、Tiをそれぞれ0.02%以下、Cr、In、Niをそれぞれ0.01%以下に規制するものでも良い。
本発明において、直径1μm以上の晶出物(但しここでの直径とは、晶出物の面積から円形に仮定した場合の直径を示す)が2×106個/cm2以下であることが好ましい。
本発明において、前記組成において、Sn、Ga、Tiをそれぞれ0.02%以下、Cr、In、Niをそれぞれ0.01%以下に規制するものでも良い。
本発明において、直径1μm以上の晶出物(但しここでの直径とは、晶出物の面積から円形に仮定した場合の直径を示す)が2×106個/cm2以下であることが好ましい。
以下に本発明において限定する事項について説明する。
本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔は、SiとFeとCuとMnを主要構成元素として個々に規定量含有してなる。なお、以下に記載する各元素の含有量範囲において、特に規定しない限り上限と下限を含むものとする。従って0.05〜0.30%は、0.05%以上、0.30%以下を意味する。
Si:0.05〜0.30%
Siは、本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔において金属間化合物の析出を促進する作用があるが、0.05%未満の含有量ではその作用が十分に発揮されなくなるので好ましくない。また、Si含有量が0.30%を越えるとエッチングピット形成時に純度低下による過溶解が生じて機械的強度の低下につながるので好ましくない。これらの範囲でも好ましいSi含有量は、0.08%以上、0.13%以下である。
本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔は、SiとFeとCuとMnを主要構成元素として個々に規定量含有してなる。なお、以下に記載する各元素の含有量範囲において、特に規定しない限り上限と下限を含むものとする。従って0.05〜0.30%は、0.05%以上、0.30%以下を意味する。
Si:0.05〜0.30%
Siは、本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔において金属間化合物の析出を促進する作用があるが、0.05%未満の含有量ではその作用が十分に発揮されなくなるので好ましくない。また、Si含有量が0.30%を越えるとエッチングピット形成時に純度低下による過溶解が生じて機械的強度の低下につながるので好ましくない。これらの範囲でも好ましいSi含有量は、0.08%以上、0.13%以下である。
Fe:0.22〜0.60%
Feは電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔の強度向上及び低純度化に最も影響の大きい元素である。Feの含有量が0.22%未満では強度向上への寄与が不充分になり易く、且つコストメリットが無くなるので好ましくない。Feの含有量が0.60%を超えると晶出物の析出が進行しすぎてエッチングピット形成時に過溶解を生じるので好ましくない。
Cu:0.01〜0.19%
Cuはマトリックス中に固溶し易く、マトリックスの電位を高め、マトリックスの溶解性を抑制する作用がある。Cu含有量が0.01%未満では、その効果が十分に発揮されなくなるので好ましくない。また、0.19%を越えると溶解性が高くなりすぎて過溶解を引き起こしたり、コンデンサに組み込んだ際の短絡の危険性が高まるため、好ましくない。これらの範囲でも好ましいCu含有量は、0.02%以上、0.09%以下である。
Feは電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔の強度向上及び低純度化に最も影響の大きい元素である。Feの含有量が0.22%未満では強度向上への寄与が不充分になり易く、且つコストメリットが無くなるので好ましくない。Feの含有量が0.60%を超えると晶出物の析出が進行しすぎてエッチングピット形成時に過溶解を生じるので好ましくない。
Cu:0.01〜0.19%
Cuはマトリックス中に固溶し易く、マトリックスの電位を高め、マトリックスの溶解性を抑制する作用がある。Cu含有量が0.01%未満では、その効果が十分に発揮されなくなるので好ましくない。また、0.19%を越えると溶解性が高くなりすぎて過溶解を引き起こしたり、コンデンサに組み込んだ際の短絡の危険性が高まるため、好ましくない。これらの範囲でも好ましいCu含有量は、0.02%以上、0.09%以下である。
Mn:0.21〜2.0%
MnはAl−Fe−Mn系の金属間化合物を形成し、マトリックスとの電位差を作り、エッチングピットの基点となる作用を奏するので添加する。Mn含有量を0.21%未満とすると、Al−Fe−Mn系の金属間化合物の分散析出が少なくなり、満足なエッチング形態が得られなくなる。また、Mn含有量が2.0%を越えるようであると析出分散した金属間化合物の粒度が大きくなりすぎ、金属間化合物の粗大化並びに不均一なエッチング形態となり易い。Mn含有量について好ましくは0.79%以下である。
MnはAl−Fe−Mn系の金属間化合物を形成し、マトリックスとの電位差を作り、エッチングピットの基点となる作用を奏するので添加する。Mn含有量を0.21%未満とすると、Al−Fe−Mn系の金属間化合物の分散析出が少なくなり、満足なエッチング形態が得られなくなる。また、Mn含有量が2.0%を越えるようであると析出分散した金属間化合物の粒度が大きくなりすぎ、金属間化合物の粗大化並びに不均一なエッチング形態となり易い。Mn含有量について好ましくは0.79%以下である。
