JP3930033B1 - Aluminum foil for electrolytic capacitors - Google Patents

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Abstract

【課題】解コンデンサ用アルミニウム箔を無電解エッチングによって高い粗面化率を得ることを可能にする。
【解決手段】エッチングに供される電解コンデンサ用アルミニウム箔であって、質量比で、Si:5〜40ppm、Fe:5〜40ppm、Pb:0.1〜3ppm含有し、かつ、Mn、Ni、Sn、Ag、Pt、Auから選ばれる元素のうち、一種、又は二種以上を添加元素として総量で20〜200ppm含有し、残部が99.9%以上のAlと不可避不純物からなる組成を有し、かつ、前記添加元素の配置状態が、酸化皮膜−アルミニウム箔生地界面より生地側に10nm深さを1とした場合、酸化皮膜中央部において5〜50であり、前記界面において80〜150の濃度比を有する。
【選択図】図1
A high roughening rate of an aluminum foil for a decapacitor can be obtained by electroless etching.
An aluminum foil for electrolytic capacitors to be used for etching, containing, by mass ratio, Si: 5 to 40 ppm, Fe: 5 to 40 ppm, Pb: 0.1 to 3 ppm, and Mn, Ni, Among elements selected from Sn, Ag, Pt, and Au, one or two or more elements are contained as additive elements in a total amount of 20 to 200 ppm, and the balance is composed of 99.9% or more of Al and inevitable impurities. And, when the arrangement state of the additive element is 10 nm deeper than the oxide film-aluminum foil cloth interface, the concentration is 5-50 at the center of the oxide film, and the concentration is 80-150 at the interface. Have a ratio.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、電解コンデンサの電極、特に陽極に好適に用いられる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔に関するものである。   The present invention relates to an aluminum foil for electrolytic capacitor electrodes that is suitably used for electrodes of electrolytic capacitors, particularly anodes.

従来、電解コンデンサ用エッチング箔は、99.9%以上のアルミニウム純度で、Si:5〜20ppm、Fe:5〜20ppm、Cu:10〜80ppm、Pb:0.1〜3ppm、その他微量不純物1〜100ppmで構成され、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、付加圧延を経て、500℃以上、3時間以上の焼鈍を行って95%以上の立方晶率が得られたアルミニウム箔として製造されている。
該アルミニウム箔は、さらに、強酸溶液中で電解エッチングを行い、腐食孔(以降ピット)を発生させた後、酸溶液中で、電解又は化学溶解により、ピット径を次工程の化成における電圧に応じた大きさに拡大している。
高純度アルミニウム箔の特徴として、酸溶液中では不動態化が進行するため、化学溶解性が低く、このため、電解エッチングが不可欠であると考えられている。電解エッチングにて必要なピット数を得るためには、40〜60C/cmの電気量が必要となり、これを得るために大量の電気を消費している。
上記した電気量の低減に対しては、アルミニウム箔のエッチング性を向上させることが有効である。例えば特許文献1では、各種元素を酸化皮膜表面、又は、酸化皮膜と箔基体界面に配置することが提案されている。該特許文献1において、箔表面に配置された元素は、エッチングピットの基点として作用するため、極表層部に配置することが重要であると指摘されている。
特開平4−213810号公報
Conventionally, the etching foil for electrolytic capacitors has an aluminum purity of 99.9% or more, Si: 5 to 20 ppm, Fe: 5 to 20 ppm, Cu: 10 to 80 ppm, Pb: 0.1 to 3 ppm, and other trace impurities 1 to Made of 100ppm, manufactured as an aluminum foil that has undergone hot rolling, cold rolling, intermediate annealing, additional rolling, annealing at 500 ° C or more for 3 hours or more, and having a cubic rate of 95% or more. Yes.
The aluminum foil is further subjected to electrolytic etching in a strong acid solution to generate corrosion holes (hereinafter referred to as pits), and then the electrolytic solution or chemical dissolution in the acid solution to change the pit diameter according to the voltage in the formation of the next process. It has expanded to the size.
As a feature of high-purity aluminum foil, since passivation proceeds in an acid solution, chemical solubility is low, and therefore, electrolytic etching is considered indispensable. In order to obtain the required number of pits by electrolytic etching, an amount of electricity of 40 to 60 C / cm 2 is required, and a large amount of electricity is consumed to obtain this.
For reducing the amount of electricity described above, it is effective to improve the etching property of the aluminum foil. For example, Patent Document 1 proposes disposing various elements on the surface of the oxide film or on the interface between the oxide film and the foil substrate. In Patent Document 1, it is pointed out that the element arranged on the surface of the foil acts as a base point of the etching pit, so that it is important to arrange it in the extreme surface layer portion.
JP-A-4-213810

