JPS5822390A - アルミニウムの腐蝕方法 - Google Patents

アルミニウムの腐蝕方法

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JPS5822390A
JPS5822390A JP12130581A JP12130581A JPS5822390A JP S5822390 A JPS5822390 A JP S5822390A JP 12130581 A JP12130581 A JP 12130581A JP 12130581 A JP12130581 A JP 12130581A JP S5822390 A JPS5822390 A JP S5822390A
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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、アルミニウム、特にアルミニウム箔の電解腐
蝕に関する4oである。畜らに詳しくは、本発明は塩酸
を含有すゐ電解液と接触しているアル(ニウムに交流を
かけることによるアルミニウムの腐蝕方法について開示
し、こむで交流は電流がゼロから最大値まで急速に上昇
し、次いで第一段階において最大値の約り〜約号である
中間値まで急速に低下し、その後第二段階においてゼロ
までよ)緩徐に低下するような対称液形を有する。その
後、電流は同じ波形をもって反対方向に上昇および降下
すゐ。波形における第二段階の時間対第一段階の時間の
比は1〜60範囲内である。この方法により、従来の方
法と比較して、腐蝕アルンエウムのより高いキャパシタ
ンス値が得られる。
かか為特徴を有する本発明は要するに特殊波形の5!流
によるアル電ニウムO電解腐蝕方法に関すTo4のであ
る。
アル建具ラム箔を電気化学的に腐蝕して、コyデンナ電
極用にその表面積を増大させることが一般的慣行てあ為
。米国および欧州において通常ヒれは直流によって行表
われるが、日本国においては一般に交流によ)行表われ
る。脈動直流またはりプル直流と呼ばれる変型の直流も
使用されている。この臘の電流によれば、特定線法が定
常直流上に重ねられる。アル建ニウムO交流電気化学腐
蝕に関する米国におけ為先行特許の殆んどは電流の波形
または周液数を特定せず、したがって50もしくは60
ヘルツにおけ為通常の線電流の使用が適していることを
暗示してい為が、最近3〜30ヘルツの低周液数交流を
用いる日本の方法が報告されている。
高橋等に係る特許第4,087,341号は、陰極電圧
よシも高い陽極電圧にて電圧を印加するような非対称の
正弦波電圧波形を示している。
陰極り一四ン入力対陽極り一四ン入方の比は、0・3〜
0・8の範囲である。
ビンセントに係る特許第3,193,485号は、正動
作部よりも著しく小さい振幅を有する短い負動作部によ
)分離され九正動作部を持った電圧波形を示している。
ポスト等に係る特許第3,294,523−号明細書は
、50−よシ低いが少なくとも5嚢の脈動度による直流
腐蝕法を記載している。
ペーエルに係る特許第31,520,788号は、腐蝕
電流を主要パルスの間の短時間にわたシ効果的に値断す
る腐蝕法DC電圧パルスに関するものであみ。
弁上に係る3つの特許(第3,616,343号、第8
,616,848号、第8.II s4,116号)は
、電気化学的加工に対す為多くの波形を示している。こ
れら特許の一般的方法は、間隔によ〕離間させて1つの
極性の急勾配液前線パルスをかけ、前記間隔O除灰対極
性のパルスをかけることである。反対極性のパルスは短
い持続時間であるが、最初の極性パルスの際形成された
不倫化薄膜を電気化学的に破壊するのに充分危持続と振
幅とを有する。正動作パルス間の間隔におけ為負動作パ
ルスの特定位置は設計上O問題である。411許第8,
616,346号明細書の第5図は、方形波上に重ねら
れて第4図に示された不倫化効果を補完する各種のラン
プを示している。
ウイールスマに係為特許第3,294.II 66号明
細書は、第3図において、交番間にゼロ部を持った交番
DCパルスを有する波形を示している。モストビツチ等
に係る特許第2,901.4124#および金円等に係
る特許第3,892,636号は、アル1=ウム表面O
II極処理壕九は着色化に向けられた特殊波形を示して
いる。プルガーIIIIK係る特許第2,930,74
1号明細書は、適!1な脈動変の脈動直流を用い九電解
