JP2008166602A - Aluminum material for electrolytic capacitor electrode, its manufacturing method, electrode material for aluminum electrolytic capacitor and aluminum electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、静電容量に優れた電極材として好適に用いられる、電解コンデンサ電極用アルミニウム材及びその製造方法、アルミニウム電解コンデンサ用電極材ならびにアルミニウム電解コンデンサに関する。 The present invention relates to an aluminum material for an electrolytic capacitor electrode and a method for producing the same, an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor, and an aluminum electrolytic capacitor, which are preferably used as an electrode material having an excellent electrostatic capacity.
なお、この明細書において「アルミニウム」の語はその合金を含む意味で用い、アルミニウム材とは箔と板およびこれらを用いた成形体が含まれる。 In this specification, the term “aluminum” is used to include the alloy thereof, and the aluminum material includes a foil, a plate, and a molded body using these.
通常、電解コンデンサ用電極材に使用されるアルミニウム材は、拡面率を高めて静電容量を向上させるためにエッチング処理される。そして、エッチング処理により形成されるエッチピットの数が多いほど、また長いほど拡面率が高くなるため、エッチング特性を改善すべく、エッチング処理の前工程としてアルミニウム材に様々な処理が行われている。 Usually, the aluminum material used for the electrode material for electrolytic capacitors is subjected to an etching process in order to increase the surface expansion ratio and improve the capacitance. And, as the number of etch pits formed by the etching process increases, the surface expansion ratio increases as the number of etch pits increases, so that various processes are performed on the aluminum material as a pre-process of the etching process in order to improve the etching characteristics. Yes.
例えば、(100)結晶方位の制御、アルミニウム材へのCuやPbなどの微量元素の添加、最終焼鈍前の脱脂洗浄、最終焼鈍での結晶性酸化膜の形成処理、等である(非特許文献1,特許文献1〜3)。 For example, control of (100) crystal orientation, addition of trace elements such as Cu and Pb to an aluminum material, degreasing cleaning before final annealing, formation treatment of a crystalline oxide film by final annealing, etc. (non-patent document) 1, patent documents 1-3).
また、静電容量向上に向けて、過去に異物質の付着や機械的に欠陥を形成する試みも行われてきた(特許文献4〜7)。
In addition, attempts have been made in the past to attach foreign substances or mechanically form defects to improve electrostatic capacity (
また、特許文献8には、金属粉末を含むインクを塗布することが記載されている。
また、樹脂球を利用してエッチピットの均一化を狙った例として、特許文献9には、樹脂球を静電気により付着させ、熱圧着等で固定した後エッチングする方法が開示されている。 Further, as an example aiming at uniform etch pits using a resin ball, Patent Document 9 discloses a method of etching after a resin ball is attached by static electricity and fixed by thermocompression bonding or the like.
また、樹脂球を利用して、陽極酸化処理により凹凸を付与し、樹脂球を取り除く例が、特許文献10に開示されている。 Further, Patent Document 10 discloses an example in which unevenness is imparted by anodizing using resin balls and the resin balls are removed.
さらに、アルミニウム表面にアルミニウムとは異なる金属元素を付与し、エッチピットの分布を制御する方法として、特許文献11には、圧延用潤滑油にCuが結合された有機分子を混合して圧延によりアルミニウム表面に付着する方法が記載され、特許文献12には、網点印刷により金属化合物を規則的に付着させる方法が記載されている。
しかしながら、単に各エッチピットの数や長さだけでは容量向上の限界に近づいている。アルミニウム材の拡面率を向上させるためには局部エッチング、未エッチング、表面溶解を少なくして、エッチピットをエッチング面で均一に、かつ高密度に発生させる必要があるが、前述した非特許文献1、特許文献1〜3に記載の方法では、高密度かつ均一にエッチピットを発生させる点で十分でなく、ますます増大しつつある静電容量への要望に応えうるものではない。
However, simply increasing the number and length of each etch pit is approaching the limit of capacity improvement. In order to improve the surface expansion ratio of the aluminum material, it is necessary to reduce local etching, non-etching, and surface dissolution, and to generate etch pits uniformly and densely on the etched surface. 1. The methods described in
現在のアルミニウム材は、エッチング過程での孔食ピットの分布を制御できないため、エッチピットのトンネルが結合し、拡面率が理想状態に到達しない。そのため、現状の静電容量は、理想容量に対し50〜65%に留まっている。 Since the current aluminum material cannot control the distribution of pitting pits during the etching process, the tunnels of the etch pits are combined and the surface expansion ratio does not reach the ideal state. For this reason, the current capacitance remains at 50 to 65% of the ideal capacitance.
また、異物質を付着したり機械的に欠陥を形成する特許文献4〜7に記載された技術では、均一な核形成を実現するには至らず、高静電容量化は実現されていない。
In addition, in the techniques described in
また、特許文献8のように、金属粉末を含むインクを塗布する方法では、金属元素表面に強固な酸化膜が形成され、アルミニウムへの拡散が進行しなかったり、アルミニウムと金属粉末との間にエッチピット発生のトリガーとなるために必要な電位差を確保することができないため、十分な効果を上げることができなかった。
In addition, as in
また、樹脂球を利用してエッチピットの均一化を狙った特許文献9の方法では、エッチピットの分布を制御するためのマスキングが十分ではなかった。 Further, in the method of Patent Document 9 aiming at uniform etch pits using resin balls, masking for controlling the distribution of etch pits is not sufficient.
また、樹脂球を利用して、陽極酸化処理により凹凸を付与し、樹脂球を取り除く特許文献10の方法では、樹脂球とアルミニウムが接触する部分の自然酸化皮膜、または、接触部に回り込んだ陽極酸化皮膜がエッチングの障害となり、かえって不均一なエッチピット発生分布となるという問題点があった。 In addition, in the method of Patent Document 10 in which unevenness is imparted by anodizing treatment using a resin sphere and the resin sphere is removed, a natural oxide film at a portion where the resin sphere and aluminum are in contact with each other or a contact portion is wrapped around. There was a problem that the anodized film became an obstacle to etching, and on the contrary, an uneven distribution of etch pits was generated.
さらに、アルミニウム表面にアルミニウムとは異なる金属元素を付与し、エッチピットの分布を制御する特許文献11や特許文献12の方法では、前者は規則的な分布を持たないため、エッチピットの密度制御は可能になってもその分布を変えることはできず、また、後者は金属元素付着部以外の部分は、積極的にはマスクされていないため、いずれもエッチピット核の制御としては、不十分であった。 Further, in the methods of Patent Document 11 and Patent Document 12 in which a metal element different from aluminum is applied to the aluminum surface and the distribution of etch pits is controlled, the former does not have a regular distribution. Even if it becomes possible, the distribution cannot be changed, and since the latter part is not actively masked except for the metal element adhesion part, both are insufficient for controlling the etch pit nuclei. there were.
本発明は、このような技術背景に鑑みてなされたものであって、エッチピットを高密度かつ均一に形成させ、このエッチピットを起点に深くかつトンネル内で結合が起こりにくくエッチングすることで確実に拡面率を高め、静電容量の更なる増大を図ることができる、エッチング特性に優れた電解コンデンサ電極用アルミニウム材及びその製造方法、アルミニウム電解コンデンサ用電極材ならびにアルミニウム電解コンデンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a technical background, and etch pits are formed with high density and uniformity, and the etching pits are deeply formed from the starting point and are reliably etched by being less likely to cause bonding in the tunnel. To provide an aluminum material for an electrolytic capacitor electrode excellent in etching characteristics, a method for producing the same, an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor, and an aluminum electrolytic capacitor capable of further increasing the area expansion ratio and further increasing the capacitance. With the goal.