特許文献1に示されるものでは、箔表面に配置された元素は、エッチングピットの基点として作用するのみであるため、極表層部に配置することが重要であると指摘されている。すなわち、酸化皮膜−アルミニウム界面のイオン強度と、0.1μmまでの箔表層部を除いた基体内部のイオン強度比が1.2〜30で、且つその際のP、V、Ti、Cr、Ni、Ta、Zr、C、Be等の各種元素は、0.1μmまでの箔表層部を除いた箔内部にて1〜40ppmであることが提案されている。
電解エッチングを行う場合、エッチングピットの基点として作用するレベルであれば、上記範囲で問題はない。しかし、本発明の目的である化学エッチングを主体とした場合、上記濃化度合いでは反応性が低く実用的ではない。
In what is shown in Patent Document 1, it is pointed out that it is important to arrange the element arranged on the surface of the foil because the element arranged on the surface of the foil only acts as a base point of the etching pit. That is, the ionic strength ratio of the oxide film-aluminum interface and the ionic strength ratio inside the substrate excluding the foil surface layer up to 0.1 μm is 1.2-30, and P, V, Ti, Cr, Ni at that time It has been proposed that various elements such as Ta, Zr, C, and Be are 1 to 40 ppm inside the foil excluding the foil surface layer up to 0.1 μm.
When electrolytic etching is performed, there is no problem in the above range as long as the level acts as a base point of etching pits. However, when chemical etching, which is the object of the present invention, is mainly used, the above degree of concentration is not practical because of low reactivity.

本発明の目的である、化学溶解を主体としたエッチングピット発生においては、酸化皮膜−アルミニウム界面にて、急激に化学反応を引き起こす必要がある。そのためには、箔内部と界面部分での電位差が大きければ大きいほど有効であり、極狭い領域において、濃度勾配が生じていることが重要である。
又、エッチングの進行は箔表面の欠落を同時に生じているため、エッチング反応が発生した後も、継続的に反応を引き起こす必要があり、ある程度、箔内部まで、反応元素を配置する必要がある。
In the generation of etching pits mainly composed of chemical dissolution, which is the object of the present invention, it is necessary to rapidly cause a chemical reaction at the oxide film-aluminum interface. For that purpose, the larger the potential difference between the inside of the foil and the interface portion, the more effective, and it is important that a concentration gradient occurs in an extremely narrow region.
Further, since the progress of the etching causes the foil surface to be lost at the same time, it is necessary to continuously cause the reaction even after the etching reaction has occurred, and it is necessary to arrange the reaction element to some extent inside the foil.

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、高純度アルミニウム箔の化学反応性を著しく高め、電気を使用することなくピット発生が可能な箔を提供することにより、エッチングにおける、コストダウン、生産性向上を目的とするものである。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and significantly reduces the chemical reactivity of high-purity aluminum foil, and provides a foil capable of generating pits without using electricity, thereby reducing costs in etching. The purpose is to improve productivity.

すなわち、本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔のうち、請求項1記載の発明は、エッチングに供される電解コンデンサ用アルミニウム箔であって、質量比で、Si:5〜40ppm、Fe:5〜40ppm、Pb:0.1〜3ppm含有し、かつ、Mn、Ni、Sn、Ag、Pt、Auから選ばれる元素のうち、一種、又は二種以上を添加元素として総量で20〜200ppm含有し、残部が99.9%以上のAlと不可避不純物からなる組成を有し、かつ、前記添加元素の配置状態が、酸化皮膜−アルミニウム箔生地界面より生地側に10nm深さを1とした場合、酸化皮膜中央部において5〜50であり、前記界面において80〜150の濃度比を有することを特徴とする。   That is, among the aluminum foils for electrolytic capacitors of the present invention, the invention according to claim 1 is an aluminum foil for electrolytic capacitors to be used for etching, and in terms of mass ratio, Si: 5 to 40 ppm, Fe: 5 to 40 ppm , Pb: 0.1 to 3 ppm, and among elements selected from Mn, Ni, Sn, Ag, Pt, and Au, one or two or more elements as additive elements are contained in a total amount of 20 to 200 ppm, and the balance Is a composition comprising 99.9% or more of Al and inevitable impurities, and the arrangement state of the additive element is 10 nm deep from the oxide film-aluminum foil cloth interface to the cloth side, the oxide film It is 5 to 50 in the central portion, and has a concentration ratio of 80 to 150 at the interface.

