JPH04124240A - 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 - 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、電解コンデンサの電極用アルミニウム箔に
関する。

なお、この明細書において、合金成分についての「％」
は特に規定しないかぎり重量％を示すものとする。

従来の技術 近時、電解コンデンサの小型軽量化の要請は益々強いも
のがあり、そのために静電容量の一層の向上をはかるべ
（種々の検討が行われている。

電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、静電容量を増
大するために一般に電気的あるいは電気化学的なエツチ
ングを施すことによって表面積を拡大して使用に供され
るが、この表面積の拡大率が静電容量に大きく影響する
ことは周知のとおりである。

そこで、従来、このエツチングによってなるべく大きな
拡面率が得られるものとするために、その電極用アルミ
ニウム箔としては、純度９９゜９８〜９９．９９％の高
純度アルミニウムが用いられ、Ｆｅ％ｓ］などの不可避
的に存在する不純物についても、これを析出させること
なく、できるだけ固溶状態にするように製造上も配慮さ
れている。即ち、析出物の存在は、箔の過溶解現象を招
き、静電容量を低下させるのみならず、化成後の洩れ電
流を増大させるところから、析出物の存在はむしろ有害
なものとされてきた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の基本的な考え方に従
って製造される電極用アルミニウム箔は、使用されるア
ルミニウム材料の純度、製法上の制約、強度保持等の諸
点から、その静電容量の増大をはかることに対して自ず
と限界かあり、近時の更なる静電容量の向上をはかるこ
と−・の要請に対して必ずしも十分な満足が得られるも
のではなかった。

本発明者らは、静電容量の一層の向上をはかるためには
、箔表面においてできるだけエツチングの開始点を増や
して、高密度にエツチングピットを発生せしめることが
有効であることに着目し、合金成分の及ぼす影響につい
て種々研究を行った。

その結果、合金成分の析出による析出粒子の存在は、箔
の過溶解現象の誘因になるという有害な一面を有するの
に対し、よく観察するとエツチングピットの数、密度を
増大していることを見出した。即ち、エツチング時にお
いて、上記析出物の存在は、それがエツチング核として
機能し、エツチングヒツトの開始点が上記析出物粒子の
周りから、あるいは粒子そのものから発生しているもの
であることを知り得た。而して、析出物粒子の存在によ
って箔に過溶解現象を生じるのは、該析出物粒子が箔の
内部にまで存在していることによるものであることが判
ってきた。

課題を解決するための手段 この発明は、上記のような知見に基いて、析出粒子の形
成要素としてアルミニウム中に含まれる鉄（Ｆｅ）およ
びマグネシウム（Ｍｇ）あるいは更にけい素（Ｓｉ）を
利用し、ＡＱ−Ｆｅ系、ＡＱ−Ｍｇ系、あるいは更にＭ
ｇ−３ｉ系等の金属間化合物による微細な析出粒子を箔
の表面層のみに分散状に存在せしめることで、エツチン
グの開始点となる核を増やし、内部には、析出粒子を極
めて少ないものにするか、望ましくは存在しないものと
することによって、エツチングピットの数を増大しつ＼
、箔の過溶解を防止し、もって静電容量の一層の向上を
はかることに成功をおさめ得たものである。

従って、この発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニ
ウム箔は、厚さ１０μｍ以下の２つの表面層と、それら
の間に介在された１つの内層とを有し、上記表面層は、
Ｆｅ：０．００１〜０．３％及びＭｇ：０．０５〜０．
　５％を含有して残部アルミニウム及び不可避不純物か
らなり、かつ平均粒子径１０μｍ以下のＡＱ−Ｆｅ系及
びＡＱ−Ｍｇ系の金属間化合物粒子が分散され、前記内
層は、Ｆ　ｅ　％　Ｓ　ｉ−、Ｃｕの含有量がそれぞれ
０．０１％以下に規制された高純度アルミニウムからな
り、かつＦｅ及びＳｉの析出量がそれらの含有量の２０
％以下であることを特徴とするものである。

表面層中には、上記Ｆｅ、Ｍｇのほかに更にＳｉ：０．
０１〜０．５％を含有し、これによって表面層中に微細
な析ａＳｉ粒子、及びＭｇ２Ｓｉ粒子を分散せしめるも
のとしても良い。

また内層は、エツチングピットのトンネル状の成長を助
長するために、ミラー指数（１００）面結晶の占有率が
８０％以上であるものとすることが好ましい。

以下、この発明の構成事項について更に詳しく説明する
。

先ず、表面層においてその厚さが１０μｍ以下に規制さ
れるのは、電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の全体
厚さか一般に概ね７５〜１００μｍ程度に形成されるこ
と＼の関係で、上記表面層厚さを全体厚さの１０％程度
以下のものとし、エツチング時における腐食減量を減ら
し、箔強度の著しい低下を防止するためである。

