JPH0641665A - 電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング特性に優れ、静電容量の高い陽極
箔を得ることができる電解コンデンサ陽極用アルミニウ
ム合金箔を提供する。 【構成】 このアルミニウム合金箔は、Mg0.0003〜0.02
重量％、Zn0.0005〜0.02重量％、Cu0.007重量％以下、T
i0.001重量％以下、Ni0.002重量％以下、Al99.9重量％
以上及び不可避不純物からなるものである。このアルミ
ニウム合金箔中において、表面から0.1μｍ深さまでの
表層部においてMgが0.2〜20重量％の濃度で偏在してお
り、且つ該表層部外の内層部においてMgが0.0001〜0.01
8重量％の濃度で固溶していることが好ましい。また、
アルミニウム合金箔の表面に形成された酸化皮膜中にお
けるMgの濃度は、0.1〜10重量％であるのが好ましい。
酸化皮膜の厚さは0.003〜0.02μｍが好ましい。また、
アルミニウム合金箔の立方体方位比率は、80％以上であ
るのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エッチング特性の良好
な、電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アルミニウム合金箔の表面に
形成される酸化皮膜中に、Mgを比較的多量に存在させ、
アルミニウム合金箔のエッチング特性を向上させること
が行なわれている（特公平3-6647号公報、特開昭62-296
410号公報）。酸化皮膜中にMgを多量に存在させる方法
としては、アルミニウム合金箔を高温で焼鈍して、Mgを
アルミニウム合金箔表面に拡散濃縮させる方法が採用さ
れている。

【０００３】ところで、アルミニウム合金箔のエッチン
グ特性は、単にMgを酸化皮膜中に多量に存在させるだけ
では十分に向上せず、一般的にエッチング特性の良好な
Cuをアルミニウム合金箔中に一定量以上（例えば0.1重
量％以上）存在させることが必要である。しかしなが
ら、アルミニウム合金箔中にCuがこのように比較的多く
含有されていると、Cuの析出物によって、アルミニウム
合金箔の表面に形成される酸化皮膜が不均一になるとい
うことがあった。酸化皮膜が不均一になると、化成処理
を施した時にCuの析出物によって、化成処理後の皮膜が
不均一になり、漏れ電流が大きくなるという欠点があっ
た。アルミニウム合金箔をエッチングして陽極箔として
コンデンサに組み込んで使用する場合、経時変化に対し
てコンデンサの信頼性が低下するという欠点を惹起する
に到るのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、本発明者
は、Cuに代わる他の元素をMgと共に使用し、エッチング
特性が向上するかどうかを種々研究した。その結果、Mg
と共に使用する元素としてZnを採用すれば、Cuを使用し
た場合と同等程度にエッチング特性が向上し、且つアル
ミニウム合金箔の表面に形成される酸化皮膜も比較的均
一になり、更にZnはAlによく固溶するので化成処理後の
皮膜に欠陥が少なく、漏れ電流の増大を防止しうること
が判明した。本発明は、この知見に基づいてなされたも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、Mg0.00
03〜0.02重量％、Zn0.0005〜0.02重量％、Cu0.007重量
％以下、Ti0.001重量％以下、Ni0.002重量％以下、Al9
9.9重量％以上及び不可避不純物からなることを特徴と
する電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔に関する
ものである。

【０００６】本発明に係るアルミニウム合金箔中におけ
るMgの添加量は、0.0003〜0.02重量％である。Mgの添加
量が0.0003重量％未満になると、焼鈍しても、箔表面へ
のMgの拡散及び濃縮が十分でなく、エッチング開始点の
増加が図れないので、好ましくない。逆に、Mgの添加量
が0.02重量％を超えると、エッチング開始点の増加が著
しくなりすぎて、エッチングが過剰となり、得られる陽
極箔の表面が剥離しやすくなるため、好ましくない。

【０００７】本発明に係るアルミニウム合金箔には、前
記したような割合でMgが含まれているわけであるが、ア
ルミニウム合金箔中におけるMgが以下の如き状態で偏在
しているのが好ましい。即ち、アルミニウム合金箔の表
面から0.1μｍ深さまでの表層部において、Mgを0.2〜20
重量％の濃度で偏在させるのが好ましい。これは、アル
ミニウム合金箔の表面になるべくMgを多量に存在させ
て、エッチング開始点の増加を図るためである。また、
このようにMgをアルミニウム合金箔表面に偏在させたの
で、この表層部外の内層部においては、Mgが0.0001〜0.
018重量％の濃度で固溶している。表層部におけるMgの
濃度が0.2重量％未満であると、エッチング開始点の増
加が不十分となる傾向が生じる。逆に、表層部における
Mgの濃度が20重量％を超えると、エッチング開始点の増
加が著しくなり、エッチングが過剰となって、得られる
陽極箔の表面が剥離しやすくなる傾向が生じる。