請求項2記載の電解コンデンサ用アルミニウム箔の発明は、請求項1記載の発明において、前記不可避不純物中、Cu含有量が質量比で10ppm以下であることを特徴とする。 The invention of the aluminum foil for electrolytic capacitors according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the Cu content in the inevitable impurities is 10 ppm or less by mass ratio.

請求項3記載の電解コンデンサ用アルミニウム箔の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記不可避不純物は、Cu以外の総量が100ppm以下であることを特徴とする。 A third aspect of the invention of the aluminum foil for electrolytic capacitors according to the first or second aspect of the invention is characterized in that the inevitable impurities have a total amount other than Cu of 100 ppm or less.

以下に、本発明の各成分による作用および各成分を限定した理由を説明する。なお、以下における成分含有量はいずれも質量比である。   Below, the effect | action by each component of this invention and the reason which limited each component are demonstrated. In addition, all the component content in the following is mass ratio.

Si:5〜40ppm、Fe:5〜40ppm
Si、FeはAlと化合し適度に析出物を生成し、再結晶粒の粗大化を抑制するし、Cube粒の優先成長を促進することができる。ただし、各々、5ppm未満の場合精製コストが高くなり、工業的には不向きである。一方、各々40ppm超の場合、析出物の総量が多くなりすぎてCube粒の優先成長まで制御するため、高い立方晶率が得られなくなる。このため、Si、Feの含有量を上記範囲に定める。なお、望ましい下限は、Si、Feともに10ppmであり、望ましい上限はSi、Feともに20ppmである。
Si: 5 to 40 ppm, Fe: 5 to 40 ppm
Si and Fe combine with Al to appropriately generate precipitates, suppress coarsening of recrystallized grains, and promote preferential growth of Cube grains. However, if it is less than 5 ppm, the purification cost becomes high, which is unsuitable industrially. On the other hand, in the case where each exceeds 40 ppm, the total amount of precipitates becomes too large to control the preferential growth of Cube grains, so that a high cubic crystal ratio cannot be obtained. For this reason, the content of Si and Fe is set within the above range. A desirable lower limit is 10 ppm for both Si and Fe, and a desirable upper limit is 20 ppm for both Si and Fe.

Pb:0.1〜3ppm
Pbはエッチングにおける表面溶解を均一にする元素である。ただし、0.1ppm未満ではその効果が期待できず、3ppm超では溶解性が高くなりすぎて過剰溶解を起こす。したがって、Pbの含有量を上記に定める。なお、望ましい下限は、0.2ppmであり、望ましい上限は1ppmである。
Pb: 0.1 to 3 ppm
Pb is an element that makes surface dissolution uniform in etching. However, if it is less than 0.1 ppm, the effect cannot be expected, and if it exceeds 3 ppm, the solubility becomes too high and excessive dissolution occurs. Therefore, the content of Pb is defined above. A desirable lower limit is 0.2 ppm, and a desirable upper limit is 1 ppm.

Mn、Ni、Sn、Ag、Pt、Auの一種、又は二種以上:総量20〜200ppm
これら添加元素は表面濃縮を起こし、アルミニウム化合物として箔表面付近に存在することにより、電位を貴とし、その周辺の溶解性を高める元素である。これらの元素が酸化皮膜−アルミニウム箔生地界面に濃縮することにより、内部との電位差が大きくなり急激な化学溶解反応を示す。内部との電位差が大きいほど反応性が高くなる。又、酸化皮膜領域にも若干入り込むことにより、酸化皮膜を適度に脆弱化し、エッチング反応の均一性が向上する。ただし、上記添加元素の総量が20ppm未満であると、上記作用が得られず、一方、一方、200ppmを超えて含有すると、ピット生成が過度になりピットの結合などによって却ってピット生成効率が悪くなる。なお、同様の理由で下限を50ppm、上限を180ppmとするのが望ましい。
One or more of Mn, Ni, Sn, Ag, Pt, Au: Total amount 20 to 200 ppm
These additive elements cause surface concentration and are present in the vicinity of the foil surface as an aluminum compound, thereby making the potential noble and increasing the surrounding solubility. When these elements are concentrated at the interface between the oxide film and the aluminum foil fabric, the potential difference from the inside increases and a rapid chemical dissolution reaction is exhibited. The greater the potential difference from the inside, the higher the reactivity. Further, by slightly entering the oxide film region, the oxide film is moderately brittle and the uniformity of the etching reaction is improved. However, if the total amount of the additive elements is less than 20 ppm, the above action cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 200 ppm, pit generation becomes excessive and pit generation efficiency deteriorates due to pit bonding. . For the same reason, it is desirable to set the lower limit to 50 ppm and the upper limit to 180 ppm.

