JPH01248609A - 電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造方
法に関する。

従来の技術及び解決しようとする課題 アルミニウム電解コンデンサ用電極材として一般に用い
られるアルミニウム箔には、その実効面積を拡大して単
位面積当りの静電容量を増大するため、一般に電気化学
的あるいは化学的エツチング処理が施される。従来、こ
のエツチング性能の向上を目的として、エツチング処理
前に、圧延されたアルミニウム箔をアルゴン等の不活性
ガス雰囲気または真空中などの無酸化雰囲気中において
５００〜６００℃で２〜１０時間高温加熱処理すること
が行われているが、満足すべきエツチング性能、静電容
量を得られなかった。

そこで、本出願人は、アルミニウム箔表面に一定厚さの
結晶化したγ−ＡΩ２０３皮膜を形成した電解コンデン
サ用アルミニウム材料を提案した（特公昭５８−３４９
２５号）。この材料によれば、エツチング後の箔の表面
積を拡大しえ、ひいては静電容量の増大が可能となるも
のであった。

ところが、この材料によってもなお、所期するとおりの
充分な静電容量を得られない場合があることがその後の
研究により判明した。

この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであ
って、エツチング性能に優れ、ひいては高静電容量を確
実に得ることのできる電解コンデンサ用アルミニウム材
料の提供を目的とするものである。

課題を解決するための手段 発明者は前述した結晶化したγ−ＡΩ２０３皮膜を形成
したアルミニウム箔において、所期する高静電容量を実
現できない原因について探求した結果、次のような知見
を得た。即ち、結晶化したγ−Ａρ２０３皮膜を形成し
たアルミニウム箔をエツチングした場合、γ−ＡΩ２０
３皮膜を形成しないアルミニウム箔に較べて拡面率を増
大しつるのは、γ−Ａρ２０３皮膜に存在するγ−Ａｌ
２Ｏ３結晶の周囲がエツチング時に孔食の形で優先的に
侵食される結果、γ−ＡＱ２　ｏ３３結晶分が核となっ
て多数のエツチングピットを高密度に形成しうるからで
あったが、エツチングによってγ−ＡＩ２２０３結晶以
外の部分も同時にエツチングされ、この部分でアルミニ
ウム箔の表面溶解が生じる場合があることがわかった。

この場合、γ−Ａｌ２Ｏ３結晶部分においてエツチング
ピットの形成に費される電気量が減少し、その結果エツ
チングビットの数が減少しあるいは充分な深さが得られ
ないこととなり、所期する箔表面の拡面率を得られない
ことがわかった。

この発明に係る電解コンデンサ用アルミニウム材料の製
造方法は、上記知見に基いて更なる研究の結果完成され
たものであり、電気化学的または化学的エツチング処理
を施す前に、アルミニウム箔表面に結晶化したγ−ＡΩ
２　ｏ３皮膜を形成したのち、陽極酸化処理を実施して
厚さ７０〜７０００人の陽極酸化皮膜を形成することを
特徴とするものである。また、さらに好ましい結果を得
るためには、陽極酸化処理後皮膜表面に観察されるγ−
Ａｌ２Ｏ３結晶の平均径が１μｍ以下であり、その数が
１　ｍｄ当り３×１０〜１０６個存在するものとなすの
が良く、あるいはまた陽極酸化処理を硼酸法により行う
のが良い。

上記アルミニウム箔は、純度９９．９９％の高純度のも
のが好ましいが、これに限定されるものではなく、電解
コンデンサ用に使用される範囲内の純度のものであれば
良い。

結晶化したγ−Ａｌ２Ｏ３皮膜の形成方法としては、例
えば圧延されたアルミニウム箔を平均セルサイズが１０
μｍ以下の状態で水和処理皮膜を形成し、その後酸素を
含む雰囲気中で４５０℃以上の高温加熱を行う方法を挙
げうる。

ただし、上記酸素を含む雰囲気中に水分が多量に含まれ
るとアルミニウム箔表面にフクレが発生するため、水分
を多量に含まないよう留意する必要がある。なお水和処
理皮膜の形成方法としては、例えば蒸気または湿った空
気をアルミニウム箔表面に吹付ける方法、加熱された水
またはアミン水溶液中にアルミニウム箔を浸漬するいわ
ゆるベーマイト処理方法、大気中において低温度で加熱
処理する方法等を挙げうる。