即ち、表面層にはＦｅ５Ｍｇ、あるいは更にＳｉが含有
されること＼の関係で、エツチング時の表面溶解が進行
し易いことから、該表面層をエツチングピットの開始点
を増やすことの目的に主として利用し、該ピットを深く
、太くトンネル状に成長させるのは専らに内層に依存せ
しめるものとするのが有利であるからである。従って表
面層の厚さは、少なくとも１０μｍ以下でないと効果が
なく、望ましくは５μｍ以下にすべきである。

また、表面層はＦｅ　：　０．００１〜０．３％及びＭ
ｇ：０．０５〜０．　５％を含有し、Ａｌ−Ｆｅ系及び
ＡＱ−Ｍｇ系金属間化合物を析出せしめるものとし、そ
の析出粒子を全体に分散せしめるものとする。これらの
金属間化合物は、アルミニウムより電位的に責であり、
エツチング開始点を形成するのに有利である。しかしな
がら、その粒子径が１０μｍをこえると、局部的に表面
溶解が起こり、静電容量を低下する。

好ましくは平均粒子径で５μｍ以下、更に好ましくは０
．１〜１．０μｍの小さい粒子が大部分を占めて、それ
が表面層の全体に均一に分散しているものであることが
望ましい。Ｆｅの含有量においてそれが０．００１％未
満及びＭｇの含有量においてそれが０．０５％未満では
、上記金属間化合物粒子の生成が難しく、またＦｅ：ｏ
、３％、Ｍｇ：０．５％を超えると粒子径が１０μｍよ
り大きな粒子ができるので好ましくない。またとくにＭ
ｇ過多の場合、その酸化物の影響でも溶解が起り易いも
のとなる。望ましくはＦｅ　：　０．００３〜０．０５
％程度、Ｍｇ：Ｑ、１〜０．３％程度の含有量とするの
が良い。

表面層中には、更に好ましくはＳｉを０，０１〜０．５
％含有することが許容される。このＳｉの含有は、Ａｆ
ｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｍｇ系金属間化合物のほかに、更に
析出Ｓｉ、Ｍｇ２５１等の粒子を生成し、これを表面層
中に分散して更にエツチングピットの開始点を増やすの
に有効に作用する。Ｓｉの含有量が０．０１％未満では
この効果に乏しく、０．５％を超えると、粒子径が１０
μｍより大きな粒子が形成され、また箔圧延性が悪くな
る。従って、最も好適とするＳｉの含有量は０．０３〜
０．　２％程度である。

内層は、前述のように表面層によって高密度に形成され
るエツチングピットを、更に深くトンネル状に進行させ
、拡面率を増大すると共に、過溶解を防止するものであ
る。従ってＡｌ純度を高いものとし、含有不純物を少な
くして析出粒子が少ない状態にするか、望ましくは析出
粒子が存在しない状態のものとすることが必要である。

そのために、不可避的に含有される不純物としてのＦｅ
５Ｓｉ、及びＣｕの含有量は、いずれも０．０１％以下
であることが必要であり、また特にＦｅ、Ｓｉの析出量
が含有量の２０％以下に規制されなければならない。い
ずれも上記上限値をこえてＦｅ、５ｉＳＣｕを過多に含
有し、Ｆｅ、Ｓｔの析出量が増えると、過溶解現象につ
ながり、静電容量の低下を招く。

なお、Ｃｕは、固溶限が大きいので、上記含有量の範囲
では析出量の点は格別問題にならない。

その他の不純物、例えばＭｎ、Ｍｇ５Ｃｒ、Ｐｂは、そ
れぞれ０．００５％以下、Ｚｎ、Ｇａは０．０１％以下
の程度であれば、それらの含有が許容される。

また、内層は、エツチングピットをトンネル状に進行さ
せて表面積を大きくするために、その結晶組織において
ミラー指数（１００）面結晶の占有率を高いものとする
ことが望ましい。

即ち、該（１００）面結晶占有率を少なくとも全体の８
０％以上、望ましくは９０％以上とするのが良い。

この発明に係る上記３層構成の電解コンデンサ電極箔の
製造は、表面層及び内層の構成材料を各別に製作し、そ
れらを熱間圧延によって圧着したのち、冷間圧延、及び
要すれば中間焼鈍を介在させて箔圧延を行い、所定厚み
に製造する。そして、最終焼鈍を施すことによって、Ａ
ｌ−Ｆｅ系金属間化合物等の粒子の析出状態を前記の所
定範囲にコントロールし、更に該高温処理後低温の時効
処理を施すことによってＡｌ−Ｍｇ系析出物、Ｍｇ２Ｓ
ｉ等の粒子を分散せしめるものとすることによって最も
簡易に製造しうる。しかし、この発明のアルミニウム箔
は、上記の製法に限定されるものではなく、例えば表面
層と内層の材料を各別に製造し、最終工程で両者を貼合
わせる方法によって製造するものとしても良い。

