JPS58221265A - 電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔地材の製造方法 - 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】 本発明は電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔地材の製
造方法に関し、特に高純度材を用いず純度９９．９４％
水準のアルミニウム地金材を用いて、中低正向電解コン
デンサ陽極用アルミニウム箔地材を製造する方法に関す
るものである。

電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔は、通常アルミニ
ウム地金材塊を熱間圧延で２〜７ｍｍ厚の板となし、次
いで冷間圧延で約０５ｍｍ厚の板とし、更に最終箔圧延
で５０〜１００μ厚の箔地材を製造し、また所望により
焼鈍処理を行なった後湿式法あるいは乾式法による表面
処理により誘電被膜を形成する処理工程を経て製造され
ている。

湿式法による表面処理の場合、箔地材をそのまま陽極酸
化して表面に誘電被膜を形成させるプロセスや表面に凹
凸を与えて実質的な表面積を増加させるため電解エツチ
ングした後、陽極酸化して表面に誘電被膜を形成させる
プロセスが行なわれている。これらの個式処理法によっ
て誘電被膜を形成した場合、電解コンデンサ陽極として
使用すると漏れ電流が発生して製品特性が十分発揮され
ないことがある。

これは地金中に含有される不純物が表面処理以前の製造
過程に於いて析出し、それが表面処理時に残存して誘電
被膜欠陥となり、その析出個所に於いて漏れ電流を発生
させるものであるとされている。

このため、箔地材には、例えば耐圧３５０ボルト（Ｖ）
の超高圧コンデンサに対しては９ｇ、９９０Ｗｔ、％以
上の高純度アルミニウム材が、また、それ以下の高中低
圧用コンデンサに対しては９α９８　ｗｔ、％から９９
．９９０　ｗｔ、％程度のアルミニウム材が使用されて
いる。

しかるに、このような純度の地金は一次電解アルミニウ
ムを原料として五層電解法や分別結晶法等による精製処
理を行なうことによって製造されているが、精製コスト
分だけ箔地材のコストが上昇する。

その対策として、例えば特公昭５１−２７８５２号公報
には９９．４５％以上純度のアルミニウム材を用いてコ
ンデンサ用アルミニウム電極箔を製造する方法が示され
ている。この方法は、アルミニウム材を少なくとも５１
０°Ｇ以上に加熱し、その後で硬い箔をつくるために冷
間圧延し、冷間圧延前の厚さの少なくとも８５％を圧減
するものである。この方法では加熱による鋳塊の均質化
が充分ではなく、また熱間圧延中および熱間圧延終了後
から常温に冷却するまでの間に不純物金属およびその化
合物が再析出する可能性が大で、これにより得られた電
極箔のエツチング特性が著るしく阻害されると共に電流
の漏れの原因となる。

本発明は、従来技術における製造プロセスを詳細に検討
し、鋳塊保持温度と、熱間圧延条件を規定することによ
り、その使用が困難視されていた不純物濃度が高い純度
９α９４　ｗｔ、％程度のアルミニウム材の使用を可能
とするプロセスを提案するものである。更に、詳しくは
、アルミニウム鋳塊の造塊時に析出した不純物元素及び
それらの金属間化合物を高温に保持し均質化処理によっ
て固溶させると共に熱間圧延加工時の降温に起因する再
析出を回避する条件下で熱間加工、を行ない、さらに熱
間圧延終了後、常温まで冷却する過程におけるＦｅ系化
合物の析出を事実上防止し、］＝記金族金属それらの金
属間化合物の析出に起因する箔の漏れ電流の発生等を阻
止するものである。

即ち、本発明は、純度９９．９４％以上で鉄（Ｆｅ）３
００　ｐｐｍ以下、シリコン（Ｓｉ）３００　ｐｐｍオ
よび銅（Ｏｕ　）　１００　ｐ［）ｍ以下であるアルミ
ニウムＤＣ鋳塊を用いて、６００°Ｃ以上で３時間以上
保持、する均質化処理を行なった後、直ちに熱間圧延加
工を（ａ）熱間圧延中での５５０℃から４５０°Ｇに低
下するまでの温度領域の通過を５分間以内で終了させる
と共に（ｂ）熱間圧延終了温度が３１０℃以下となるよ
うな圧延条件下で行ない、次いで冷間圧延、最終箔圧延
を常法で行ない、さらに所望により短時間の焼鈍処理を
行なう工程とから成る製造プロセスを提案するものであ
る。