上記課題に鑑み、本発明者らは鋭意検討した結果、電解エッチングを施すアルミニウム材について、アルミニウム材の表面に樹脂球等からなる微粒子を配した状態で陽極酸化することにより、規則的な凹凸を有する陽極酸化皮膜を形成させ、その後微粒子を「除去」して陽極酸化皮膜に微細な微細凹部(局部的に陽極酸化膜厚さが周囲の厚さよりも薄い領域)を形成し、エッチピットの開始点となる核を有効に形成せしめることを可能にした。なお、微細凹部には、その底部にアルミニウム素地の露出部が形成されているものが含まれていても良い。アルミニウム素地の露出部という語は、自然酸化膜を被覆した状態も包含する意味で用いる。
また、前記微細凹部の底部に、優先的にポーラス型酸化皮膜を形成せしめることを可能にした。
さらに、ポーラス型酸化皮膜が形成されていない状態の前記微細凹部の底部、またはポーラス型酸化皮膜が形成された微細凹部の底部に、所定長さを有する孔を化学的に形成することを可能にした。
これらの発明により、エッチングピットの配列がより規則性の高いものとなり、高静電容量を得ることができる。
即ち、前記課題は以下の手段によって解決される。
(1)アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜が形成されるとともに、円相当直径で平均0.01〜10μmの大きさを有し、底部に、周囲よりも薄い陽極酸化皮膜が残存しているか、またはアルミニウム素地の露出した多数の微細凹部が、分散状態に形成されて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材。
(2)前記微細凹部は104〜108個/mm2の密度で分散し、合計面積比率が1〜80%である前項1に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
(3)前記微細凹部には、その底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔が形成されている前項1または2のいずれかに記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
(4)アルミニウム材表面にマスキング部となる微粒子を配列・付着させた状態で、陽極酸化処理を行った後、微粒子の除去に続いて、あるいは同時に陽極酸化皮膜の厚みを減少せしめることにより、微粒子の存在箇所に円相当直径で0.01〜10μmの大きさを有し、底部に、周囲よりも薄い陽極酸化皮膜が残存しているか、またはアルミニウム素地の露出した多数の微細凹部を分散状態に形成す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材の製造方法。
(5)前記マスキング部となる微粒子を少なくとも一層配列・付着させる前項4に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(6)前記微粒子は球相当直径で平均0.03〜20μmの大きさである前項4または5に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(7)前記微粒子は、球相当直径で平均0.03〜20μmの大きさの樹脂球を、懸濁液からコロイド結晶として生成したものである前項4〜6のいずれかに記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(8)前記樹脂球をガラス転移点以上に加熱してアルミニウム材の表面に付着させる前項7に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(9)前記陽極酸化処理をpH4〜8の電解液を用いて行う前項4〜8のいずれかに記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(10)電解液として、塩酸、硫酸、硝酸、ホウ酸、アジピン酸、酒石酸、リン酸、クエン酸、マロン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムおよびそれらの化合物のうちの1種以上を含むものが用いられる前項9に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(11)前記微細凹部を形成したアルミニウム材に対し、化学エッチングを施して、微細凹部の底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔を形成する前項4〜10のいずれかに記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(12)アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜が形成されるとともに、円相当直径で平均0.01〜10μmの大きさを有し、底部に、周囲よりも薄い陽極酸化皮膜が残存しているか、またはアルミニウム素地の露出した多数の微細凹部が、分散状態に形成されてなり、かつ前記微細凹部の底部に、円相当直径で平均0.01〜0.50μmの大きさの1個以上のポアーが分散するポーラス型酸化膜を有す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材。
(13)前記微細凹部は104〜108個/mm2の密度で分散し、合計面積比率が1〜80%である前項12に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
(14)前記微細凹部には、その底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔が形成されている前項12または13に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
(15)アルミニウム材の表面にマスキング部となる微粒子を配列・付着させた状態で、1回目の陽極酸化処理を行った後、微粒子の除去に続いて、あるいは同時に陽極酸化皮膜の厚みを減少せしめ、微粒子の存在箇所に円相当直径で平均0.01〜10μmの大きさを有し、底部に、周囲よりも薄い陽極酸化皮膜が残存しているか、またはアルミニウム素地の露出した多数の微細凹部を分散状態に形成し、引き続き2回目の陽極酸化処理を行い、前記微細凹部の底部に、円相当直径で平均0.01〜0.50μmの大きさのポアーを含むポーラス酸化皮膜を形成させ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材の製造方法。
(16)2回目の陽極酸化処理を、シュウ酸、リン酸、硫酸、およびそれらの化合物のうちの1種以上を含む電解液、またはそれに準じるポーラス型酸化皮膜を形成できる電解液を用いて、1回目の陽極酸化処理と同等以下の電圧にて実施する前項15に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(17)前記ポーラス型酸化皮膜を形成したアルミニウム材に対し、化学エッチングを施して、微細凹部の底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔を形成する前項15または16に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(18)前項1〜3、12〜14に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材を用いて構成され、アルミニウム材の純度が99.9質量%以上で、(100)結晶方位密度が97%以上であるアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
(19)陽極材として用いられる前項18に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
(20)前項19に記載の電極材が用いられたアルミニウム電解コンデンサ。
In view of the above problems, as a result of intensive investigations, the present inventors have conducted regular etching on the aluminum material to be electrolytically etched by anodizing it in a state where fine particles made of resin spheres are arranged on the surface of the aluminum material. An anodic oxide film is formed, and then fine particles are "removed" to form fine microscopic recesses (regions where the anodic oxide film thickness is locally smaller than the surrounding thickness) in the anodic oxide film, and start of etch pits It became possible to form the nucleus that becomes a point effectively. In addition, what has the exposed part of the aluminum base body formed in the bottom part may be contained in the fine recessed part. The term “exposed portion of the aluminum substrate” is used to include a state in which a natural oxide film is covered.
In addition, a porous oxide film can be preferentially formed on the bottom of the fine recess.
Furthermore, it is possible to chemically form a hole having a predetermined length at the bottom of the fine recess where the porous oxide film is not formed or at the bottom of the fine recess where the porous oxide film is formed. did.
According to these inventions, the arrangement of etching pits becomes more regular, and a high capacitance can be obtained.
That is, the said subject is solved by the following means.
(1) An anodic oxide film is formed on the surface of the aluminum material, and an average equivalent circle diameter of 0.01 to 10 μm and an anodic oxide film thinner than the surroundings remains on the bottom, or aluminum An aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, wherein a large number of fine recesses exposed on a substrate are formed in a dispersed state.
(2) The aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as recited in the
(3) The aluminum material for an electrolytic capacitor electrode according to any one of the preceding
(4) After the anodization treatment is performed with the fine particles to be the masking part arranged and attached to the surface of the aluminum material, the fine particles can be reduced by reducing the thickness of the anodized film following or simultaneously with the removal of the fine particles. The diameter of the circle is 0.01 to 10 μm in the equivalent circle diameter, and an anodic oxide film thinner than the surroundings remains on the bottom, or a large number of fine recesses in which the aluminum substrate is exposed are formed in a dispersed state. The manufacturing method of the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes characterized by the above-mentioned.
(5) The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as recited in the
(6) The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as recited in the
(7) The electrolytic capacitor electrode aluminum as described in any one of 4 to 6 above, wherein the fine particles are resin spheres having an equivalent sphere diameter and an average size of 0.03 to 20 μm formed as a colloidal crystal from a suspension. A method of manufacturing the material.
(8) The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as recited in the
(9) The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as described in any one of 4 to 8 above, wherein the anodizing treatment is performed using an electrolytic solution having a pH of 4 to 8.
(10) As an electrolytic solution, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, boric acid, adipic acid, tartaric acid, phosphoric acid, citric acid, malonic acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and compounds thereof 10. The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as described in 9 above, wherein one containing at least one of them is used.
(11) The aluminum material in which the fine recess is formed is subjected to chemical etching to form a hole having a depth of 0.01 μm or more inward in the thickness direction of the aluminum material at the bottom of the fine recess. The manufacturing method of the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes in any one.
(12) An anodic oxide film is formed on the surface of the aluminum material, and an average equivalent circle diameter of 0.01 to 10 μm and an anodic oxide film thinner than the surroundings remains at the bottom, or aluminum Porous oxidation in which a large number of fine recesses exposed on the substrate are formed in a dispersed state, and one or more pores having an average equivalent circle diameter of 0.01 to 0.50 μm are dispersed at the bottom of the fine recesses An aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, comprising a film.
(13) The aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as recited in the aforementioned Item 12, wherein the fine recesses are dispersed at a density of 10 4 to 10 8 pieces / mm 2 and the total area ratio is 1 to 80%.
(14) The aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as recited in the aforementioned Item 12 or 13, wherein a hole having a depth of 0.01 μm or more is formed at the bottom of the fine recess inward in the thickness direction of the aluminum material.
