JPH057856B2 - - Google Patents

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JPH057856B2
JPH057856B2 JP20297582A JP20297582A JPH057856B2 JP H057856 B2 JPH057856 B2 JP H057856B2 JP 20297582 A JP20297582 A JP 20297582A JP 20297582 A JP20297582 A JP 20297582A JP H057856 B2 JPH057856 B2 JP H057856B2
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JP
Japan
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aluminum
etching
foil
surface area
aluminum foil
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JP20297582A
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Japanese (ja)
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JPS5992518A (en
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Katsuhiko Honjo
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
の製造方法に関するものである。 従来例の構成とその問題点 一般に、電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
は、圧延加工した硬質アルミニウム箔や焼鈍処理
した軟質アルミニウム箔を塩化ナトリウムや塩酸
などの塩素イオンを含む水溶液中で、化学的また
は電気化学的なエツチングを行い、アルミニウム
箔の表面積拡大をはかつた後化成処理を施こし、
表面に誘電体酸化皮膜を形成して製造される。 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の静電容
量は、ほぼアルミニウム箔の表面積に比例してい
るので、この表面積拡大率が大きい程望ましい。
このエツチングによるアルミニウム箔の表面積拡
大率はエツチング量に比例して増大するが、ある
限度を越えると増加が鈍化し、やがて逆に減少の
傾向を示す。また、このエツチング量とともにア
ルミニウム箔の機械的強度が低下するので、アル
ミニウム箔を過度にエツチングした場合にはエツ
チング、化成、組立などの電解コンデンサ製造工
程で切断などの事態が起る危険性がある。このよ
うなことから、アルミニウム箔が電解コンデンサ
製造工程で切断などの事態の起らない程度の機械
的強度を持ち、できるだけ大きな表面積拡大率を
持つように、最適エツチング量が決められてい
る。 一方、アルミニウム電解コンデンサに対して、
より小型化、大容量化が望まれており、充分な機
械的強度を持つエツチング量で、現在よりさらに
大きな表面積拡大率を有するアルミニウム電極箔
が切望され、多くの研究が行なわれている。 発明の目的 本発明はこのような状況に鑑みて成されたもの
で、従来より高い表面積拡大率を有する電解コン
デンサ用アルミニウム箔の製造方法を提供しよう
とするものである。 発明の構成 本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔の製
造方法はエツチング前のアルミニウム箔に電気化
学的にアルミニウムより貴な金属のうち、Fe、
Ni、Co、Cu、Cr、Zn、Mn、Siのいずれか1種
を5×1011〜5×1313ケ/cm2イオン注入した後、
常温より高く、200℃未満の温度範囲で熱処理し、
その後、塩素イオンを含む水溶液中で化学的ある
いは電気化学的にエツチングするものである。す
なわち、上記のエツチングを施こした後、さらに
化成処理によつて誘電体化成皮膜を形成すること
により、充分な機械的強度を有し、単位面積当り
の静電容量が従来より大きな電解コンデンサ用ア
ルミニウム電極箔を製造することができる。 上述したように電解コンデンサ陽極用のアルミ
ニウム箔は、塩素イオンを含む水溶液中で化学的
あるいは電気化学的にエツチングすることによつ
て表面積拡大をはかり、化成して使用に供される
が、この表面積拡大率はアルミニウム箔の圧延加
工、焼鈍、アルミニウム箔中の不純物量、エツチ
ング組成、電解条件など多くの要因によつて左右
される。 アルミニウムの塩素イオンを含む水溶液中での
エツチングは塩素イオンが表面吸着したエツチピ
ツト核に始まり、エツチングの進行とともにアル
ミニウム箔の腐食は内部へ孔食の形で行なわれ、
次第に表面積が拡大していく。この塩素イオンの
吸着は不純物あるいは圧延加工などによつて生じ
た転位による表面の酸化皮膜の弱点部分に優先的
に行なわれ、エツチピツト核となり、さらにエツ
チングは転位にそつて進行し、表面積の拡大が行
われる。したがつて、より大きな表面積拡大には
