JP2635357B2 - 電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造方法

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JP2635357B2 JP7855488A JP7855488A JP2635357B2 JP 2635357 B2 JP2635357 B2 JP 2635357B2 JP 7855488 A JP7855488 A JP 7855488A JP 7855488 A JP7855488 A JP 7855488A JP 2635357 B2 JP2635357 B2 JP 2635357B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造
方法に関する。
従来の技術及び解決しようとする課題 アルミニウム電解コンデンサ用電極材として一般に用
いられるアルミニウム箔には、その実効面積を拡大して
単位面積当りの静電容量を増大するため、一般に電気化
学的あるいは化学的エッチング処理が施される。従来、
このエッチング性能の向上を目的として、エッチング処
理前に、圧延されたアルミニウム箔をアルゴン等の不活
性ガス雰囲気または真空中などの無酸化雰囲気中におい
て500〜600℃で2〜10時間高温加熱処理することが行わ
れているが、満足すべきエッチング性能、静電容量を得
られなかった。
そこで、本出願人は、アルミニウム箔表面に一定厚さ
の結晶化したγ−Al2O3皮膜を形成した電解コンデンサ
用アルミニウム材料を提案した(特公昭58−34925
号)。この材料によれば、エッチング後の箔の表面積を
拡大しえ、ひいては静電容量の増大が可能となるもので
あった。
ところが、この材料によってもなお、所期するとおり
の充分な静電容量を得られない場合があることがその後
の研究により判明した。
この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたもので
あって、エッチング性能に優れ、ひいては高静電容量を
確実に得ることのできる電解コンデンサ用アルミニウム
材料の提供を目的とするものである。
課題を解決するための手段 発明者は前述した結晶化したγ−Al2O3皮膜を形成し
たアルミニウム箔において、所期する高静電容量を実現
できない原因について探求した結果、次のような知見を
得た。即ち、結晶化したγ−Al2O3皮膜を形成したアル
ミニウム箔をエッチングした場合、γ−Al2O3皮膜を形
成したアルミニウム箔に較べて拡面率を増大しうるの
は、γ−Al2O3皮膜に存在するγ−Al2O3結晶の周囲がエ
ッチング時に孔食の形で優先的に侵食される結果、γ−
Al2O3結晶部分が核となって多数のエッチングピットを
高密度に形成しうるからであったが、エッチングによっ
てγ−Al2O3結晶以外の部分も同時にエッチングされ、
この部分でアルミニウム箔の表面溶解が生じる場合があ
ることがわかった。この場合、γ−Al2O3結晶部分にお
いてエッチングピットの形成に費される電気量が減少
し、その結果エッチングピットの数が減少しあるいは充
分な深さが得られないこととなり、所期する箔表面の拡
面率を得られないことがわかった。
この発明に係る電解コンデンサ用アルミニウム材料の
製造方法は、上記知見に基いて更なる研究の結果完成さ
れたものであり、電気化学的または化学的エッチング処
理を施す前に、アルミニウム箔表面に結晶化したγ−Al
2O3皮膜を形成したのち、陽極酸化処理を実施して厚さ7
0〜7000Åの陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする
ものである。また、さらに好ましい結果を得るために
は、陽極酸化処理後皮膜表面に観察されるγ−Al2O3
晶の平均径が1μm以下であり、その数が1mm2当り3×
104〜106個存在するものとなすのが良く、あるいはまた
陽極酸化処理を硼酸法により行うのが良い。
上記アルミニウム箔は、純度99.99%の高純度のもの
が好ましいが、これに限定されるものではなく、電解コ
ンデンサ用に使用される範囲内の純度のものであれば良
い。
結晶化したγ−Al2O3皮膜の形成方法としては、例え
ば圧延されたアルミニウム箔を平均セルサイズが10μm
以下の状態で水和処理皮膜を形成し、その後酸素を含む
雰囲気中で450℃以上の高温加熱を行う方法を挙げう
る。ただし、上記酸素を含む雰囲気中に水分が多量に含
まれるとアルミニウム箔表面にフクレが発生するため、
水分を多量に含まないよう留意する必要がある。なお水