(15) After the first anodic oxidation treatment with the fine particles serving as masking portions arranged and adhered to the surface of the aluminum material, the thickness of the anodic oxide film is reduced following or simultaneously with the removal of the fine particles. In the presence of fine particles, the average equivalent circle diameter is 0.01 to 10 μm, and the bottom is left with an anodized film that is thinner than the surrounding area, or a large number of fine recesses with an aluminum substrate exposed are dispersed. And a second anodic oxidation treatment is performed to form a porous oxide film containing pores having an average equivalent circle diameter of 0.01 to 0.50 μm at the bottom of the fine recesses. Manufacturing method of aluminum material for electrodes.
(16) The second anodic oxidation treatment is performed using an electrolytic solution containing at least one of oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and a compound thereof, or an electrolytic solution capable of forming a porous oxide film according to the electrolytic solution, 16. The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to 15 above, which is carried out at a voltage equal to or lower than that of the first anodizing treatment.
(17) The above-described item 15 or 15 wherein the aluminum material on which the porous oxide film is formed is subjected to chemical etching to form a hole having a depth of 0.01 μm or more inward in the thickness direction of the aluminum material at the bottom of the fine recess. 16. The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to 16.
(18) The aluminum material for electrolytic capacitor electrodes described in the preceding
(19) The electrode material for an aluminum electrolytic capacitor as described in 18 above, which is used as an anode material.
(20) An aluminum electrolytic capacitor in which the electrode material according to item 19 is used.
前項(1)に記載の発明によれば、拡面率向上のためのエッチング時に、円相当直径で平均0.01〜10μmの大きさを有し、底部に、周囲よりも薄い陽極酸化皮膜が残存しているか、またはアルミニウム素地の露出した多数の微細凹部が、エッチピットの核となるため、エッチピットを高密度かつ均一に形成することができるとともに、このエッチピットを起点に深くかつトンネル内で結合が起こりにくくなり、従って、確実に拡面率を高めることができ、ひいては静電容量の増大を図ることができる電解コンデンサ電極用アルミニウム材となしうる。 According to the invention described in the preceding item (1), an anodic oxide film having an average equivalent circle diameter of 0.01 to 10 μm and thinner than the surroundings remains at the bottom during etching for improving the surface expansion ratio. Or a large number of exposed fine recesses in the aluminum substrate serve as the nucleus of the etch pit, so that the etch pit can be formed with high density and uniformity, and the etch pit is deep and connected in the tunnel. Therefore, it is possible to obtain an aluminum material for an electrolytic capacitor electrode that can reliably increase the area expansion ratio and can increase the capacitance.
前項(2)に記載の発明によれば、微細凹部は104〜108個/mm2の密度で分散し、合計面積比率が1〜80%であるから、高密度でかつ均一なエッチピットを安定的に形成することができる。 According to the invention described in item (2) above, the fine recesses are dispersed at a density of 10 4 to 10 8 pieces / mm 2 and the total area ratio is 1 to 80%. Can be formed stably.
前項(3)に記載の発明によれば、微細凹部には、その底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔が形成されているため、より確実に高密度でかつ均一にエッチピットを形成することができる。 According to the invention described in the preceding item (3), since the hole having a depth of 0.01 μm or more toward the inside of the thickness direction of the aluminum material is formed in the bottom of the fine recess, the high density can be more reliably increased. In addition, etch pits can be formed uniformly.
前項(4)に記載の発明によれば、前項(1)に記載された電解コンデンサ電極用アルミニウム材を製作することができる。 According to the invention described in item (4), the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes described in item (1) can be manufactured.
前項(5)に記載の発明によれば、マスキング部となる微粒子は少なくとも一層配列・付着されるから、前記微細凹部を確実に形成することができる。 According to the invention described in item (5), the fine recesses can be reliably formed because at least one layer of the fine particles to be the masking portion is arranged and attached.
前項(6)に記載の発明によれば、微粒子は球相当直径で平均0.03〜20μmの大きさであるから、円相当直径で平均0.01〜10μmの大きさを有する微細凹部を、分散状態に形成することができる。 According to the invention described in item (6) above, since the fine particles have an average sphere equivalent diameter of 0.03 to 20 μm, fine concave portions having an average equivalent circle diameter of 0.01 to 10 μm are formed in a dispersed state. can do.
前項(7)に記載の発明によれば、より簡便で確実に微細凹部を形成することができる。 According to the invention described in item (7), the fine recess can be formed more simply and reliably.
前項(8)に記載の発明によれば、樹脂球をガラス転移点以上に加熱してアルミニウム材の自然酸化膜表面に付着させることにより、さらに確実にかつ均一に微細凹部を形成することができる。 According to the invention described in the above item (8), the resin sphere is heated to a temperature higher than the glass transition point and adhered to the surface of the natural oxide film of the aluminum material, whereby fine concave portions can be formed more reliably and uniformly. .
前項(9)に記載の発明によれば、pH4〜8の電解液を用いて陽極酸化処理を行うから、アルミニウム材の表面に孔を発生させることなくバリア型皮膜を生成することが可能となる。 According to the invention described in the preceding item (9), since the anodizing treatment is performed using the electrolytic solution having a pH of 4 to 8, it is possible to produce a barrier type film without generating pores on the surface of the aluminum material. .
前項(10)に記載の発明によれば、pH4〜8の電解液として、塩酸、硫酸、硝酸、ホウ酸、アジピン酸、酒石酸、リン酸、クエン酸、マロン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムおよびそれらの化合物のうちの1種以上を含むものが用いられるから、微粒子の周辺に、より簡便に安定して陽極酸化膜を形成できる。 According to the invention described in item (10) above, the electrolyte solution having a pH of 4 to 8 includes hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, boric acid, adipic acid, tartaric acid, phosphoric acid, citric acid, malonic acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide. Since one containing at least one of calcium hydroxide, magnesium hydroxide and their compounds is used, an anodic oxide film can be more easily and stably formed around the fine particles.
前項(11)に記載の発明によれば、微細凹部の底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔を形成するため、より確実に高密度でかつ均一にエッチピットを形成することができるアルミニウム材の製造が可能となる。
前項(12)に記載の発明によれば、微細凹部の底部に形成された、円相当直径で平均0.01〜0.50μmの大きさの1個以上のポアーが分散するポーラス型酸化膜が、エッチピットの核となるため、エッチピットを高密度かつ均一に形成することができるとともに、このエッチピットを起点に深くかつトンネル内で結合が起こりにくくなり、従って、確実に拡面率を高めることができ、ひいては静電容量の増大を図ることができる。
According to the invention described in the above item (11), since the hole having a depth of 0.01 μm or more inward in the thickness direction of the aluminum material is formed at the bottom of the fine recess, the etch pit is more reliably and densely and uniformly etched It is possible to manufacture an aluminum material that can form the film.
According to the invention described in item (12) above, the porous oxide film in which one or more pores having an equivalent circle diameter and an average size of 0.01 to 0.50 μm formed at the bottom of the fine recesses are dispersed is an etch pit. Therefore, the etch pits can be formed with high density and uniformity, and the etch pits as a starting point are deep and bonding is difficult to occur in the tunnel. Therefore, the area expansion rate can be reliably increased. As a result, the capacitance can be increased.
前項(13)に記載の発明によれば、微細凹部は104〜108個/mm2の密度で分散し、合計面積比率が1〜80%であるから、高密度でかつ均一なエッチピットを安定的に形成することができる。 According to the invention described in item (13) above, the fine recesses are dispersed at a density of 10 4 to 10 8 pieces / mm 2 and the total area ratio is 1 to 80%. Can be formed stably.
前項(14)に記載の発明によれば、微細凹部には、その底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔が形成されているため、より確実に高密度でかつ均一にエッチピットを形成することができる。 According to the invention described in the preceding item (14), since the hole having a depth of 0.01 μm or more toward the inside in the thickness direction of the aluminum material is formed in the bottom of the fine recess, the high density can be more reliably increased. In addition, etch pits can be formed uniformly.
前項(15)に記載の発明によれば、前項(12)に記載された電解コンデンサ電極用アルミニウム材を製作することができる。
前項(16)に記載の発明によれば、2回目の陽極酸化処理を、シュウ酸、リン酸、硫酸、およびそれらの化合物のうちの1種以上を含む電解液、またはそれに準じるポーラス型酸化皮膜を形成できる電解液を用いて、1回目の陽極酸化処理と同等以下の電圧にて実施することにより、ポーラス型酸化皮膜を確実に形成することができる。
前項(17)に記載の発明によれば、微細凹部の底部にアルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の孔を形成するから、確実に高密度でかつ均一なエッチピットを形成できるアルミニウム材の製造が可能となる。
前項(18)に記載の発明によれば、前項1〜3、12〜14に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の純度が99.9質量%以上で、(100)結晶方位密度が97%以上であるから、エッチング後に化成皮膜を形成する場合は、欠陥の少ない化成皮膜を形成することができるとともに、大きな静電容量を実現できる。
前項(19)に記載の発明によれば、静電容量の大きなアルミニウム電解コンデンサ用陽極材となしうる。
前項(20)に記載の発明によれば、静電容量の大きなアルミニウム電解コンデンサとなしうる。
According to the invention described in item (15), the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes described in item (12) can be manufactured.