本発明は不可避的不純物として含有されるＦＢおよびＳ
ｉｔを各々３００　ｐｐｍまでその存在を許容するもの
であるが、これ以上に含有する場合には熱間圧延中にこ
れら金属または、その化合物が析出しやすくなるので好
ましくない。またＯｕは箔地材のエツチング特性を高め
るための添加元素として含有されるものであるが、１０
０　ｐｐｍ以下まではその存在を許容されるが通常は３
０〜６０　ｐｐｍ程度であることが望ましい。

アルミニウム鋳塊は、竪型又は横型等のＤＯ鋳造法によ
って製造されるが、出来るだけ急冷条件下での鋳造を行
ない造塊時にｐ６系化合物の晶出を防止しつつ、デンド
ライト・アームスペース（樹枝駄晶の間隔）を小さくさ
せ均質化処理時のＦｅ系化合物の固溶化が促進し易くな
るように図ることが望ましい。このようなシートスラブ
は造塊時に晶出したＦｅ系化合物を再固溶させるため均
質化処理に供されるが、６００°Ｃ以上好ましくは６１
０℃〜６５０°Ｇで３時間以上、好ましくは５〜２４時
間加熱保持する条件下で処理される。均質化処理温度が
６００°Ｃ以下の場合、Ｆｅ系化合物が再固溶すること
なく、逆に析出してしまうことが生じ好ましくない。

固溶したＦｅ系化合物の析出速度は、その拡散速度と過
飽和度あるいは熱間加工度や転位密度の増加などの影響
を受けて変化するので、均質化処理時に行なう熱間圧延
加工に於いて、その圧延条件の適切な調整を行なうこと
が必要である。

即ち１本発明ｉｎおけるＦｅ　３００　ｐｐｍ　、　Ｓ
ｉ　３００ｐｐｍという組成範囲でのＦｅ系化合物の析
出速度が最大になる温度領域が４５０°Ｃ〜５５０℃に
あるため、熱間圧延途−ににおいて、この温度範囲を５
分以内好ましくは３分以内で通過するように熱間圧延を
行なうと共に、熱間加工時の転位密度の増加（こよるＦ
ｅ系化合物の析出速度の上昇（こ対抗するため、熱間加
工終了温度が夏期と冬期で若干具なるが３１０°Ｃ以下
となるように、圧延速度や冷却速度等の圧延条件を調整
することが望まれ、熱間圧延終了温度を３１０°Ｃ以下
とすることにより、気温変動に関係なく熱間圧延後常温
まで冷却する過程に於けるＦｅ系化合物の析出を事実上
抑制し得るものである。

シートスラブは、このような熱間圧延が行なわれるよう
にバッチ式あるいは連続式の圧延加工機によって圧延さ
れ、２〜７ｍｍ厚の板とされ常温まで冷却される。次い
で常法により、通常の冷間圧延機で約０５ｍｍ厚の仮と
した後、箔圧延機（こかけられ所望の箔厚、例えば５０
〜１００μ厚まで冷間箔圧延が行なわれる。更に用途に
より焼鈍処理を必要とするときには、３９０６Ｃ以上好
ましくは４００〜４３０℃で、３０秒以内好ましくは１
０秒以内加熱保持する急速焼鈍を例えば、連続焼鈍炉を
使用して行なう手段を採るのがＦｅ系化合物の析出を抑
制する上で好ましい。

以上の製造プロセスを経て製造された電解コンデンサ陽
極用アルミニウム箔地材は、従来の濾式法による表面処
理工程を経て、電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔に
最終加工されるが、その表面処理方法を特に限定するも
のではなＶ）。即ち、箔の静電容量を向上させるため、
前処理として表面をエツチングして実質的表面積を増加
させる処理が行なわれるが、本発明の箔地材の処理に於
いても同様な処理が行なうのがより好ましい。エツチン
グ法としては、硫酸、硝酸あるいは燐酸等の添加剤を含
んだ塩化物浴中での電解エツチングが一般的であるが、
これに制限するものではない。

次いで誘電被膜として酸化皮膜を形成するために、通常
陽極酸化皮膜処理としてアンモニアを含有する硼酸また
は燐酸の水溶液浴中で箔地材表面の陽極酸化を行なうが
、いかなる方法も採り得るものである。