この転位がより多く、均一に分散していることが
必要である。 アルミニウム箔に電気化学的にアルミニウムよ
り貴な金属イオン注入することは、結晶格子にひ
ずみを与え、転位の増大と均一化をはかるととも
にこれらの金属あるいは金属間化合物とアルミニ
ウムマトリツクス間での電位差によるアルミニウ
ムのエツチングを促進させる。一般に、電解コン
デンサ用アルミニウム箔は、アルミニウムに少量
の数種の不純物を混入し、溶解、鋳造、圧延、焼
鈍などの工程によつて製造される。含有された不
純物は主に表面近傍に析出してくるが、偏析が起
り易く、均一な分散は得られにくい。このため、
転位も不均一な分散となつている。このことはエ
ツチングによるエツチピツトの過密過疎部分の存
在で判る。 本発明のイオン注入によつて、アルミニウム箔
中の転位がより多く、均一に分散し、しかも、注
入した金属あるいは金属間化合物とアルミニウム
マトリツクス間での電位差によるアルミニウムの
エツチング促進効果によつて、エツチピツトをよ
り均一に発生させ、表面積の拡大が計れる。 イオン注入量はエツチングによる表面積拡大の
効果の認められる最小量がその下限であり、上限
はエツチング量過大による表面積拡大効果への悪
影響により限定される最大量である。すなわち、
本発明はイオン注入量5×1011×5〜1013ケ/cm2
の範囲で表面積拡大の効果を示すもので、イオン
注入量が下限未満の場合にはエツチングに対する
影響が認められず、上限を越えた場合には、アル
ミニウム箔表面のエツチングが過大となり、表面
積拡大率はむしろ減少を示し、また、エツチング
後にも多くの注入金属が残存した場合には、もれ
電流などの化成皮膜特性を劣化させる。 イオン注入後は常温より高く200℃未満の温度
で熱処理するが、この熱処理温度が200℃を超え
ると表面積拡大率が低下し好ましくない。 その後のエツチングは従来と同様、塩素イオン
を含む水溶液中で行なわれ、通常は塩酸、食塩な
どの水溶液中で0.1〜1A/cm2の電流密度で50〜90
℃の温度で所定量エツチングされる。また化成処
理も従来と同様な方法で行なわれるものである。
なお、上記のイオン注入後の放置処理とその後の
エツチングの間に箔の種類、箔の状態に応じて、
圧延、引張り等の機械的加工処理を行なうことが
ある。 本発明によつて得られた電解コンデンサ用アル
ミニウム電極箔は、機械的強度、tanδ、もれ電流
は従来のものに比べそん色なく、単位面積当りの
静電容量を大きくすることができるので、アルミ
ニウム電解コンデンサの小型、大容量化が可能に
なる。 実施例の説明 以下本発明を実施例にもとづき説明する。 純度99.99%、厚さ100μの高純度アルミニウム
箔試料の両面にアルミニウムより貴な金属のう
ち、Fe、Ni、Co、Cu、Cr、Zn、Mn、Siを1010
〜1016ケ/cm2イオン注入した。次にこの試料を常
温〜550℃の温度範囲で60分間歩保持した後、20
重量%の食塩水溶液中で温度90℃、電流密度
0.35A/cm2で4分間エツチングし(エツチング部
分1cm×1cm)、さらに硼酸1重量%の水溶液中
で温度80℃、化成電圧23Vの条件で化成した。得
られた化成箔について、静電容量、tanδを測定し
た。 次表にエツチング時のエツチング量、化成後の
静電容量、tanδを示した。なお、測定は5wt%の
硼酸アンモニウム水溶液中で錫箔を陰極とし、30
℃の温度で交流ブリツジにより120Hzで行なつた。
また、エツチング量は表面積拡大率、機械的強度
と密接な相関があるので、一定のエツチング量で
の比較をするための参考データとして示した。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a method for manufacturing aluminum electrode foil for electrolytic capacitors. Structure of conventional examples and their problems In general, aluminum electrode foils for electrolytic capacitors are manufactured by subjecting rolled hard aluminum foil or annealed soft aluminum foil to chemical or electrical After chemically etching and expanding the surface area of the aluminum foil, a chemical conversion treatment is applied.
Manufactured by forming a dielectric oxide film on the surface. Since the capacitance of an aluminum electrode foil for an electrolytic capacitor is approximately proportional to the surface area of the aluminum foil, the larger the surface area expansion rate, the more desirable.
