JP3328796B2 - 電解コンデンサ用アルミニウム箔 - Google Patents
電解コンデンサ用アルミニウム箔Info
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Description
ルミニウム箔の創案に係り、コンデンサとして組立てる
に当って充分な強度を有する電解コンデンサ用アルミニ
ウム箔を提供しようとするものである。
に耐電圧性の緻密な酸化皮膜が形成され誘電体として利
用できること、そしてさらに電気化学的にエッチングす
ることにより表面積を拡大できることを活用してコンデ
ンサとして利用されている。このコンデンサに利用され
るアルミニウムは陽極用箔においては純度99.97%以
上、好ましくは99.98%以上のアルミニウムをベース
とし、これにその他の有意または不純物元素を必要範囲
内において配合または規制して溶製し、脱ガスやフィル
ターなどによる不純物除去等の処理を施したのち、上下
が開放した水冷式鋳型を用いるDC鋳造法で厚さ約50
0mmのスラブを鋳造し、次いで溶体化処理、熱間圧
延、冷間圧延して厚さ約0.3mmの箔地となし、またそ
の途中で焼鈍再結晶させ、あるいは焼鈍なしで箔圧延し
て厚さが約0.1mm程度の電解コンデンサ用箔とされ
る。
は、鋳型下面からの鋳型内溶湯面の高さ(湯面高さとい
う)が60〜80mm、鋳造速度40〜70mm/min
でスラブを鋳造する。このようにして得られた箔は、エ
ッチング工程で電気化学的に両面から穿孔され表面積を
拡大し芯部を残すことによって箔としての強度を付与し
ている。さらに次の化成工程で処理液、処理条件を変え
て、誘電体酸化皮膜を電気化学的に形成させる。この場
合酸化皮膜をより良質なものとするために用途によって
はエッチング工程後酸化皮膜形成前に400℃程度の温
度に加熱する場合がある。次いで製品幅に切断し、リー
ドを取付け、セパレート紙を挟み、捲き取って電解液を
含浸させてケースに入れ、封口材で封口する。その後電
圧を印加し、加工中につけた誘電体酸化皮膜の傷を修復
して完成品とされる。
アルミニウム箔は、上述の如く製造され、加工されると
ころから良好なエッチング特性が求められる他に、コン
デンサの小型化指向によって巻き取り径が小さくなり、
巻き取りの際に、芯部の折れる所謂箔折れを起こし易く
なってきた。殊に前記のようにエッチング後において、
400℃程度の温度に加熱して用いられる箔は、この4
00℃程度の温度に加熱することにより芯部強度が低下
し、上述の箔折れを起こす傾向が強くなり対策が求めら
れている。
従来技術における課題を解消することについて検討を重
ねた結果、エッチング前の箔中における特定の大きさの
ポロシティ密度に相違があってもエッチング後で加熱前
の箔強度は同じであるのに、このようなポロシティ密度
が前記したような箔折れに著しく影響していることを見
出し、本発明を完成したものであって、エッチング後4
00℃程度の温度に加熱処理して用いられる箔の折曲げ
強度を高めたものである。即ち、本発明は、アルミニウ
ム純度99.97%以上であり、エッチング後加熱して
用いられる箔であって、径が0.5μm以上である水素
ガスによって形成されるポロシティ分布密度が150個
/mm2以下であることを特徴とする電解コンデンサ用
アルミニウム箔である。
に仔細を説明すると、本発明における陽極用材料として
はアルミニウム純度がwt%で99.97%以上、更に好
ましくは99.98%以上がよい。即ち化成電圧550V
以下の高圧用箔は直流エッチングで粗面化され、また1
50V以下の中低圧用箔は主として交流エッチングによ
って粗面化されるが、このときにアルミニウム純度が9
9.97wt%未満であると、Si、Fe、Cu等の化合物の析
出を制御することが困難となり、化合物の影響でエッチ
ング中に発生する過溶解によって所望の静電容量を得る
ことができない。従って、陽極用材料のアルミニウム純
度は99.97wt%以上、より好ましくは、99.98w
t%以上である。
℃程度に加熱して用いられる箔が、この400℃程度の
温度に加熱されることにより芯部強度が低下する事実を
検討すると、結晶粒界は結晶粒内と比較すると水素ガス
などのミクロ物質が移動し易く、その結果アルミニウム
箔の結晶粒界に存在する微細なポロシティーの大きさ
は、結晶粒内のものより大きいものが多く存在する。然
してこのような状態のアルミニウム箔を400℃程度の
温度に加熱すると、小さくてエネルギー的に不安定なポ
ロシティーは粒界あるいは亜粒界を経路として更により
大きく安定している結晶粒界上のポロシティーへと集合
して粒界を破壊し、大きなポロシティーとなることによ
って箔の折曲げ強度を低下させるものと推定される。
