JP2007059499A - 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】化成前の表面皮膜が清浄であり、単位面積当たりの静電容量が高い電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法を提供する。
【解決手段】電気化学的なエッチング処理により製造される電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法において、
上記製造方法が、エッチング工程と、洗浄工程と、水和処理および熱処理からなる工程とを有し、
上記洗浄工程が、シュウ酸と過酸化水素とを含む水溶液に浸漬する工程であることを特徴とし、上記の水溶液のシュウ酸の濃度が１．０〜２０．０ｗｔ％、過酸化水素の濃度が０．２〜０．５ｗｔ％の範囲であり、温度が３５〜９０℃であることを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】電気化学的なエッチング処理により製造される電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法において、
上記製造方法が、エッチング工程と、洗浄工程と、水和処理および熱処理からなる工程とを有し、
上記洗浄工程が、シュウ酸と過酸化水素とを含む水溶液に浸漬する工程であることを特徴とし、上記の水溶液のシュウ酸の濃度が１．０〜２０．０ｗｔ％、過酸化水素の濃度が０．２〜０．５ｗｔ％の範囲であり、温度が３５〜９０℃であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法に関するものである。
一般に、低圧用電解コンデンサ用アルミニウム電極箔は、塩酸と硫酸に、硝酸、リン酸等を混合した水溶液中で化学的または電気化学的なエッチングによって粗面化するエッチング工程、箔に付着する塩素イオン、硫酸イオン等を除去する洗浄工程を経て製造される。
更に、高容量の低圧の陽極用電極箔を製造する際には、アルミニウム箔の表面に付着している不要物を除去するための処理をする工程（前処理工程）エッチング工程、洗浄工程を経た後の工程（後処理工程）で、水和皮膜や熱酸化皮膜を形成することによって、陽極酸化皮膜を形成した化成箔の容量が向上することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
更に、高容量の低圧の陽極用電極箔を製造する際には、アルミニウム箔の表面に付着している不要物を除去するための処理をする工程（前処理工程）エッチング工程、洗浄工程を経た後の工程（後処理工程）で、水和皮膜や熱酸化皮膜を形成することによって、陽極酸化皮膜を形成した化成箔の容量が向上することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
塩素イオン、硫酸イオン等を除去する洗浄方法についてはリン酸、硫酸、硝酸等の無機酸の水溶液に浸漬する方法がある。
また、塩素イオン、硫酸イオン等を除去する工程を前段と後段の二段階とし、前段においてはリン酸、硫酸、硝酸等の無機酸の水溶液中に浸漬し、後段においてシュウ酸、クエン酸、酒石酸等の有機酸の水溶液中に浸漬する方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
また、塩素イオン、硫酸イオン等を除去する工程を前段と後段の二段階とし、前段においてはリン酸、硫酸、硝酸等の無機酸の水溶液中に浸漬し、後段においてシュウ酸、クエン酸、酒石酸等の有機酸の水溶液中に浸漬する方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
また、具体的な後処理の手法としては、抑制剤を添加した沸騰水中に浸漬したり（例えば、特許文献２参照）、温水に浸漬して水和酸化皮膜を形成するなどの方法（例えば、特許文献３参照）が開示されている。
永田伊佐也，「電解液陰極アルミニウム電解コンデンサ」，日本蓄電器工業株式会社，平成９年２月２４日，第２版第１刷，Ｐ２６５〜２７２
特開平１１−３５４３８７号公報
特公昭５７−６２５０号公報
特開平４−２７９０１７号公報
しかしながら、電子機器の小形化と共に、電解コンデンサの小形化が進み、コンデンサ用電極箔に対する高容量化の要求は強くなる一方である。
また、近年、電子機器の消費電力の増大に伴い、回路で発生するリプル電流が増大し、このような回路に用いられる電解コンデンサには低インピーダンス特性が要求されるようになった。
これらの低インピーダンス特性を要求されるコンデンサには、従来の駆動用電解液に比べて反応性の高い電解液が使用されているため、コンデンサ用電極箔には電解液に対する高い安定性が求められている。
これらの低インピーダンス特性を要求されるコンデンサには、従来の駆動用電解液に比べて反応性の高い電解液が使用されているため、コンデンサ用電極箔には電解液に対する高い安定性が求められている。
ところが、このような要望に充分対応できるコンデンサ用電極箔が得られていないのが現状である。すなわち、電解液に対して高い安定性を示すには、化成前の表面皮膜が清浄であることが望ましいが、従来の洗浄方法で箔に付着する塩素イオン、硫酸イオン等を除去するには、洗浄を強く行わなければならず、その結果、エッチング工程で形成された微細なピットを溶解することとなり、静電容量の減少をもたらし、高容量化の要求に対応できない。
また、高容量のコンデンサ用電極箔を得るためには、効果的な後処理皮膜を形成することが必要となるが、その後処理皮膜の形成と前段階の洗浄工程には密接な関係が存在し、効果的に塩素イオン、硫酸イオン等を除去できる洗浄方法であっても、後処理皮膜の形成に不都合となるような場合もあり、この場合も高容量化の要求に対応できない。
