JP4576001B2 - 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔(特に、陽極箔)を得ることのでき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。
【0002】
【従来の技術】
電解コンデンサ用電極箔を製造するためには、電解コンデンサ用アルミニウム箔にエッチング処理を施し、箔表面に微細な孔を多数形成して、箔表面の表面積を拡大することが行なわれている。特に、電解コンデンサ用陽極箔を製造するには、電解コンデンサ用アルミニウム箔に直流エッチング処理を施し、箔表面に多数の厚み方向に進行する微細な孔(いわゆるトンネルピット)を形成して、箔表面の表面積を拡大することが行なわれている。この表面積の拡大は、電解コンデンサ用陽極箔の静電容量を高めるためには、最も有効な方法である。
【0003】
従来より、高静電容量の電解コンデンサ用陽極箔を得るためには、どのような電解コンデンサ用アルミニウム箔が適しているかに関して、種々検討されている。一般的に、アルミニウム純度が99.99〜99.999質量%程度が適しており、また、Si,Fe,Cuを適当量含有しているものが良いとされている。
一方、Si,Fe,Cu以外のその他の元素については、単に不可避不純物として扱われており、その種類や量に関して、深い考察はされていない。
【0004】
しかるに、この不可避不純物の種類及び量によっても、得られる電解コンデンサ用陽極箔の静電容量が変化することが知られてきている。例えば、特開平4−124806号公報には、Si,Fe,Cu以外に、Mn:5〜25質量ppm(以下、「質量ppm」のことを単に「ppm」という。)、B:5〜25ppm、Ga:5〜30ppm、Zn:5〜25ppmを含有する電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔に、エッチング処理を施せば、高静電容量の陽極箔が得られることが開示されている。また、特開平7−150280号公報には、Mg,Pb,Bi,In,Sn,Sb,B,Ni及びCrを、各々0.1〜5.0ppmの範囲で含有する電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔に、エッチング処理を施せば、高静電容量の陽極箔が得られることが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、高静電容量の陽極箔が得られる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を得るため、Si,Fe,Cu以外の元素として、種々のものを種々の量で含有するアルミニウム箔を作成し、研究を重ねた。その結果、前記した特開平4−124806号公報や特開平7−150280号公報に記載された組成とは、異なる元素組成のアルミニウム箔が、高静電容量の陽極箔を得るための材料として適していることが判明した。また、この場合、アルミニウム純度が99.99質量%(以下、単に「%」ともいう。)以下のアルミニウム箔であっても、高静電容量の陽極箔が得られることも判明した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、Si:10〜40ppm、Fe:10〜40ppm、Cu:10〜60ppm、Mn:0.3〜5.2ppm、Ga:1.1〜10ppm、Zn:1.5〜7.7ppm、Cr:0.2〜1.3ppm、B:0.2〜3.3ppm、V:0.4〜1.7ppm、Ti:1ppm以下、Mg:0.3〜0.5ppm、Ni:0.1〜0.2ppm、Sn:0.1〜0.2ppm、Pb1ppm以下、Al:99.985質量%以上含有することを特徴とす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。
【0007】
まず、本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、アルミニウム純度が99.985%以上である。アルミニウム純度が99.985%未満になると、本発明で採用した元素組成であっても、エッチング時に過溶解が生じ、高静電容量の電極箔が得られないため、好ましくない。なお、アルミニウム純度が99.985%という場合、小数点以下四桁目は切り捨ててある。本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔には、アルミニウム以外に、Si,Fe,Cu,Mn,Ga,Zn,Cr,B,V,Ti,Mg,Ni,Sn及びPbが含有されている。
【0008】
Siの含有量は10〜40ppmであり、Feは10〜40ppmであり、Cuは10〜60ppmである。この範囲外であると、例えば含有量が多すぎる場合にはエッチング時に過溶解を起こしたり、また含有量が少なすぎる場合にはエッチング自体が進行しにくくなる恐れがあり、高静電容量の電極箔が得られないため、好ましくない。
【0009】
Mnの含有量は0.3〜5.2ppmであり、Gaは1.1〜10ppmであり、Znは1.5〜7.7ppmであり、Crは0.2〜1.3ppmであり、Bは0.2〜3.3ppmであり、Vは0.4〜1.7ppmであり、Mgは0.3〜0.5ppmであり、Niは0.1〜0.2ppmであり、Snは0.1〜0.2ppmである。各元素がこの範囲外であると、例えば含有量が多すぎる場合にはエッチング時に過溶解を起こし、高静電容量の電極箔が得られないため、好ましくない。また、例えば含有量が少なすぎる場合にも、その理由は定かではないが、高静電容量の電極箔が得られにくくなる。
【0010】
また、Tiの含有量は1ppm以下であり、Pbは1ppm以下である。この場合、Ti及びPbは、この範囲以下で含有されているという意味である。各元素がこの範囲を超えると、エッチング時に過溶解を起こし、高静電容量の電極箔が得られないため、好ましくない。
【0011】
本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、従来公知の方法で製造される。即ち、所定の元素組成のアルミニウム鋳塊を準備し、この鋳塊を常法で均質化処理し、続いて、熱間圧延を行う。そして、常法で、冷間圧延及び所望により中間焼鈍を挿入して、所定厚さ(一般的には50〜300μm程度の厚さ)のアルミニウム箔を得る。最後に、必要であれば、常法により最終焼鈍を施して、電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を得る。
【0012】
以上のようにして得られた、電解コンデンサ電極用アルミニウム箔には、従来公知のエッチング処理及び化成処理が施され、電解コンデンサ用電極箔(特に、陽極箔)として用いられる。
【0013】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は、特定の元素組成を持つ電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を用いれば、高静電容量を持つ電解コンデンサ用電極箔(特に、陽極箔)が得られるとの知見に基づくものとして、解釈されるべきである。