According to the invention described in the above item (16), the second anodic oxidation treatment is carried out by using an electrolytic solution containing at least one of oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and compounds thereof, or a porous oxide film equivalent thereto A porous oxide film can be reliably formed by using an electrolytic solution that can form a film at a voltage equal to or lower than that of the first anodic oxidation treatment.
According to the invention described in the above item (17), since a hole having a depth of 0.01 μm or more inward in the thickness direction of the aluminum material is formed at the bottom of the fine concave portion, it is possible to reliably form a high-density and uniform etch pit. An aluminum material that can be formed can be manufactured.
According to the invention described in item (18), the purity of the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes described in
According to the invention described in the preceding item (19), it can be formed as an anode material for an aluminum electrolytic capacitor having a large capacitance.
According to the invention described in item (20), an aluminum electrolytic capacitor having a large capacitance can be obtained.
次に、本発明の一実施形態を説明する。
[アルミニウム材について]
本発明で使用するアルミニウム材は、表面に自然酸化皮膜を有し、トンネルピットの形成が可能なものであればよい。例えば、厚みについてはエッチング後のアルミニウム材の強度が十分確保できる範囲であれば良く、例えば0.006〜0.25mm程度に設定され、さらに好ましくは0.010〜0.18mm程度に設定される。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[About aluminum materials]
The aluminum material used in the present invention only needs to have a natural oxide film on the surface and can form tunnel pits. For example, the thickness may be in a range that can sufficiently secure the strength of the aluminum material after etching, and is set to, for example, about 0.006 to 0.25 mm, and more preferably about 0.010 to 0.18 mm. .
アルミニウム材中の微量元素としては、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti、V、GaおよびZrなどがあるが、本発明においては、元素の種類や量について特に限定しない。ただし、化成皮膜欠陥の防止のためには、出来るだけ微量元素が少ない方がよく、99.9質量%以上の純度のアルミニウム材を使用することが望ましい。また、電解コンデンサ用アルミニウム材には、エッチング特性を向上させる元素として、Cu、Mg、Zn、Pb、Sn、Sb等の添加が、従来より提案されている。本発明においても、これらの元素は上記化成皮膜欠陥とならない範囲で添加してもよい。 Examples of the trace element in the aluminum material include Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, V, Ga, and Zr. However, in the present invention, the type and amount of the element are not particularly limited. However, in order to prevent chemical conversion film defects, it is better to have as few trace elements as possible, and it is desirable to use an aluminum material having a purity of 99.9% by mass or more. In addition, the addition of Cu, Mg, Zn, Pb, Sn, Sb and the like as elements for improving the etching characteristics has been conventionally proposed for aluminum materials for electrolytic capacitors. Also in the present invention, these elements may be added within a range that does not cause the chemical conversion film defect.
また、金属元素を拡散させる場合のアルミニウム材の熱処理については、従来より提唱されている高い立方体集合組織を形成させるのに必要な450〜600℃での高温焼鈍と兼用することもでき、もちろんFeやSiの析出によるエッチング時の異常溶解等を生じない範囲で、熱拡散に必要な300℃以上の拡散処理を別々に施しても良い。熱処理の具体的条件については、たとえば、拡散させる金属元素がCuである場合は500℃×1〜8h、Pbである場合は480℃×0.5〜2h、Feである場合は、550℃×10〜30h等の条件を挙げることができる。むろん、この条件以外でも目的は達成される。 In addition, regarding the heat treatment of the aluminum material in the case of diffusing the metal element, it can also be combined with the high-temperature annealing at 450 to 600 ° C. necessary for forming a high cubic texture, which has been conventionally proposed. Alternatively, diffusion treatment at 300 ° C. or higher necessary for thermal diffusion may be performed separately within a range that does not cause abnormal dissolution during etching due to precipitation of Si. Specific conditions for the heat treatment are, for example, 500 ° C. × 1-8 h when the metal element to be diffused is Cu, 480 ° C. × 0.5-2 h when Pb is used, and 550 ° C. × when Fe is used. Conditions such as 10 to 30 h can be given. Of course, other than these conditions, the objective can be achieved.
より大きな静電容量を得るためには、アルミニウム材の(100)結晶方位密度は97%以上であるのが望ましい。 In order to obtain a larger capacitance, the (100) crystal orientation density of the aluminum material is desirably 97% or more.
また、アルミニウム材の形状は、コイル状に巻かれたものでも良いし、裁断されたシートでも良いし、何ら限定されない。 Further, the shape of the aluminum material may be a coiled shape or a cut sheet, and is not limited at all.
[製造方法]
まず、アルミニウム材を用意する。アルミニウム材表面ないしアルミニウム素地には、自然酸化膜が形成されていても良い。
図1(a)に示すように、アルミニウム材1の表面に、樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2を配列させた状態で、アルミニウム材1を陽極酸化処理し、図1(b)に示すように、陽極酸化皮膜3を形成する。
[Production method]
First, an aluminum material is prepared. A natural oxide film may be formed on the surface of the aluminum material or on the aluminum base.
As shown in FIG. 1A, the
前記樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2については、特に限定されるものではなく、アルミニウム材1の表面に配列させることができ、かつ陽極酸化処理、洗浄処理において溶解、溶出、膨潤等の変化を起こさないものであればよい。一例としては、PS(ポリスチレン)、PP(ポリプロピレン)等を挙げることができる。
樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の平均直径は球相当直径で0.03μm以上20μm以下とするのが良い。0.03μm未満では、その後に形成させるエッチピットの間隔が狭くなりすぎてエッチピットどうしの合体が多くなり、静電容量が却って低下する場合がある。一方、20μmを超えると、エッチピットの密度が低くなりすぎて、静電容量が低下する場合がある。特に好ましい樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の円相当直径の平均値は0.5〜3μmである。
The resin spheres or the
The average diameter of the resin spheres or
樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2は、接着、融着、溶着などの人工的な接合力を伴うことなく、アルミニウム材1の表面に自然的に載置することにより配列させても良いし、接着、融着、溶着などの人工的な接合力を伴う方法により載置して配列させても良い。
The resin spheres or the
また、樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の配列方法として、静電塗布のような乾式の付着方法や、懸濁液からコロイド結晶として生成する付着方法を採択しても良い。懸濁液からコロイド結晶として生成する付着方法が、エッチピットの最も良好な規則性が得られる点で望ましい。
さらに、上記配列した樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2を、前述のように人工的にアルミニウム表面に溶着せしめる場合には、図2(a)(b)に示すように、微粒子2をガラス転移点以上に加熱し、アルミニウム材1の自然酸化膜表面に固定して、図2(c)に示すように陽極酸化処理を行うことも有効である。
Further, as a method for arranging the resin spheres or the
Furthermore, when the above-described arranged resin spheres or
また、陽極酸化処理の前処理として、圧延により形成された圧延筋による凹凸を軽減し、樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2のアルミニウム材1の表面への密着性を高める目的で、電解研磨、化学研磨、機械研磨等による平滑化処理を施しても良い。
