JP2651932B2 - 電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔及びその製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、エッチング後の軟化処理による引張強度の
低下が少なく、且つエッチング特性も良好なアルミニウ
ム合金箔及びその製造方法に関するものである。
【従来の技術】
従来より、電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔
の一つとして、Al純度が99.98〜99.99%で硬質のものが
用いられている。そして、このアルミニウム合金箔をエ
ッチング処理し、所定の大きさに巻き取って陽極箔を製
造している。 しかし、このアルミニウム合金箔は硬質であるため、
このままでは所定の大きさに巻き取ることができない。
このため、エッチング処理後に陽極箔を急速加熱して軟
化させ、所定の大きさに巻き取っている。 ところで、Alが99.98〜99.99%の高純度アルミニウム
合金を得るには、三層電解法又は偏析法を用いてアルミ
ニウム地金を精製することが行われている。偏析法によ
るアルミニウム地金は、三層電解法によるものに比べて
安価であるため、電解コンデンサ陽極用アルミニウム合
金箔を製造する際にも採用され始めている。 しかしながら、偏析法によるアルミニウム合金を用い
て得られた陽極箔は、前記の急速加熱による軟化処理に
よって引張強度が低下することがあった。引張強度が低
下すると、所定の大きさに巻き取る際に加わる張力によ
って、陽極箔が切断するということがあった。
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、この引張強度の低下の原因を検討したと
ころ、偏析法によるアルミニウム合金と三層電解法によ
るアルミニウム合金とでは、その合金組成が異なり、前
者により得られた合金箔は急速加熱によって結晶粒が異
常に成長することが判明した。そして、この結晶粒の異
常成長が原因で、得られた陽極箔の引張強度が低下する
と思われる。 そこで本発明は、エッチング特性を害することなく、
且つ急速加熱しても結晶粒が異常に成長せず引張強度の
低下が少ないアルミニウム合金箔を得ることを目的とし
てなされたものである。
【課題を解決するための手段及び作用】
即ち本発明は、Si0.0025〜0.0035%、Fe0.0020〜0.00
35%、Cu0.0025〜0.0035%、Zn0.001%以下、Ga0.001%
以下、不可避的不純物0.0005%以下、残部Alよりなる電
解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔及びその製造方
法に関するものである。 本発明に係る電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金
箔の構成元素の組成範囲は、下記のとおりである。な
お、本発明について%はすべて重量%を表している。 Siは、0.0025〜0.0035%である。Siはアルミニウムの
原料であるボーキサイトに含まれているものである。偏
析法等を用いてアルミニウムを精製すると、Si含有量は
著しく低下する。しかし、Siが0.0025%未満になると急
速加熱によって結晶粒が異常成長し易くなるため、本発
明においては好ましくない。また、Siが0.0035%を超え
ても結晶粒が異常成長し易くなり、更にアルミニウム合
金箔の純度が低下してエッチング特性が不良になるた
め、好ましくない。 Feは、0.0020〜0.0035%である。Feもボーキサイトに
含まれているものである。偏析法等を用いてアルミニウ
ムを精製すると、Fe含有量は著しく低下する。しかし、
Feが0.0020%未満になると急速加熱によって結晶粒が異
常成長し易くなるため、本発明においては好ましくな
い。また、Feが0.0035%を超えるとエッチング特性が悪
くなるため、好ましくない。 Cuは、0.0025〜0.0035%である。Cuもボーキサイトに
含まれている場合があるが、その量は極めて微量であ
る。従って、アルミニウムを精製するとCuが含まれない
こともある。このような場合には、本発明においてはCu
を積極的に添加する必要が生じる。Cuが0.0025%未満に
なると、急速加熱によって結晶粒が異常成長し易くな
り、好ましくない。また、Cuが0.0035%を超えると、Si
及びFe量とのバランス次第で結晶粒が異常成長する場合
があるため、好ましくない。従って、本発明において、
Si,Fe,Cuの三元素はそれぞれほぼ同量の割合で含有させ
るのが好ましい。特に、SiとFeとの割合はSi:Fe=1.2:1
であるのが好ましい。 Znは、0.001%以下である。Znが0.001%を超えて存在
すると、急速加熱によって結晶粒が異常成長し易くなり
好ましくなく、またAl純度が低下してエッチング特性が
不良になるため好ましくない。 Gaも0.001%以下でなければならない。Gaが0.001%を
超えて存在すると、急速加熱によって結晶粒が異常成長
し易くなり、またAl純度が低下してエッチング特性が不
良になり、好ましくない。 不可避的不純物、例えば代表的にはTiが混入している
場合には、この不可避的不純物は0.0005%以下でなけれ
ばならない。不可避元素の中でも特にTiが0.0005%を超
えて存在すると、Alに対して標準電極電位の高いTiとAl
との間で局部電池を作り、エッチングの際にAlの過溶解
が生じてエッチング特性が悪くなり、好ましくない。 次に、本発明に係る電解コンデンサ陽極用アルミニウ
ム合金箔の製造方法について説明する。 本発明に係る製造方法は、Si0.0025〜0.0035%、Fe0.