和処理皮膜の形成方法としては、例えば蒸気または湿っ
た空気をアルミニウム箔表面に吹付ける方法、加熱され
た水またはアミン水溶液中にアルミニウム箔を浸漬する
いわゆるベーマイト処理方法、大気中において低温度で
加熱処理する方法等を挙げうる。
前記陽極酸化処理は、エッチング核となるべきγ−Al
2O3皮膜中のγ−Al2O3結晶及びその極く近傍以外の部分
に陽極酸化皮膜を被膜形成せしめて、電気化学的あるい
は化学的エッチング時の表面溶解を防止するために実施
するものである。即ち、γ−Al2O3皮膜形成後アルミニ
ウム箔を陽極酸化処理すると、陽極酸化皮膜が成長形成
されるが、γ−Al2O3結晶部分及びその極く近傍では酸
化皮膜の形成が抑制される現象が認められる。従ってγ
−Al2O3結晶及びその極く近傍をエッチング核として確
保しつつ他の部分を陽極酸化皮膜で被覆することができ
る。而して、陽極酸化皮膜の厚さが70Å未満ではエッチ
ング時にアルミニウム箔の表面溶解を防止する効果に乏
しい。逆に7000Åを超えて厚くなると、γ−Al2O3結晶
部分にも及んで陽極酸化皮膜が形成され、エッチングピ
ットの数が減少して静電容量の増大化を図れない。しか
もコイル状アルミニウム箔を用いて連続生産する場合、
陽極酸化皮膜が厚すぎると可撓性が低下し、コイル状に
巻き取った時の応力でクラックが生じ、エッチング時の
表面溶解防止効果が低下してしまうという欠点も派生す
る。従って陽極酸化処理によって形成する陽極酸化皮膜
の厚さは70〜7000Åの範囲でなければならない。特に好
ましくは20〜5000Åの厚さとするのが良い。なお、陽極
酸化皮膜の厚さは陽極酸化処理の条件例えば処理時間等
を変えることにより制御可能である。
上記陽極酸化処理の種類は特に限定されるものではな
く、通常一般に使用される処理方法を適宜使用可能であ
るが、最も好ましくは電解液として硼酸溶液あるいは硼
酸化合物の溶液を用いた硼酸法により行うのが良い。こ
れは硼酸皮膜が耐酸性に優れエッチング液に侵食されに
くいこと、及び電解コンデンサへの適用に際して実施さ
れる化成処理として通常硼酸処理が用いられることか
ら、陽極酸化皮膜の被覆状態のまま化成処理を実施でき
ることなどによる。もとより他の種類の陽極酸化法、例
えば硫酸法等でも良いが、エッチング処理後皮膜の剥離
工程が必要となりコストアップとなる。
陽極酸化処理後においては、アルミニウム材料表面
に、多数のエッチング核形成用のγ−Al2O3結晶が露出
した状態になる。ここで、この露出状態のγ−Al2O3
晶の平均径は1μm以下であるのが良い。1μmを超え
るとエッチングピットが大きくなったり、局部的な表面
溶解を生じる虞れがある。最も好ましくは、0.2〜0.6μ
mの大きさが良い。そしてまた、表面に露出状態に観察
されるγ−Al2O3結晶の数(密度)は1mm2当り3×104
106個であるのが望ましい。3×104個/mm2未満ではエッ
チングピットの数が減少し高静電容量を得られない虞れ
があるからであり、逆に106個/mm2を超えると隣接エッ
チングピットどうしが連通し、結果的に充分な拡面率が
得られない虞れがあるからである。表面に観察されるγ
−Al2O3結晶の大きさや密度は陽極酸化皮膜の膜厚やγ
−Al2O3皮膜形成のための処理条件(例えば加熱条件、
雰囲気条件等)の選択により変化させうる。
発明の効果 この発明は上述の次第で、電気化学的または化学的エ
ッチング処理を施す前に、アルミニウム箔表面に結晶化
したγ−Al2O3皮膜を形成したのち、陽極酸化処理を実
施して厚さ70〜7000Åの陽極酸化皮膜を形成することを
特徴とするものである。従って、本発明によって製作さ
れた電解コンデンサ用アルミニウム材料をエッチングし
た場合、表面に露出したγ−Al2O3結晶部分のみをエッ
チング核としてエッチングピットを形成しうるととも
に、他の陽極酸化皮膜被覆部分におけるアルミニウム箔
の表面溶解を防止しえて多数の深いエッチングピットを
確実に形成でき、高静電容量を実現しうるものとなる。
また、陽極酸化処理後表面に観察されるγ−Al2O3結晶
の平均径が1μm以下であり、かつその数が1mm2当り3
×104〜106個であるものに製作することにより、一層大
きな静電容量を実現するアルミニウム材料の提供が可能
となる。さらには、陽極酸化処理を硼酸法によるものす
ることで、エッチング時にアルミニウム箔のエッチング
ピット以外の表面溶解をより確実に防止できるアルミニ
ウム材料の提供が可能となる。
実施例 純度99.9%、厚さ100μm、平均セルサイズ5μmの
複数毎の帯状アルミニウム箔を大気中雰囲気で180℃×
6時間加熱することにより箔表面に水和処理皮膜を形成