In addition, as a pretreatment for anodizing treatment, for the purpose of reducing unevenness due to rolling streaks formed by rolling and improving the adhesion of the resin spheres or
陽極酸化処理の種類や条件も特に限定されることはなく、公知の処理方法や処理条件を採用すればよいが、好ましくは、pH4〜8の電解液を用いて行うのが、アルミニウム材の表面に孔を発生させることなくバリア型皮膜を生成することが可能となる点で望ましい。このようなpH4〜8の電解液として、塩酸、硫酸、硝酸、ホウ酸、アジピン酸、酒石酸、リン酸、クエン酸、マロン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムおよびそれらの化合物のうちの1種以上を含むものを挙げることができ、これにより、微粒子2の周辺に、より簡便に安定して陽極酸化膜を形成できる。
前記陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜3は、樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の存在していた部位を除いてアルミニウム素地の露出を防止する役割を果たすものである。
このため陽極酸化皮膜3の厚さは、樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2が、アルミニウム材1の表面を十分マスキングできて、かつ、微粒子を除去したときにアルミニウム材1の表面に残る状態にする必要があることから、0.02μm以上とするのがよい。またアルミニウム材1の表面をマスキングする微粒子2は、アルミニウム材表面に1層以上配列すればよいが、積層粒子の層の厚さが小さい場合、局部的にマスキングが充足されない領域が生じる場合があることから、積層粒子の層の厚さは、3以上とするのが望ましい。
陽極酸化処理後、図1(c)(d)または図2(d)に示すように、前記樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2と陽極酸化皮膜3とを順次的にまたは同時に除去する。
樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の除去は、一般的には樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2を溶解させることにより行えばよい。溶解液は樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の種類によって適宜選択すればよい。例えば、樹脂球がPS(ポリスチレン)製の場合には、トルエンなどを用いればよい。また、樹脂球の材質により、その他酸やアルカリ特に「弱酸」「弱アルカリ」を選択しても良い。この樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の除去によって、陽極酸化皮膜3には、図1(c)に示すように、微粒子除去領域4が形成された状態となる。
The type and conditions of the anodizing treatment are not particularly limited, and a known treatment method or treatment conditions may be adopted. Preferably, the surface of the aluminum material is formed using an electrolyte solution having a pH of 4 to 8. It is desirable in that a barrier-type film can be formed without generating pores. Such electrolytes with pH 4-8 include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, boric acid, adipic acid, tartaric acid, phosphoric acid, citric acid, malonic acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and Those containing one or more of these compounds can be mentioned, and this makes it possible to more easily and stably form an anodized film around the
The
For this reason, the thickness of the anodized
After the anodizing treatment, as shown in FIG. 1C, FIG. 1D, or FIG. 2D, the resin spheres or
The removal of the resin sphere or the
次に、陽極酸化皮膜3を厚さ方向に順次、あるいは樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2と同時に除去するが、除去方法としては、酸やアルカリ性溶液を用いた化学的あるいは電気化学的な方法で溶解する方法、または、ドライエッチングのような乾式法により除去する方法を例示することができる。
アルミニウム材1の表面全体にわたって厚さ方向に均一に陽極酸化皮膜3の除去処理を施すことにより、陽極酸化皮膜3の厚さの薄い微粒子除去領域4の内部において、陽極酸化皮膜3が早期に減少するか消失し、薄い陽極酸化皮膜が残存している状態か、あるいはアルミニウム素地が露出している状態となると共に、その周囲には陽極酸化皮膜3が残存した状態となる。即ち、前記樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2が存在していた領域に、図1(d)、図2(d)に示すように、微細凹部6が形成される。なお、全ての微細凹部6の底部に薄い陽極酸化皮膜3が残存していても良いし、全ての微細凹部6の底部にアルミニウム素地5が露出していても良いし、一部の微細凹部6の底部にのみアルミニウム素地5が露出していても良い。なお、露出したアルミニウム素地には、自然酸化膜が被覆形成されていても良い。
Next, the
By removing the
また、ドライエッチングにより、樹脂球または樹脂球に準じる微粒子2の除去と陽極酸化皮膜3の除去、あるいはさらにアルミニウム素地の露出を、同一工程で行っても良い。
前記微細凹部6は、底部の大きさが円相当直径で平均0.01〜10μmであり、また微細凹部6は104〜108個/mm2の密度で分散し、微細凹部6のアルミニウム材1の表面に対する合計面積比率は1〜80%とするのがよい。微細凹部6が円相当直径で0.01μm未満の場合、微粒子によるマスキングを除去した際に、周囲の陽極酸化膜も極めて薄く減少してしまい、エッチピットの均一分散が困難となる。このため、静電容量比を十分高めることができない。また10μmを超えると、隣接する微粒子のアルミニウム材表面に接触する領域の間隔が過度に大きくなり、エッチピットの分散間隔も過度に大きくなるため、静電容量比を十分高めることができない。微細凹部6の特に好ましい大きさは、円相当直径で0.05〜5.0μmである。
また、微細凹部6の密度が104個/mm2未満では、エッチピット間隔が過度に大きくなり静電容量比が十分高まらない恐れがあり、108個/mm2を超える密度では、マスキングを除去した際、周囲の陽極酸化皮膜も極めて薄く減少してしまい、エッチピットの均一分散が困難となり、静電容量比が十分高まらない恐れがある。
また、微細凹部6の合計面積比率が1%未満では、微細凹部6が粗な状態に分散し、エッチピットの数が少なくなってしまう恐れがある。また、80%を超える面積比率では、エッチピットの数が逆に増えすぎて、エッチピットによるトンネルが結合してしまい、充分な拡面率が得られない恐れがある。微細凹部6の特に好ましい合計面積比率は、15〜40%である。
Further, the resin sphere or the removal of the
The fine
If the density of the
If the total area ratio of the
上記により、微細凹部6を形成した後、望ましくは図2(e)に示すように、微細凹部6に対し、底部に平均で0.01〜0.50μmの円相当直径の長円状または多角形状の1個以上のポアーが分散するポーラス型酸化膜7を形成すると、さらに確実にエッチピット発生の起点となる。なお、ポーラス型酸化膜7は、微細凹部6の周囲の陽極酸化皮膜より厚くなっても良い。ただし、ポーラス層を形成する各ポアー内部の陽極酸化被膜は周囲の陽極酸化皮膜よりも薄い。
After forming the
このようなポーラス型酸化膜7は、前記1回目の陽極酸化処理に続いて、2回目の陽極酸化処理を行うことにより、形成することができる。
Such a
この2回目の陽極酸化処理は、シュウ酸、リン酸、硫酸、およびそれらの化合物のうちの1種以上を含む電解液、またはそれに準じるポーラス型酸化皮膜を形成できる電解液を用いて、1回目の陽極酸化処理と同等以下の電圧にて実施するとよい。 This second anodic oxidation treatment is performed using an electrolytic solution containing oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid and one or more of these compounds, or an electrolytic solution capable of forming a porous oxide film according to the electrolytic solution. It may be carried out at a voltage equal to or lower than that of the anodizing treatment.
ここで、前記ポーラス型酸化膜7が有するポアーが、平均で0.01〜0.50μmの円相当直径を有するのが良い理由は、ポアーが平均で0.01μm未満の円相当直径では、ポアーが過度に小さくエッチピットの起点となり難い。平均で0.50μmを超える円相当直径では、ポアー内部の陽極酸化膜厚が過度に増大し、優先的なエッチピットの形成が困難となる恐れがある。特に好ましいポアーの大きさは、平均で0.05〜0.20μmの円相当直径である。
2回目の陽極酸化処理は、好ましくは0.05Mのシュウ酸電解液を用い、電流密度0.1mA/cm2とするのがよい。
さらに好ましくは、2回目の陽極酸化処理を施すことなく、あるいは施した後、前記微細凹部6の底部に、図1(e)(e‘)または図2(f)に示すように、アルミニウム材の厚さ方向内方へ向かう深さ0.01μm以上の陥没状の孔8を形成するのがよい。図1(e)は、微細凹部6の底部表面にアルミニウム素地5が露出している状態で、孔8を形成した場合を示し、図1(e’)は、微細凹部6の底部表面に陽極酸化皮膜が残存している状態で、孔8を形成した場合を示している。このような孔8は、前述の1回目、あるいは2回目の陽極酸化処理の後、化学エッチングにより形成できる。この化学エッチング関しての、好適な条件は、0.5wt.%のリン酸か、2.0Mの硫酸を用いたエッチングであり、好適な処理条件は、0.5wt.%のリン酸液に1時間以内浸漬することである。
Here, the reason why the pores of the
In the second anodic oxidation treatment, 0.05 M oxalic acid electrolyte is preferably used, and the current density is 0.1 mA / cm 2 .
More preferably, the aluminum material is applied to the bottom of the
前記陥没状の孔7が形成された状態のアルミニウム材の平面図を、図1(f)及び図2(g)に示す。
Plan views of the aluminum material in a state in which the
本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材は、拡面率向上のためのエッチングが施されて、電解コンデンサ用電極材として使用される。エッチング処理条件は特に限定されないが、エッチングの少なくとも一部が直流電解エッチングであることが好ましい。 The aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to the present invention is used as an electrode material for electrolytic capacitors after being etched for improving the surface expansion ratio. The etching treatment conditions are not particularly limited, but it is preferable that at least a part of the etching is direct current electrolytic etching.