Cu:10ppm以下
Cuはアルミの溶解性を高める元素ではあるが、強い表面濃化を示さないため、表層のエッチング性を高めることができない。その半面、内部での溶解性が高くなる結果、ピット径の拡大工程において、過剰溶解を生じ静電容量が低下してしまう。そのため、不純物として10ppm以下に抑制することが望ましい。なお、さらに望ましくは、5ppm以下とする。
Cu: 10 ppm or less Although Cu is an element that enhances the solubility of aluminum, it does not show a strong surface concentration, so that the etching property of the surface layer cannot be enhanced. On the other hand, as a result of the increased solubility in the interior, excessive dissolution occurs in the pit diameter enlargement process, resulting in a decrease in capacitance. Therefore, it is desirable to suppress it as 10 ppm or less as an impurity. More preferably, it is 5 ppm or less.

不可避不純物量(Cu以外で総量100ppm以下)
不可避不純物量が多いと、過度にピットが発生し、ピット合体を生じ容量が低下したり、必要以上に溶解が進むため、Cu以外の不可避不純物量の総量を100ppm以下にするのが望ましい。さらに望ましくは、20ppm以下である。
Inevitable impurities (total amount is 100ppm or less except Cu)
If the amount of unavoidable impurities is large, pits are generated excessively, pit coalescence occurs, the capacity is reduced, and dissolution proceeds more than necessary. Therefore, the total amount of unavoidable impurities other than Cu is preferably 100 ppm or less. More desirably, it is 20 ppm or less.

添加元素濃度比:10nm深さを1として、
酸化皮膜中央部5〜50、界面80〜150
酸化皮膜での上記添加元素が表層部で濃縮されており、ピット生成が効果的に促進され、また、アルミニウム箔生地の深さ方向にピットが効果的に成長して粗面化率を向上させる。
なお、界面での前記添加元素濃度が相対比で80未満であると、発生速度が遅く十分なピットが得られない一方、150を越えると、過剰に反応して、ピットが欠落する。また、酸化皮膜中央部での前記添加元素濃度が相対比で5未満であると、酸化皮膜の抵抗が強く、十分に反応しない一方、50を越えると、全面溶解を起こす。このため、上記濃度比を規定する。
なお、上記添加元素が二種以上の場合、総量で上記濃度比を示せばよい。上記濃度比は、例えばイオン強度比で示すことができる。
また、上記元素濃度は、透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。その際に、該電子顕微鏡の分析スポット径内における平均値として元素濃度が得られる。透過型電子顕微鏡における分析スポット径は、通常、2〜10nmとなる。ただし、該分析スポット径が本発明として限定されるものではない。
Additive element concentration ratio: 10 nm depth is 1,
Oxide film center 5-50, interface 80-150
The above-mentioned additive elements in the oxide film are concentrated in the surface layer portion, pit generation is effectively promoted, and pits grow effectively in the depth direction of the aluminum foil fabric to improve the roughening rate. .
When the concentration of the additive element at the interface is less than 80 in relative ratio, the generation rate is slow and sufficient pits cannot be obtained. On the other hand, when the concentration exceeds 150, excessive reaction occurs and pits are lost. Further, when the concentration of the additive element at the central portion of the oxide film is less than 5 in relative ratio, the resistance of the oxide film is strong and does not react sufficiently, whereas when it exceeds 50, the entire surface is dissolved. For this reason, the said density | concentration ratio is prescribed | regulated.
In addition, what is necessary is just to show the said density | concentration ratio with a total amount, when the said additional element is 2 or more types. The concentration ratio can be represented by, for example, an ionic strength ratio.
The element concentration can be measured using a transmission electron microscope. At that time, the element concentration is obtained as an average value within the analysis spot diameter of the electron microscope. The analysis spot diameter in the transmission electron microscope is usually 2 to 10 nm. However, the analysis spot diameter is not limited as the present invention.