したのち、さらに10%O2を含むArガス雰囲気中で550℃
×1時間加熱して水和処理皮膜を結晶化したγ−Al2O3
皮膜に変化させた。
次に上記各アルミニウム箔に、陽極酸化処理を実施し
(試料No2〜7)、あるいは実施することなく(試料No
1)、各種アルミニウム材料を得た。ここで、陽極酸化
処理は、陽極酸化皮膜の厚さが3000Åに達するまでは電
解液として3%硼酸アンモニウム(液温80℃)を用い、
3000Åを超えたのちは電解液として5%硼酸(液温80
℃)を用いて行い、また処理時間を各種に変えて皮膜厚
さを下記第1表のように変化させた。
そして、陽極酸化処理後各アルミニウム材料につき、
表面に観察されるγ−Al2O3結晶の平均径及びその密度
を調査したところ第1表のとおりであった。
次に各アルミニウム材料を、5%塩酸溶液(75℃)中
で電流密度を直流10A/dm2とし、7分間電解エッチング
処理した。そしてその後硼酸浴中で380Vに化成処理した
のち、各材料の静電容量を測定した。また、各材料の可
撓性の良否も調査した。それらの結果を併せて下記第1
表に示す。なお、容量値は試料No1を100%として相対比
較にて示し、可撓性は、各材料を曲率半径50mmの管に巻
いたときの陽極酸化皮膜のクラックの状態を調べた。
[実施例2] 実施例1と同じ3枚のアルミニウム箔を大気雰囲気中
で180℃×6時間加熱することにより、箔表面に水和処
理皮膜を形成したのち、Arガス中のO2濃度、加熱条件を
下記第2表のように設定して加熱し、箔表面に結晶化し
たγ−Al2O3皮膜を形成した。次に実施例1と同じ条件
で、硼酸法による陽極酸化処理を実施した。ただし陽極
酸化皮膜の厚さはいずれも2800Åとした。
そして得られたアルミニウム材料につき、表面に観察
されるγ−Al2O3結晶の平均径及びその密度を調査した
ところ、下記第2表のとおりであった。
次に各アルミニウム材料を実施例と同一の条件にてエ
ッチング処理、化成処理を順次的に実施したのち、各材
料の静電容量を測定した。容量値は同じく実施例1の試
料No1を100%として比較した。
上記第1表、第2表の結果から明らかなように、この
発明によって製作した電解コンデンサ用アルミニウム材
料は静電容量が大きいものであることを確認しえた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 雅司 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 藤平 忠雄 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 仲矢 長嗣 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 多田 清志 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−34925(JP,A) 特開 昭53−16857(JP,A) 特開 昭50−159429(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気化学的または化学的エッチング処理を
    施す前に、アルミニウム箔表面に結晶化したγ−Al2O3
    皮膜を形成したのち、陽極酸化処理を実施して厚さ70〜
    7000Åの陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする電解
    コンデンサ用アルミニウム材料の製造方法。
  2. 【請求項2】陽極酸化処理後、皮膜表面に観察されるγ
    −Al2O3結晶の平均径が1μm以下であり、かつその数
    が1mm2当り3×104〜106個である請求項1記載の電解コ
    ンデンサ用アルミニウム材料の製造方法。
  3. 【請求項3】陽極酸化処理を硼酸法により行う請求項1
    または2記載の電解コンデンサ用アルミニウム材料の製
    造方法。
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JP4651430B2 (ja) * 2005-03-30 2011-03-16 東洋アルミニウム株式会社 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
CN110220815A (zh) * 2019-07-18 2019-09-10 东莞东阳光科研发有限公司 一种化成箔氧化膜中无定型氧化铝含量的分析方法

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