JPH08319547A - 電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム箔をコイル状にして焼鈍する場
合であっても、その両端部にエッチング不良が生じるこ
とを防止することができ、電解エッチング性を向上させ
て静電容量を著しく増大させることができる電解コンデ
ンサ用アルミニウム箔の製造方法を提供する。 【構成】 純度が９９．９０重量％以上の純アルミニウ
ムスラブを、４５０乃至６２０℃の温度で１乃至２０時
間均質化する。そして、熱間圧延及び冷間圧延を施して
製作された圧延板を、１８０乃至２６０℃の温度に１乃
至２０時間中間焼鈍処理を施す。前記中間焼鈍を施した
前記圧延板を５乃至２５％の圧下率で冷間圧延して製作
されたアルミニウム箔を、真空又は不活性ガスの雰囲気
下で４８０乃至６２０℃の温度に１乃至５時間の最終焼
鈍を施す。この最終焼鈍においては、その昇温時に３０
０乃至３５０℃の温度に３乃至６時間保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解コンデンサの電極と
して使用される電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、電解コンデンサの電極として使用
されるアルミニウム箔は、そのコンデンサを小型化及び
高容量化することを目的として、電解エッチングにより
アルミニウム箔の表面積、即ち静電容量の向上に有効な
実効面積を拡大化する処理が施される。つまり、この電
解エッチングにより、アルミニウム箔の表面に小さな凹
部（以下、「エッチングピット」という）が形成され、
その結果コンデンサの電極に使用されるアルミニウム箔
の表面積が拡大する。

【０００３】この場合、通常、塩酸を主成分としたエッ
チング液にアルミニウム箔を浸漬して電流を通電するこ
とにより、高密度のエッチングピットを発生させるが、
エッチング性の向上を図るため、電解エッチングする前
にアルミニウム箔に対して焼鈍が施される。なお、この
場合、生産性を考慮してアルミニウム箔をコイル状にし
て焼鈍が施される。図１は、焼鈍を施す場合におけるコ
イル状のアルミニウム箔を示す斜視図である。この図１
に示すように、長尺のアルミニウム箔１をコイル状に巻
いて焼鈍を施す。

【０００４】しかし、アルミニウム箔をコイル状にして
焼鈍すると、その静電容量がコイルの幅方向の両端部と
中間部との間で相違してしまうという難点がある。ま
た、エッチング時において粗大なエッチングピットが発
生するため、静電容量の向上効果が少ない。

【０００５】そこで、このような問題点を解決してアル
ミニウム箔の静電容量を向上させるべく、次のような方
法が提案されている。

【０００６】即ち、特公平６−４５８４４号には、炉内
雰囲気を圧力１〜５００ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気に
調整した後、該雰囲気を保持しつつ、アルミニウム箔を
所定温度に加熱する焼鈍方法が開示されており、この焼
鈍によりコイル端部の空隙をなくして、コイルの幅方向
に均一な静電容量を有するアルミニウム箔を得ようとし
ている。

【０００７】また、特開平５−１７１３７７号には、
錫、インジュウム、鉛及びタリウムからなる群から選択
された１つ以上の元素を含むアルミニウム合金を焼鈍し
た後、降温過程において、約４００〜３００℃の温度で
約２時間以上保持するアルミニウム合金の処理方法が開
示されている。