表面層の構成材料の製造において、該層中での有害な粗
大な金属粒子は鋳造凝固時に生成することが多い。従っ
て、この粗大粒子の生成を回避するために、特に含有Ｆ
ｅ量が比較的多い場合には殊更、表面層材料スラブを冷
却速度１０℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上の急冷凝固法の採用に
よって過飽和固溶体に製作することが望ましい。

発明の効果 この発明のアルミニウム箔によれば、従来の一般的な純
度９９．９８〜９９．９９％の高純度アルミニウムによ
る単層箔として製造されるコンデンサ電極用アルミニウ
ム箔に較べ、エツチングによるトンネル状ピットの数を
増大し、静電容量を更に一層優れたものとすることがで
き、ひいては電解コンデンサの軽量小型化の要請に一段
と好適に対応しうる。

実施例 （実施例１〜７、比較例１〜３） Ｆ　ｅ　Ｎ　Ｍ　ｇ　％及びＳｉをそれぞれ第１表に示
す各種の割合に含有し、その他痕跡量の不可避不純物を
含む高純度アルミニウムを用い、半連続鋳造法及び一部
のものは冷却速度３０℃／Ｓｅｃの急冷凝固法によって
それぞれ各種の表面層用アルミニウムスラブを製造した
。そしてこれらのスラブを熱間圧延し、厚さ５−の表面
層用シートに製造した。

一方、Ｆｅ：０．００１％、Ｓｉ　：０゜００１％、Ｃ
ｕ：０．００４％を含有する純度９９゜９９％、厚さ３
００鵬のアルミニウムスラブを、６００℃×２０時間均
質化処理して内層用材料とした。

そして、上記内層用材料の両面に表面層用シートを重ね
、熱間圧延にて圧着させたのち、冷間圧延、及び箔圧延
を行って厚さ０．１画のアルミニウム・クラツド箔とし
、これを真空下に５００℃×５時間最終焼鈍し更に２０
０℃×３０時間の人工時効処理を施して各種のアルミニ
ウム箔試料を得た。

上記によって得られた各種試料は、いずれも表面層の厚
さが約１，６μｍであり２、内層の（１００）面結晶占
有率は８５〜９５％の範囲にあり、また内部のＦｅ、５
ｔＳＣｕの析出量は含有量の１０％以下であった。また
、表面層中の析出粒子の大きさは、第１表に示すとおり
であった。

そこで、上記各種の試料につき、次の条件にて電解エツ
チング及び化成を行った。

〔電解エツチング条件〕

電解液＝４％塩酸水溶液 液　　温＝７０℃ 電流密度：１７Ａ／ｄｒｄ 時　　間：６分間 〔化成条件〕 化成液ニホウ酸２０ｇ／Ω＋ホウ酸アンモニウム２０ｇ
／Ｊ２ 液　　温：２０±５℃ 電流密度＋１２００ｍＡ／ｄｍ 化成電圧：３５０Ｖ そして、上記各試料の静電容量を調べた。その結果を従
来箔との対比において第１表に併記する。

尚、従来箔は、上記実施例の内層用アルミニウム材料と
同一組成の高純度アルミニウムを用い、均質化処理、熱
間圧延、箔圧延、最終焼鈍（真空中４８０℃×５時間）
の順次的実施（こより厚さ０．　１ｍｍの単層筒に製造
したものであり、（１，００）面結晶占有率９５％のも
のである。

〔以下余白〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）厚さ１０μｍ以下の２つの表面層と、それらの間
   に介在された１つの内層とを有し、上記表面層は、Ｆｅ
   ：０．００１〜０．３ ％及びＭｇ：０．０５〜０．５％を含有して残部アルミ
   ニウム及び不可避不純物からなり、かつ平均粒子径１０
   μｍ以下のＡｌ−Ｆｅ系及びＡｌ−Ｍｇ系の金属間化合
   物粒子が分散され、 前記内層は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕの含有量が それぞれ０．０１％以下に規制された高純度アルミニウ
   ムからなり、かつＦｅ及びＳｉの析出量がそれらの含有
   量の２０％以下であ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。 （２）表面層は、更にＳｉ：０．０１〜０．５％を含有
   し、平均粒子径１０μｍ以下の析出Ｓｉ粒子及びＭｇ＿
   ２Ｓｉ粒子が分散されてなる請求項（１）記載の電解コ
   ンデンサ電極用アルミニウム箔。 （３）内層のミラー指数（１００）面結晶占有率が８０
   ％以上である請求項（１）または （２）記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。