【０００８】また、アルミニウム合金箔の表面に形成さ
れた酸化皮膜中に、以下の如き濃度でMgが含有されてい
るのが好ましい。即ち、酸化皮膜中にMgが0.1〜10重量
％の濃度で含有されていることが好ましい。従って、酸
化皮膜に覆われた金属内層部には、この濃度よりも少な
い濃度のMgが存在していることになる。酸化皮膜中にMg
が10重量％を超えて存在していると、エッチングが過剰
となって、得られる陽極箔の表面が剥離しやすくなる傾
向が生じる。逆に、酸化皮膜中にMgが0.1重量％未満し
か存在していないと、表面のエッチング開始点の増加を
十分に図ることができない傾向が生じる。

【０００９】また、Znの添加量は、0.0005〜0.02重量％
である。Znは、Alのマトリックスの電位を下げ、箔表面
に濃縮したMgによるエッチング開始後の金属酸化物界面
での反応を補助するものである。従って、Znの存在によ
って、エッチングによるピットの進行が良好となるので
ある。Znの添加量が0.0005重量％未満であると、金属酸
化物界面での反応を補助する作用が十分に発揮できなく
なるので、好ましくない。また、Znの添加量が0.02重量
％を超えると、金属酸化物界面での反応が過剰となっ
て、エッチングが過剰となり、得られる陽極箔の表面が
剥離しやすくなるため、好ましくない。

【００１０】本発明に係るアルミニウム合金箔中には、
なるべくCuが含有されていないのが好ましい。これは、
陽極箔を得るため化成処理する場合において、Cuが析出
してくると、化成処理後の皮膜に不均一が生じ、漏れ電
流が大きくなるためである。従って、アルミニウム合金
箔中におけるCuの量は、0.007重量％以下とする。Cuの
量が0.007重量％を超えると、前記したように漏れ電流
が大きくなるため、好ましくない。

【００１１】アルミニウム合金箔中におけるTiの量は、
0.001重量％以下とする。Tiの量が0.001重量％を超える
と、エッチング時に過溶解が生じる恐れがあるため、好
ましくない。また、アルミニウム合金箔中におけるNiの
量は、0.002重量％以下である。Niは、Alに比べて電位
が高いので、エッチング時におけるAlの溶解を促進する
ものである。しかし、0.002重量％を超えると、エッチ
ング時に過溶解が生じる恐れがあるため、好ましくな
い。

【００１２】本発明に係るアルミニウム合金箔は、エッ
チング処理されて陽極箔として使用されるものであるた
め、Al純度は高いほど好ましい。本発明において、具体
的には、Al純度を99.9重量％以上とする。また、本発明
に係るアルミニウム合金箔中には、アルミニウム地金に
通常含まれている不可避不純物を含んでいてもよい。例
えば、通常0.001〜0.8重量％程度含まれているFeや0.00
1〜0.5重量％程度含まれているSiを含んでいてもよい。

【００１３】また、本発明に係るアルミニウム合金箔に
は、その表面に一般的に酸化皮膜が形成されている。こ
の酸化皮膜の厚さは、0.003〜0.02μｍであるのが好ま
しい。酸化皮膜の厚さが0.003μｍより薄いと、エッチ
ング時の反応が過剰となって、得られる陽極箔の表面が
剥離する傾向が生じる。逆に、酸化皮膜の厚さが0.02μ
ｍより厚いと、エッチング時における反応性が低く、エ
ッチング特性が低下する傾向が生じる。

【００１４】また、エッチングによるアルミニウム合金
箔の表面積の更なる拡大を図るためには、エッチングに
よってアルミニウム合金箔表面に垂直なエッチピットを
形成させるのが好ましい。この箔表面と垂直なエッチピ
ットを形成させるためには、アルミニウム合金箔中にお
ける結晶方位が、（１００）面と平行であるのが好まし
い。このように、（１００）面と平行である結晶粒の全
結晶粒に対して占める割合を立方体方位比率という。エ
ッチングによるアルミニウム合金箔の表面積の拡大を図
るため、本発明に係るアルミニウム合金箔の立方体方位
比率は、80％以上が好ましい。立方体方位比率が80％未
満になると、箔表面に垂直なエッチピットの割合が少な
くなり、エッチングによる表面積の拡大が不十分となる
傾向が生じる。

