JP2793964B2

JP2793964B2 - 電解コンデンサ陰極用アルミニウム箔

Info

Publication number: JP2793964B2
Application number: JP24324994A
Authority: JP
Inventors: 正晴倉橋
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH0881725A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解コンデンサ陰極用
アルミニウム箔、詳しくは、交流電解エッチングが行わ
れる純アルミニウム系の電解コンデンサ陰極用アルミニ
ウム箔の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサの静電容量は電極の表面
積に比例するから、電解コンデンサ用アルミニウム箔に
は、表面積を拡大するために、一般にエッチング処理が
施される。陰極用アルミニウム箔においては、エッチン
グ方法は材料系により異なり、純アルミニウム系箔の場
合には塩酸溶液中で交流による定電流電解エッチングが
行われ、銅やマンガンを添加した合金系箔の場合には自
己腐食作用による化学エッチングが行われる。

【０００３】このうち電解エッチングが行われる純アル
ミニウム系の陰極用箔は、陽極用箔と異なり、耐電圧皮
膜を付けるための化成処理が不必要なため、普通純度の
アルミニウム箔が陰極用箔として使用されているが、表
面積の増大につながらない化学溶解（腐食）の小さい材
料のほうが高い静電容量を得る上で好ましいことから、
微量不純物の調整によりエッチング特性を改善する成分
面での工夫や、鋳塊の溶体化処理や熱間圧延での析出を
出来るだけ少なくして不純物をマトリックス中に固溶さ
せるなどの製造上の工夫が行われている。

【０００４】しかしながら、陰極用純アルミニウム系箔
に対する交流電解エッチングは塩酸溶液中で行われるた
め、電気化学的な溶解以外に化学的な溶解も避けられ
ず、実際の溶解量は理論量より多いのが常である。これ
は、電解でつくられたエッチピットの壁が化学的に溶解
されるためで、この化学的溶解作用が溶解量の増大を招
き、表面積の拡大効果を阻害している。

【０００５】一方、陽極材料として用いられる電解コン
デンサ用アルミニウム箔として、アルミニウム純度99.9
％以上で、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒのうちの１種以上を微量範囲
で含有させるとともに、これらの元素の箔表層部におけ
る合計濃度を箔内部における濃度より高めることによっ
て、エッチピットの溶解を抑制してエッチピットを深く
トンネル状に進行させ、大きな拡面率が得られるように
した電解コンデンサ用アルミニウム箔が提案されてい
る。（特開平4-62822 号公報)

【０００６】発明者は、上記の提案に着目し、これを基
礎として、静電容量が高く且つ強度、とくに電解箔に要
求される折り曲げ強度にも優れた陰極用純アルミニウム
系箔を得るために、交流電解におけるエッチピットの生
成、進行、エッチピット壁の溶解および強度特性と、微
量元素、微量含有不純物、箔の厚さ方向におけるこれら
元素の濃度分布などとの関係について多角的に検討を重
ねた結果、アルミニウム中の特定元素の含有量および濃
度分布を調整することにより、優れたエッチング特性と
強度を付与できることを発見し、本発明に至ったもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の検
討、発見に基づいてなされたものであり、その目的は、
交流電解エッチングにおける化学溶解性が抑制され、増
大した密度のエッチングピットの形成により静電容量を
高め、電解箔として必要な強度、とくに折り曲げ強度も
良好な電解コンデンサ陰極用アルミニウム箔を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による電解コンデンサ陰極用アルミニウム箔
は、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉを各々20ppm 以下、合計
で0.4ppm以上含み、Ｆｅ0.03〜0.15％、Ｓｉ0.02〜0.15
％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミ
ニウム箔であり、該アルミニウム箔の表面から厚さ方向
に0.2 μm 内部までの表層部に、前記Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒお
よびＮｉが合計で0.6 〜8000ppm の濃度で存在している
ことを構成上の特徴とする。

【０００９】本発明における微量含有成分の意義および
限定理由について説明すると、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮ
ｉは、交流電解エッチング時のエッチング皮膜の欠陥部
の発生量に関係するものであり、極微量で化学溶解性に
影響を及ぼすものであるから特に厳密に規制することが
必要である。

