JP2011094171A - 電解コンデンサ用アルミニウム箔 - Google Patents

Abstract

【課題】低純度のアルミニウムスラブを用いて製造する際にも良好なエッチングが可能な電解コンデンサ用アルミニウム箔を提供する。
【解決手段】Ｓｉ１０〜３０ｐｐｍ、Ｆｅ１０〜４０ｐｐｍ、Ｃｕ７０ｐｐｍ未満、ＮｉをＮｉ（質量ｐｐｍ）／Ｆｅ（質量ｐｐｍ）＝１〜３の比率で含有し、残部が純度９９．９％以上のアルミニウムとその他不可避不純物よりなる組成を有し、かつ立方晶率が９５％以上である。
【選択図】なし

Description

この発明は、電解コンデンサの電極に用いられる電解コンデンサ用アルミニウム箔に関するものである。

中高圧用コンデンサ箔は直流電解エッチングを行い、アルミニウム箔表面にピット状の穴を多数開けることで表面積を拡大している。ピットは結晶方位に従って成長する性質があるため、アルミニウム箔の立方晶率を高くする必要がある。
従来、アルミニウム電解コンデンサ用箔は、純度９９．９９％以上のスラブを鋳造後、面削し、熱間圧延、冷間圧延を引き続き行い、最終圧延の前パスで中間焼鈍を行って最終冷間圧延を行い、その後最終的には５００℃以上の温度で、且つ不活性ガス雰囲気で数時間処理して製品としている（例えば特許文献１参照）。特にスラブに関しては、高立方晶率を得る必要があることから、高純度地金を用い、Ｓｉ、Ｆｅ等を１５ｐｐｍ以下に調整して使用している。

特開２００６−３５１７０４号公報（段落０００２−０００４）

しかし、スラブに高純度のアルミニウム地金を用いるとコストアップになるため、アルミ電解コンデンサ用アルミニウム箔のコストダウンのためには、使用するアルミニウムの低純度化が必要不可欠である。ところが、アルミニウム純度を低下させた際、Ｆｅ量が増加するため、従来の製法では十分な立方晶率が得られず、良好なエッチングを行うことができないという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、比較的純度の低いアルミニウム地金を用いても良好なエッチング性が得られる電解コンデンサ用アルミニウム箔を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔は、質量比で、Ｓｉ１０〜３０ｐｐｍ、Ｆｅ１０〜４０ｐｐｍ、Ｃｕ７０ｐｐｍ未満、ＮｉをＮｉ（質量ｐｐｍ）／Ｆｅ（質量ｐｐｍ）＝１〜３の比率で含有し、残部が純度９９．９％以上のアルミニウムとその他不可避不純物よりなる組成を有し、かつ立方晶率が９５％以上であることを特徴とする。

以下に、本発明で規定する条件について説明する。なお、以下の成分含有量はいずれも質量比で示されている。

Ｓｉ：１０〜３０ｐｐｍ
ＳｉはＡｌと結合して析出物を生じ、再結晶粒の粗大化を抑制して、立方晶粒の優先成長を促進させることが出来る。但し、１０ｐｐｍ未満の場合は精製コストが高くなり、工業的に不向きである。又、３０ｐｐｍを超えた場合、析出物量が多すぎて立方晶粒の優先成長までも抑制するため、高い立方晶率が得られなくなる。尚、望ましい下限は１０ｐｐｍであり、望ましい上限は２５ｐｐｍである。

Ｆｅ：１０〜４０ｐｐｍ
Ｆｅはアルミニウム箔の金属組織において結晶粒成長の抑制因子であるため、上記範囲で含有していることが望ましい。但し、１０ｐｐｍ未満の場合には精製コストが高くなり、工業的に不向きである。又、４０ｐｐｍを超えた場合、立方晶粒の優先成長を抑制し、立方晶率が低下する。尚、望ましい下限は１０ｐｐｍ、望ましい上限は３０ｐｐｍである。

Ｃｕ：７０ｐｐｍ未満
ＣｕはＡｌと結合して析出物を生じ、含有量の増加と共に再結晶粒の成長を抑制し、立方晶率の低下を引き起こすため、Ｃｕ含有量を上記範囲に定める。

Ｎｉ：Ｆｅ（ｐｐｍ）×１〜Ｆｅ（ｐｐｍ）×３
ＮｉはＡｌ及びＦｅと結合してＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系析出物を生じ立方晶粒の優先成長を促進させることができる。Ｎｉを添加しない場合、ＦｅはＡｌと結合しＡｌ−Ｆｅ系の析出物を生じ結晶粒の成長を抑制するため、Ｆｅ量を２０ｐｐｍ以下に制御することが必須であったが、Ｎｉを添加することで、Ａｌ−Ｆｅから Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉの析出形態に変化し、高い立方晶率を得ることができる。Ｎｉの必要添加量はＦｅ量の１〜３倍であり、１０〜１２０ｐｐｍである。望ましくはＦｅ量の２倍で、２０〜８０ｐｐｍである。尚、Ｎｉ／Ｆｅ＞３の場合、再結晶化が促進し、粗大結晶粒を生じるため、立方晶率が低下する。