本発明によって製造されたアルミニウム材は、陰極材としても陽極材としても用いることができるが、特にエッチング後の化成処理によって耐電圧性皮膜を形成させても大きい実効面積を有する点で陽極材に適している。さらに、陽極材のうちでも、中圧用及び高圧用電解コンデンサ電極材に適している。 The aluminum material produced according to the present invention can be used as a cathode material or an anode material. However, the aluminum material can be used as an anode material in that it has a large effective area even when a voltage-resistant film is formed by a chemical conversion treatment after etching. Is suitable. Furthermore, among anode materials, it is suitable for medium and high pressure electrolytic capacitor electrode materials.
エッチング後の化成処理は種々の方法によって行なうことができる。化成処理の条件は特に限定されるものではない。例えば修酸、アジピン酸、ホウ酸、リン酸、珪酸ナトリウム等の少なくとも1種を含む電解液を用い、その電解液濃度が0.05質量%〜20質量%、温度が0℃〜90℃、電流密度が0.1mA/cm2〜1A/cm2、電圧は処理するアルミニウム材の化成電圧に応じた条件とする。さらに好ましくは、前記電解液濃度が0.1質量%〜15質量%、温度が20℃〜70℃、電流密度が1mA/cm2〜100mA/cm2、化成時間が30分以内の範囲内で条件を選定するのが良い。 The chemical conversion treatment after the etching can be performed by various methods. The conditions for the chemical conversion treatment are not particularly limited. For example, using an electrolytic solution containing at least one of oxalic acid, adipic acid, boric acid, phosphoric acid, sodium silicate, etc., the electrolytic solution concentration is 0.05 mass% to 20 mass%, the temperature is 0 ° C to 90 ° C, The current density is 0.1 mA / cm 2 to 1 A / cm 2 , and the voltage is set in accordance with the conversion voltage of the aluminum material to be processed. More preferably, the electrolyte concentration is 0.1 wt% to 15 wt%, temperature of 20 ° C. to 70 ° C., a current density of 1mA / cm 2 ~100mA / cm 2 , the chemical conversion time is in the range of 30 minutes It is better to select the conditions.
化成処理後に、必要に応じて、例えば耐水性の向上のためのリン酸浸漬処理、皮膜強化のための熱処理または沸騰水への浸漬処理等を行なうことができる。 After the chemical conversion treatment, for example, a phosphoric acid immersion treatment for improving water resistance, a heat treatment for strengthening the film, or an immersion treatment in boiling water can be performed as necessary.
上記により製造された電極材を用いた電解コンデンサは大きな静電容量を実現できる。電解コンデンサの種類や製造方法は特に限定されることはないが、例えば、それぞれリードタブが電気的に接続された陽極材と陰極材とをセパレータを介して巻回または積層したコンデンサ素子に、駆動用電解液を含浸して、アルミニウム電解コンデンサとする製造方法を挙げることができる。 The electrolytic capacitor using the electrode material manufactured as described above can realize a large capacitance. The type and manufacturing method of the electrolytic capacitor are not particularly limited. For example, a capacitor element in which an anode material and a cathode material each having a lead tab electrically connected thereto are wound or laminated via a separator is used for driving. The manufacturing method which impregnates electrolyte solution and uses it as an aluminum electrolytic capacitor can be mentioned.
(実施例1)
中間焼鈍と、それに引き続く軽冷間圧延、および高温焼鈍を含む常法により作製した、質量比で99.99%および99.9%純度からなる厚さ100μmの軟質アルミニウム材を複数用意した。
次いで、表1に示すように、前記各アルミニウム材の表面に、平均径(球相当直径)を各種に設定した、Si酸化物の微粒子を静電塗布(微粒子付着配列法A)により、または、PS微粒子またはPP微粒子を懸濁液からコロイド結晶として生成する付着方法(微粒子付着配列法B)により、微粒子の厚さ方向の形成粒子数厚さを1〜3層に変化させて付着させた。微粒子の固着は、ガラス転位温度未満の加熱(X)、あるいはガラス転位温度以上の加熱(Y)に条件を変化させて行った。また、一部のものは、加熱を行わなかった。
次いで、0.5mol/lホウ酸−0.05mol/lホウ砂水溶液を用い、液温20℃、電流密度1.0A/m2の定電流電解法にて、陽極酸化処理を実施し、0.05μmの陽極酸化皮膜を被覆形成した。
(Example 1)
A plurality of soft aluminum materials having a thickness of 99.99% and 99.9% purity and having a thickness of 100 μm were prepared by an ordinary method including intermediate annealing, subsequent light cold rolling, and high temperature annealing.
Next, as shown in Table 1, on the surface of each aluminum material, the average diameter (sphere equivalent diameter) was set variously, electrostatically applied fine particles of Si oxide (fine particle adhesion array method A), or The number of formed particles in the thickness direction of the fine particles was changed to 1 to 3 layers by an adhesion method (fine particle adhesion arrangement method B) in which PS fine particles or PP fine particles were produced as a colloidal crystal from the suspension. The fine particles were fixed by changing the conditions to heating below the glass transition temperature (X) or heating above the glass transition temperature (Y). In addition, some were not heated.
Next, an anodizing treatment was performed by a constant current electrolysis method using a 0.5 mol / l boric acid-0.05 mol / l borax aqueous solution at a liquid temperature of 20 ° C. and a current density of 1.0 A / m 2. A .05 μm anodic oxide film was coated.
次に、Si-oxide粒子は苛性ソーダを、PS製の樹脂球をトルエンを用いて溶解除去し、引き続き1質量%Na0H水溶液、50℃にて所定の時間浸漬し、皮膜を順次溶解して微粒子除去領域に微細凹部を形成した。 Next, the Si-oxide particles were removed by dissolving caustic soda, and the resin balls made of PS using toluene, and then immersed in a 1% by weight Na0H aqueous solution at 50 ° C. for a predetermined time to dissolve the coating in order to remove fine particles. A fine recess was formed in the region.
微細凹部の底部表面状態、円相当直径の平均値、微細凹部の分散密度、およびその面積率を、表1に併せて示した。なお、微細凹部の底部表面状態において、陽極酸化膜に○印が付されているものは、陽極酸化皮膜が残存している状態を示し、アルミニウム素地に○印が付されているものは、アルミニウム素地が露出している場合を示す。
さらに、化学エッチングを実施して、微細凹部の底部に陥没状の孔を形成した。化学エッチングの条件は、0.5wt.%のリン酸液に30分浸漬した。
また、形成された孔の深さは表1のとおりであった。
次に、得られた各アルミニウム材について、電解エッチングを実施した。エッチング処理は、1.0mol/lのHC1と3.5mol/lのH2S04の混合液を用い、液温75℃で30secの浸漬処理を施した後、電流密度0.2A/cm2で120secの一次電解処理を施した。更に同組成の液にて、90℃で900secのケミカルエッチングを施し、水洗、乾燥してエッチングを完了した。
Table 1 shows the bottom surface state of the fine recesses, the average value of equivalent circle diameters, the dispersion density of the fine recesses, and the area ratio. In the surface state of the bottom of the fine recess, the anodic oxide film marked with ○ indicates that the anodized film remains, and the aluminum substrate marked with ◯ is aluminum. The case where the substrate is exposed is shown.
Furthermore, chemical etching was performed to form a depressed hole at the bottom of the fine recess. The chemical etching was performed by immersing in a 0.5 wt.% Phosphoric acid solution for 30 minutes.
Moreover, the depth of the formed hole was as shown in Table 1.
Next, electrolytic etching was performed on each obtained aluminum material. Etching is performed using a mixed solution of 1.0 mol / l HC1 and 3.5 mol / l H 2 SO 4 , and after performing an immersion treatment at a liquid temperature of 75 ° C. for 30 sec, a current density of 0.2 A / cm 2. For 120 sec. Furthermore, chemical etching was performed at 90 ° C. for 900 seconds with the liquid having the same composition, washed with water and dried to complete the etching.
次いで、硼酸浴500Vで化成処理を行った後、静電容量を測定した。その結果を表1に示す。
静電容量は、微粒子を付着しない純度99.99%のアルミニウム材(比較例)を100として相対的に評価した。
Next, after performing a chemical conversion treatment in a boric acid bath 500V, the capacitance was measured. The results are shown in Table 1.
The electrostatic capacity was relatively evaluated with an aluminum material (comparative example) having a purity of 99.99% not adhering fine particles as 100.