上記のような問題があったため、化成前の表面皮膜が清浄であり、箔に付着する塩素イオン、硫酸イオン等が十分に除去されているとともに、エッチング工程で形成された微細なピットの溶解がなく、静電容量の減少を抑えることができ、高容量化の要求に対応することができる電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法が求められていた。
本発明は、上記の課題を解決するもので、電気化学的なエッチング処理により製造される電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法において、
上記製造方法が、エッチング工程と、洗浄工程と、水和処理および熱処理からなる工程とを有し、
上記洗浄工程が、シュウ酸と過酸化水素を含む水溶液に浸漬する工程であることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法である。
上記製造方法が、エッチング工程と、洗浄工程と、水和処理および熱処理からなる工程とを有し、
上記洗浄工程が、シュウ酸と過酸化水素を含む水溶液に浸漬する工程であることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法である。
また、上記の水溶液中のシュウ酸の濃度が１．０〜２０．０ｗｔ％、過酸化水素の濃度が０．２〜０．５ｗｔ％の範囲であることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法である。
さらに、上記の水溶液の温度が３５〜９０℃であることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法である。
本発明の電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法によれば、エッチング工程後処理（化成工程前処理）における表面皮膜が清浄であり、箔に付着する塩素イオン、硫酸イオン等が十分に除去されているとともに、エッチング工程で形成された微細なピットの溶解がなく、静電容量の減少を抑えることができ、高容量化の要求に対応することができる。
そして、後の化成工程で効果的な皮膜形成が可能なコンデンサ用電極箔を提供することが可能である。
さらに、洗浄工程を上記水溶液に浸漬する一段階で行っているため、製造設備の簡素化をも図ることができる。
そして、後の化成工程で効果的な皮膜形成が可能なコンデンサ用電極箔を提供することが可能である。
さらに、洗浄工程を上記水溶液に浸漬する一段階で行っているため、製造設備の簡素化をも図ることができる。
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１〜５］シュウ酸濃度の比較
まず、エッチング工程として、アルミニウム箔に、塩酸と硫酸とを混合した水溶液中で電気化学的なエッチングを施した。
次に、洗浄工程として、シュウ酸の濃度を０．２〜２５．０ｗｔ％、過酸化水素の濃度を０．５ｗｔ％とした、４５℃の水溶液に浸漬した。
後処理工程としては、水和処理として５０℃、ｐＨ１１の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する処理を行った後、４００℃で熱処理を行った。
後処理工程後、８５℃で、アジピン酸アンモニウム８ｗｔ％の水溶液中にて２０Ｖの電圧を印加し、化成を行って、電極箔を作製し、静電容量を測定した。
また、洗浄工程後の電極箔表面の清浄さは、炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて電極箔に付着している陰イオンを抽出し、イオンクロマトグラフィーを用いて、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
まず、エッチング工程として、アルミニウム箔に、塩酸と硫酸とを混合した水溶液中で電気化学的なエッチングを施した。
次に、洗浄工程として、シュウ酸の濃度を０．２〜２５．０ｗｔ％、過酸化水素の濃度を０．５ｗｔ％とした、４５℃の水溶液に浸漬した。
後処理工程としては、水和処理として５０℃、ｐＨ１１の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する処理を行った後、４００℃で熱処理を行った。
後処理工程後、８５℃で、アジピン酸アンモニウム８ｗｔ％の水溶液中にて２０Ｖの電圧を印加し、化成を行って、電極箔を作製し、静電容量を測定した。
また、洗浄工程後の電極箔表面の清浄さは、炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて電極箔に付着している陰イオンを抽出し、イオンクロマトグラフィーを用いて、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
（比較例１）
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸を添加せず、過酸化水素の濃度を０．５ｗｔ％とした水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様にして、電極箔を作製し、静電容量を測定し、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸を添加せず、過酸化水素の濃度を０．５ｗｔ％とした水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様にして、電極箔を作製し、静電容量を測定し、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
［実施例３、６〜８］過酸化水素の濃度の比較
