JPS6054384B2 - 電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気的、化学的エッチングによる粗面化処理
によつて表面積を拡大して用いる電解コンデンサ陰極用
アルミニウム合金箔およびその製造法に関する。

電解コンデンサの性能を向上させるためには、陽極用箔
の静電容量だけでなく、陰極用箔の静電容量も増大させ
ることが必要である。

箔の静電容量を増大させるには、箔に電気的、化学的エ
ッチングによる粗面化を施し、その表面積を拡大するこ
とが有効である。表面積が大きい程電解コンデンサに組
立るとき、使用する箔の量を少なくすることができる。
この表面積は、エッチングした箔の表面に薄い誘電体皮
膜（酸化アルミニウム）を形成させて、電解液中で静電
容量を測ることによつて評価される。一般的にアルミニ
ウム合金箔は、電気的、化学的な粗面化のためのエッチ
ング処理において、９９．９％アルミニウム箔よりも高
い溶解性を持つが、表面積を拡大するためには、微細な
立体的海綿状構造にエッチングされなければならない。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので
、その第１発明は、ＣＵ０．２〜１．５％、Ｇａ０．０
０３〜０．０４％およびＴｉ／Ｇａ■１．３〜１．６に
相当するＴｉを必須成分として含み、残部Ｎと不可避的
不純物とからなる電解コンデンサ陰極用アルミニウム合
金箔である。本発明では、箔に微細な立体的海綿状構造
を形成するには、腐食孔の生成核となる金属間化合物を
均一高密度に分布させるとよいことに着目し、かつ、金
属間化合物を有効に溶解し腐食孔とするためには、該金
属間化合物とマトリックス間の電極電位に差をつけるこ
とが必要であることを見出・し、上記組成によりこのこ
とが実現したのである。

すなわち、エッチング時には電極電位の低い（レスノー
ブル）部分がアノードとなつて優先溶解するが、Ｃｕは
マトリックスに固溶するとき、・これを著しくノーブル
にする。

析出した状態ではその効果は小さい。又、マトリックス
に完全に固溶したとしても０．２％未満では効果が小さ
い。マトリツクスをノーブルにする効果は０．２〜０．
４％でＣｕ量とともに増加するが、０．４〜４％ではほ
とんど変らない。一方Ｃｕ量が１．５％を越えると、こ
れを完全に固溶させるには高温長時間の加熱と１００℃
／秒を越える冷却速度で急冷処理を行なう必要があり、
工業的生産において困難を伴なう。したがつて、Ｃｕの
量は０．２〜１．５％の範囲がよい。この範囲であれば
、１〜１００℃／秒程度の冷却速度で容易に固溶化でき
る。又、最も好ましいＣｕ量は０．３〜１．０％である
。ノーブルなマトリックス中に分布させる金属間化合物
はよりレスノーブルであるとよい。

Ｃａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃｄ等はいずれもその効果を
持つ。しかしながらＺｎはＮ中に固溶しやすく、粒子と
して分散させるのが難しく、Ｓｎは結晶粒界に集中しや
すく、Ｉｎ，Ｃｄは価格、毒性等で好ましくないＧａは
最も好ましいが、単独で存在するとき、Ａ１に対して溶
解度を持たないため、粗大なＧａ粒子となるが、これを
なんらかの方法で微細粒子として均一分布させる必要が
ある。Ｔｉはアルミニウム鋳塊組織の微細化にも用いら
れる如く、アルミニウム中において均一に細かく分散す
る。

そして高温の熱処理において、Ｔｉ２Ｇａなる電気化学
的にレスノーブルな金属間化合物を容易に形成する。す
なわち、ＧａとＴｉとが存在することによつてＧａは安
定した微細析出物となり、エッチングによる海綿状構造
形成に寄与する。Ｔｉ＜５Ｇａとの重量％比は、上記Ｔ
ｉ２Ｇａ化合物を形成するに必要な割合で含まれなけれ
ばならない。理想的にはＴｉ／Ｇａ＝１．３７であるが
、工業的に調整容易な範囲として１．３〜１．６が良い
。Ｔｉ／Ｇａ比が理想的でもその量が少なければ効果は
小さく、多すぎれば互いに凝集して粗大化したり、互い
の化合物粒子間隔がせまくなり過ぎて、エッチングした
ときに大きな腐食孔を形成しやすく好ましくない。実用
上好ましいのはＧａＯ．ＯＯ３〜０．０４％とその１．
３〜１．６倍のＴｉであるが、最適範囲としては、０．
００７〜０．０１５％のＧａとそれに見合うＴｉである
。

第２発明は上記第１発明におけるアルミニウム合金箔の
有利な製造法に関するもので、その要旨は、ＣＵＯ．２
〜１．５％、ＧａＯ．ＯＯ３〜０．０４％およびＴｉ／
Ｇａ＝１．３〜１．６に相当するＴｉを必須成分として
含み、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる合金材を用
いて箔を製造する方法において、４５０〜６０００Ｃに
加熱したのち、５０方Ｃ／分以上の冷却速度で３００℃
以下に冷却する工程を含むことを特徴とする方法である
。