なお、微粒子径、微細凹部の円相当直径、分散密度は、エッチング前の箔表面を走査型電子顕微鏡にて観察し、画像解析を実施して測定した。 The fine particle diameter, the equivalent circle diameter of the fine recesses, and the dispersion density were measured by observing the foil surface before etching with a scanning electron microscope and performing image analysis.
表1から、本発明実施品は静電容量が増大していることがわかる。
(実施例2)
中間焼鈍と、それに引き続く軽冷間圧延、および高温焼鈍を含む常法により作製した、質量比で99.99%および99.9%純度からなる厚さ100μmの軟質アルミニウム材を複数用意した。
次いで、表1に示すように、前記各アルミニウム材の表面に、平均径(球相当直径)1μmのPS微粒子を懸濁液からコロイド結晶として生成する付着方法(微粒子付着配列法B)により、微粒子の厚さ方向の形成粒子数厚さを1〜5層となるように付着させた。微粒子の固着は、ガラス転位温度未満の加熱(X)、あるいはガラス転位温度以上の加熱(Y)により行った。また、一部のものは、加熱を行わなかった。
次に、各アルミニウム材を、表2に記載の電解液条件及びpHからなる電解液で陽極酸化処理し、陽極酸化皮膜を被覆形成した。
From Table 1, it can be seen that the product of the present invention has an increased capacitance.
(Example 2)
A plurality of soft aluminum materials having a thickness of 99.99% and 99.9% purity and having a thickness of 100 μm were prepared by an ordinary method including intermediate annealing, subsequent light cold rolling, and high temperature annealing.
Next, as shown in Table 1, fine particles were formed on the surface of each aluminum material by an adhesion method (fine particle adhesion arrangement method B) in which PS fine particles having an average diameter (sphere equivalent diameter) of 1 μm were produced from the suspension as colloidal crystals. The number of formed particles in the thickness direction was made to be 1 to 5 layers. The fine particles were fixed by heating (X) below the glass transition temperature or heating (Y) above the glass transition temperature. In addition, some were not heated.
Next, each aluminum material was anodized with the electrolytic solution conditions shown in Table 2 and an electrolytic solution consisting of pH to form an anodized film.
次に、PS製の樹脂球をトルエンを用いて溶解除去し、引き続き5質量%リン酸水溶液、50℃にて所定の時間浸漬し、皮膜を順次溶解して微粒子除去領域に、微細凹部を形成した。 Next, the resin balls made of PS are dissolved and removed using toluene, and subsequently immersed in a 5% by mass phosphoric acid aqueous solution at 50 ° C. for a predetermined time, so that the film is sequentially dissolved to form fine recesses in the fine particle removal region. did.
微細凹部の底部表面状態、円相当直径の平均値、微細凹部の分散密度、およびその面積率を、表2に併せて示した。なお、微細凹部の底部表面状態において、陽極酸化膜に○印が付されているものは、陽極酸化皮膜が残存している状態を示し、アルミニウム素地に○印が付されているものは、アルミニウム素地が露出している場合を示す。 Table 2 shows the bottom surface state of the fine recesses, the average value of the equivalent circle diameter, the dispersion density of the fine recesses, and the area ratio. In the surface state of the bottom of the fine recess, the anodic oxide film marked with ○ indicates that the anodized film remains, and the aluminum substrate marked with ◯ is aluminum. The case where the substrate is exposed is shown.
さらに、表2に示すような条件で化学エッチングを実施して、微細凹部の底部に陥没状の孔を形成した。形成された孔の深さは表1のとおりであった。
次に、得られた各アルミニウム材について、電解エッチングを実施した。エッチング処理は、1.0mol/lのHC1と3.5mol/lのH2S04の混合液を用い、液温75℃で30secの浸漬処理を施した後、電流密度0.2A/cm2で120secの一次電解処理を施した。更に同組成の液にて、90℃で900secのケミカルエッチングを施し、水洗、乾燥してエッチングを完了した。
Further, chemical etching was performed under the conditions shown in Table 2 to form a depressed hole at the bottom of the fine recess. The depth of the formed hole was as shown in Table 1.
Next, electrolytic etching was performed on each obtained aluminum material. Etching is performed using a mixed solution of 1.0 mol / l HC1 and 3.5 mol / l H 2 SO 4 , and after performing an immersion treatment at a liquid temperature of 75 ° C. for 30 sec, a current density of 0.2 A / cm 2. For 120 sec. Furthermore, chemical etching was performed at 90 ° C. for 900 seconds with the liquid having the same composition, washed with water and dried to complete the etching.
次いで、硼酸浴500Vで化成処理を行った後、静電容量を測定した。その結果を表2に示す。
静電容量は、微粒子を付着しない純度99.99%のアルミニウム材(比較例)を100として相対的に評価した。
Next, after performing a chemical conversion treatment in a boric acid bath 500V, the capacitance was measured. The results are shown in Table 2.
The electrostatic capacity was relatively evaluated with an aluminum material (comparative example) having a purity of 99.99% not adhering fine particles as 100.
なお、微粒子径、微細凹部の円相当直径、分散密度は、エッチング前の箔表面を走査型電子顕微鏡にて観察し、画像解析を実施して測定した。 The fine particle diameter, the equivalent circle diameter of the fine recesses, and the dispersion density were measured by observing the foil surface before etching with a scanning electron microscope and performing image analysis.
表2から、本発明実施品は静電容量が増大していることがわかる。
(実施例3)
中間焼鈍と、それに引き続く軽冷間圧延、および高温焼鈍を含む常法により作製した、質量比で99.99%純度からなる厚さ100μmの軟質アルミニウム材を複数用意した。
次いで、表3に示すように、前記各アルミニウム材の表面に、平均径(球相当直径)を各種に設定したPS微粒子を懸濁液からコロイド結晶として生成する付着方法(微粒子付着配列法B)により、微粒子の厚さ方向の形成粒子数厚さが1層となるように、付着した。微粒子の固着は、ガラス転位温度未満の加熱(X)、あるいはガラス転位温度以上の加熱(Y)に条件を変化させて行った。また、一部のものは、加熱を行わなかった。
次いで、0.5mol/lホウ酸−0.05mol/lホウ砂水溶液を用い、液温20℃、電流密度1.0A/m2の定電流電解法にて、陽極酸化処理を実施し、0.05μmの陽極酸化皮膜を被覆形成した。
From Table 2, it can be seen that the product of the present invention has increased capacitance.
(Example 3)
A plurality of soft aluminum materials having a thickness of 99.99% and having a purity of 99.99% and prepared by a conventional method including intermediate annealing, subsequent light cold rolling, and high temperature annealing were prepared.
Next, as shown in Table 3, an adhesion method (particulate adhesion array method B) for producing PS fine particles having various average diameters (equivalent sphere diameters) from the suspension as colloidal crystals on the surface of each aluminum material. Thus, the number of formed particles in the thickness direction of the fine particles was adhered so as to be one layer. The fine particles were fixed by changing the conditions to heating below the glass transition temperature (X) or heating above the glass transition temperature (Y). In addition, some were not heated.
Next, an anodizing treatment was performed by a constant current electrolysis method using a 0.5 mol / l boric acid-0.05 mol / l borax aqueous solution at a liquid temperature of 20 ° C. and a current density of 1.0 A / m 2. A .05 μm anodic oxide film was coated.
次に、PS製の樹脂球をトルエンを用いて溶解除去し、引き続き1質量%Na0H水溶液、50℃にて所定の時間浸漬し、皮膜を順次溶解して微粒子除去領域に微細凹部を形成した。 Next, the resin balls made of PS were dissolved and removed using toluene, and subsequently immersed in a 1% by mass Na0H aqueous solution at 50 ° C. for a predetermined time, and the film was sequentially dissolved to form fine recesses in the fine particle removal region.
微細凹部の底部表面状態、円相当直径の平均値、微細凹部の分散密度、およびその面積率を、表1に併せて示した。 Table 1 shows the bottom surface state of the fine recesses, the average value of equivalent circle diameters, the dispersion density of the fine recesses, and the area ratio.
ついで、一部のアルミニウム材に2回目の陽極酸化処理を実施した。2回目の陽極酸化処理条件は0.05Mシュウ酸で0.1mA/cm2とした。 Next, a second anodic oxidation treatment was performed on some aluminum materials. The second anodizing treatment condition was 0.05 M oxalic acid and 0.1 mA / cm 2 .