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸の濃度を２．０ｗｔ％とし、過酸化水素の濃度を０．１〜１．０ｗｔ％とした水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸の濃度を２．０ｗｔ％とし、過酸化水素の濃度を０．１〜１．０ｗｔ％とした水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
（比較例２）
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸の濃度を２．０ｗｔ％とし、過酸化水素を添加しない水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸の濃度を２．０ｗｔ％とし、過酸化水素を添加しない水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
［実施例３、９〜１２］洗浄工程の水溶液温度の比較
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸濃度１．０ｗｔ％、過酸化水素濃度０．５ｗｔ％、温度３０〜９５℃とした水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、シュウ酸濃度１．０ｗｔ％、過酸化水素濃度０．５ｗｔ％、温度３０〜９５℃とした水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
（従来例１）
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、硝酸濃度０．５ｗｔ％の水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、硝酸濃度０．５ｗｔ％の水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
（従来例２）
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、リン酸濃度１．５ｗｔ％の水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
上記実施例１と同様のエッチングを施したアルミニウム箔に、洗浄工程として、リン酸濃度１．５ｗｔ％の水溶液に浸漬する以外は、上記実施例１と同様に、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した。
実施例１〜１２、比較例１、２、従来例１、２の電極箔について、静電容量と、塩素イオン、硫酸イオンの量を測定した結果を表１に示す。
表１における残留塩素イオン指数、残留硫酸イオン指数、静電容量指数は、従来例１の値を１００として算出した。
表１における残留塩素イオン指数、残留硫酸イオン指数、静電容量指数は、従来例１の値を１００として算出した。
表１から明らかなように、実施例においては、シュウ酸の濃度が１．０〜２０.０ｗｔ％で、かつ過酸化水素の濃度が０．２〜０．５ｗｔ％で、温度が３５〜９０℃の範囲にある場合に、従来例に比べて清浄かつ高容量となる。
シュウ酸の濃度が０．２ｗｔ％以下か、または過酸化水素の濃度が０．１ｗｔ％以下の場合（比較例１、２、実施例１、６）には、残留塩素イオンが多くなり、シュウ酸の濃度が、２５．０ｗｔ％か、または過酸化水素の濃度が１.０ｗｔ％の場合（実施例５、８）、エッチング箔表面が溶解するためにピット破壊が起こり、容量が低下するため不適当である。
加えて、水溶液の温度が３０℃の場合（実施例９）には、残留塩素イオンが多くなり、９５℃の場合（実施例１２）、エッチング箔表面が溶解するためにピット破壊が起こり、容量が低下するため不適当である。
シュウ酸の濃度が０．２ｗｔ％以下か、または過酸化水素の濃度が０．１ｗｔ％以下の場合（比較例１、２、実施例１、６）には、残留塩素イオンが多くなり、シュウ酸の濃度が、２５．０ｗｔ％か、または過酸化水素の濃度が１.０ｗｔ％の場合（実施例５、８）、エッチング箔表面が溶解するためにピット破壊が起こり、容量が低下するため不適当である。
加えて、水溶液の温度が３０℃の場合（実施例９）には、残留塩素イオンが多くなり、９５℃の場合（実施例１２）、エッチング箔表面が溶解するためにピット破壊が起こり、容量が低下するため不適当である。
なお、一般的な後処理の条件として、水和処理としては３０〜８０℃の純水、イオン交換水、ｐＨ８〜１１の水溶液に浸漬する方法等が挙げられる。ｐＨ８〜１１の水溶液としては水酸化ナトリウム水溶液、アルミン酸ナトリウム水溶液などが挙げられる。また、熱処理の温度範囲は２００〜５００℃が好ましい。
Claims (3)
- 電気化学的なエッチング処理により製造される電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法において、
上記製造方法が、エッチング工程と、洗浄工程と、水和処理および熱処理からなる工程とを有し、
上記洗浄工程が、シュウ酸と過酸化水素とを含む水溶液に浸漬する工程であることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法。 - 請求項１記載の水溶液のシュウ酸の濃度が１．０〜２０．０ｗｔ％、過酸化水素の濃度が０．２〜０．５ｗｔ％の範囲であることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法。
- 請求項１記載の水溶液の温度が３５〜９０℃であることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法。
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2005
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