【００１５】以上説明した本発明に係るアルミニウム合
金箔は、一般のアルミニウム箔の製造方法と同様の方法
で製造することができる。即ち、所定の元素組成の鋳塊
を均質化処理し、その後熱間圧延を施し、そして冷間圧
延を施す。冷間圧延の前、若しくは冷間圧延の途中にお
いて、中間焼鈍を施してもよい。そして、最後に最終焼
鈍を施して、本発明に係るアルミニウム合金箔を得るこ
とができる。

【００１６】

【実施例】

【表１】

【００１７】実施例１〜７及び比較例１〜５ 表１に示す元素組成の鋳塊（厚さ400mm）を準備した。
この鋳塊を、530℃で10時間の条件で均質化処理した。
そして、開始温度500℃で終了温度300℃の条件で、熱間
圧延を施して、厚さ6mmのアルミニウム板を得た。この
アルミニウム板に冷間圧延を施して、厚さ0.13mmのアル
ミニウム薄板とした。そして、このアルミニウム薄板
に、250℃で5時間の条件で中間焼鈍を施した。その後、
さらに冷間圧延を施し、厚さ0.10mmのアルミニウム箔を
得た。そして、このアルミニウム箔に、トリクレンを使
用して脱脂洗浄処理を施し、その後窒素雰囲気下におい
て530℃で10時間の条件で最終焼鈍を施した。以上のよ
うにして、電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔を
得た。

【００１８】以上のようにして得られた電解コンデンサ
陽極用アルミニウム合金箔の酸化皮膜の厚さ、表層部の
Mgの濃度、内層部のMgの濃度及び立方体方位比率を測定
し、表２に示した。なお、同一の元素組成の鋳塊を使用
していながら、これらの値が異なる理由は、前記した最
終焼鈍の温度又は時間の条件を変更したことによるもの
である。また、これらのアルミニウム合金箔の静電容量
を測定し、表２に示した。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２中における各項目の測定方法は、以下
のとおりである。 ［表層部におけるMgの濃度］；アルミニウム合金箔を10
0mm×100mmの大きさに切り取り、これを98重量％硝酸：
蒸留水＝1：2の容積比の水溶液に浸漬した。そして、ア
ルミニウム合金箔の減量が約2.7mg（0.1μｍの厚さに相
当）となるまで浸漬して、表層部を水溶液中に溶出させ
た。その後、この溶出液の原子吸光分析を行ない、Mgの
濃度（重量％）を測定した。 ［内層部におけるMgの濃度］；表層部を溶出した後の箔
をフェノールで溶出して、Fe，Si等の析出物を瀘別し、
残りの溶出液の原子吸光分析を行なって、Mgの濃度（重
量％）を測定した。 ［酸化皮膜の厚さ］；濃度0.5重量％のアジピン酸アン
モニウム溶液中に、1cm×10cmの試料を浸漬し、直流電
源より0.04ｍＡの定電流を負荷して、電圧（縦軸）−時
間（横軸）の曲線を描く。そして、この曲線の屈曲点に
おける電圧を求め、この電圧に0.0014μｍを乗じたもの
を酸化皮膜の厚さとした。 ［立方体方位比率］；塩酸：硝酸：弗酸＝50：47：3の
容積比で混合した溶液を準備し、この溶液中にアルミニ
ウム合金箔を浸漬して、マクロエッチした。そして、マ
クロエッチした箔を画像解析装置にて、視野に占める
（１００）結晶粒の割合を面積比により求めた。なお、
面積比は％で表わした。 ［静電容量］；3.5重量％塩酸＋1.9重量％硫酸の水溶液
（液温78℃）にアルミニウム合金箔を浸漬して、DC0.16
Ａ／cm²の電流を8分間与えて、電解エッチングを施し
た。そして、5重量％硼酸水溶液（液温85℃）中に、エ
ッチングした箔を浸漬して、375Ｖの電圧を30分間負荷
して化成処理を行なった。以上のようにして得られた1c
m×2cmの箔を、5重量％硼酸水溶液中に2枚浸漬し、LCR
メータを用いて直列等価回路で120Hzの条件で静電容量
を測定した。なお、静電容量の単位は、μＦ／cm²であ
る。

【００２１】表２の結果より明らかなとおり、最も好ま
しい実施例１，２及び５は、静電容量が極めて高いこと
が分かる。また、実施例ではあるが、表層部におけるMg
の濃度が高すぎたり、低すぎたりするものは（実施例３
及び４）、静電容量が十分に向上していないことが分か
る。更に、酸化皮膜が厚すぎたり、立方体方位比率の低
いものは（実施例６及び７）は、静電容量が十分に向上
していないことが分かる。一方、比較例に係るアルミニ
ウム合金箔は、表層部におけるMgの濃度や酸化皮膜の厚
さ及び立方体方位比率を最適なように設定しても、実施
例１，２又は５に係るアルミニウム合金箔に比べて、静
電容量が低いことが分かる。

