JP3767924B2 - 低圧電解コンデンサ電極用アルミニウム箔およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低圧電解コンデンサの電極に使用されるアルミニウム箔およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、アルミニウム箔を電解コンデンサ電極用として用いる場合、箔表面に対し粗面化処理が施されており、低圧用コンデンサ箔（２０〜１５０Ｖｏｌｔ）に対する粗面化処理では、一般に塩酸を主体とする電解液中で交流電解エッチングが行われている。この粗面化処理の狙いは引続き行われる誘電体皮膜形成工程（Ａｌ₂Ｏ₃皮膜形成工程、以降化成工程）を経た箔の静電容量をできるだけ大きくすることであり、この粗面化が有効に行われた場合、酸化皮膜の表面積が増えて高い静電容量が得られる。その指標になる値を粗面化率と呼んでおり、粗面化率が大きい程、化成工程後の静電容量は大きくなる。
【０００３】
ただし、この粗面化率は化成工程での誘電体皮膜の厚みにより変化する。なぜなら誘電体皮膜が厚い場合、電解エッチングの際に形成されたエッチングピットが埋まり有効な表面積が減少するからである。したがって、低圧用（誘電体皮膜厚みで７０Å〜２１００Å）箔では、その粗面化処理における電解エッチングとしては交流波形が用いられている。
ところで上記に使用されるアルミニウム箔は、通常のアルミニウム圧延工程を経て製造されており、具体的には、鋳造インゴットを５００℃前後の温度に加熱し、熱間圧延を施して３〜６ｍｍ厚に仕上げた後、冷間圧延を施して８０〜１００μｍの厚みに仕上げ、さらに最終焼鈍として３００℃前後の温度で酸化性雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気で焼鈍している。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら前記従来技術によると、粗面化処理の際、エッチング減量が異常に多くなり（以後この現象を異常溶解と呼ぶ）、その結果、粗面化率が低下して所望の静電容量が得られないケースがしばしば生じ問題となっている。
本発明者は、この異常溶解の原因の解明に努めたところ、異常溶解の発生はアルミニウム箔の結晶組織に大きく影響を受けており、アルミニウム箔の結晶の大きさと立方体方位の占める割合に依存していることを見出した。
ところで、従来の製造工程により得られる低圧電解コンデンサ用のアルミニウム箔は、平均粒径が約４０μｍ前後であり、立方体方位の体積率は数％程度である。本発明は、この平均粒径と立方体方位の占める割合を変え、特定の範囲に制御することによって上記異常溶解を阻止するものであり、これにより粗面化率の低下を防止し、高い静電容量の低圧電解コンデンサを安定して得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の低圧電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、純度９９．９％以上の高純度アルミニウム箔であって、その結晶粒の平均径が５０μｍ〜１５０μｍであり、かつ立方体方位を有する結晶の体積率が１０〜８０％であることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の低圧電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法は、低圧電解コンデンサ電極用として純度９９．９％以上の高純度アルミニウム箔を冷間圧延する際に、最終厚にするための圧下率が１０〜９６％となる板厚のアルミニウム圧延材に対し２５０〜５００℃に加熱保持する中間焼鈍を行い、さらに前記アルミニウム圧延材を最終厚に圧延した後、２５０〜４５０℃に加熱保持する最終焼鈍を行い、アルミニウム箔の結晶粒の平均径を５０μｍ〜１５０μｍ、立方体方位を有する結晶の体積率を１０〜８０％に制御することを特徴とする。
【０００７】
なお、上記における立方体方位とは、結晶の軸方向［１００］［０１０］が、圧延方向およびこれと直角な方向に沿っているものをいう。
また、上記中間焼鈍は上記条件に沿えば、冷間圧延の初期でも、複数パス間のいずれに行ってもよく、所望により冷間圧延工程中に複数回行うことも可能である。また、中間焼鈍は、バッチ炉、連続炉のどちらで行うことも可能である。中間焼鈍後は、その板厚によって１パスで最終板厚に冷間圧延してもよく、また、複数パスの冷間圧延を行ってもよい。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、アルミニウム箔は低圧コンデンサ箔として十分な強度を有しており、また粗面化処理の際にも異常溶解を併発することなく良好に粗面化され、所望の静電容量がバラツキなく安定して得られる。
次に、本発明における各条件の限定理由を説明する。
【０００９】
（結晶粒平均径：５０μｍ〜１５０μｍ）
結晶粒径を限定することにより異常溶解が防止され、所定の強度が得られる。
なお、結晶粒径が５０μｍ未満だと異常化学溶解が発生し、また１５０μｍを越えると所定の強度が得られないため、結晶粒平均径を５０〜１５０μｍとした。なお、同様の理由で下限を６０μｍ、上限を８０μｍとするのが好ましい。
【００１０】
（立方体方位体積率：１０〜８０％）
また、立方体方位を有する組織の体積分率を限定することにより異常溶解が防止され、所定の強度が得られる。
なお、体積率が１０％未満であると、異常な化学溶解が生じ所定の静電容量が得られず、８０％を越えると強度不足となるため、立方体方位の体積率を１０〜８０％とする。なお、同様の理由で下限を１５％、上限を５０％にするのが好ましくは、さらに下限を２０％、上限を３０％とするのが一層好ましい。
【００１１】
（中間焼鈍時板厚：圧下率１０〜９６％）
上記圧下率は、中間焼鈍するアルミニウム圧延材を最終厚に冷間圧延するために必要な圧下率を示しており、中間焼鈍時の板厚を制限することにより、所望の立方体方位の割合を得ることができる。
なお、圧下率が１０％未満になる板厚では中間焼鈍後の加工が不十分で立方体方位の割合が十分に増加せず、また、圧下率が９６％を越えるとなる板厚では、その後の加工度が高くて、結晶粒が細かくなりすぎるとともに、かえって立方体方位の割合も減少するため上記範囲とする。なお、同様の理由で下限を２０％、上限を８０％とするのが好ましい。
【００１２】
（中間焼鈍温度：２５０〜５００℃）
中間焼鈍によって、後の冷間圧延で所望の結晶粒径と立方体方位の割合が得られる。この中間焼鈍温度が２５０℃未満であると、上記の作用が十分に得られず、また、５００℃を超えると、結晶粒が粗大化して、材料強度が大きく低下し、その後の冷間圧延のスピードが極度に遅くなり、生産性の上で好ましくないため上記範囲とする。なお、同様の理由により、下限を３００℃、上限を４００℃にするのが望ましい。
【００１３】
（最終焼鈍温度：２５０〜４５０℃）
冷間圧延後は、常法と同様の温度条件で最終焼鈍を行う。
【００１４】
【実施例】
高純度９９．９２％及び９９．９８％アルミニウムをそれぞれ５ｋｇ金型（３０×１５０×４００ｍｍ）に鋳込み、５８０℃に加熱した後、熱間圧延を行い、６ｍｍ厚迄仕上げた。さらに、冷間圧延を種々の厚みまで行い、その後、表１に示すように一部比較材を除いてソルトバス中で中間焼鈍を３０秒行った後、冷間圧延にて、０．０９ｍｍ（最終厚）迄圧延し、最終焼鈍を３００℃もしくは４００℃で行った。
これらの試料について電解エッチングを行って電気化学的溶解減量を測定するとともに、結晶粒径及び立方体方位の体積率を調べ、さらに引張強度を測定し、それらの結果を表２に示した。
なお、電解エッチング条件は下記のとおりである。