2回目の陽極酸化処理を実施されたアルミニウム材について、微細凹部の底部に形成されたポーラス型酸化膜の円相当直径の平均値、及びポーラス型酸化膜に形成されたポアーの円相当直径の平均値は、表3のとおりであった。
さらに、化学エッチングを実施して、微細凹部の底部に陥没状の孔を形成した。化学エッチングは、0.5wt.%のリン酸液に30分浸漬することにより行った。
また、形成された孔の深さは表3のとおりであった。
次に、得られた各アルミニウム材について、電解エッチングを実施した。エッチング処理は、1.0mol/lのHC1と3.5mol/lのH2S04の混合液を用い、液温75℃で30secの浸漬処理を施した後、電流密度0.2A/cm2で120secの一次電解処理を施した。更に同組成の液にて、90℃で900secのケミカルエッチングを施し、水洗、乾燥してエッチングを完了した。
For the aluminum material subjected to the second anodic oxidation treatment, the average equivalent circle diameter of the porous oxide film formed on the bottom of the fine recess and the average equivalent circle diameter of the pores formed on the porous oxide film The values were as shown in Table 3.
Furthermore, chemical etching was performed to form a depressed hole at the bottom of the fine recess. Chemical etching was performed by immersing in a 0.5 wt.% Phosphoric acid solution for 30 minutes.
Moreover, the depth of the formed hole was as shown in Table 3.
Next, electrolytic etching was performed on each obtained aluminum material. Etching is performed using a mixed solution of 1.0 mol / l HC1 and 3.5 mol / l H 2 SO 4 , and after performing an immersion treatment at a liquid temperature of 75 ° C. for 30 sec, a current density of 0.2 A / cm 2. For 120 sec. Furthermore, chemical etching was performed at 90 ° C. for 900 seconds with the liquid having the same composition, washed with water and dried to complete the etching.
次いで、硼酸浴500Vで化成処理を行った後、静電容量を測定した。その結果を表1に示す。
静電容量は、表1の試料1−11に示した微粒子を付着しない純度99.99%のアルミニウム材(比較例)を100として相対的に評価した。
Next, after performing a chemical conversion treatment in a boric acid bath 500V, the capacitance was measured. The results are shown in Table 1.
The electrostatic capacity was relatively evaluated assuming that an aluminum material (comparative example) having a purity of 99.99% not adhering fine particles shown in Sample 1-11 of Table 1 was 100.
なお、微粒子径、微細凹部の円相当直径、分散密度は、エッチング前の箔表面を走査型電子顕微鏡にて観察し、画像解析を実施して測定した。 The fine particle diameter, the equivalent circle diameter of the fine recesses, and the dispersion density were measured by observing the foil surface before etching with a scanning electron microscope and performing image analysis.
表3から、本発明実施品は静電容量が増大していることがわかる。
(実施例4)
中間焼鈍と、それに引き続く軽冷間圧延、および高温焼鈍を含む常法により作製した、質量比で99.99%純度、または99.9%純度からなる厚さ100μmの軟質アルミニウム材を複数用意した。
次いで、表4に示すように、前記各アルミニウム材の表面に、平均径(球相当直径)を各種に設定したシリカ(SiO2)の微粒子を静電塗布(微粒子付着配列法A)により、またPS微粒子を懸濁液からコロイド結晶として生成する付着方法(微粒子付着配列法B)により、微粒子の厚さ方向の形成粒子数厚さを1〜4層となるように、付着した。微粒子の固着は、ガラス転位温度未満の加熱(X)、あるいはガラス転位温度以上の加熱(Y)に条件を変化させて行った。また、一部のものは、加熱を行わなかった。
次に、各アルミニウム材を、表4に記載の処理条件で陽極酸化処理し、陽極酸化皮膜を被覆形成した。
From Table 3, it can be seen that the product of the present invention has increased capacitance.
Example 4
A plurality of soft aluminum materials having a mass ratio of 99.99% purity or 99.9% purity and having a thickness of 100 μm were prepared by an ordinary method including intermediate annealing, subsequent light cold rolling, and high temperature annealing.
Next, as shown in Table 4, fine particles of silica (SiO 2 ) with various average diameters (sphere equivalent diameters) set on the surface of each aluminum material by electrostatic coating (particulate adhesion array method A) By the adhesion method (fine particle adhesion arrangement method B) in which PS fine particles are generated as a colloidal crystal from the suspension, the fine particles are adhered so that the number of formed particles in the thickness direction is 1 to 4 layers. The fine particles were fixed by changing the conditions to heating below the glass transition temperature (X) or heating above the glass transition temperature (Y). In addition, some were not heated.
Next, each aluminum material was anodized under the processing conditions shown in Table 4 to form an anodized film.
次に、PS製の樹脂球をトルエンを用いて溶解除去し、引き続き1質量%Na0H水溶液、50℃にて所定の時間浸漬し、皮膜を順次溶解して微粒子除去領域に微細凹部を形成した。 Next, the resin balls made of PS were dissolved and removed using toluene, and subsequently immersed in a 1% by mass Na0H aqueous solution at 50 ° C. for a predetermined time, and the film was sequentially dissolved to form fine recesses in the fine particle removal region.
微細凹部の底部表面状態、円相当直径の平均値、微細凹部の分散密度、およびその面積率を、表4に併せて示した。 Table 4 shows the bottom surface state of the fine recesses, the average value of the equivalent circle diameter, the dispersion density of the fine recesses, and the area ratio.
ついで、一部のアルミニウム材に、表4に示す条件で2回目の陽極酸化処理を実施した。 Next, the second anodic oxidation treatment was performed on some aluminum materials under the conditions shown in Table 4.
2回目の陽極酸化処理を実施されたアルミニウム材について、微細凹部の底部に形成されたポーラス型酸化膜の円相当直径の平均値、及びポーラス型酸化膜に形成されたポアーの円相当直径の平均値は、表4のとおりであった。
さらに、表4に示す条件で化学エッチングを実施して、微細凹部の底部に陥没状の孔を形成した。形成された孔の深さは表4のとおりであった。
次に、得られた各アルミニウム材について、電解エッチングを実施した。エッチング処理は、1.0mol/lのHC1と3.5mol/lのH2S04の混合液を用い、液温75℃で30secの浸漬処理を施した後、電流密度0.2A/cm2で120secの一次電解処理を施した。更に同組成の液にて、90℃で900secのケミカルエッチングを施し、水洗、乾燥してエッチングを完了した。
For the aluminum material subjected to the second anodic oxidation treatment, the average equivalent circle diameter of the porous oxide film formed on the bottom of the fine recess and the average equivalent circle diameter of the pores formed on the porous oxide film The values are shown in Table 4.
Further, chemical etching was performed under the conditions shown in Table 4 to form a depressed hole at the bottom of the fine recess. The depth of the formed hole was as shown in Table 4.
Next, electrolytic etching was performed on each obtained aluminum material. Etching is performed using a mixed solution of 1.0 mol / l HC1 and 3.5 mol / l H 2 SO 4 , and after performing an immersion treatment at a liquid temperature of 75 ° C. for 30 sec, a current density of 0.2 A / cm 2. For 120 sec. Furthermore, chemical etching was performed at 90 ° C. for 900 seconds with the liquid having the same composition, washed with water and dried to complete the etching.
次いで、硼酸浴500Vで化成処理を行った後、静電容量を測定した。その結果を表1に示す。
静電容量は、表1の試料1−11に示した微粒子を付着しない純度99.99%のアルミニウム材(比較例)を100として相対的に評価した。
Next, after performing a chemical conversion treatment in a boric acid bath 500V, the capacitance was measured. The results are shown in Table 1.
The electrostatic capacity was relatively evaluated assuming that an aluminum material (comparative example) having a purity of 99.99% not adhering fine particles shown in Sample 1-11 of Table 1 was 100.
なお、微粒子径、微細凹部の円相当直径、分散密度は、エッチング前の箔表面を走査型電子顕微鏡にて観察し、画像解析を実施して測定した。 The fine particle diameter, the equivalent circle diameter of the fine recesses, and the dispersion density were measured by observing the foil surface before etching with a scanning electron microscope and performing image analysis.
表4から、本発明実施品は静電容量が増大していることがわかる。 From Table 4, it can be seen that the product of the present invention has increased capacitance.
1 アルミニウム材
2 微粒子
3 陽極酸化皮膜
5 アルミニウム素地露出部
6 微細凹部
7 ポーラス型酸化膜
8 陥没状の孔
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