【０００８】更に、特開昭６０−１１０８５４号には、
最終焼鈍時に昇温速度１００℃／時間以上でアルミニウ
ム箔を加熱するアルミニウム箔の製造方法が開示されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の焼鈍処理したアルミニウム箔の製造方法では、
コイル状のアルミニウム箔の両端部に変色が発生し、そ
の部分にはエッチング不良が生じてしまうという難点が
ある。このため、焼鈍したアルミニウム箔の静電容量を
十分に向上させることができない。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アルミニウム箔をコイル状にして焼鈍する
場合であっても、その両端部にエッチング不良が生じる
ことを防止することができ、電解エッチング性を向上さ
せて静電容量を著しく増大させることができる電解コン
デンサ用アルミニウム箔の製造方法を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電解コンデ
ンサ用アルミニウム箔の製造方法は、純度が９９．９０
重量％以上の純アルミニウムスラブを、４５０乃至６２
０℃の温度で１乃至２０時間均質化する均質化処理工程
と、均質化処理が施された前記純アルミニウムスラブに
熱間圧延及び冷間圧延を施して圧延板を得る圧延工程
と、その後１８０乃至２６０℃の温度に１乃至２０時間
加熱して焼鈍する中間焼鈍工程と、前記中間焼鈍を施し
た前記圧延板を５乃至２５％の圧下率で圧延する冷間圧
延工程と、前記冷間圧延工程により製作されたアルミニ
ウム箔を真空又は不活性ガスの雰囲気下で４８０乃至６
２０℃の温度に１乃至５時間加熱して最終焼鈍する最終
焼鈍工程と、を有し、この最終焼鈍工程においては、そ
の昇温時に３００乃至３５０℃の温度に３乃至６時間保
持することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本願発明者等は、アルミニウム箔をコイル状に
して焼鈍する場合であっても、その両端部にエッチング
不良が生じることを防止することができ、電解エッチン
グ性を向上させて静電容量を著しく増大させることがで
きる電解コンデンサ用アルミニウム箔を開発すべく種々
の実験研究を行った。

【００１３】その結果、コイル状のアルミニウム箔の両
端部が変色するのは、前記アルミニウム箔の表面に残存
する圧延油が原因であることを知見し、真空中又は窒素
ガス若しくはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で焼
鈍（約５００℃以上の温度による）する前に、完全に圧
延油を除去することにより、前記アルミニウムの両端部
の変色が発生することを防止できることを見い出した。

【００１４】そこで、本発明においては、最終焼鈍にお
ける昇温時にて、アルミニウム箔を圧延油の沸点以上の
温度で所定時間保持することにより圧延油を除去し、そ
の後所定温度で焼鈍する。これにより、本発明の目的を
達成できる。

【００１５】以下、本発明に係る電解コンデンサ用アル
ミニウム箔の製造方法における製造条件について説明す
る。

【００１６】アルミニウムスラブの純度：９９．９０重
量％以上 アルミニウムスラブの純度が９９．９０重量％より低い
と、不純物の量が多くなるため、（１００）面の占有率
を９０％以上とすることが困難である。このため、静電
容量を十分に向上させることができない。従って、アル
ミニウムスラブの純度は９９．９０重量％以上とする。
なお、より好ましい純度は９９．９８重量％である。

【００１７】均質化処理温度：４５０乃至６２０℃ このアルミニウムスラブには、先ず均質化処理が施され
る。この均質化処理における処理温度が４５０℃未満で
あると、不純物をアルミニウムスラブ中に均一に固溶さ
せることが困難となる。このため、後工程にて、アルミ
ニウム箔に不純物が析出し易くなると共に、（１００）
面の占有率を９０％以上とすることが困難となり、静電
容量を向上させることができない。一方、６２０℃の温
度を超えて均質化処理が施されると、アルミニウムスラ
ブに（１００）面以外の面を有する粗大な結晶粒が生じ
易くなり、この粗大な結晶粒がその後の工程を経ても
（１００）面の結晶粒とはなり難い。このため、（１０
０）面の占有率を９０％以上とすることが困難となり、
静電容量を向上させることができない。従って、均質化
処理温度は４５０乃至６２０℃とする。なお、より好ま
しい処理温度は５００乃至６００℃である。