ーはエネルギー的に不安定で、他のポロシティーと集合
できないので、その数が多くても折り曲げ強度を低下さ
せない。また、径で0.5μm以上のポロシティーの数が
150個/mm2 以上あるとエッチング後に400℃程
度の温度に加熱することによって他のポロシティーが集
合し易くなって、折り曲げ強度の低下した箇所が多くな
り、工業上採用できなくなる。なお、このような事情に
ついて、さらに説明すると、箔中の上述したようなポロ
シティーはアルミニウム溶湯を鋳造した際に鋳塊中に形
成されるものであって、このポロシティーは溶湯中のガ
ス含有量に比例するものではなく、ガス含有量の低い溶
湯でも粗大なポロシティーを多く内在する。
凝固時に晶出した水素によって形成されるが、その後の
圧延で完全には圧着されることなく、箔の最終焼鈍によ
って明瞭に確認できるようになる。その大きさは、5〜
10μmのものも存在するがその多くは5μm以下で、
2μm以下が殆どを占める。また、径が0.5〜2μmの
ポロシティーの中には、アルミニウムカーバイドのよう
な非金属介在物が水素ガスの晶出核になっている場合も
多いことが認められる。
は、前述したように、エッチング前の軟質箔中には微細
なポロシティーが存在し、これらは鋳造凝固時に形成さ
れるポロシティーに起因する。従って、箔中のポロシテ
ィーを制御するためには鋳造方法について検討すべきで
あり、即ち、水素の晶出によって形成されたポロシティ
ーの大きさは、鋳造時の成長速度、つまり、溶湯の冷却
速度および晶出核が介在物の場合は介在物の大きさに依
存するものと考えられる。例えば、冷却速度を速くすれ
ば、水素の局所的集中の前に溶湯の凝固が完了すること
によってポロシティーが微細化されることになる。
れるDC鋳造の冷却においては、鋳型による1次冷却と
冷却水による2次冷却とがあるが、冷却速度を増加する
ためには、一次冷却能を高めるために鋳型の熱伝導率を
高くする(例えばCu鋳型の採用)、2次冷却能を高める
ために鋳造速度を上げたり、メタルの鋳型との有効接触
高さ(湯面高さ)を低くし、あるいは冷却水とメタルと
の界面に油等の薄膜が生成しないように冷却水の浄化等
の管理が有効である。もちろん凝固殻が破れて溶湯がも
れることのないように鋳型形状を含めた鋳造条件を適正
に設定しなければならない。また、可動鋳型鋳造機のよ
うな連続鋳造機によって速い冷却速度で鋳塊を作製する
ことも考えられるが、シニルが均一に形成されないの
で、エッチングが不均一となり良好なコンデンサ用箔が
得られない。径が0.5μm以上の介在物の除去には、鋳
造直前にフィルター等の濾過装置を使用することが有効
である。
たものは、最終焼鈍されて、径が0.5μm以上であるポ
ロシティーの密度を150個/mm2 以下に規制された
電解コンデンサ用アルミニウム箔が適切に得られ、この
ような電解コンデンサ用アルミニウム箔は、エッチング
後の加熱中にポロシティーの成長による粒界破壊の頻度
が低くなり、その結果、上述したような折曲げ強度の低
下が著しく少いものとなる。ポロシティーの好ましい密
度は100個/mm2 以下、更に好ましくは60個/m
m2 以下である。
実施例について説明すると、Siが40ppm 、Feが30pp
m 、Cuが20ppm 、アルミ純度が99.98%の組成を有
するスラブを次の表1に示したような条件により、DC
鋳造で鋳造した。
各スラブは所定量面削した後に600℃で10時間の均
質化処理し、直ちに略均質化処理温度で熱間圧延を開始
し、常法に従った熱間圧延、冷間圧延によって厚さ90
μmの硬質箔とした。またその後これらの硬質箔に対し
不活性ガス中で330℃×5時間の熱処理を行って軟質
箔とした。
のポロシティー面密度の測定については、それぞれのエ
ッチング前の箔を下記するような条件で表面側から電解
研磨し、1mm2 当りの研磨面に存在する径が0.5μm
以上のビット量を測定しポロシティーの面密度とした。
なお、ポロシティーの形状および分布状態を別に確認す
るために、ミクロトームによって機械的に切断された箔
の断面の様子を走査型電子顕微鏡によって観察した。そ
の結果、電解研磨によって得られるビットは、形状が若
干丸くなっているものの、径および分布密度は機械的手
法で得られた断面の観察結果とほぼ一致することが確認
された。なお、析出物についてはその分布密度、サイズ
とも本発明に影響するレベルではなかった。 電解研磨液:エチルアルコール 385ml エチレングリコール・モノブチルエーテル 35ml 過塩素酸 43ml 純水 66ml の混合液 液温度 :0℃近傍 電流密度 :1A/cm2 研磨時間 :5秒〜180秒
示すエッチング液およびエッチング条件で1〜3段目の
3段電解エッチングを行い、水洗・乾燥後、350℃×