腐蝕を記載している。
「周期電流を用いた電解腐蝕によるディスロケーシ冒ン
構造の発現」と厘すゐ論文〔インダストリアル・ラボラ
トリ−1第41巻、第7号、第1054〜1o56頁(
1975年7月)〕は第1図に電解腐蝕用の発電機を示
してお夛、これは第1B図における脈動率−極性半サイ
タル波形と第1C[lKおける第11WA□波形の1部
と第10!I!IKおける周期波形とを使用し、この開
示で考慮される逆パルス、ナ々ゎちサイクルの陽極部分
は曲lIの正部分すなわち陰極部分よ〕も小さい面積を
曲線下に有する。
以下、本発明を添付図mtcよ〕説明する。会図におい
てゼロ線より上方の波は陽極電流を示し、ゼロ線よ〕下
方の波は陰極電流を示し、ζζで両者は時間に対してプ
四ットし九ものである。
本発明は、特殊かつ異常な波形の交流を使用す為ヒとK
よるアルixウム箔O電解腐蝕に関するものである。こ
の2うに腐蝕されたアルミニウム1110キヤパシタン
スは、腐蝕前のアルイ墨つム箔Oキャパシタンスよりず
つと大であシ、官らに従来法で腐蝕されたアルオニウム
箔のキャパシタンスよルも優秀である。電解腐蝕操作K
jiPけゐ交IIの特定波形は、酸塩化物含有の電解液
で従来技術によ〕使用された正弦波、方形波または三角
形波の波形よシも高いキャパシタンスを与えることが判
明した。
本発明に使用される代表的な交流波形を第1図に示す、
完全波は等しい時間とピーク高さとを有する2つの半サ
イクルからなル、各曲線下の面積は等しい。この波にお
いて、各陽極または陰極半サイクルは2段階に分割声れ
た%のと見ゐことができる0段階1はtlによシ示され
る時間にわたって延在する上昇し次いで低下する電流か
らなシ、続いて段階2において電流は段階IKおけるよ
シも遅い速度で低下し、これはttKよって示されb時
間にわたル延在する。第B、5.6および7図は、方形
波および正弦波に基づく同様な波形を示している。
上記波形の交流を使用することによ)アルミニラム箔の
キャパシタンスは、同じ全陽極クーロン電荷にり自同じ
電解液で使用された如何なる方形波、正弦波または鋸歯
波電流で得られるキャパシタンスよ〕も高くなる。本明
細書において\鋸歯とは各半サイクルに2つのみの電流
変化の傾斜す表わち勾配を有する波形を意味する。
本発明以前には誰もζζに記載したMO特殊波形により
電層腐蝕を行表っていない。本発明に使用される波は対
称形状を有しかつ等しい陽極および陰極の電荷を有する
。これらの波は、波の最初の部分が電流の急速な上昇お
よび次いで急速な低下と、続いてゼロまで緩徐に低下す
る電流の尾部により証明される低下電流の急激な変化と
、それに絖〈反対方向の同じ電流波形とを特徴とするよ
うな明確1ky/Ii状を有する。
波形の好適な形態を第1図に例示し、ここで陽極電流は
ゼロから最大値壕で急速に上昇し次いで時間尺度で点t
1tで急速に降下し、この時点において電流は実質的か
つ顕著な速度低下を示し、−七の結果電流は時間尺度で
tlによシ示される長時間にわた〕ゼロまで低下する。
第一段階(t+ K X D示される時間内)Kおけゐ
最大値からt1時時点)@に至る電流の低下は、波高値
の約1〜¥でああ、よ)緩徐に電流が低下すゐ第二段階
(1<から開始する)において、電流がゼロまで低下す
るのに要する時間はtlで示され為。第二段階O時間対
第一段階の時間O比、すなわち麺4.の比は1〜6、好
ましくは1〜3であゐ。
そO弛の図は、他の適する波形を示している。
菖2図は、第一段FIにおいて電流が波高値まで急速に
上昇し、次いで魁時点までや中速度を落して急速に降下
するような波を示している。そO後、よ〉緩徐に降下す
る電流の第二段階が起ζ為。
第3図は、第一段階における方形波とそれに絖くゼat
で規則的に俵下す為電流の第二段階とを示している。
第4図は第2図と同様な波形を示しているが、主要な相
違点は第二段階に要する時間が第2WAにおけるよ)も
第4図においてずつと長いことであシ、さらに第4図の
第一段階にお叶る電流低下の速度は第2図におけるよル
も小さい。
第5図は、第一段階における正弦波の波形を示し、第二
段階における規則的に低下する電流を有す為。
第6図は、第一段111にお妙る方形波と、魁から始壕
ってゼロに達する曲線で示された不均一速度で低下する
電流の第二段階とを示している。
第7図は、第一段階に′sPけゐ正弦波の波形と、t、
〜髄間の時間にわ九〕不均−速度で低下す為電流の第二