【００１８】均質化処理時間：１乃至２０時間 また、均質化処理における処理時間が１時間未満である
と、上述した均質化処理温度が４５０℃未満である場合
と同様に、不純物をアルミニウムスラブ中に均一に固溶
させることが困難で、後工程において不純物が析出し易
くなると共に、（１００）面の占有率を９０％以上とす
ることが困難となり、静電容量を向上させることができ
ない。一方、２０時間を超えて均質化処理が施される
と、均質化処理温度が６２０℃を超える場合と同様に、
（１００）面以外の面を有する結晶粒を（１００）面の
結晶粒とすることは困難である。このため、（１００）
面の占有率を９０％以上とすることが困難となり、静電
容量を向上させることができない。従って、均質化処理
時間は１乃至２０時間とする。なお、より好ましい処理
時間は５乃至１５時間である。

【００１９】熱間圧延及び冷間圧延 均質化処理後には、アルミニウムスラブに通常の熱間圧
延及び冷間圧延を施して一定の厚さを有するアルミニウ
ム箔とする。この熱間圧延及び冷間圧延後には、中間焼
鈍及び最終冷間圧延が施される。

【００２０】中間焼鈍温度：１８０乃至２６０℃ 中間焼鈍温度が１８０℃未満であると、アルミニウム箔
の（１００）面の結晶粒が殆ど成長しないため、（１０
０）面の占有率を９０％以上とすることが困難となり、
静電容量を十分に向上させることができない。一方、２
６０℃の温度を超えて中間焼鈍が施されると、結晶粒は
成長するものの（１００）面の占有率を９０％以上とす
ることが困難である。このため、静電容量を十分に向上
させることができない。従って、中間焼鈍温度は１８０
乃至２６０℃とする。なお、より好ましい焼鈍温度は２
００乃至２４０℃である。

【００２１】中間焼鈍時間：１乃至２０時間 中間焼鈍時間が１時間未満であると、上述した中間焼鈍
温度が１８０℃未満である場合と同様に、アルミニウム
箔の（１００）面の結晶粒が殆ど成長せず、（１００）
面の占有率を９０％以上とすることが困難となり、静電
容量を向上させることができない。一方、２０時間を超
えて中間焼鈍が施されると、中間焼鈍温度が２６０℃を
超える場合と同様に、結晶粒は成長するものの（１０
０）面の占有率を９０％以上とすることが困難となり、
静電容量を向上させることができない。従って、中間焼
鈍時間は１乃至２０時間とする。なお、より好ましい時
間は５乃至１５時間である。

【００２２】最終冷間圧延の圧下率：５乃至２５％ 中間焼鈍後、最終冷間圧延が施され、所定の製品厚さの
アルミニウム箔とする。この冷間圧延における圧下率、
即ち上述した中間焼鈍を施した後、製品厚さのアルミニ
ウム箔を得るまでの冷間圧延時の圧下率が５％より低い
と、歪み量が少なく、またアルミニウム箔における（１
００）面の結晶粒が成長し難くなる。このため、（１０
０）面の占有率を９０％以上とすることが困難となり、
静電容量を向上させることができない。一方、２５％の
圧下率を超えて冷間圧延が施されると、歪み量が多くな
るものの、（１００）面以外の面の成長が促進されてし
まう。このため、（１００）面の占有率を９０％以上と
することが困難となり、静電容量を向上させることがで
きない。従って、冷間圧延の圧下率は５乃至２５％とす
る。なお、より好ましい圧下率は１０乃至２０％であ
る。

【００２３】最終焼鈍の雰囲気：真空又は不活性ガス 最終冷間圧延後、最終焼鈍処理が実施される。この最終
焼鈍処理において、真空中又は不活性ガス中にてアルミ
ニウム箔を４８０〜６２０℃に加熱する。なお、不活性
ガスにはＡｒガスの外に、窒素ガスも含むものとする。

【００２４】大気中において、４８０〜６２０℃の温度
で焼鈍を施すと、アルミニウム箔の表面に形成される酸
化皮膜が極めて厚くなり、静電容量が低下してしまう。
従って、最終焼鈍の雰囲気は真空又は不活性ガスとす
る。この場合の不活性ガスとして、前述の窒素ガス又は
アルゴンガス等がある。なお、真空の場合には、炉内の
圧力を１×１０^-2ｔｏｒｒ程度とし、また不活性ガスの
場合には、６００〜７６０ｔｏｒｒ程度とすることが好
ましい。