The surface area expansion rate of the aluminum foil due to this etching increases in proportion to the amount of etching, but beyond a certain limit, the increase slows down and eventually shows a tendency to decrease. In addition, the mechanical strength of the aluminum foil decreases with the amount of etching, so if the aluminum foil is excessively etched, there is a risk that it will break during electrolytic capacitor manufacturing processes such as etching, chemical formation, and assembly. . For these reasons, the optimum amount of etching is determined so that the aluminum foil has enough mechanical strength to prevent breakage during the electrolytic capacitor manufacturing process and has as large a surface area expansion ratio as possible. On the other hand, for aluminum electrolytic capacitors,
There is a desire for smaller size and larger capacity, and an aluminum electrode foil with sufficient mechanical strength, an etched amount, and a larger surface area expansion ratio than the present one is desired, and much research is being carried out. OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing aluminum foil for electrolytic capacitors having a higher surface area expansion rate than conventional methods. Structure of the Invention The method for producing aluminum foil for electrolytic capacitors of the present invention includes electrochemically applying metals such as Fe, which are more noble than aluminum, to the aluminum foil before etching.
After implanting 5×10 11 to 5×13 13 ions/cm 2 of any one of Ni, Co, Cu, Cr, Zn, Mn, and Si,
Heat treated at a temperature range higher than room temperature and less than 200℃,
After that, etching is carried out chemically or electrochemically in an aqueous solution containing chloride ions. In other words, after performing the above etching, a dielectric conversion film is further formed through a chemical conversion treatment to create an electrolytic capacitor with sufficient mechanical strength and a larger capacitance per unit area than conventional capacitors. Aluminum electrode foil can be manufactured. As mentioned above, aluminum foil for electrolytic capacitor anodes is chemically or electrochemically etched in an aqueous solution containing chlorine ions to increase its surface area and is chemically converted before use. The enlargement rate depends on many factors such as the rolling process and annealing of the aluminum foil, the amount of impurities in the aluminum foil, the etching composition, and the electrolytic conditions. Etching of aluminum in an aqueous solution containing chlorine ions begins with the etch pit core where chlorine ions are adsorbed on the surface, and as the etching progresses, corrosion of the aluminum foil occurs internally in the form of pitting corrosion.
The surface area gradually expands. The adsorption of chlorine ions is preferentially carried out at weak points in the oxide film on the surface due to impurities or dislocations caused by rolling, etc., forming etch pit nuclei, and further etching progresses along the dislocations, increasing the surface area. It will be done. Therefore, larger surface area expansion requires more and more uniformly distributed dislocations. Electrochemically implanting ions of metals nobler than aluminum into aluminum foil strains the crystal lattice, increases and homogenizes dislocations, and increases the potential difference between these metals or intermetallic compounds and the aluminum matrix. Promotes etching of aluminum. Generally, aluminum foil for electrolytic capacitors is manufactured by mixing a small amount of several types of impurities into aluminum and performing processes such as melting, casting, rolling, and annealing. The contained impurities mainly precipitate near the surface, but segregation is likely to occur and uniform dispersion is difficult to obtain. For this reason,
Dislocations are also non-uniformly distributed. This can be seen from the existence of overcrowded and depopulated areas in the etching pit due to etching. By the ion implantation of the present invention, the number of dislocations in the aluminum foil is increased and uniformly dispersed, and furthermore, due to the effect of promoting aluminum etching due to the potential difference between the implanted metal or intermetallic compound and the aluminum matrix, Etch pits can be generated more uniformly and the surface area can be expanded. The lower limit of the ion implantation amount is the minimum amount at which the effect of enlarging the surface area by etching is recognized, and the upper limit is the maximum amount limited by the adverse effect on the surface area enlarging effect due to excessive etching amount. That is,
In the present invention, the ion implantation amount is 5×10 11 ×5 to 10 13 ions/cm 2
This indicates the effect of surface area expansion within the range of On the contrary, if a large amount of implanted metal remains after etching, the properties of the chemical conversion coating such as leakage current will deteriorate. After ion implantation, heat treatment is performed at a temperature higher than room temperature and less than 200°C, but if the heat treatment temperature exceeds 200°C, the surface area expansion rate decreases, which is not preferable. The subsequent etching is carried out in an aqueous solution containing chlorine ions, as in the past, and is usually carried out in an aqueous solution such as hydrochloric acid or common salt at a current density of 0.1 to 1 A/cm 2 at a current density of 50 to 90%.
It is etched by a predetermined amount at a temperature of ℃. Further, the chemical conversion treatment is also performed in the same manner as in the conventional method.