前記陽極酸化処理は、エツチング核となるべきγ−Ａｌ
２Ｏ３皮膜中のγ−ＡΩ２０３結晶及びその極く近傍以
外の部分に陽極酸化皮膜を被覆形成せしめて、電気化学
的あるいは化学的エツチング時の表面溶解を防止するた
めに実施するものである。即ち、γ−１！２０３皮膜形
成後アルミニウム箔を陽極酸化処理すると、陽極酸化皮
膜が成長形成されるが、γ−Ａρ２０３結晶部分及びそ
の極く近傍では酸化皮膜の形成が抑制される現象が認め
られる。従ってγ−Ａρ２　ｏ３結晶及びその極く近傍
をエツチング核として確保しつつ他の部分を陽極酸化皮
膜で被覆することができる。而して、陽極酸化皮膜の厚
さが７０人未満ではエツチング時にアルミニウム箔の表
面溶解を防止する効果に乏しい。

逆に７０００人を超えて厚くなると、γ−ＡＱ２　ｏ３
３結晶分にも及んで陽極酸化皮膜が形成され、エツチン
グピットの数が減少して静電容量の増大化を図れない。

しかもコイル状アルミニウム箔を用いて連続生産する場
合、陽極酸化皮膜が厚すぎると可撓性が低下し、コイル
状に巻き取った時の応力でクラックが生じ、エツチング
時の表面溶解防止効果が低下してしまうという欠点も派
生する。従って陽極酸化処理によって形成する陽極酸化
皮膜の厚さは７０〜７０００人の範囲でなければならな
い。特に好ましくは２００〜５０００人の厚さとするの
が良い。

なお、陽極酸化皮膜の厚さは陽極酸化処理の条件例えば
処理時間等を変えることにより制御可能である。

上記陽極酸化処理の種類は特に限定されるものではなく
、通常一般に使用される処理方法を適宜使用可能である
が、最も好ましくは電解液として硼酸溶液あるいは硼酸
化合物の溶液を用いた硼酸法により行うのが良い。これ
は硼酸皮膜が耐酸性に優れエツチング液に侵食されにく
いこと、及び電解コンデンサへの適用に際して実施され
る化成処理として通常硼酸処理が用いられることから、
陽極酸化皮膜の被覆状態のまま化成処理を実施できるこ
となどによる。もとより他の種類の陽極酸化法、例えば
硫酸法等でも良いが、エツチング処理後皮膜の剥離工程
が必要となりコストアップとなる。

陽極酸化処理後においては、アルミニウム材料表面に、
多数のエツチング核形成用のγ−Ａｌ２Ｏ３結晶が露出
した状態になる。ここで、この露出状態のγ−ＡΩ２　
ｏ３結晶の平均径は１μｍ以下であるのが良い。１μｍ
を超えるとエツチングピットが大きくなったり、局部的
な表面溶解を生じる虞れがある。最も好ましくは、０．
２〜０．６μｍの大きさが良い。そしてまた、表面に露
出状態に観察されるγ−ＡΩ２゜３結晶の数（密度）は
１ｍｍ２当り３×１０４〜１０　個であるのが望ましい
。３×１０４個／ｌｌｌｌ１１未満ではエツチングピッ
トの数が減少し高静電容量を得られない虞れがあるから
であり、逆に１０６個／−を超えると隣接エツチングピ
ットどうしが連通し、結果的に充分な拡面率が得られな
い虞れがあるからである。表面に観察されるγ−Ａｆｉ
２　ｏ３結晶の大きさや密度は陽極酸化皮膜の膜厚やγ
−Ａρ２０３皮膜形成のための処理条件（例えば加熱条
件、雰囲気条件等）の選択により変化させうる。

発明の効果 この発明は上述の次第で、電気化学的または化学的エツ
チング処理を施す前に、アルミニウム箔表面に結晶化し
たγ−ＡΩ２０３皮膜を形成したのち、陽極酸化処理を
実施して厚さ７０〜７０００人の陽極酸化皮膜を形成す
ることを特徴とするものである。従って、本発明によっ
て製作された電解コンデンサ用アルミニウム材料をエツ
チングした場合、表面に露出したγ−ＡＱ２　ｏ３３結
晶分のみをエツチング核としてエツチングピットを形成
しうるとともに、他の陽極酸化皮膜被覆部分におけるア
ルミニウム箔の表面溶解を防止しえて多数の深いエツチ
ングピットを確実に形成でき、高静電容量を実現しうる
ちのとなる。また、陽極酸化処理後表面に観察されるγ
−Ａｆｉ２　ｏ３結晶の平均径が１μｍ以下であり、か
つその数が１ｍｌ１ｉ当り３×１０４〜１０Ｂ個である
ものに製作することにより、−層大きな静電容量を実現
するアルミニウム材料の提供が可能となる。さらには、
陽極酸化処理を硼酸法によるものとすることで、エツチ
ング時にアルミニウム箔のエツチングピット以外の表面
溶解をより確実に防止できるアルミニウム材料の提供が
可能となる。