Sn、Ga、Ti:各々0.02%以下
Cr、In、Ni:各々0.01%以下
これらの元素はいずれも基本的には含有しない方が望ましいが、前記の範囲で含んでいても差し支えない。ただし、先の範囲を超えるようになると、溶解性が大きくなり、エッチング性に影響を与え始めるので、前記の範囲とする方が好ましい。
Cr、In、Ni:各々0.01%以下
これらの元素はいずれも基本的には含有しない方が望ましいが、前記の範囲で含んでいても差し支えない。ただし、先の範囲を超えるようになると、溶解性が大きくなり、エッチング性に影響を与え始めるので、前記の範囲とする方が好ましい。
晶出物のサイズと密度:直径1μm以上の晶出物が2×106個/cm2以下
本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔において直径1μm以上の晶出物は粗大なエッチングピットを引き起こし、局部溶解を引き起こすので好ましくない。更に、2×106個/cm2を超えて存在すると、表面に粗大なエッチングピットが散乱する形態となり、不均一及び容量低下を引き起こす。
本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔において直径1μm以上の晶出物は粗大なエッチングピットを引き起こし、局部溶解を引き起こすので好ましくない。更に、2×106個/cm2を超えて存在すると、表面に粗大なエッチングピットが散乱する形態となり、不均一及び容量低下を引き起こす。
本発明によれば、電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔として、組織に適度な大きさの適度な数の金属間化合物を析出させてエッチング性の向上を図り、過溶解などによるエッチング不良を無くして機械的強度の低下を引き起こしていない高い強度のものを得ることができる。
本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔は、一例としてSi:0.05〜0.30%(重量%、以下同じ)、Fe:0.22〜0.60%、Cu:0.01〜0.19%、Mn:0.21〜2.0%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなることを特徴とする組成を有する。
更に本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔は、前記組成において、Sn、Ga、Tiをそれぞれ0.02%以下、Cr、In、Niをそれぞれ0.01%以下に規制してなることを特徴とする。
更に本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔は、前記組成において、Sn、Ga、Tiをそれぞれ0.02%以下、Cr、In、Niをそれぞれ0.01%以下に規制してなることを特徴とする。
本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔を製造するには、前記組成比となるように調整した合金溶湯からインゴットを鋳造し、それに熱間圧延加工を施し、この熱間圧延加工後に圧延率80〜95%程度まで必要回数冷間圧延加工を施し、300〜500℃で行う中間焼鈍処理を経てから最終冷間圧延加工を行って最終的な厚さのアルミニウム合金箔とする。
この工程後、アルミニウム合金箔に粗面化処理、化成処理を施す。
ここで行う粗面化処理と化成処理は、この種の電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔の粗面化並びに化成処理に適用される一般的な条件の処理で差し支えない。
この工程後、アルミニウム合金箔に粗面化処理、化成処理を施す。
ここで行う粗面化処理と化成処理は、この種の電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔の粗面化並びに化成処理に適用される一般的な条件の処理で差し支えない。
上述の如く製造された電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔にあっては、直径1μm以上の晶出物(但しここでの直径とは、晶出物の面積から円形に仮定した場合の直径を示す)が2×106個/cm2以下であるという構造的特徴を有する。
このような規定の大きさの晶出物が規定個数存在するアルミニウム合金箔であれば、先に行った粗面化処理と化成処理時において、過溶解や過析出を生じることが無く、均一なエッチング面を得ることができる。
このような規定の大きさの晶出物が規定個数存在するアルミニウム合金箔であれば、先に行った粗面化処理と化成処理時において、過溶解や過析出を生じることが無く、均一なエッチング面を得ることができる。
以下の表1に示す組成の合金を溶解鋳造し、熱間圧延により板厚7mmに仕上げた。続いて冷間圧延を板厚0.7mmまで行った。続いて、連続焼鈍炉にて400℃で中間焼鈍し、最終板厚0.04mmになるまで冷間圧延した。次に、液温80℃の0.5M硫酸と1.0M塩酸の混合酸中に60秒浸漬した後、85℃のアジピン酸アンモニウム溶液中で3V化成後、静電容量を測定した。これら試験の条件と結果を以下の表1と表2に示す。
静電容量は、比較例1の試料を100としたときの相対比較で行った。また、強度の指標として最終冷間後の引張強さを測定し、比較例1を100とした時の相対比較で表した。なお、表1に示す溶解減量とは、液温80℃の0.5M硫酸と1.0M塩酸の混合液中で60秒浸漬した後の重量減のことを意味する。この溶解減量においても比較例1の試料を100としたときの相対表示とした。