段階とを示している。
2つの電流低下速度を有する特定波形は、同じアルミニ
ウムと同じ腐蝕剤とによp同じ温度と時間とO条件にて
使用される他の交流波形よシも少なくと410−大息い
効率を有するような、アルミニウムの腐蝕用すなわち電
気グレイニング用の交流系を与える。
腋が最高値に達するOKWする時間は、電流供給の設計
と波形とに応じて、ははゼpから魁の約60−まで変化
することができる。初期の方形波パルスについては、最
高値に達するON要する時間ははぼゼpであ為(第3図
および第6図参照)Oに対し、三角形波についてはこの
時間をtlo 20−〜6011に増大させることがで
きる(第1.2および4図参照〕。三角形波O鳩舎、電
Iiが最高値に達す為時間は通常魁0IsNSO1であ
為。
第二段階の健下電流は第1図におけ為ように直線的に示
すことができ或いは第7図におけるように1纏とするこ
ともt’s、とれも電力供給設計に依存する。重要表特
常は、低下液が2つO段階を有し、蕗−の段階は比較的
急速であルセして第二〇JR階は比較的緩徐であってゼ
ロ壕で低下するヒとである。
電気分解を行なう腐蝕剤は塩***であシ、好ましくは
たとえば硝酸、蓚酸、燐酸および硫酸のような他の酸を
も含有す為。好適な腐蝕剤は規定度で0.5〜2.5N
O塩酸と、0.05〜0゜25NO硝酸と、規定度で0
.05〜0.25Nの燐酸と、1〜3×10″″”NO
硫酸とを含有する。
腐蝕操作が進行するにつれて」、アル建ニウムは酸腐蝕
剤中に急速に溶解してアル(ニウムイオンを与える。腐
蝕剤中における塩化アル1=ウム淡度は好ましくは規定
度で約0.5〜1.ONであ夛、最高約3Nであゐ。腐
蝕操作に対する実際的表操作パラメータは88〜50℃
のat、15〜26ヘルツの筒波数および1傷鵞当〉1
00〜soo tリアンペア(rmm ) 0電流密度
である。
2秋、腐蝕に対する一般的実験室手l[左/7hど東し
アル之具つム箔試料を遭轟&本ルグーに取付ける。腐蝕
にかける面積は1.51えは10傷!とすることができ
る。小さい嶽素棒または白金箔を対抗電極として使用す
る。箔試料と対抗電極とに対し電気接続を行なう。適轟
容量O濃厚試薬級の酸類と塩化アル1−ラムと蒸留水と
を混合して腐蝕剤を調製する。典型的な操作において、
腐蝕剤は1.0 N OHCJと0.1ONのHNOi
とO0雪ONOH暴PO4と0.0015 N OR1
804と0.8N () jJcJxとを蒸留水中に含
有した。温度制御畜れ九油浴を通して腐蝕剤をポンプ輸
送するととkより或いは磁気攪拌機と制御浸漬ヒータを
使用するととKよ)、腐蝕剤の温変調節と循環とを行な
い、との試験における温1を40〜50℃0fllNK
維持する。
電流は二方向電流源として配紳したポテンシオスタット
から得た。デジタル波形発生器からポテンシオスタット
への外部入力信号は、所望の波形を有する電流出力を形
成する。試験を開始すゐ前に、腐蝕槽への接続を短絡さ
せ、波形発生−〇電圧レベルを調整することKよル所要
め摺電流を設定する。この操作をオシ四スコープで監視
す′為。次いで電流を線断し、槽に対し接続を行ない、
試料を腐蝕剤中に浸漬しそして所望の腐蝕電荷を与える
よう計算した時間にわ九)電流を流す。試料をホルダー
かIO外し、水中で充分にゆすぎ、次いで酸化物誘電薄
膜を壱分野て公知の幾つかの電気分解浴のいずれかにお
いて形成させる。これは、硼酸イオンま九は燐酸イオン
を含有する非反応性電解液中で腐蝕ア・ル1=ウム箔を
陽極となしそして直流をかける仁とによル便利に行表わ
れる。とれは、箔上に高い誘電率を有する**な酸化ア
ルミニウム薄膜をもたらす。
幾つかの工業的AC腐蝕操作において、および幾つかの
小規模腐蝕操作においては、腐蝕させゐべきアルミニウ
ム箔に対し直接的電気接続が存在しない。そO代夛、箔
が2つの電極室O間O分離材として作用し、これらの室
における炭素電極に対し電気接続を行なう。電気は室間
の箔を通過する際、アル1=ウムO各側に対し交互に陽
極反応と陰極反応とをひ11起こす。この無接触腐蝕法
および上記し九接触腐蝕操作は電気的に均勢であシ、こ
れら両者を本発明に使用することができる。
実施例1 アルさニウム箔(AJ99.99’1lsS O−チン
バー、19 m’、厚11100pH)  を、下記組
成の電解液において上記の一般的手1[Kよシ腐蝕させ
え。
成 分      規定度 HCJ        O,87 HNOi                    0