【００２５】最終焼鈍の温度：４８０乃至６２０℃ 最終焼鈍の温度が４８０℃未満であると、（１００）面
の占有率を９０％とすることが困難となるため、静電容
量を十分に向上させることができない。一方、６２０℃
を超えて最終焼鈍を施すと、アルミニウム箔同士が拡散
接合し、所謂ブロッキングが発生してしまう。従って、
最終焼鈍の温度は４８０乃至６２０℃とする。なお、よ
り好ましい焼鈍温度は５００乃至５９０℃である。

【００２６】最終焼鈍の時間：１乃至５時間 最終焼鈍の時間が１時間未満であると、上述した最終焼
鈍の温度が４８０℃未満である場合と同様に、アルミニ
ウム箔の（１００）面の占有率を９０％以上とすること
が困難であり、静電容量を向上させることができない。
一方、５時間を超えて最終焼鈍を施すと、最終焼鈍の温
度が６２０℃を超える場合と同様に、アルミニウム箔に
おいてブロッキングが発生してしまう。従って、最終焼
鈍の時間は１乃至５時間とする。なお、より好ましい焼
鈍時間は２乃至４時間である。

【００２７】保持温度：３００乃至３５０℃ アルミニウム箔の最終焼鈍における昇温時において、圧
延油の沸点以上の温度でアルミニウム箔を保持すること
により、アルミニウム箔の表面に付着した圧延油を除去
してコイル状のアルミニウム箔の両端部に生じるエッチ
ング不良を防止することができる。しかし、保持温度が
３００℃未満では、アルミニウム箔に残存する圧延油を
全て取り除くことは困難であるため、両端部には変色が
生じると共にエッチング不良が生じ、また添加元素の偏
析作用が低下してしまう。このため、静電容量を十分に
向上させることができない。一方、保持温度が３５０℃
を超えると、（１００）面の占有率を９０％以上とする
ことが困難となり、静電容量を十分に向上させることが
できない。従って、昇温時における保持温度を３００乃
至３５０℃とする。

【００２８】保持時間：３乃至６時間 昇温時における保持時間が３時間未満では、上述した保
持温度が３００℃未満である場合と同様に、アルミニウ
ム箔に残存する圧延油を全て取り除くことが困難である
ため、静電容量を十分に向上させることができない。一
方、保持時間が６時間を超えると、保持温度が３５０℃
を超える場合と同様に、アルミニウム箔の（１００）面
の占有率を９０％以上とすることが困難となり、静電容
量を十分に向上させることができない。従って、最終焼
鈍の昇温時における保持時間を３乃至６時間とする。な
お、より好ましい時間は４乃至５時間である。

【００２９】以上のように、アルミニウム箔に最終焼鈍
を施す場合に、その昇温時に３００乃至３５０℃の温度
で３乃至６時間保持することにより、アルミニウム箔の
（１００）面以外の結晶方位を消滅させることができ、
（１００）面の占有率を９０％以上とすることができ
る。また、アルミニウム箔に残存する圧延油を完全に除
去することができるため、コイル状のアルミニウム箔の
両端部において、変色が生じることを防止できると共
に、微量成分を効果的に偏析させることができる。更
に、アルミニウム箔の表面に３０〜４５Åの適度な酸化
皮膜を形成することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先
ず、半連続鋳造法により下記表１に示す純度を有するア
ルミニウムスラブを製作し、各アルミニウムスラブを下
記表１に示す条件にて均熱処理を施した。更に、熱間圧
延及び冷間圧延の後、下記表１に示す条件にて中間焼鈍
を施した。なお、以下の各表において、本発明の特許請
求の範囲から外れる値については、その値に下線を付し
て示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】次に、各アルミニウムスラブに対して下記
表２に示す圧下率で最終冷間圧延を施して、いずれも厚
さが１００μｍとなるようにした。そして、下記表２に
示す条件にて最終焼鈍を施した。つまり、この焼鈍では
下記表２に示す所定の焼鈍雰囲気下で焼鈍を施すもので
あり、焼鈍の昇温時に所定の保持温度で所定時間保持し
た後、最終焼鈍欄に示す温度まで加熱して焼鈍を施し
た。