【００１０】Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉの含有量は各々
20ppm 以下であり、合計0.4ppm以上含有するのが好まし
い。各々の含有量が20ppm を越えると、エッチング皮膜
の欠陥が多くなり過ぎ、エッチピット壁の溶解が急増し
て表面積の減少を招く。さらに好ましくは0.1 〜20ppm
の範囲であり、0.1ppm未満ではエッチング皮膜の欠陥が
少なく、エッチングの進行が不十分となり易く、表面積
の拡大効果が得られない場合が多い。合計量が0.4ppm未
満では、エッチング皮膜の欠陥部の発生量が少な過ぎ、
エッチングの不進行が生じる。

【００１１】ＦｅおよびＳｉは、Ａｌ−Ｆｅ系およびＡ
ｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の化合物を析出してアルミニウム箔の
強度、とくに折り曲げ強度を向上させる。Ｆｅ含有量の
好ましい範囲は0.03〜0.15％であり、0.03％未満ではそ
の効果が小さく、0.15％を越えて含有すると、エッチン
グ時に化学溶解性が増大し、表面積の拡大に有効な微細
なエッチピットの壁を溶解するため、静電容量の低下を
招き易い。Ｆｅのさらに好ましい含有範囲は0.03〜0.08
％である。

【００１２】Ｓｉ含有量の好ましい範囲は0.02〜0.15％
であり、0.02％未満ではその効果が小さく、0.15％を越
えて含有すると、交流電解エッチング時に化学溶解性が
増大し、生成されたエッチピットの壁を溶解するため、
表面積が減少し、静電容量の低下を生じ易い。Ｓｉのさ
らに好ましい含有範囲は0.02〜0.08％である。通常、Ｆ
ｅ、Ｓｉともに0.04〜0.06％程度含有する。

【００１３】アルミニウム純度は99.7％以上が好まし
く、99.7％以下の純度では、ＦｅおよびＳｉの含有量が
それぞれ0.15％を越え易く、塩酸に対する化学溶解性が
増大する。高純度、例えば99.9％以上になると、一次精
錬アルミニウム地金では製造困難で、偏析純化法や三層
電解法などによる精製が必要となるから、アルミニウム
純度としては99.7以上99.9未満のものを使用するのが好
ましい。

【００１４】アルミニウム箔の表層部にＴｉ、Ｖ、Ｚｒ
およびＮｉが存在すると、塩酸による交流電解エッチン
グにおいて、箔表面の酸化皮膜に欠陥部が生じ、エッチ
ングの開始点が形成し易い。エッチングの開始点が形成
され且つエッチングが箔内部まで均一に進行するために
は、箔表面から厚さ方向に0.2 μm 内部までの表層部に
Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉが合計で0.6 〜8000ppm の濃
度( 表層部における平均含有量) で存在していることが
好ましい。0.6ppm未満ではエッチングの開始点の形成が
少な過ぎるため十分な拡面効果が得られず、8000ppm を
越えて存在すると、エッチングの開始点形成が多くなり
過ぎ、全面溶解が生じ易くなる。箔表面から厚さ方向に
0.2 μm 内部までの表層部におけるＴｉ、Ｖ、Ｚｒおよ
びＮｉの平均合計量のさらに好ましい範囲は400 〜2000
ppm である。

【００１５】アルミニウム箔の表層部以外の内部におけ
るＴｉＶ、ＺｒおよびＮｉの存在量は、好ましくは表層
部の存在量の数分の１〜十数分の１、例えば、存在量の
平均値で１／２〜１／８０の範囲である。表層部にＴ
ｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉを偏在させる方法としては、こ
れらの成分を所定量、すなわち、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒおよび
Ｎｉを各々20ppm 、合計で0.4ppm以上含有させたアルミ
ニウム素材を鋳造し、これをアルミニウム箔にする過程
において、熱間圧延時の加熱、中間焼鈍などの熱処理な
どにおいて、これらの成分を表層部に濃縮させる方法、
イオンスパッタリングや蒸着などの方法で表層部に付与
する方法などがある。なお、本発明においては、Ｃｕ、
Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇａがそれぞれ0.02％以下の
範囲で含まれていても本発明の効果に影響を及ぼすこと
はない。