0020〜0.0035%、Cu0.0025〜0.0035%、Zn0.001%以
下、Ga0.001%以下、不可避的不純物0.0005%以下、残
部Alの鋳塊を、温度580℃〜640℃、時間4時間以上の条
件で均質化処理し、次いで温度400℃以上の条件で熱間
粗圧延し、更に入側の温度400℃以上、出側の温度250℃
以下、時間2分以下の条件で熱間仕上げ圧延し、その後
中間焼鈍を行うことなく冷間圧延することを特徴とする
電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔の製造方法に
関するものである。 本発明においては、まず偏析法等で精製したアルミニ
ウム地金を準備する。このアルミニウム地金の成分元素
の割合を測定し、必要に応じてCuやSi等を添加して、特
定の成分組成を持つ鋳塊を作る。特定の成分組成にする
理由等は、前述したとおりである。 この鋳塊を、温度580〜640℃、時間4時間以上の条件
で均質化処理する。温度条件は、好ましくは600〜640
℃、更に好ましくは620〜640℃がよい。均質化処理は、
鋳塊中の各成分を均一に分散させるために行われるもの
である。温度が580℃未満であると、FeやSi等が析出し
てくるため、好ましくない。温度が640℃を超えると、
鋳塊が融解してしまう恐れがあるため、好ましくない。
また、時間が4時間未満であると、FeやSi等がAl中に均
質に固溶しきれないため、好ましくない。工業性等の面
により、6時間程度が最も好ましい。 均質化処理の後、鋳塊に熱間粗圧延が施される。熱間
粗圧延は温度400℃以上という条件で施される。温度が4
00℃未満であると、Fe,Si等が析出する恐れがあるた
め、好ましくない。 熱間粗圧延の後、熱間仕上げ圧延が施される。熱間仕
上げ圧延は、入側の温度400℃以上、出側の温度250℃以
下、時間2分以下の条件で施される。入側の温度を400
℃未満にしたり、時間を2分超えて行うと、上記条件の
範囲内の場合に比べて、Fe等の析出が多く生じる恐れが
あるため、好ましくない。出側の温度が250℃を超えた
場合も、上記条件の範囲内の場合に比べて、Fe等の析出
が多く生じる恐れがあるため、好ましくない。即ち、25
0℃を超え400℃未満の間で熱間仕上げ圧延を行ったり、
2分を超えて圧延を行うと、各種の析出物がより多く生
じるので好ましくない。 熱間仕上げ圧延の後、直ちに即ち中間焼鈍を行うこと
なく冷間圧延を施す。中間焼鈍を行うと、Fe等が析出す
る恐れがあり、好ましくない。なお、冷間圧延による加
工強度を向上させるため、熱間仕上げ圧延後の板厚はな
るべく厚い方が好ましく、具体的には6mm程度が最も好
ましい。 冷間圧延を施すことにより所望の厚さの電解コンデン
サ陽極用アルミニウム合金箔が得られる。そして、これ
にエッチング処理を施すことにより電解コンデンサ陽極
箔を得ることができる。
【実施例】
第1表に示す組成の鋳塊(厚さ400mm)を準備した。 この鋳塊を、第2表に示す条件で、均質化処理、熱間
粗圧延、熱間仕上げ圧延を行った。熱間粗圧延は400℃
以上の所定の温度で行い熱間圧延後の板厚は20mmとし、
熱間仕上げ圧延後のアルミニウム板の厚みは、実施例2
が3mmである以外は、すべて6mmとした。 このようにして得られたアルミニウム板を冷間圧延し
て、厚さ0.09mmのアルミニウム合金箔を得た。この合金
箔の評価するために、静電容量(μF/cm2)及び急速加
熱後の引張強度(kg/cm)を測定した。この結果を第3
表に示す。 なお、静電容量はこの合金箔を、56℃のエッチング液
(H2O:HCl:C2H2O(2H2O):AlCl3(6H2O)=20:2.4:1:
1)中に浸漬して、矩形波30Hz、±0.4A/cm2を4分間流