【００３３】図１は、最終焼鈍を施す場合におけるコイ
ル状のアルミニウム箔を示す斜視図である。この図１に
示すように、冷間圧延を施して製作されたアルミニウム
箔１をコイル状に巻いた後、最終焼鈍を施して、調質を
Ｏ材とした。なお、このときのコイル幅Ｄは５００ｍｍ
とした。

【００３４】

【表２】

【００３５】上述のようにして得られたアルミニウム箔
について、以下の各条件によりコイル状のアルミニウム
箔（以下、「コイル」という）端部の変色、酸化皮膜の
厚さ、静電容量及び（１００）面の占有率について分析
した。

【００３６】コイル端部の変色の分析条件 コイル端部を目視にて観察することにより、変色の有無
を確認した。変色部がある場合は「○」、変色部がない
場合は「×」として、その結果を下記表４に示す。

【００３７】酸化皮膜の厚さの分析条件 純水１リットル中にホウ酸：５０ｇとホウ砂：１００ｇ
とを添加した水溶液中で、対極を白金としてＬＣＲメー
タを使用して測定した。なお、測定部位はコイルの幅方
向の中央部分である。

【００３８】静電容量の分析条件 静電容量については、下記表３に示す電解エッチング条
件及び化成条件にてエッチング及び化成処理を施した。
なお、化成処理の処理液における燐酸及び燐酸アンモニ
ウムはいずれも純水１リットル中の添加量である。

【００３９】その後、下記表３に示す静電容量測定条件
にて各アルミニウム箔の静電容量を測定した。なお、静
電容量は万能ブリッジにより測定し、その測定部位はコ
イルの右端、左端及び中央部である。

【００４０】

【表３】

【００４１】（１００）面の占有率の分析条件 塩酸、硝酸及びフッ酸を使用して各アルミニウム箔にマ
イクロエッチングを施した。そして、予め用意した標準
サンプルと比較し、画像解析装置を使用して各アルミニ
ウム箔における（１００）面の占有率を測定した。な
お、測定部位はコイルの中央部である。

【００４２】以上の条件による各分析結果を下記表４に
示す。なお、比較例Ｎｏ１４及び１６については、ブロ
ッキングが生じたため、評価することができなかった。

【００４３】

【表４】

【００４４】上記表４に示すように、実施例Ｎｏ１〜４
については、いずれもコイル端部に変色はなく、アルミ
ニウム箔の表面に適度な厚さの酸化皮膜が形成された。
また、（１００）面の占有率はいずれも９０％以上とな
り、比較例に比べて極めて静電容量を向上させることが
できた。

【００４５】一方、比較例Ｎｏ１については、アルミニ
ウムスラブの純度が低く、不純物の量が多いため、（１
００）面の占有率を９０％以上とすることができず、静
電容量を向上させることができなかった。

【００４６】比較例Ｎｏ２〜５については、均質化処理
の条件が本発明の特許請求の範囲から外れるものであ
り、夫々均熱温度が低い場合及び均熱時間が短い場合で
ある比較例Ｎｏ２及び４は、均質化処理の後工程におい
て不純物が析出し、（１００）面の占有率を９０％以上
とすることができず、静電容量を向上させることができ
なかった。また、夫々均熱温度が高い場合及び均熱時間
が長い場合である比較例Ｎｏ３及び５は、粗大な結晶粒
が生じ、（１００）面の占有率を９０％以上とすること
ができず、静電容量を向上させることができなかった。