.1!HsPOa       0.2j! H黛BCh       O,0015AJCJs  
     0.90 電荷!1fは!$4 C/lxa”であった。キャパシ
タンスは、陽極バリヤ酸化物薄膜を20Vおよび64V
で形成し九後にlzOヘルツにて測定した。温度と電流
密度と周波数とを最適化させた後、正弦波および方形波
により得られた最高のキャパシタンスは次の通シであっ
た。
正弦*  41  19  178 116 4.4方
形@  III   22  169 18.3 4、
O実施例冨 この実施例拡、第1図および第3図に一致する波形を使
用しかつ実施例IK記載し九と同じ材料を使用した腐蝕
手順を説明する。%−2,。
にて40℃で試験し、電荷”%! %周波数16.7〜
1g、8H篤かつピーク電流1!F*500鮎42にて
l tx2の箔に対して行かった第1図の波形は20V
にて211μ脇!および64VKて4.7μ秋−〇キャ
パシタンスを与えた。との波形は、正弦波よ)も15−
高いキャパシタンスを20Vにて与えると共に7チ高い
キャパシタンスを64Vkて与え、ただし他の条件線全
て同一とする。
11g3図の波形はzovにて205μF/aII重 
 および64 V K テ54 PF/ant  o 
+ ’r A シfi y X t 与、tた。64V
にてζO波形は同じ条件下KjPける正弦波に対するよ
ルも209G高いキャパシタンスをもたらした。
実施例3 この実施例においては、実施例20第2パラダツ7にお
ける同じ腐蝕剤、温度、全電荷、周波数を使用しかつ第
3図の波形を使用した。110間における電′fIL書
度を変化させて110間の電荷を一定に保つと共に、実
施例2の第1バラグツ7におけ為110間の電荷と等し
く保った。次の結果が得られた。
SOS   LO20,5B、3 515  4.0    20!   4.5遣111 実施例20第2パツグラツにおけると同じ腐蝕剤、温度
および全電荷を使用したが、−4と周波数とピーク電流
密度とを変化させて、第1図の波形を使用しえ。
1.4 118 500  19.8 443.1  
111.1  500    17.@   4.73
.8 16.8 600  19.0  L8各条件K
Thいて、正弦波よ)も改良された結果がzovtたは
64Vのいずれかで得られた。
【図面の簡単な説明】
第1〜7図は本発明に使用する各種の波形を示すグラフ
である。 特許出願人 ユナイテッド・ケ建コン インコー≠レイテッド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 a) 塩酸を含有する電解液と接触しているアル1=ウ
    ムに交流をかけることによりアルミニウムを腐蝕する方
    法において、交流は電流が急速にゼロから最大値まで上
    昇し、次いで第一段階にて最大値の約匈〜約軸である中
    間値壕で急速に低下し、そO後第二段階においてよ)緩
    徐にゼロtで低下するような波形を有し、第二段階の時
    間対第一段階の時間の比は1〜6であ夛、それによ〕腐
    蝕アルギエウムのよ)高いキャパシタンス値を得ること
    を特徴とすゐアル1=ウムO腐蝕方法。 (意)  第二段階対第一段階の比が1〜3であ、II
    特許請求の範l!I第1項記載の方法。 伽) 電IIの第一段階の波形が三角形波である警許請
    求の範囲第1項を九は第2項記載の方法。 (4)  電IIO第一段階の液形が正弦波である特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の方法。 (5)  電流の第一段階の波形が方形波である特許請
    求oars第1項または第2項記載の方法。 (6)  電流密度がアルミニウムの1ml”!110
    0〜300tリアンペア(rmm )の範囲でああ特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の方法。 (7)交流の周波数が15〜25ヘルツの範囲であゐ特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の方法。
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Cited By (6)

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