実施例 純度９９．９％、厚さ１００μｍ１平均セルサイズ５μ
ｍの複数枚の帯状アルミニウム箔を大気中雰囲気で１８
０℃×６時間加熱することにより箔表面に水和処理皮膜
を形成したのち、さらに１０％０２を含むＡｒガス雰囲
気中で５５０℃×１時間加熱して水和処理皮膜を結晶化
したγ−Ａｌ２Ｏ３皮膜に変化させた。

次に上記各アルミニウム箔に、陽極酸化処理を実施しく
試料Ｎｏ２〜７）、あるいは実施することなく（試料Ｎ
　ｏ　１　）　、各種アルミニウム材料を得た。ここで
、陽極酸化処理は、陽極酸化皮膜の厚さが３０００人に
達するまでは電解液として３％硼酸アンモニウム（液温
８０℃）を用い、３０００人を超えたのちは電解液とし
て５％硼酸（液温８０’Ｃ）を用いて行い、また処理時
間を各種に変えて皮膜厚さを下記第１表のように変化さ
せた。

そして、陽極酸化処理後各アルミニウム材料につき、表
面に観察されるγ−Ａｌ２Ｏ３結晶の平均径及びその密
度を調査したところ第１表のとおりであった。

次に各アルミニウム材料を、５％塩酸溶液（７５℃）中
で電流密度を直流１０Ａ／ｄｒ！ｔとし、７分間電解エ
ツチング処理した。そしてその後硼酸浴中で３８０Ｖに
化成処理したのち、各材料の静電容量を測定した。また
、各材料の可撓性の良否も調査した。それらの結果を併
せて下記第１表に示す。なお、容量値は試料Ｎ。

１を１００％として相対比較にて示し、可撓性は、各材
料を曲率半径５０ｍｍの管に巻いたときの陽極酸化皮膜
のクラックの状態を調べた。

［以下余白］ ［実施例２］ 実施例１と同じ３枚のアルミニウム箔を大気雰囲気中で
１８０℃×６時間加熱することにより、箔表面に水和処
理皮膜を形成したのち、Ａｒガス中の０２濃度、加熱条
件を下記第２表のように設定して加熱し、箔表面に結晶
化したγ−Ａυ２０３皮膜を形成した。次に実施例１と
同じ条件で、硼酸法による陽極酸化処理を実施した。た
だし陽極酸化皮膜の厚さはいずれも２８００人とした。

そして得られたアルミニウム材料につき、表面に観察さ
れるγ−ＡΩ２　ｏ３結晶の平均径及びその密度を調査
したところ、下記第２表のとおりであった。

次に各アルミニウム材料を実施例と同一の条件にてエツ
チング処理、化成処理を順次的に実施したのち、各材料
の静電容量を測定した。容量値は同じ〈実施例１の試料
Ｎｏｌを１００％として比較した。

上記第１表、第２表の結果から明らかなように、この発
明によって製作した電解コンデンサ用アルミニウム材料
は静電容量が大きいものであることを確認しえた。

以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気化学的または化学的エッチング処理を施す前
   に、アルミニウム箔表面に結晶化したγ−Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３皮膜を形成したのち、陽極酸化処理を実施して厚さ７
   ０〜７０００Åの陽極酸化皮膜を形成することを特徴と
   する電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造方法。
2. （２）陽極酸化処理後、皮膜表面に観察されるγ−Ａｌ
   ＿２Ｏ＿３結晶の平均径が１μｍ以下であり、かつその
   数が１ｍｍ＾２当り３×１０＾４〜１０＾６個である請
   求項１記載の電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造
   方法。
3. （３）陽極酸化処理を硼酸法により行う請求項１または
   ２記載の電解コンデンサ用アルミニウム材料の製造方法
   。