20分の熱処理を行った。その際、水洗乾燥後および熱
処理後の試料から15mm幅の試験片を切り出し、それ
らの試験片に240gの荷重をかけ、1Rで90°曲げ
試験を行って破断に至るまでの回数を測定した。また、
n=5の平均値を採用した。 エッチング液種: 3wt% HCl─(A) 12wt% HCl+3wt% H2SO4+10wt% AlCl3─
(B) 〔エッチング条件〕1段目 液種:(A) 液温:47℃ 波形:正弦波交流、周波数60Hz 電流密度:160mA/cm2 電解時間:30秒2段目 液種:(B) 液温:40℃ 波形:正弦波交流(60Hz)に直流を重畳、デューテ
ィー比0.80 電流密度:160mA/cm2 電解時間:75秒3段目 液種:(B) 液温:40℃ 波形:正弦波交流(60Hz) 電流密度:160mA/cm2 電解時間:420秒
ては次の表2に示す如くであり、このような結果から、
エッチング前のアルミニウム箔における径が0.5μm以
上のポロシティー面密度が150個/mm2 以下であれ
ば、エッチング・加熱後に一般的に30〜50%も高め
られた折曲げ強度を有するアルミニウム箔を得ることが
できることを確認した。特に0.5μm以上のポロシティ
ー面密度を100個/mm2 未満とすることにより一般
的に50回以上の折曲げ強度を得ることができることが
判る。
この種電解コンデンサ用アルミニウム箔としてエッチン
グ工程後に400℃程度の如きに加熱されるような条件
下においても芯部の強度を適切に確保し箔折れなどを起
すことのない高い曲げ強度の製品を的確に提供し、良好
なコンデンサ用箔を得しめるものであるから工業的にそ
の効果の大きい発明である。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルミニウム純度が99.97%以上で
あり、エッチング後加熱して用いられる箔であって、径
が0.5μm以上である水素ガスによって形成されるポ
ロシティーの分布面密度が150個/mm2以下である
ことを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム箔。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11209996A JP3328796B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 電解コンデンサ用アルミニウム箔 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11209996A JP3328796B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 電解コンデンサ用アルミニウム箔 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09283382A JPH09283382A (ja) | 1997-10-31 |
JP3328796B2 true JP3328796B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=14578110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11209996A Expired - Lifetime JP3328796B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 電解コンデンサ用アルミニウム箔 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3328796B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4893183B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2012-03-07 | 日本軽金属株式会社 | 電解コンデンサ用アルミニウム電極板 |
CN107086122B (zh) * | 2017-05-05 | 2018-12-25 | 湖南艾华集团股份有限公司 | 多孔铝阳极材料、制作方法及用其制作成的铝电解电容器 |
-
1996
- 1996-04-10 JP JP11209996A patent/JP3328796B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH09283382A (ja) | 1997-10-31 |
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