In addition, depending on the type of foil and the condition of the foil, there may be
Mechanical processing such as rolling and stretching may be performed. The aluminum electrode foil for electrolytic capacitors obtained by the present invention has mechanical strength, tan δ, and leakage current comparable to conventional ones, and can increase capacitance per unit area. This makes it possible to make aluminum electrolytic capacitors smaller and larger in capacity. Description of Examples The present invention will be described below based on Examples. Among metals more noble than aluminum, Fe, Ni, Co, Cu, Cr, Zn, Mn, and Si are coated on both sides of a high-purity aluminum foil sample with a purity of 99.99% and a thickness of 100μ .
~10 16 ions/ cm2 ions were implanted. Next, this sample was kept in the temperature range of room temperature to 550℃ for 60 minutes, and then
Temperature 90℃, current density in wt% saline solution
Etching was performed for 4 minutes at 0.35 A/cm 2 (etched area 1 cm x 1 cm), and further chemical formation was performed in an aqueous solution containing 1% by weight of boric acid at a temperature of 80° C. and a formation voltage of 23 V. The capacitance and tan δ of the obtained chemically formed foil were measured. The following table shows the amount of etching during etching, the capacitance after chemical formation, and tan δ. The measurement was carried out in a 5wt% ammonium borate aqueous solution using a tin foil as a cathode and
It was carried out at 120 Hz with an AC bridge at a temperature of °C.
Furthermore, since the amount of etching has a close correlation with the surface area expansion rate and mechanical strength, it is shown as reference data for comparison at a constant amount of etching.

【表】 上記表から明らかなように、アルミニウム箔に
アルミニウムより電気化学的に貴な金属をイオン
注入することによつて、エツチング時のアルミニ
ウム箔の有効表面積拡大率が向上し、単位面積当
りの静電容量が大きく、しかもアルミニウム箔の
機械的強度も従来と同様の電解コンデンサ用アル
ミニウム電極箔が得られる。なお実施例では陽極
箔を示したが、陽極箔についても適用できる。 発明の効果 以上のように、本発明による電解コンデンサ用
アルミニウム電極箔の製造方法は、エツチング前
のアルミニウム箔に電気化学的にアルミニウムよ
り貴な金属イオン注入し、その後塩素イオンを含
む水溶液中で化学的あるいは電気化学的にエツチ
ングすることを特徴とするものであり、この方法
によつて得た電解コンデンサ用アルミニウム箔
は、機械的強度、tanδ、もれ電流は従来のものに
比べそん色なく、単位面積当りの静電容量を従来
のものより大きくすることができるため、アルミ
ニウム電解コンデンサの小型大容量化が可能にな
り、実用上きわめて有効なものである。
[Table] As is clear from the above table, by ion-implanting a metal electrochemically more noble than aluminum into aluminum foil, the effective surface area expansion rate of aluminum foil during etching is improved, and the An aluminum electrode foil for electrolytic capacitors having a large capacitance and the same mechanical strength as conventional aluminum foils can be obtained. Note that although an anode foil is shown in the embodiment, the present invention can also be applied to an anode foil. Effects of the Invention As described above, in the method of manufacturing aluminum electrode foil for electrolytic capacitors according to the present invention, ions of a metal nobler than aluminum are electrochemically implanted into the aluminum foil before etching, and then chemically implanted in an aqueous solution containing chlorine ions. The aluminum foil for electrolytic capacitors obtained by this method has mechanical strength, tan δ, and leakage current comparable to those of conventional foils. Since the capacitance per unit area can be made larger than that of conventional capacitors, aluminum electrolytic capacitors can be made smaller and have larger capacities, making them extremely effective in practice.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アルミニウム箔にFe、Ni、Co、Cu、Cr、
Zn、Mn、Siのうちいずれか1種を5×1011〜5
×1013ケ/cm2イオン注入した後、温度が常温より
高く、200℃未満の雰囲気中で熱処理し、その後
塩素イオンを含む水溶液中で化学的、あるいは電
気化学的にエツチングすることを特徴とする電解
コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法。
1 Aluminum foil with Fe, Ni, Co, Cu, Cr,
5×10 11 to 5 of any one of Zn, Mn, and Si
×10 13 ions/cm 2 After ion implantation, it is heat-treated in an atmosphere with a temperature higher than room temperature and less than 200℃, and then chemically or electrochemically etched in an aqueous solution containing chlorine ions. A method for manufacturing aluminum electrode foil for electrolytic capacitors.
JP20297582A 1982-11-18 1982-11-18 Method of producing aluminum electrode foil for electrolyticcondenser Granted JPS5992518A (en)

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