JPS6079707A - アルミニウム電解コンデンサ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はアルミニウム電解コンデンサに関するものであ
る。

（従来例の構成とその問題点） 従来のこの種のアルミニウム電解コンデンサは通常塩素
イオンを含む電解液中で電解エツチングを行ない実効表
面積を拡大したアルミニウム箔と絶縁紙とを巻回し、駆
動用電解液を含浸して構成している。

電解エツチングによる電極箔の表面積拡大作用は、多数
の要因、例えばエツチング電流波形、電流密度、エノチ
ンダ液の種類、濃度、温度、そして添加剤の種類及び濃
度さらにエツチング前処理、中間処理、後処理、アルミ
生箔の種類等により影響を受ける。

その中で電流波形に関する検討も以前から行なわれてお
り、通常直流、交流、・ぐルス電流が工業的に使用され
ている。

・ぐルス電流波形を利用するエツチング法も種々検討さ
れており、塩素イオンを含む電解液中でパルス電流波形
を用いる方法としては、英国特許１．１６９，２３４、
公開特許公報昭５７−１３２３２２号等が知られている
。

又塩素イオンと添加剤としてクロム酸イオンを含む電解
液中でパルス電流波形を用いてエツチングを行なう方法
としては、特公昭５５−３６２８０号が知られている。

特公昭５５−３６　’２８０号にあるクロム酸イオンを
添加する方法では、エツチング廃液が人体に有害である
上、廃水中の濃度が０．０５’ＰＰｍ以下と規制され還
元−水酸化物沈殿法やイオン交換法による１発液の無公
害化処理に、手間と時間がかかり、危険を伴ないかつコ
ストアップになるという欠点があった。

この方法では、酸化皮膜生成作用の強いクロム酸イオン
を使用しているため、最初に生じたｌ昌蝕孔以外の部分
は皮膜で採掘され、新たな腐蝕孔を作りにくく最初に生
じた腐蝕孔のみがアルミ箔内部に深く進行する。その結
果腐蝕孔の深さが１００μ〜１５０μになり厚み１５０
μ以下のアルミニウム箔については、アルミニウム箔の
耐折強度が弱くなり工業化に向かなかった。

又、使用する電流密度が０．５　Ａ／ａｎ２以下であり
、生産性を上げるために、電流密度を上げようとすると
、エツチング形状が不均一になり、表面拡大率が低下し
、エツチング時開を短縮できず、生産性向上に限界があ
るという欠点もあった。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の欠点を解決しようとするも
のであり、各種の要因を組合せ検討すること＆Ｃより、
従来よりも高倍率の表面拡大率で、しかも安全に低コス
トで得られるアルミニウムエツチング箔を用いたアルミ
電解コンデンサを提供することを目的とするものである
。

（発明の構成） この目的を達成するために、本発明は塩素イオン濃度１
．０　ｍｏｔ、／　ｌ〜４．５　ｍｏｌ　／　ｌおよび
硫酸イオンもしくは蓚酸イオン０．１　ｍｏ、Ｌ　／　
Ａ’〜Ｉｍｏｔ／ｌを含む液温５０℃〜１００℃の電解
液中において、アルミニウム箔を陽極として、対極との
間に周波ｎ　５　Ｈｚ　〜１００　Ｈｚ　、デユーティ
−比４０％〜９５％の電流密度ＩＡ〜５　Ａ／ＣＴｎ”
ルス電流を印加し、表面に酸化皮膜を形成しながら、同
時にアルミニウム箔をエツチングするというものである
。

この構成により公害上有害なりロム酸イオンを含まない
電解液を用い、蓚酸イオンあるいは硫酸イオンの添加剤
を添加し、表面に酸化皮膜を形成する事により、・Ｐル
ス電流の効果を従来より高める事ができるため、従来法
によるエツチング箔よりも高倍率の電極箔を得ることが
できる。