アルミニウム純度：９９．９％以上
本発明においてアルミニウム純度９９．９％以上のものを用いるのは、トンネル状ピットを形成するのに必要な立方体方位のそろった結晶粒を得るために、不純物が阻害要因となるためである。好ましくは、アルミニウム純度は９９．９５％以上である。

立方晶率：９５％以上
エッチングピットは立方晶に沿って成長するため、高密度且つ均一に発生させるためには、高い立方晶率が必要である。９０％以下の場合、エッチング後の静電容量が低下するため、好ましくない。望ましくは９５％以上であり、本発明では、これを条件とする。

以上説明したように、本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔によれば、質量比で、Ｓｉ１０〜３０ｐｐｍ、Ｆｅ１０〜４０ｐｐｍ、Ｃｕ７０ｐｐｍ未満、ＮｉをＮｉ（質量ｐｐｍ）／Ｆｅ（質量ｐｐｍ）＝１〜３の比率で含有し、残部が純度９９．９％以上のアルミニウムとその他不可避不純物よりなる組成を有し、かつ立方晶率が９５％以上であるので、比較的低純度のスラブを用いても十分に高い立方晶率を得ることができ、エッチングに際し、良好にピット形成がなされる効果がある。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。
Ｆｅ１０〜４０ｐｐｍの低純度アルミニウム地金を用い、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉを調節して本発明組成とした後、ＤＣ鋳造を行う。
得られたスラブには、５００℃以上の温度で４時間以上保持する均質化処理を施す。均質化処理を行う加熱装置には、既知のものを用いることができる。
該均質化処理後、熱間圧延を行うに際し、５００℃以上の開始温度で、仕上り温度を２３０〜３４０℃とし、熱間圧延の加工率を８５％以上とする。
熱間圧延材は、冷間圧延に供し、総加工率９５％以上で冷間圧延を行う。この際に、箔厚が０．１２〜０．１８ｍｍの段階で中間焼鈍を行う。中間焼鈍は、１８０〜２８０℃、３時間以上の条件で行う。中間焼鈍では、既知の焼鈍炉を用いることができる。中間焼鈍後には、最終冷間圧延を施して０．１〜０．１５ｍｍの最終板厚とする。この際には、最終冷間加工率を１０〜４０％とする。なお、最終冷間圧延のパス数は特に限定されるものではない。

上記最終冷間圧延後、最終焼鈍を行う。最終焼鈍は、不活性ガスまたは還元性ガスもしくはこれらの混合ガス雰囲気中で、５００〜５８０℃の温度で３時間以上保持するものとする。最終焼鈍は、既知の焼鈍炉などを用いて行うことができる。最終焼鈍後に得られるアルミニウム箔は、高い立方晶率（９５％以上）を有している。
上記アルミニウム箔には、既知の方法により電解エッチング処理を行うことができる。電解エッチングの条件は本発明としては特に限定をされるものではなく、通常は、中高圧用電解コンデンサ用として直流による電解エッチングが行われる。
エッチング処理が行われたアルミニウム箔は、好適には中高圧用コンデンサの電極（陽極）として、電解コンデンサに組み込まれて使用される。

以下に、本発明の実施例を説明する。
アルミニウム材料を表１に示す組成（その他不可避不純物）に調整してＤＣ鋳造を行い、その後、５５０℃６時間の均質化処理を行い、熱間圧延を行った。熱間圧延は投入温度を５３０℃、仕上がり温度を３００℃、加工率を９０％とした。熱間圧延後、冷間圧延を行った。冷間圧延は加工率９８％で、厚さが０．１５μｍの時点で、２８０℃６時間の中間焼鈍を行った。中間焼鈍後に加工率２０％の最終冷間圧延を行った。最終冷間圧延後に、Ａｒ雰囲気にて５５０℃８時間の最終焼鈍を行った。

立方晶率の評価
最終焼鈍後、３５％塩酸５０ｖｏｌ／ｌ＋６０％硝酸５０ｖｏｌ／ｌの混酸溶液（常温）中に３０秒浸漬し、マクロエッチングを行った後、画像解析装置にて立方晶率を測定した。その結果を表１に示した。

粗大結晶粒の評価
上記最終焼鈍後、５００ｍｍ×１５０ｍｍサイズのアルミニウム箔を、３５％塩酸５０ｖｏｌ／ｌ＋６０％硝酸５０ｖｏｌ／ｌの混酸溶液（常温）中に３０秒浸漬し、マクロエッチングを行った後、目視観察を行い、５ｍｍφ以上の結晶粒を粗大結晶粒とした。粗大結晶粒は、エッチングピットが正常に成長しないため、容量、強度の低下を引き起こす。５００ｍｍ×１５０ｍｍサイズ内において、上記粗大結晶粒が１個以上存在した場合×、まったく存在しない場合を○とし、表１に記載した。

Claims (1)

1. 質量比で、Ｓｉ１０〜３０ｐｐｍ、Ｆｅ１０〜４０ｐｐｍ、Ｃｕ７０ｐｐｍ未満、ＮｉをＮｉ（質量ｐｐｍ）／Ｆｅ（質量ｐｐｍ）＝１〜３の比率で含有し、残部が純度９９．９％以上のアルミニウムとその他不可避不純物よりなる組成を有し、かつ立方晶率が９５％以上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箔。