静電容量は、比較例1の試料を100としたときの相対比較で行った。また、強度の指標として最終冷間後の引張強さを測定し、比較例1を100とした時の相対比較で表した。なお、表1に示す溶解減量とは、液温80℃の0.5M硫酸と1.0M塩酸の混合液中で60秒浸漬した後の重量減のことを意味する。この溶解減量においても比較例1の試料を100としたときの相対表示とした。
表1、表2に示す結果から、本願発明の範囲を満たす試料はいずれも静電容量が大きく、引張強さが大きく、溶解減量も少なかった。
比較例2はSi量を多くした試料であるが、静電容量が小さく、溶解減量も増加した。比較例4はFe量を多くした試料であるが、静電容量が小さく、晶出物個数が多くなりすぎ、溶解減量も著しく増加した。比較例5はMn量を多くした試料であるが静電容量が小さく、溶解減量も増加した。
実施例5、7、9の試料はSn、Ga、Tiの含有量をより望ましい範囲から若干多くした試料であるが、いずれにおいても静電容量の増加割合が若干少なく、引張強さの向上効果も若干少なかったが、いずれも比較例1の試料に比べて特性的には向上している。
実施例5、7、13はCr、In、Niの含有量をより望ましい範囲から若干多くした試料であるが、いずれにおいても静電容量の増加割合が若干少なく、引張強さの向上効果も若干少なかったが、いずれも比較例1の試料に比べて特性的には向上している。
比較例2はSi量を多くした試料であるが、静電容量が小さく、溶解減量も増加した。比較例4はFe量を多くした試料であるが、静電容量が小さく、晶出物個数が多くなりすぎ、溶解減量も著しく増加した。比較例5はMn量を多くした試料であるが静電容量が小さく、溶解減量も増加した。
実施例5、7、9の試料はSn、Ga、Tiの含有量をより望ましい範囲から若干多くした試料であるが、いずれにおいても静電容量の増加割合が若干少なく、引張強さの向上効果も若干少なかったが、いずれも比較例1の試料に比べて特性的には向上している。
実施例5、7、13はCr、In、Niの含有量をより望ましい範囲から若干多くした試料であるが、いずれにおいても静電容量の増加割合が若干少なく、引張強さの向上効果も若干少なかったが、いずれも比較例1の試料に比べて特性的には向上している。
Claims (3)
- Si:0.05〜0.30%(重量%、以下同じ)、Fe:0.22〜0.60%、Cu:0.01〜0.19%、Mn:0.21〜2.0%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなることを特徴とする電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔。
- 前記組成において、Sn、Ga、Tiをそれぞれ0.02%以下、Cr、In、Niをそれぞれ0.01%以下に規制してなることを特徴とする請求項1に記載の電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔。
- 直径1μm以上の晶出物(但しここでの直径とは、晶出物の面積から円形に仮定した場合の直径を示す)が2×106個/cm2以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004294845A JP2006104542A (ja) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | 電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔 |
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JP2004294845A JP2006104542A (ja) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | 電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔 |
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JP2004294845A Withdrawn JP2006104542A (ja) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | 電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔 |
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JP (1) | JP2006104542A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008078277A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Nippon Light Metal Co Ltd | 電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔及びそれに用いる合金箔地 |
CN104213001A (zh) * | 2014-09-08 | 2014-12-17 | 广西南南铝加工有限公司 | 阴极箔用低锰铝合金及其制备方法 |
-
2004
- 2004-10-07 JP JP2004294845A patent/JP2006104542A/ja not_active Withdrawn
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