【００４７】比較例Ｎｏ６〜９については、中間焼鈍の
条件が本発明の特許請求の範囲から外れるものであり、
夫々中間焼鈍の温度が低い場合及びその時間が短い場合
である比較例Ｎｏ６及び８は、（１００）面の結晶粒が
殆ど成長しなかったため、（１００）面の占有率を９０
％以上とすることができず、静電容量を向上させること
ができなかった。また、夫々中間焼鈍の温度が高い場合
及びその時間が長い場合である比較例Ｎｏ７及び９は、
（１００）面の結晶粒が成長するものの、（１００）面
の占有率を９０％以上とすることができず、静電容量を
向上させることができなかった。

【００４８】比較例Ｎｏ１０及び１１については、中間
焼鈍後の冷間圧延時の圧下率が本発明の特許請求の範囲
から外れるものであり、圧下率が低い場合である比較例
Ｎｏ１０は、歪み量が少なく、（１００）面の占有率を
９０％以上とすることができず、静電容量を向上させる
ことができなかった。また、圧下率が高い場合である比
較例Ｎｏ１１は、歪み量が多くなるものの、（１００）
面の占有率を９０％以上とすることができず、静電容量
を向上させることができなかった。

【００４９】比較例Ｎｏ１２については、最終焼鈍を大
気の雰囲気下で施したため、アルミニウム箔の表面に形
成された酸化皮膜が極めて厚くなり、（１００）面の占
有率が９０％以上となったものの、静電容量が低下して
しまった。

【００５０】比較例Ｎｏ１３〜１６については、最終焼
鈍の条件が本発明の特許請求の範囲から外れるものであ
り、夫々最終焼鈍の温度が低い場合及びその時間が短い
場合である比較例Ｎｏ１３及び１５は、（１００）面の
占有率を９０％以上とすることができず、静電容量を向
上させることができなかった。また、夫々最終焼鈍の温
度が高い場合及びその時間が長い場合である比較例Ｎｏ
１４及び１６は、ブロッキングが発生したため、評価が
できなかった。

【００５１】比較例Ｎｏ１７〜２０については、最終焼
鈍の昇温時における保持条件が本発明の特許請求の範囲
から外れるものであり、夫々保持温度が低い場合及び保
持時間が短い場合である比較例Ｎｏ１７及び１９は、圧
延油を全て取り除くことができず、コイル端部に変色が
生じ、端部のエッチング性が極めて低下した。このた
め、両端部の静電容量が中央部に比べて低下してしまっ
た。また、夫々保持温度が高い場合及び保持時間が長い
場合である比較例Ｎｏ１８及び２０は、（１００）面の
占有率を９０％以上とすることができず、静電容量を向
上させることができなかった。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルミニウムスラブに所定の圧延及び熱処理を施すこと
により、コイル状のアルミニウム箔の両端部に変色が生
じることを防止でき、電解エッチング性を向上させて静
電容量を著しく増大させることができる電解コンデンサ
用アルミニウム箔を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼鈍を施す場合におけるコイル状のアルミニウ
ム箔を示す斜視図である。

【符号の説明】

１；アルミニウム箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 武久 千葉県千葉市稲毛区六方町260番地 サ ン・アルミニウム工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純度が９９．９０重量％以上の純アルミ
   ニウムスラブを、４５０乃至６２０℃の温度で１乃至２
   ０時間均質化する均質化処理工程と、均質化処理が施さ
   れた前記純アルミニウムスラブに熱間圧延及び冷間圧延
   を施して圧延板を得る圧延工程と、その後１８０乃至２
   ６０℃の温度に１乃至２０時間加熱して焼鈍する中間焼
   鈍工程と、前記中間焼鈍を施した前記圧延板を５乃至２
   ５％の圧下率で圧延する冷間圧延工程と、前記冷間圧延
   工程により製作されたアルミニウム箔を真空又は不活性
   ガスの雰囲気下で４８０乃至６２０℃の温度に１乃至５
   時間加熱して最終焼鈍する最終焼鈍工程と、を有し、こ
   の最終焼鈍工程においては、その昇温時に３００乃至３
   ５０℃の温度に３乃至６時間保持することを特徴とする
   電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法。