【００２２】実施例８〜14 実施例１で製造した方法と同様の製法で電解コンデンサ
陽極用アルミニウム合金箔を得た。この際、最終焼鈍の
温度及び時間を変更して、表３に示すように、酸化皮膜
の厚さや酸化皮膜中のMg濃度が種々となるようにした。
そして、これらについて静電容量を測定し、その結果を
表３に示した。

【００２３】

【表３】

【００２４】表３中の酸化皮膜の厚さ、立方体方位比
率，静電容量は、表２の場合と同様の測定方法によって
測定した。また、酸化皮膜中のMgの濃度は、以下のよう
にして測定した。 ［酸化皮膜中のMgの濃度］；塩化第二水銀によってアル
ミニウム合金箔を溶解し、酸化皮膜のみを残し、この酸
化皮膜を原子吸光分析して、酸化皮膜中のMgの濃度を測
定した。

【００２５】表３の結果から明らかなように、酸化皮膜
中のMgの濃度を最適範囲とし、また酸化皮膜の厚さ及び
立方体方位比率を最適範囲にした実施例８〜10に係る電
解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔は、高い静電容
量を示すことが分かる。また、酸化皮膜中のMgの濃度を
高めすぎたもの（実施例11）、酸化皮膜を厚さを厚くし
すぎたもの（実施例13）、若しくは若干酸化皮膜を厚く
したもの（実施例12）及び立方体方位比率を少なくした
もの（実施例14）に係る電解コンデンサ陽極用アルミニ
ウム合金箔は、実施例8〜10に係るものに比べて、静電
容量が低くなっていることが分かる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアル
ミニウム合金箔中には、Mgと共にZnを一定量含有させた
ので、エッチング特性が良好で、静電容量の高い陽極箔
を得ることがてきるという効果を奏する。また、アルミ
ニウム合金箔の表層部におけるMgの濃度若しくは酸化皮
膜中のMgの濃度を一定の範囲にしたり、酸化皮膜の厚さ
を一定の範囲にしたり、或いは立方体方位比率を一定の
範囲にすると、よりエッチング特性が良好となり、静電
容量の高い陽極箔を得ることができるという効果を奏す
る。更に、本発明に係るアルミニウム合金箔を使用して
陽極箔を得ると、陽極箔表面に形成されている酸化皮膜
は均一性に優れている。従って、この陽極箔をコンデン
サに組み込んで長期間使用しても、コンデンサの経時変
化が少なく、また漏れ電流も少なく、信頼性の高いコン
デンサを得ることができるという効果をも奏する。ま
た、本発明に係るアルミニウム合金箔は、従来公知の一
般的な方法で製造することができ、例えば最終焼鈍を高
真空下で行なって、立方体方位比率を極めて高くするこ
と等を回避することができ、生産性の向上が図れると共
に安価な陽極箔を提供しうるという効果を奏する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Mg0.0003〜0.02重量％、Zn0.0005〜0.02
   重量％、Cu0.007重量％以下、Ti0.001重量％以下、Ni0.
   002重量％以下、Al99.9重量％以上及び不可避不純物か
   らなることを特徴とする電解コンデンサ陽極用アルミニ
   ウム合金箔。
2. 【請求項２】 Mg0.0003〜0.02重量％、Zn0.0005〜0.02
   重量％、Cu0.007重量％以下、Ti0.001重量％以下、Ni0.
   002重量％以下、Al99.9重量％以上及び不可避不純物か
   らなり、表面から0.1μｍ深さまでの表層部においてMg
   が0.2〜20重量％の濃度で偏在しており、且つ該表層部
   外の内層部においてMgが0.0001〜0.018重量％の濃度で
   固溶していることを特徴とする電解コンデンサ陽極用ア
   ルミニウム合金箔。
3. 【請求項３】 Mg0.0003〜0.02重量％、Zn0.0005〜0.02
   重量％、Cu0.007重量％以下、Ti0.001重量％以下、Ni0.
   002重量％以下、Al99.9重量％以上及び不可避不純物か
   らなり、表面に酸化皮膜が設けられていると共に、該酸
   化皮膜中にMgが0.1〜10重量％の濃度で含有されている
   ことを特徴とする電解コンデンサ陽極用アルミニウム合
   金箔。
4. 【請求項４】 酸化皮膜の厚さが0.003〜0.02μｍであ
   る請求項１，２又は３記載の電解コンデンサ陽極用アル
   ミニウム合金箔。
5. 【請求項５】 立方体方位比率が80％以上である請求項
   １，２，３又は４記載の電解コンデンサ陽極用アルミニ
   ウム合金箔。