JP4662268B2

JP4662268B2 - 電解コンデンサ用電極箔の製造方法

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Publication number: JP4662268B2
Application number: JP2005373781A
Authority: JP
Inventors: 利史小東
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007180082A

Description

本発明は電解コンデンサ用電極箔の製造方法に関するものである。

電解コンデンサ用電極箔を製造する際、アルミニウムエッチング箔を高温の純水中に浸漬して水和皮膜を生成させた後、陽極酸化を行うと、陽極酸化に必要な電力エネルギーが半減し、かつ、得られる静電容量が大となる。
そのため、直流エッチングによりトンネル状のエッチングピットが形成されたアルミニウムエッチング箔については、高温の純水中に浸漬して水和皮膜を生成させてから化成液中での陽極酸化を行っている。
また、電解コンデンサ用電極箔を製造する際の化成液としては、一般的に、ホウ酸またはその塩、リン酸またはその塩、アジピン酸またはその塩の水溶液が使用されている（例えば、非特許文献１参照）。
永田伊佐也、「電解液陰極アルミニウム電解コンデンサ」、日本蓄電器工業株式会社、平成９年２月２４日、Ｐ２６２〜３３１

電解コンデンサ用電極箔を製造する際の陽極酸化においては、化成液の温度が高いほど静電容量が大きくなる。しかしながら、化成液としては、従来、溶媒に純水を使用しているため、化成液は約１００℃で沸騰状態になり、アルミニウムエッチング箔を連続処理している途中で蛇行や切断が発生しやすく、生産性が低下するおそれがある。
このため、工業的に設定可能な液温は９０℃が上限であり、液温をそれ以上の温度に設定することは困難である。

また、化成液にリン酸またはその塩を使用した場合は、化成液にホウ酸またはその塩を使用した場合よりも信頼性が高く、かつ、静電容量も大きくなる傾向にあるが、化成液の耐電圧が３００Ｖ程度であるため、定格電圧が１６０Ｖ以上の中高圧電解コンデンサに用いる電極箔を陽極酸化するための化成液にリン酸またはその塩を用いることは不可能である。

上記問題点に鑑みて、本発明の課題は、９５℃以上の高温でも陽極酸化を行うことができ、さらには、リン酸またはその塩を使用した化成液で３６０Ｖまでの電圧印加が可能な電解コンデンサ用電極箔の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、トンネル状のエッチングピットが形成されたアルミニウムエッチング箔を高温の純水中に浸漬して水和皮膜を生成させた後、化成液中で陽極酸化を行う電解コンデンサ用電極箔の製造方法において、前記化成液の溶媒として、水とエチレングリコールの混合液を用い、化成液の溶媒は、エチレングリコールが溶媒全体に対して２０重量％以上配合され、陽極酸化時の前記化成液の液温が９５℃以上であることを特徴とする。

本発明では、陽極酸化に用いる化成液は、水とエチレングリコールの混合液を溶媒としているため、沸点が高い。このため、９５℃以上の液温に設定しても、沸騰状態になることがないので、アルミニウムエッチング箔を連続処理している途中で蛇行や切断が発生しない。それ故、工業的であっても液温を９５℃以上に設定して陽極酸化を行うことができ、静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔を製造することができる。

本発明において、前記化成液の溶媒は、エチレングリコールが溶媒全体に対して２０重量％以上配合されている。エチレングリコールの配合量が少ない場合には約１００℃で沸騰状態になってしまうが、エチレングリコールを２０重量％以上配合すれば、１００℃でも沸騰しないので、化成液の温度を９５℃以上に設定しても安定した状態で陽極酸化を行うことができる。

本発明において、前記化成液にはリン酸またはその塩が配合されていることが好ましい。すなわち、水とエチレングリコールの混合液を溶媒として用いた化成液であれば、リン酸またはその塩が配合された化成液であっても、陽極酸化時の印加電圧を３６０Ｖに設定でき、定格電圧が１６０Ｖ以上の中高圧電解コンデンサに用いる電極箔の信頼性の向上や静電容量の向上を図ることができる。

本発明において、前記陽極酸化時の印加電圧は１６０〜３６０Ｖであることが好ましい。

本発明では、陽極酸化に用いる化成液は、水とエチレングリコールの混合液を溶媒としているため、沸点が高い。このため、９５℃以上の液温に設定しても、沸騰状態になることがないので、アルミニウムエッチング箔を連続処理している途中で蛇行や切断が発生しない。それ故、工業的であっても液温を９５℃以上に設定して陽極酸化を行うことができ、陽極酸化時に皮膜の結晶化が進みやすいので、静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔を製造することができる。
また、化成液の溶質として、リン酸またはその塩を用いた場合でも、陽極酸化時には１６０〜３６０Ｖの電圧印加が可能である。それ故、定格電圧が１６０Ｖ以上の中高圧電解コンデンサに用いる電極箔を陽極酸化する際にも、リン酸またはその塩を用いた化成液を用いることができるので、かかる用途の電極箔の信頼性や静電容量を向上させることができる。

本発明では、中高圧用電解コンデンサに用いる陽極箔（電解コンデンサ用電極箔）を製造するにあたって、直流エッチングによりトンネル状のエッチングピットが形成されたアルミニウムエッチング箔を高温の純水中に浸漬して水和皮膜を生成させた後、化成液中で陽極酸化を行う。