アルミニウム純度:99.9%以上
純度99.9%未満であると、結晶方位の均一性がなくなり、正常なエッチングピットが得られない。結晶方位の均一性を確保して立方晶率を95%以上に保つためには、99.9%以上のアルミニウム純度が必要である。
Aluminum purity: 99.9% or more If the purity is less than 99.9%, the uniformity of crystal orientation is lost and normal etching pits cannot be obtained. An aluminum purity of 99.9% or more is necessary to ensure the uniformity of crystal orientation and keep the cubic ratio at 95% or more.

なお、エッチング処理に供される直前のアルミニウム箔では、表面に適度な厚さの酸化皮膜が形成されていることが必要である。この酸化皮膜厚さが20Å未満になると、表面溶解過多による粗面化率の低下が生じ、60Åを超えると局部的な溶解形態になり粗面化率の低下となるので、20〜60Åの範囲が望ましい。酸化皮膜厚さは、例えば、X線光電子分析(ESCA)によって測定することができる。   Note that the aluminum foil immediately before being subjected to the etching treatment needs to have an oxide film with an appropriate thickness formed on the surface. When the thickness of the oxide film is less than 20 mm, the roughening rate is reduced due to excessive surface dissolution. When the thickness exceeds 60 mm, the surface is dissolved locally and the roughening rate is decreased. Is desirable. The oxide film thickness can be measured by, for example, X-ray photoelectron analysis (ESCA).

以上説明したように、本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔によれば、エッチングに供される電解コンデンサ用アルミニウム箔であって、質量比で、Si:5〜40ppm、Fe:5〜40ppm、Pb:0.1〜3ppm含有し、かつ、Mn、Ni、Sn、Ag、Pt、Auから選ばれる元素のうち、一種、又は二種以上を添加元素として総量で20〜200ppm含有し、残部が99.9%以上のAlと不可避不純物からなる組成を有し、かつ、前記添加元素の配置状態が、酸化皮膜−アルミニウム箔生地界面より生地側に10nm深さを1とした場合、酸化皮膜中央部において5〜50であり、前記界面において80〜150の濃度比を有するので、電解エッチングにおいてもピットが効率的に生成され、良好な粗面化率を得ることが可能になる。これにより電解コンデンサ製造に際し、コストダウン、生産性向上が可能になる。   As described above, according to the aluminum foil for electrolytic capacitors of the present invention, it is an aluminum foil for electrolytic capacitors to be used for etching, and in terms of mass ratio, Si: 5 to 40 ppm, Fe: 5 to 40 ppm, Pb: It contains 0.1 to 3 ppm, and among elements selected from Mn, Ni, Sn, Ag, Pt, and Au, one or two or more elements are contained as additive elements in a total amount of 20 to 200 ppm, and the balance is 99.99 ppm. When the composition of the additive element is 9% or more and unavoidable impurities and the arrangement state of the additive element is 10 nm deep at the fabric side from the oxide film-aluminum foil fabric interface, 5 to 50, and has a concentration ratio of 80 to 150 at the interface, so that pits are efficiently generated even in electrolytic etching, and a good roughening rate can be obtained. It becomes possible. This makes it possible to reduce costs and improve productivity when manufacturing electrolytic capacitors.

純度99.9%以上で本発明の成分となるように調製された高純度アルミニウム材を用意する。該アルミニウム材は、好適には純度99.95%以上とする。
該アルミニウム材は常法により得ることができ、本発明としては特にその製造方法が限定されるものではない。例えば、半連続鋳造によって得たスラブを熱間圧延したものを用いることができる。なお、スラブに対し、例えば500℃以上、30分以上の均熱処理を行った後、熱間圧延に供するものであってもよい。熱間圧延の仕上がり温度は、例えば250〜400℃とする。その他に連続鋳造により得られる高純度アルミニウム材を対象とするものであってもよい。上記熱間圧延または連続鋳造圧延によって例えば数mm厚程度のシート材とする。
A high-purity aluminum material prepared to be a component of the present invention with a purity of 99.9% or more is prepared. The aluminum material preferably has a purity of 99.95% or more.
The aluminum material can be obtained by a conventional method, and the production method is not particularly limited in the present invention. For example, a hot-rolled slab obtained by semi-continuous casting can be used. The slab may be subjected to hot rolling after, for example, soaking at 500 ° C. for 30 minutes or more. The finishing temperature of hot rolling is, for example, 250 to 400 ° C. In addition, a high-purity aluminum material obtained by continuous casting may be used. For example, a sheet material having a thickness of about several mm is formed by the hot rolling or continuous casting rolling.