してエッチングを行った後に、5重量%ホウ酸水溶液で
80V化成を行い、8.3重量%HNO3溶液中でキャパシタンス
メーターを用いて80vf.で測定したものである。また、
急速加熱は硝酸カリウム:硝酸ナトリウム=1:1の塩浴
中に、450℃で1分間試料を保持した後、直ちに 冷するという条件で行った。引張強度は、インストロン
型引張試験機を用いてクロスヘッドスピード50mm/min.,
試料巾10mm,チャック間距離50mmの条件で行った。 以上の結果より明らかなとおり、実施例に係るアルミ
ニウム合金箔は、比較例のものに比べて静電容量及び引
張強度共に優れている。比較列1及び3は、鋳塊の組成
範囲は本発明の範囲にあるものの、熱間仕上げ圧延時に
出側の温度を高くしたために、析出物が生じた。従っ
て、各成分元素がAl中に実質的に均一に固溶せず、静電
容量及び引張強度共に、その性能が実施例のものに比べ
て劣っている。また、実施例1及び2を比較すれば明ら
かなように、熱間仕上げ圧延後の厚みを6mmとした方
が、3mmとした場合に比較して引張強度が高められてい
ることが分かる。冷間圧延により同一厚みの合金箔を得
るためには、前者の方が冷間圧延による加工度が高めら
れ、その結果強度が向上するからである。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電解コンデンサ陽
極用アルミニウム合金箔は、Si,Fe,Cu,Zn及びGaをAl中
に実質的に均一に固溶させ、且つそれらの量を一定範囲
にしたので、急速加熱しても結晶粒の以上成長を防止で
き、軟化処理後の引張強度の低下を防止できる。従っ
て、エッチング後に軟化処理した陽極箔を所定の寸法に
巻き取ることができるという効果を奏する。また、Si等
のAl以外の元素の量を一定範囲に収めたので、Al純度の
高いアルミニウム合金箔が得られ、エッチング特性に優
れ、静電容量の高い陽極箔が得られるという効果も奏す
る。 また、本発明の製造方法によれば、上記の如き特性に
優れた電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔を確実
に得ることができるという効果を奏する。 なお、以上主に硬質箔を中心として説明したが、本発
明に係る組成の合金箔及びその製造方法は、軟質箔につ
いても適用しうるものである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Si0.0025〜0.0035%、Fe0.0020〜0.0035
    %、Cu0.0025〜0.0035%、Zn0.001%以下、Ga0.001%以
    下、不可避的不純物0.0005%以下、残部Alよりなり、Al
    中に各成分元素が実質的に均一に固溶していることを特
    徴とする電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔。
  2. 【請求項2】Si0.0025〜0.0035%、Fe0.0020〜0.0035
    %、Cu0.0025〜0.0035%、Zn0.001%以下、Ga0.001%以
    下、不可避的不純物0.0005%以下、残部Alの鋳塊を、温
    度580℃〜640℃、時間4時間以上の条件で均質化処理
    し、次いで温度400℃以上の条件で熱間粗圧延し、更に
    入側の温度400℃以上、出側の温度250℃以下、時間2分
    以下の条件で熱間仕上げ圧延し、その後中間焼鈍を行う
    ことなく冷間圧延することを特徴とする電解コンデンサ
    陽極用アルミニウム合金箔の製造方法。
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