JP2009235543A

JP2009235543A - アルミニウム材の表面処理方法

Info

Publication number: JP2009235543A
Application number: JP2008085756A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshii; 章吉井; Hideo Watanabe; 英雄渡辺
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】電解コンデンサ用アルミニウム箔のエッチングに際し、前処理によって良好なエッチング性を確保する。
【解決手段】エッチング処理に先立って、表面にＡｌ−Ｎｉ系析出物を有するアルミニウム材を次亜リン酸または／および次亜リン酸塩を含む水溶液中で浸漬処理する。次亜リン酸はＮｉを触媒とし還元作用を生じ、アルミニウム材表面では酸化反応が起こらず、余分な皮膜は成長させる。この結果、アルミニウム材表面に形成されている酸化皮膜を前記水溶液で効果的に除去できるとともに、水和物の成長やアルミニウム素地の溶解、Ａｌ−Ｎｉ系析出物の脱落が起こらず、後処理工程のエッチング処理において優れたエッチング性が得られる。
【選択図】なし

Description

この発明は、電解コンデンサ用アルミニウム箔などのアルミニウム材の表面処理方法に関するものである。

電解コンデンサ用アルミニウム箔は一般に電解エッチングを行い、その表面積を拡大して使用されている。
特に中高圧用箔は５００℃を越える高温で最終焼鈍を行い、９０％以上の立方晶率が得られている箔が使用されている。
ところで、上記のような焼鈍が行われたアルミニウム箔表面には酸化皮膜が成長しており、後処理のエッチングの際、前記酸化皮膜が障壁となってエッチング性を低下させる。このため、上記焼鈍後、エッチングに先立って表面酸化皮膜を除去する前処理を行い、その後でエッチングを行うことが一般的である（例えば特許文献１参照）。
特開２００７−９２１６７号公報

一般に前記した前処理に使用する前処理液は、リン酸、硫酸、硝酸等の酸試薬が用いられる。これら試薬により、焼鈍で生じたアルミニウム箔表面の酸化皮膜は除去される。しかし、これらの酸試薬によって酸化皮膜が除去されるのと同時にアルミニウム箔表面に水和皮膜が成長する。また、酸化皮膜の除去と同時にアルミニウム素地の溶解も生じるため、均一な表面状態が得られにくく、エッチングの際、ピット分布の低下を招くという問題がある。特に、Ｎｉを含有させるなどしてアルミニウム箔の表面にＡｌ−Ｎｉ系析出物を分散させたアルミニウム箔では、該析出物の作用によってエッチング性が顕著に向上するが、上記酸試薬による素地溶解によってＡｌ−Ｎｉ系析出物の一部が脱落してしまい、その作用を低めてしまうという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、焼鈍後の酸化皮膜等を効果的に除去できるとともに、水和皮膜の成長やアルミニウム材素地の溶解を極力抑制したアルミニウム材の表面処理方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のアルミニウム材の表面処理方法のうち、第１の本発明は、エッチング処理に先立って、表面にＡｌ−Ｎｉ系析出物を有するアルミニウム材を次亜リン酸または／および次亜リン酸塩を含む水溶液中で浸漬処理することを特徴とする。

第２の本発明のアルミニウム材の表面処理方法は、前記第１の本発明において、前記アルミニウム材は、質量％でＮｉ：２０〜１００ｐｐｍを含有することを特徴とする。

次亜リン酸または／および次亜リン酸塩を含む水溶液中での前処理によって、次亜リン酸はＮｉを触媒とし還元作用を生じる。このため、アルミニウム箔表面では酸化反応が起こらず、余分な皮膜は成長しない。その結果、エッチングの際、ピットの分散が良好になり、静電容量が向上する。

以上説明したように本発明のアルミニウム材の表面処理方法は、エッチング処理に先立って、表面にＡｌ−Ｎｉ系析出物を有するアルミニウム材を次亜リン酸または／および次亜リン酸塩を含む水溶液中で浸漬処理するので、アルミニウム材表面に形成されている酸化皮膜を効果的に除去できるとともに、水和物の成長やアルミニウム素地の溶解、Ａｌ−Ｎｉ系析出物の脱落が起こらず、後処理工程のエッチング処理において優れたエッチング性が得られる効果がある。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。
本発明では、アルミニウム材の表面にＡｌ−Ｎｉ系析出物を有することが条件となるが、該アルミニウム材の組成としては特に限定されない。ただし、Ａｌ−Ｎｉ系析出物を生成するために、適量のＮｉを含有することが望ましく、好適なＮｉ含有量としては２０〜１００ｐｐｍを示すことができる。その他に、Ｓｉ：１０〜３０ｐｐｍ、Ｆｅ：１０〜３０ｐｐｍを含有成分として示すことができ、その他に、Ｃｕ３〜６０ｐｐｍ等示す事ができる。