上記シート材に対し冷間圧延を行い、数十μmから100μm程度のアルミニウム箔を得る。なお、冷間圧延途中あるいは冷間圧延終了後に適宜脱脂を加えてもよく、また冷間圧延の途中で適宜中間焼鈍を加えても差し支えない。   The sheet material is cold-rolled to obtain an aluminum foil of about several tens of μm to 100 μm. In addition, degreasing may be appropriately added during the cold rolling or after the end of the cold rolling, and intermediate annealing may be appropriately added during the cold rolling.

最終冷間圧延後には、最終焼鈍熱処理を行う。最終焼鈍の加熱条件は、前記した添加元素を極表層部に濃縮させるために重要であり、500℃以上、3時間以上で加熱するのが望ましい。例えば、500〜600℃×3〜36hrの加熱条件で、Hなどを用いた還元性雰囲気または、Ar、N等の不活性雰囲気中で加熱することで平均厚さで20〜60Åの酸化皮膜を有するアルミニウム合金箔を得ることができる。還元性雰囲気では、Hなどの還元性ガスに不活性ガスや微量の酸素などを混合した混合ガスを用いることも可能であり、同じく不活性雰囲気で、酸素などを混合した混合ガスを用いることができる。還元性雰囲気や不活性雰囲気に混合する酸素濃度としては、例えば10〜40ppmを示すことができる。
最終焼鈍の結果、アルミニウム箔の立方晶率は95%以上であるのが望ましい。また、上記焼鈍によって前記添加元素が表層部に濃縮する。なお、焼鈍を真空下で行うと、表面に酸化皮膜が適切に形成されずエッチング時に良好なエッチングが困難になる。
After the final cold rolling, a final annealing heat treatment is performed. The heating conditions for the final annealing are important for concentrating the additive elements described above in the extreme surface layer portion, and it is desirable to heat at 500 ° C. or higher for 3 hours or longer. For example, oxidation is performed at an average thickness of 20 to 60 mm by heating in a reducing atmosphere using H 2 or the like or an inert atmosphere such as Ar or N 2 under a heating condition of 500 to 600 ° C. × 3 to 36 hours. An aluminum alloy foil having a film can be obtained. In a reducing atmosphere, it is possible to use a mixed gas in which an inert gas or a small amount of oxygen is mixed with a reducing gas such as H 2. Similarly, a mixed gas in which oxygen is mixed in an inert atmosphere is used. Can do. The oxygen concentration mixed in the reducing atmosphere or the inert atmosphere can be 10 to 40 ppm, for example.
As a result of the final annealing, the cubic rate of the aluminum foil is desirably 95% or more. Moreover, the said additional element concentrates on a surface layer part by the said annealing. If annealing is performed under vacuum, an oxide film is not properly formed on the surface, and good etching becomes difficult during etching.

上記最終焼鈍の結果、図1に示すように、酸化皮膜とアルミニウム箔生地との界面から生地側に10nm深さでの添加元素濃度を1として、酸化皮膜内部で5〜50、界面のアルミニウム箔生地で80〜150で添加元素の濃度分布が得られる。なお、図1では、イオン強度比で濃度比が示されている。濃度比は、この他に、質量%の方法により示すことができる。   As a result of the above-mentioned final annealing, as shown in FIG. 1, the additive element concentration at a depth of 10 nm from the interface between the oxide film and the aluminum foil fabric to the fabric side is 1, and 5-50 inside the oxide film, the aluminum foil at the interface The concentration distribution of the additive element is obtained at 80 to 150 in the dough. In FIG. 1, the concentration ratio is shown by the ionic strength ratio. In addition to this, the concentration ratio can be indicated by a mass% method.

なお、最終焼鈍において、加熱温度が低すぎたり、保持時間が短すぎると、界面での前記添加元素の濃度が相対比で80以上とならず、また、雰囲気中の酸素濃度が高すぎると、150以下とならない。また、最終焼鈍の加熱温度が低すぎると酸化皮膜内での前記添加元素の濃度が相対比で5以上とならず、高すぎると50以下とならない。   In the final annealing, if the heating temperature is too low or the holding time is too short, the concentration of the additive element at the interface does not exceed 80 in relative ratio, and if the oxygen concentration in the atmosphere is too high, It will not be less than 150. Further, if the heating temperature of the final annealing is too low, the concentration of the additive element in the oxide film does not become 5 or more in relative ratio, and if it is too high, it does not become 50 or less.