【００１６】

【作用】本発明においては、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、さ
らにＦｅ、Ｓｉを特定量含有させ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒおよ
びＮｉを表面から厚さ方向に0.2 μm 内部までの表層部
に特定量存在させることにより、交流電解エッチング時
の化学溶解が抑制されてエッチング性が高まり、且つ折
り曲げ強度にも優れた陰極用アルミニウム箔が得られ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。実施例１表１に示す組成を有するアルミニウム鋳塊を製造し、均
質化処理した後、常法により熱間圧延、冷間圧延を施し
て、厚さ0.05mmのアルミニウム箔とした。ついで、アル
ミニウム箔の表層部にイオンスパッタリングによりＴ
ｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉを付与した。表層部におけるこ
れらの元素の合計量を表１に示す。なお、表１におい
て、試験材No.8は従来の陰極用純アルミニウム箔であ
る。

【００１８】

【表１】

【００１９】得られたアルミニウム箔について、下記の
方法に従って、折り曲げ強度および静電容量を評価し
た。折り曲げ試験：JIS P 8115のMIT 形自動折り曲げ試験器
を使用し、幅10±0.3mm、長さ100mm の試験片を作製し
て試験器にセットし、折り曲げ半径0.5 ±0.05mm、荷重
2.5 ±0.05N 、折り曲げ角度90±2 度、折り曲げ繰り返
し速度6 回/sの条件で折り曲げ試験を行い、試験片が破
断するまでの折り曲げ回数を測定し、折り曲げ強度を評
価した。なお、折り曲げ回数は90度曲げで1 回、元にも
どして2 回とする。静電容量測定：アルミニウム箔について、45℃のエッチ
ング液(12.5 容量％塩酸＋0.5 容量％硝酸＋0.6 容量％
リン酸）中で、電流密度0.2A/cm²で25HZの交流電解を25
0 秒間行った。その後、60℃のアジピン酸アンモニウム
溶液中で3Vに化成処理し、LCR メーターで静電容量を測
定した。折り曲げ回数および静電容量を表２に示す。表２に示さ
れるように、本発明に従うアルミニウム箔は、いずれも
従来の陰極用純アルミニウム箔に比べ、優れた静電容量
と折り曲げ強度を有している。

【００２０】

【表２】

【００２１】比較例１表３に示す組成を有するアルミニウム鋳塊を製造し、実
施例１と同様に処理して、厚さ0.05mmのアルミニウム箔
とした。ついで、アルミニウム箔の表層部にイオンスパ
ッタリングにより、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉを付与し
た。表層部におけるこれらの元素の合計量を表１に示
す。得られたアルミニウム箔について、実施例１と同一
の方法で折り曲げ強度および静電容量を評価した。結果
を表４に示す。なお、表３において、本発明の条件を外
れたものには下線を付した。

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】表４にみられるように、試験材No.1、No.2
は、所定量のＳｉおよびＦｅを含有しないため、強度が
十分でない。試験材No.3は、ＳｉおよびＦｅの含有量が
多過ぎるため、エッチング時の化学溶解性が増大し、エ
ッチングピットの壁を溶解する結果、静電容量が低下す
る。試験材No.4は、Ｖ、Ｚｒが含まれていないため、静
電容量が低い。試験材No.5は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉの含有
量が多過ぎ、表層部におけるＴｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉ
の合計量も本発明の限定範囲を越えているため、エッチ
ング開始点が過多となって全面溶解が生じる結果、静電
容量が低下している。

【００２５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、電解エ
ッチング時の化学溶解が抑制されて、静電容量が高く、
且つ強度も良好な陰極用アルミニウム箔が得られる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉを各々20ppm
以下、合計で0.4ppm以上含み、Ｆｅ0.03〜0.15％（質量
％、以下同じ）、Ｓｉ0.02〜0.15％を含有し、残部Ａｌ
および不可避的不純物からなるアルミニウム箔であり、
該アルミニウム箔の表面から厚さ方向に0.2 μm 内部ま
での表層部に、前記Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮｉが合計で
0.6 〜8000ppm の濃度で存在していることを特徴とする
電解コンデンサ陰極用アルミニウム箔。