この第２発明では合金素材を加熱後急冷することで、Ｃ
ｕを固溶化し、前記Ｔｉ２Ｇａ化合物を形成させるもの
である。

加熱温度の下限はＣｕを固溶させるに必要な温度であり
、上限は融解を起す温度であるが、工業的制約から６０
０℃と定めた。冷却は５０工Ｃ／分以上の速度で３００
℃以下に急冷する必要があるが、冷却速度が小さいと冷
却途中で固溶していたＣｕが粗大に析出し有害である。
３０（代）以下ではＣｕの析出反応は遅いので粗大析出
する恐れはなく、むしろＴｉ２Ｇａ化合物粒子の周りに
析出し、化合物粒子をよりレスノーブル化するので好都
合である。

加熱時間はＣｕ，Ｇａ，Ｔｉ量にも依存するが、最適範
囲量含む合金では５秒以上保持すれば十分であり、長時
間保持することに制限はない。

熱処理のあと、３０％以上の冷間圧延を加えてよい。

これは箔の強度を高めるためで、エッチング特性には影
響しない。箔の強度を高めることは、エッチングおよび
電解コンデンサ組立時における箔の取り扱いを容易なら
しめる。又、上記冷間圧延後、３００Ｃ以下、３時間以
内での最終熱処理を加えても差支えない。

この熱処理の目的は箔の強度を調整すると同時に、伸び
性を回復させることにより、箔の折り曲げ性を改善し、
取り扱いを容易ならしめる。このとき、３時間を越えて
熱処理すると、Ｃｕの析出が著しく進行し、析出してい
る化合物粒子が粗大化すると同時にマトリックスへの固
溶効果が損われる。

３０％以上の冷間圧延後３００〜４５０Ｃで５〜Ｗ秒保
持して５０℃／分に近い冷却速度で冷却すると、Ｃｕの
急速な析出がなく、箔の強度、伸び性を調整することが
できる。

しかし、３０％以上の冷間圧延後急冷による熱処理をす
る場合には、３００〜４５０℃から急冷するよりも４５
０℃以上に加熱して急冷する方が効果が大きい。以下実
施例並びに比較例により本発明の効果を示す。

実施例１並びに比較例１ 下記表１に示す組成の合金材を用意した。

上記各合金材よりなる厚さ０．３７ｒ０ｎの圧延板を、
５４０±２０℃に１紛間加熱後、６００Ｃ／分の速度で
２００℃以下に冷却し、冷間圧延し０．１０ｗｍ厚さの
箔とした。

こうして得た箔をそのまま（１）あるいは２５０℃で１
時間加熱後５℃／分で冷却（２）処理した後、液温６０
゜Ｃ（７）１２．５％塩酸と５％リン酸の混合水溶液で
、電流密度０．３Ａ／ｃｌで３分間電解エッチングを行
なつて粗面化し、エッチングされた箔の静電容量を所定
の方法で比較測定した。

結果を表２に示すが、本発明実施例の場合の方が比較例
よりも著しく高い静電容量が得られることが判る。実施
例２並びに比較例２ 表１に示す合金１〜４の組成をもつ０．３ｍ厚さの圧延
板に、下記２種の熱処理を行なつた。

Ａ５４Ｏ±２０℃刈紛間加熱後、６０℃／分の冷却速度
で２００Ｃ以下に冷却。Ｂ３８Ｏ±２０℃×１時間加熱
後、５００Ｃ／分の冷却速度で２００℃以下に冷却。

その後０．１０Ｔｎ１ｎ厚さに冷間圧延してから、それ
ぞれ下記（イ）〜（へ）の処理を行なつた。

１（イ）５００±２０℃に１紛間加熱後、６０℃／分で
１０００Ｃ以下に冷却。

（口）そのまま。

（ハ）２００′ＣＸｌ時間加熱後、５℃／分で５０℃以
下に冷却。

（ニ）２５０℃×１時間加熱後、５℃／分で５０℃以下
に冷却。

（ホ）３５０℃×１時間加熱後、５℃／分で５０℃以下
に冷却。

（へ）４００℃×１時間加熱後、５０℃／分で１００′
Ｃ以下に冷却。

これらの箔を実施例１と同様の方式をもつて静電容量を
計つたところ、表３に示す結果が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃｕ０．２〜１．５％、Ｇａ０．００３〜０．０４
   ％およびＴｉ／Ｇａ＝１．３〜１．６に相当するＴｉを
   必須成分として含み、残部Ａｌと不可避的不純物とから
   なる電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔。 ２ Ｃｕ０．２〜１．５％、Ｇａ０．００３〜０．０４
   ％およびＴｉ／Ｇａ＝１．３〜１．６に相当するＴｉを
   必須成分として含み、残部Ａｌと不可避的不純物とから
   なる合金材を用いて箔を製造する方法において、その途
   中又は最終において、合金材を４５０〜６００℃に加熱
   した後、５０℃／分以上の冷却速度で３００℃以下に冷
   却する工程を含むことを特徴とする電解コンデンサ陰極
   用アルミニウム合金箔の製造法。