上記各工程を経て得られたアルミニウム箔には、その後、エッチング処理がなされる。該エッチング工程は塩酸を主体とする電解液や塩酸を含まない電解液を用いた無電解エッチングにより行うことができる。ただし、本発明としては、電解エッチングを採用するものであってもよく、その場合にも良好な粗面化率が得られる。
エッチング処理は、表層部除去工程と、エッチングピット発生工程と、エッチングピット孔径拡大工程により行うことができる。 表層部除去工程は、酸化皮膜を含む表層部を溶解することによって除去する。表層部除去後は、アルミニウム箔表面にエッチングピットを発生させるエッチングピット発生工程を行う。エッチングピット発生工程後に、エッチングピット孔径拡大工程を行う。
エッチング処理においては、無電解においてもピットが高密度で形成され、高い粗面化率が得られる。この箔を化成処理し、必要な耐電圧を得た後、常法により電解コンデンサに電極として組み込むことにより静電容量の高いコンデンサが得られる。
The aluminum foil obtained through the above steps is then subjected to an etching process. The etching step can be performed by electroless etching using an electrolytic solution mainly composed of hydrochloric acid or an electrolytic solution not containing hydrochloric acid. However, the present invention may employ electrolytic etching, and in that case, a good roughening rate can be obtained.
The etching process can be performed by a surface layer portion removing process, an etching pit generating process, and an etching pit hole diameter expanding process. The surface layer portion removing step is performed by dissolving the surface layer portion including the oxide film. After removing the surface layer portion, an etching pit generation step is performed for generating etching pits on the surface of the aluminum foil. After the etching pit generation process, an etching pit hole diameter expanding process is performed.
In the etching process, pits are formed with high density even in electroless process, and a high roughening rate is obtained. This foil is subjected to a chemical conversion treatment to obtain a required withstand voltage, and then a capacitor having a high capacitance is obtained by incorporating it as an electrode in an electrolytic capacitor by a conventional method.

本発明は中高圧電解コンデンサの陽極として使用するのが好適であるが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、より化成電圧の低いコンデンサ用としても使用することができ、また電解コンデンサの陰極用の材料として使用することもできる。   The present invention is preferably used as an anode of a medium-high voltage electrolytic capacitor. However, the present invention is not limited to this, and can be used for a capacitor having a lower formation voltage. It can also be used as a cathode material.

表1に示す成分(残部:Al)の鋳塊を作製し、500℃以上、30分以上の均熱処理を行った後、加工率95〜99%の熱間圧延を行った。その際仕上がり温度は250〜400℃とした。熱間圧延後に95%以上の冷間圧延を行い箔厚110μmの試料を作成した。冷間圧延の際、必要に応じ中間焼鈍を行った。   An ingot of the components shown in Table 1 (remainder: Al) was prepared and subjected to a soaking treatment at 500 ° C. or more for 30 minutes or more, and then hot rolling at a processing rate of 95 to 99% was performed. At that time, the finishing temperature was 250 to 400 ° C. After hot rolling, cold rolling of 95% or more was performed to prepare a sample having a foil thickness of 110 μm. During cold rolling, intermediate annealing was performed as necessary.

これらの箔を、表1に示すAr、N、H等の雰囲気中で焼鈍を行い、95%以上の立方晶率を有している箔を作製した。焼鈍の際、温度、時間を変更することで、濃縮濃度勾配の異なる試料が得られた。酸化皮膜厚は、ESCA(X線光電子分光法)で測定し、表1に示した。また、酸化皮膜−アルミニウム箔界面付近における元素分布はイオンシニング法により作製した断面薄膜を透過型電子顕微鏡(日本電子製:JEM−2010F)を用い加速電圧200kVで観察し、付随のEDXによる元素分析を行った。元素分析の際、分析スポット径は3nmとした。上記濃度比は、界面から生地側に10nm深さでのイオン強度比を1として、酸化皮膜中央部でのイオン強度比と、界面のイオン強度比をそれぞれ相対値として表1に示した。 These foils were annealed in an atmosphere of Ar, N 2 , H 2 or the like shown in Table 1 to produce a foil having a cubic crystal ratio of 95% or more. Samples with different concentration gradients were obtained by changing the temperature and time during annealing. The oxide film thickness was measured by ESCA (X-ray photoelectron spectroscopy) and is shown in Table 1. The element distribution in the vicinity of the oxide film-aluminum foil interface was observed with a transmission electron microscope (JEM-2010F) at an accelerating voltage of 200 kV using a cross-sectional thin film prepared by ion thinning. Analysis was carried out. During elemental analysis, the analysis spot diameter was 3 nm. The concentration ratio is shown in Table 1 with the ionic strength ratio at a depth of 10 nm from the interface to the fabric side being 1, and the ionic strength ratio at the center of the oxide film and the ionic strength ratio at the interface as relative values.