以下に、アルミニウム材としてアルミニウム箔を製造する工程について説明する。
上記好適組成などに調整されたアルミニウム材を冷間圧延前に用意する。該アルミニウム材の製造方法は、本発明としては特に限定されるものではなく、適宜方法を採用することができる。
例えば、半連続鋳造によって得たスラブを熱間圧延したものを用いることができるし、その他に連続鋳造により得られる高純度アルミニウム材を対象とするものであってもよい。上記熱間圧延または連続鋳造圧延によって例えば数ｍｍ厚程度のシート材とする。このシート材に対し冷間圧延を行い、数十μｍから１００μｍ程度のアルミニウム合金箔を得る。なお、冷間圧延途中あるいは冷間圧延終了後に適宜脱脂を加えてもよく、また冷間圧延の途中で適宜中間焼鈍を加えても差し支えない。
最終冷間圧延後には、通常は最終焼鈍処理を行う。最終焼鈍の加熱条件等は常法などにより定めることができるが、例えば、５００〜５８０℃×３〜２４ｈｒ、還元性雰囲気で加熱することで、平均厚さで２０〜６０Åの酸化皮膜を有するアルミニウム箔を得ることができる。該アルミニウム箔では、表面にＡｌ−Ｎｉ系析出物を有している。このＡｌ−Ｎｉ系析出物（ＡｌとＮｉを構成元素として含むもの）は、後述するエッチングに際し良好なエッチング性を得るために、適度の密度を有しているのが望ましく、１０^３〜１０^５個／ｃｍ^２を例示することができる。個数が少ないとエッチング性の向上効果が小さく、個数が多すぎると、過溶解になって却ってエッチング性を低下させる。

上記各工程を経て得られたアルミニウム箔には、その後、エッチング処理に先立って前処理がなされる。
該前処理では、アルミニウム箔を次亜リン酸または／および次亜リン酸塩を含む水溶液中で浸漬処理する。
本発明としては、前処理液の濃度等は特に限定しないが、好適には、０．１〜３ｍｏｌ／ｌで、温度３０〜８０℃、時間１０〜１８０秒を例示することができる。前処理液の濃度が低すぎると、酸化皮膜の除去効果が十分に得られず、濃度が高すぎるとアルミニウム素地の溶解が生じてエッチング性が低下する。また、前処理液の温度が高すぎると水和皮膜が生成しエッチング性が低下する。前処理時間は温度、濃度により適正な時間を選択すれば良いが工業的には１８０秒超では、生産性が悪い為、１０〜１８０秒とする。

なお、次亜リン酸塩の種別が特に限定されるものではなく、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸マグネシウム、次亜リン酸アンモニウムなどを例示することができる。

上記前処理において、水和物などの皮膜の生成を招くことなくアルミニウム材表面の酸化皮膜が除去される。
上記前処理を行ったアルミニウム材は、常法によりエッチング処理を行うことができ、本発明としてはエッチングでの処理条件が特に限定されるものではない。エッチングにおいては、障害となる酸化皮膜が良好に除去されており、また、表面状態も良好で、Ａｌ−Ｎｉ系析出物も脱落なく良好に分散している。このため良好なエッチング性が得られ、高い粗面化率が得られる。これを電解コンデンサの電極として用いることで単位面積当たりの容量が高い電解コンデンサを製造することができる。
なお、本発明の用途としては電解コンデンサ用アルミニウム箔に限定されるものではなく、無電解めっきなどの用途に適用することも可能である。

４Ｎ５のアルミニウム地金を用い、表１に示す成分（残部Ａｌと不可避不純物）に調整した後、ＤＣ鋳造を行い、高純度アルミニウムスラブを作成した。該スラブに面削、均熱処理を行った後、熱間圧延を行った。熱間圧延は５００〜６００℃で投入し、２５０〜３５０℃で仕上げ、加工率を８０〜９８％とした。熱間圧延後、冷間圧延を行い１００〜１２０μｍ厚のアルミニウム箔とした。冷間圧延の際、適時に中間焼鈍を行った。
冷間圧延後、保持温度５００〜６００℃、３〜２４時間の熱処理を、不活性ガス又は還元性ガス雰囲気で行い、立方晶率９０％以上のアルミニウム箔を得た。
焼鈍後、ＳＥＭにて表面観察を行い、Ａｌ−Ｎｉ系析出物の個数を計測した。その結果は表１に示した。

次いで、表２に示す条件にてアルミニウム箔を試薬に浸漬処理した後、１Ｍ塩酸＋３Ｍ硫酸の混酸、７８℃中で、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ^２の電解エッチングを２分間行い、その後、同液中で１０分間浸漬し孔径拡大処理を行った。
エッチング後、１００ｇ／ｌホウ酸溶液９０℃中で、３５０Ｖ印加し化成を行った。化成後、静電容量を測定した。静電容量は、供試材Ｎｏ．１を標準にして、相対評価によって行った。

表１、２に示すとおり、Ａｌ−Ｎｉ系析出物が存在するアルミニウム箔を次亜リン酸又は次亜リン酸塩水溶液若しくは次亜リン酸と次亜リン酸塩を混合した水溶液で処理した場合、高い静電容量が得られることが判明した。

Claims

エッチング処理に先立って、表面にＡｌ−Ｎｉ系析出物を有するアルミニウム材を次亜リン酸または／および次亜リン酸塩を含む水溶液中で浸漬処理することを特徴とするアルミニウム材の表面処理方法。
前記アルミニウム材は、質量％でＮｉ：２０〜１００ｐｐｍを含有することを特徴とする請求項１記載のアルミニウム材の表面処理方法。