本発明では、かかる化成液の溶媒として、水とエチレングリコールの混合液を用いる。ここで、化成液の溶媒は、エチレングリコールが溶媒全体に対して２０重量％以上配合されていることが好ましく、陽極酸化時、化成液の液温は９５℃以上であることが好ましい。

また、化成液としては、リン酸またはその塩が配合されたリン酸系化成液を用いることが好ましく、かかるリン酸系の化成液であっても、化成液の溶媒が水とエチレングリコールの混合液であれば、陽極酸化時に印加可能な電圧を３６０Ｖまで高めることができる。

以下、本発明の実施例について、より具体的に説明する。本例では、直流エッチングによりトンネル状のエッチングピットが形成された中高圧用のエッチング箔を高温の純水中に浸漬して水和皮膜を生成させた後、表１に示す各条件で陽極酸化を行う。

［実施例１〜４］陽極酸化電圧１６０Ｖの場合
陽極酸化を開始する際には、電流密度を２０ｍＡ／ｃｍ²に一定にした定電流条件下で陽極酸化を行い、定電圧１６０Ｖに到達後１５分間、定電圧状態を保持しながら陽極酸化を行う。
次に、温度５００℃の雰囲気中での３分間の熱処理と、表１記載の液温９５℃以上に設定した化成液中での３分間の電圧印加を２回繰り返し、陽極酸化終了とした。
上記化成液は、リン酸を溶質とし、水１〜８０重量％とエチレングリコール２０〜９９重量％とを混合した液を溶媒とし、温度９５〜１１５℃の化成液中において、印加電圧１６０Ｖで陽極酸化を行った。

（比較例１）
リン酸を溶質とし、水とエチレングリコールを９０％と１０％の割合で混合した液を溶媒とする９０℃の化成液を用いた以外は上記実施例と同様にして陽極酸化を行った。

（従来例１）
リン酸を溶質とし、水のみを溶媒とする９０℃の化成液を用いた以外は上記実施例と同様にして陽極酸化を行った。

［実施例５〜８］陽極酸化電圧３００〜３６０Ｖの場合
エチレングリコール量を増加させた場合、リン酸またはその塩を溶質に用いても、表１のように陽極酸化電圧を上げることが可能である。陽極酸化電圧を表１のように設定した以外は、上記実施例１〜４と同様にして陽極酸化を行った。

（比較例２）
リン酸またはその塩を溶質とし、水とエチレングリコールを９０％と１０％の割合で混合した液を溶媒とする９０℃の化成液を用いた以外は上記実施例と同様にして陽極酸化を行った。

（従来例２）
リン酸またはその塩を溶質とし、水のみを溶媒とする９０℃の化成液を用いた以外は上記実施例と同様にして陽極酸化を行った。

［評価結果］
上記のようにして製造した電解コンデンサ用電極箔の静電容量、静電容量増加率、耐電圧、耐電圧上昇分を表１に示す。
表１から分かるように、陽極酸化時の印加電圧が１６０Ｖの実施例１〜４と従来例１、比較例１とを比較すると、実施例１〜４の方が静電容量が高いことが分かる。また、エチレングリコール量が２０重量％以上で多量になるほど静電容量は高くなる。
また、陽極酸化時の印加電圧が３２０〜３６０Ｖの実施例５〜８と従来例２、比較例２とを比較すると、実施例５〜８の方が耐電圧が高いことが分かる。
ここで、エチレングリコール量を２０重量％まで上げると、陽極酸化電圧（耐電圧）を３２０Ｖまで上げることができる（実施例５）。さらに、５０重量％まで上げると、３６０Ｖまで上げることができる（実施例６）。ただし、それ以上の量まで上げても３６０Ｖを超えることはなく、効果は変わらない（実施例７、８）。
以上より、エチレングリコール量は２０重量％以上が適当である。
本発明の実施例に係る電解コンデンサ用電極箔は、１６０Ｖ〜３６０Ｖの皮膜耐電圧を持ち、静電容量が大である。それ故、中高圧用の電解コンデンサの小形化、低コスト化、信頼性の向上を図ることができる。

なお、上記化成液の液温は９５℃以上とするのが適当である。また、液温の上限については、沸騰状態による、アルミニウムエッチング箔の蛇行や切断発生を避けるため、化成液の沸点よりも１０〜２０℃低めに設定しておくことが望ましい。
また、上記実施例では化成液の溶質としてリン酸を用いたが、これの代わりにリン酸の塩としてリン酸アンモニウムを用いることもできる。

Claims

トンネル状のエッチングピットが形成されたアルミニウムエッチング箔を高温の純水中に浸漬して水和皮膜を生成させた後、化成液中で陽極酸化を行う電解コンデンサ用電極箔の製造方法において、
前記化成液の溶媒として、水とエチレングリコールの混合液を用い、
前記化成液の溶媒は、エチレングリコールが溶媒全体に対して２０重量％以上配合され、
前記陽極酸化時の前記化成液の液温が９５℃以上であることを特徴とする電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
前記化成液にはリン酸またはその塩が配合されていることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
前記陽極酸化時の印加電圧が１６０〜３６０Ｖ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電極箔の製造方法。