【0014】
実施例1〜4及び比較例1〜7
表1記載の元素組成(含有量はppm単位)を持つアルミニウム鋳塊(厚さ500mm)を準備した。そして、このアルミニウム鋳塊に、560℃の温度で5時間の条件で、均質化処理を施した。この後、熱間圧延を施して4mm厚の板とした後、1パスの圧下率は50%前後にて冷間圧延を繰り返し、厚さ90μmのアルミニウム箔を得た。そして、その後、このアルミニウム箔にアルカリ洗浄を行い、最後に、非酸化性雰囲気中で、320℃にて16時間の条件で最終焼鈍を施して、厚さ90μmの電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を得た。
【0015】
そして、各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔に、以下の条件でエッチング処理及び化成処理を施して、以下に示す条件で静電容量(μF/cm2)を測定した。その結果を表1に示した。なお、静電容量は、比較例1の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔をエッチングして得られた箔の静電容量を100%としたときの相対比較で表した。
〔エッチング処理〕:0.1質量%水酸化ナトリウム水溶液(液温40℃)中、各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を30秒間浸漬して前処理した。次いで、前処理を終えた各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を浸漬し、8.7質量%塩酸+0.1質量%硫酸+6.4質量%塩化アルミニウム6水和物水溶液(液温40℃±1℃)中に、各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を浸漬し、20Hzの矩形波交流にて、0.7A/50cm2の電流密度で、270秒間電解エッチングを施した。
〔化成処理〕:上記のエッチング処理を施した後の各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を、EIAJ法に則って、対向電極をSUS304として、化成処理を20vf.で合計12分間行った。
〔静電容量〕:化成処理した各箔(大きさ:巾10mm×長さ50mm)1枚を、13質量%アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬し、対向電極を、静電容量が40000μF以上のエッチドアルミラニウム箔として、120Hzの直列等価回路でLCRメーターを用いて、静電容量(μF/cm2)を測定した。
【0016】
【表1】
【0017】
表1の結果から明らかなように、実施例1〜4に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を用いれば、比較例1〜7に係るものを用いた場合に比べ、高静電容量の電極箔が得られることが分かる。
【0018】
実施例5〜7及び比較例8〜12
表2記載の元素組成(含有量はppm単位)を持つアルミニウム鋳塊(厚さ500mm)を準備した。そして、このアルミニウム鋳塊に、560℃の温度で5時間の条件で、均質化処理を施した。この後、熱間圧延及び冷間圧延を施して、厚さ135μmのアルミニウム薄板を得た後、230℃の温度で10時間中間焼鈍を施した。続いて、仕上冷間圧延を施し、アルカリ洗浄液で洗浄後、アルゴンガス雰囲気下において550℃の温度条件で10時間保持して最終焼鈍を行い、厚さ110μmの電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を得た。
【0019】
そして、各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔に、以下の条件でエッチング処理及び化成処理を施して、以下に示す条件で静電容量(μF/cm2)を測定した。その結果を表2に示した。なお、静電容量は、比較例8の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔をエッチングして得られた箔の静電容量を100%としたときの相対比較で表した。
〔エッチング処理〕:0.1質量%水酸化ナトリウム水溶液(液温50℃)中に、各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を60秒間浸漬して前処理した。次いで、1モル/リットル塩酸+3モル/リットル硫酸水溶液(液温75℃)中、前処理を終えた各電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を浸漬し、DC0.2A/cm2の電流密度で240秒間電解エッチングを行った。更にその後、前記と同様の水溶液中に600秒間浸漬しエッチング処理を終了し、水洗,乾燥した。
〔化成処理〕:上記のエッチング処理を施した後の各電解コンデンサ電極用アルミニウムを、EIAJ法に則って、対向電極をSUS 304として、化成処理を375Vf.で行った。
〔静電容量〕:化成処理した各箔(大きさ:巾10mm×長さ50mm)1枚を、13質量%五硼酸アンモニウム水溶液中に浸漬し、対向電極を、静電容量が40000μF以上のエッチドアルミニウム箔として、120Hzの直列等価回路でLCRメーターを用いて、静電容量(μF/cm2)を測定した。
【0020】
【表2】
【0021】
表2の結果から明らかなように、実施例5〜7に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を用いれば、比較例8〜12に係るものを用いた場合に比べ、高静電容量の電極箔が得られることが分かる。また、この電極箔は、特に陽極高圧用箔として好適であった。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、特定の元素組成を持つ本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を用い、これをエッチング処理すれば、高静電容量の電極箔が得られるという効果を奏するものである。
Claims (1)
- Si:10〜40質量ppm、Fe:10〜40質量ppm、Cu:10〜60質量ppm、Mn:0.3〜5.2質量ppm、Ga:1.1〜10質量ppm、Zn:1.5〜7.7質量ppm、Cr:0.2〜1.3質量ppm、B:0.2〜3.3質量ppm、V:0.4〜1.7質量ppm、Ti:1質量ppm以下、Mg:0.3〜0.5質量ppm、Ni:0.1〜0.2質量ppm、Sn:0.1〜0.2質量ppm、Pb:1質量ppm以下、Al:99.985質量%以上含有することを特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
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