【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
表２から明らかなように、本発明材では、結晶粒度、立方体方位の割合とも所定の範囲内にあり、強度は要求値を満たし、また、エッチング時にも異常溶解はなく、腐食減量は小さくて良好なエッチングがなされている。これに対し、中間焼鈍を行っていない比較材では、異常溶解が起こり、腐食減量も大きなものとなっている。また、本発明の範囲を外れて中間焼鈍を行った比較材では、結晶粒度または立方体方位の割合が本発明の規定範囲を外れており、強度が不十分か、腐食減量が異常に増大している。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の低圧電解コンデンサ電極用アルミニウム箔およびその製造方法によれば、純度９９．９％以上の高純度アルミニウム箔の結晶粒の平均径が５０μｍ〜１５０μｍ、立方体方位を有する結晶の体積率が１０〜８０％に制御されるので、低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔として所定の強度が確保され、また電解エッチング時にバラツキなく良好なエッチングがなされ、低圧電解コンデンサとして所望の静電容量を安定して得ることができる。

Claims (2)

1. 純度９９．９％以上の高純度アルミニウム箔であって、その結晶粒の平均径が５０μｍ〜１５０μｍであり、かつ立方体方位を有する結晶の体積率が１０〜８０％であることを特徴とする低圧電解コンデンサ電極用アルミニウム箔
2. 低圧電解コンデンサ電極用として純度９９．９％以上の高純度アルミニウム箔を冷間圧延する際に、最終厚にするための圧下率が１０〜９６％となる板厚のアルミニウム圧延材に対し２５０〜５００℃に加熱保持する中間焼鈍を行い、さらに前記アルミニウム圧延材を最終厚に圧延した後、２５０〜４５０℃に加熱保持する最終焼鈍を行い、アルミニウム箔の結晶粒の平均径を５０μｍ〜１５０μｍ、立方体方位を有する結晶の体積率を１０〜８０％に制御することを特徴とする低圧電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法