これらのアルミニウム箔を40℃、3mol/lの硫酸溶液に浸漬し酸化皮膜除去を行った。皮膜除去後、水洗を行い、70℃、1mol/l塩酸+3mol/l硫酸の混酸溶液に60秒浸漬しエッチングピットを発生させた。ピット発生後、水洗を行い、75℃、3mol/l硫酸溶液中に600秒浸漬し、ピット径の拡大を行った。ピット径拡大後、イオン交換水にて洗浄を行い乾燥した。   These aluminum foils were immersed in a 3 mol / l sulfuric acid solution at 40 ° C. to remove the oxide film. After removing the film, it was washed with water and immersed in a mixed acid solution of 70 ° C., 1 mol / l hydrochloric acid + 3 mol / l sulfuric acid for 60 seconds to generate etching pits. After the pit was generated, it was washed with water and immersed in a sulfuric acid solution at 75 ° C. and 3 mol / l for 600 seconds to enlarge the pit diameter. After expanding the pit diameter, it was washed with ion-exchanged water and dried.

得られたエッチング箔を10質量%のホウ酸溶液で300Vの化成を行い静電容量の評価を行い、実施例1を100%として相対評価した。   The obtained etching foil was subjected to chemical conversion at 300 V with a 10% by mass boric acid solution to evaluate the capacitance, and relative evaluation was made with Example 1 as 100%.

実施例1〜11の通り、添加元素を加えた箔の場合、化学溶解にてエッチングピットが発生し、高い静電容量が得られていることがわかる。
比較例1の添加元素を加えない場合、エッチングピットが発生しないため、著しく静電容量が低くなる。又、酸化皮膜、界面に適度に濃化していない場合は、全般的に低い値となった。
As in Examples 1 to 11, in the case of the foil added with the additive element, it is understood that etching pits are generated by chemical dissolution and a high capacitance is obtained.
When the additive element of Comparative Example 1 is not added, etching pits are not generated, and the electrostatic capacity is remarkably reduced. In addition, when the oxide film and the interface were not appropriately concentrated, the values were generally low.

Figure 0003930033
Figure 0003930033

アルミニウム箔における酸化皮膜と生地との界面付近での添加元素の濃度分布を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration distribution of the addition element in the interface vicinity of the oxide film and cloth | dough in aluminum foil.

Claims (3)

エッチングに供される電解コンデンサ用アルミニウム箔であって、質量比で、Si:5〜40ppm、Fe:5〜40ppm、Pb:0.1〜3ppm含有し、かつ、Mn、Ni、Sn、Ag、Pt、Auから選ばれる元素のうち、一種、又は二種以上を添加元素として総量で20〜200ppm含有し、残部が99.9%以上のAlと不可避不純物からなる組成を有し、かつ、前記添加元素の配置状態が、酸化皮膜−アルミニウム箔生地界面より生地側に10nm深さを1とした場合、酸化皮膜中央部において5〜50であり、前記界面において80〜150の濃度比を有することを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム箔。   An aluminum foil for electrolytic capacitors to be used for etching, containing, by mass ratio, Si: 5 to 40 ppm, Fe: 5 to 40 ppm, Pb: 0.1 to 3 ppm, and Mn, Ni, Sn, Ag, Among elements selected from Pt and Au, one or two or more elements as additive elements are contained in a total amount of 20 to 200 ppm, and the balance has a composition consisting of 99.9% or more of Al and inevitable impurities, and When the arrangement state of the additive element is 10 nm depth from the oxide film-aluminum foil cloth interface to the cloth side, it is 5 to 50 at the center of the oxide film and has a concentration ratio of 80 to 150 at the interface. Aluminum foil for electrolytic capacitors characterized by 前記不可避不純物中、Cu含有量が質量比で10ppm以下であることを特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ用アルミニウム箔。 The aluminum foil for an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the Cu content in the inevitable impurities is 10 ppm or less by mass ratio. 前記不可避不純物は、Cu以外の総量が100ppm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の電解コンデンサ用アルミニウム箔。 The aluminum foil for electrolytic capacitors according to claim 1 or 2, wherein the inevitable impurities have a total amount other than Cu of 100 ppm or less.
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