以上の表面処理において、本発明によって製造された箔
地材にはＦｅ系化合物等の析出粒子が存在しないため、
不均一なエツチング現象や陽極酸化の発現を抑制しうる
ので、箔地材の素材純度に比較して、コンデンサ静電容
量が高く漏れ電流も低い品質の優れた電解コンデンサ陽
極用アルミニウム箔を得ることができる。

本発明は以上述べたプロセスによって箔地材を製造する
ものであり、本発明で製造された箔地材は湿式法で製造
される中低圧電解コンデンサ向陽極アルミニウム箔用と
して最適であるが、乾式法で誘電皮膜を製造する箔地材
としての使用を妨げるものではない。

以下、本発明の実施態様をより明らかにするため実施例
について述べる。

実施例 １次電解アルミニウム浴湯から比較的純度の高いものを
選択して竪型半連続鋳造装置（こより７°Ｃ／ｓｅｃ、
の冷却速度でｇａしＦｅ　：　２８０ｐｐＩＴＩ、　Ｓ
ｊ　’２６０　ｐｐｍ　、　Ｏｕ　：　６０　ｐｐｍを
含有スルアルミニウム・シートスラブ（５０８ｍｍ厚×
１０００ｍ１００Ｏ×１５００ｍｍ長）を得た。

本スラブを第１表（こ示すような条件で、それぞれ均質
化処理と、熱間圧延を行ない、しかも冷却剤量と圧延速
度を調整して５５０°Ｇから４５０°Ｃに下るまでの温
度領域を３分間で通過するように行ない、合ｔ１２０パ
スで５ｍｍ厚の粗板（実施例、供試品Ａ、　Ｂ）を得た
。なおりは供試品Ａにつき次の箔圧延後、空気中で急速
焼ａを施したものである。比較のため熱間圧延終了温度
の高いもの（比較例、供試品Ｃ）、均質化温度の低いも
の（比較例、供試品Ｄ）および５５０℃から４５０℃の
温度領域通過に１２分を要したもの（比較例、供施品Ｅ
）を第１表に併記した。

以下余白 第　　　１　　　表 次いで各供試品を冷間圧延、箔圧延をいずれも同一条件
下で行ない７０μ厚の箔地材とし、５ｗｔ。

％塩酸、１ｗｔ、％燐酸及びα３Ｗｔ１．％硝酸を含有
してなるエツチング浴中で２分間交流エツチング処理を
施すと共に、Ｚ　５　ｗｔ０％硼酸と１　ｗｔ、％硼酸
アンモニウムとからなり浴温３０°Ｇの浴（ｐＨ＝　６
６７　。

比抵抗＝Ｚ８５ｎｃｍ）中で、１５Ｖの［流電圧４２０
分間印加して陽極酸化処理を行ない、その特性を測定し
た。結果を第２表に示す、なお上述のアルミニウム・シ
ートスラブおよび９へ９９％Ａｌ地金について、均質化
処理（５５０℃、１０時間保持）と熱間圧延（５５０℃
から４５０°Ｇまでの通過時間８分。

熱間圧延最終温度３５０℃）を従来法で行ない供試品Ｆ
およびＧを得た。これらを前述の表面処理を行なった結
果について第２表に併記する。

第２表 第２表から、本発明方法によ１０１次電解地金を用いて
製造された箔地材は従来の高純度地金を使用したものに
近似した優れた品質特性を有することが示される。

特許出願人　　日本軽金属株式会社 代理人　弁理士　松永圭司

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、純度９９．９４％以上で、Ｆｅ　３００　ｐｐｍ以
   下、５ｉ３００　ｐｐｍ以下及びＯｕ　１００　ｐＩ）
   ｍ以下ノアルミニウムＤＯ５ｍ塊を用いて、６００℃以
   上で３時間以上保持する均質化処理を行なった後、直ち
   にほぼ均質化温度で熱間圧延加工を開始し５５０℃から
   ４５０°Ｃに下る温度領域の通過を５分以内で終了させ
   ると共に熱間圧延終了温度が３１０°Ｃ以下となるよう
   に熱間圧延を行ない、さらに冷間圧延と最終箔圧延を行
   なうことを特徴とする電解コンデンサ陽極用アルミニウ
   ム箔曲材の製造方法。