（実施例の説明） 以下に本発明の実施例について説明する。

本発明者等は、まず前述した特公昭５５−３６２８０号
に記載されているクロム酸イオン以外に効果のめる添加
剤を見出す事を目標として検討を開始したＯ 種々の薬品を検討した結果、酸化皮膜形成作用のある薬
品の中で硫酸イオンと蓚酸イオンが添加剤として有望で
ある事を見出した。（実施例１参照） 次に従来例よりも高い電流密度を高倍率が得られるエツ
チング条件の検問に着手した。

なぜなら、高い電流密度を用いる事により、単位面槓当
りのエツチング時間の短縮が可能になり、生産性の向上
ができるからである。

その為に、本発明者等は、従来条件よりも塩素イオン濃
度を増加させて行き、電解液と電極箔との界面付近での
塩素イオン濃度の安定化を図った。

その結果、従来の１．５倍以上の電流密度で工、。

チングを行っても、電解エツチングが均一に進行して高
い表面倍率が短時間で得られる条件を見出す事ができた
。（実施例２参照） これらの検討により、硫酸イオンもしくは蓚酸イオンを
添加した塩素イオンを含む水溶液を電解液として用い、
・ξルス電流を用いる事により従来よりも高い電流密度
で、高い表面拡大率を得ることができた。

次に具体的な実施事例について記載する。

実施例１ 第１図に添加剤について検討した際のデータを記載する
。添加剤としては（１１硫酸イオン、（２）蓚酸イオン
、（３）リン酸イオン、（４）硝酸イオンのそれぞれの
ナトリウム塩を添加し、電解エツチングを行ない、表面
拡大率を調べた。（表面拡大率とは５０Ｖ化成時におけ
るエツチング後の静電容量とエツチング前の静電容量と
の比である〕エツチング条件： 電解液： ＮａＣ１：　０．２　ｍ’ｏｔ／　ｌ、液温：９０℃、
電流密度：０、２　Ａ／ｃｒｎ２ 電流波形： 周波数５０Ｈｚ、デー−ティ比（通電時間／通電時間十
断電時間）８０チのノ９ルス波形、エツチング時間５分 本例でも明らかなように、硫酸イオンと蓚酸イオンで高
倍率が得られている事がわかる。

その理由は、両者ともアルマイト皮膜作成に利用される
薬品であり、アルマイト皮膜がエツチングの進行に好影
響を与えると考えられる。

実施例２ 塩素イオン濃度と電流密度との間係についての調査結果
を第２図に示す。

電解液二ＮａＣ１水溶液、添加剤：　Ｎａ２５ｏ４０．
．２ｍｏｌ　／　ｌ　、温度：９０℃、電流波形二層波
数５０Ｈｚ　、デユーティ比８０チのパルス電流。

エツチングの際、溶解載置は電気量によって決定される
ので、エツチング時間は通電電気量が６０クーロン／６
ｎ２になるよう定めた。

グラフでも明らかなように、塩素イオン濃度が増加する
と、電流密度が高い方が表面拡大率が高い。即ち、塩素
イオン濃度と電流密度との間には、交互作用が存在する
事が見出さ゛れた。

よって塩素イオン濃度を従来より増加させる事により、
高い電流密度でも、高い表面拡大率が得られ、生産性向
上が得られた〇 実施例３ 実施例１および実施例２で得られた条件について従来の
エツチング条件と表面拡大率を比較検削を行った。その
結果を第３図に示す。

従来例とは特公昭５５−３６２８０号に基く方法である
。

従来例 エツチング液　ＮａｃＬ　Ｏ，］　ｍｏｌ　／　ｌ添加
剤　ＣｒＯ３０，１ｍｏｔ／ｌ 液温　９０℃ 電流波形　デユーティ比　８０％２周波数５０Ｈｚ本発
明例として実施した条件は下記の通りである。

エツチング液　ＮａＣ１１ｍｏｌ／１１添加剤　（１）
　Ｎａ２５ｏ４ｏ、　、２　ｍｏｔ／　１（２）　Ｎａ
２Ｃ２０４ｏ、　２　ｍｏｔ／　ｌ液温・電流波形は従
来例と同じ。

（エツチング時間は通電電気量が６０クーロン／Ｃｒ’
１２になるように定めた。） 第３図で明らかなように、パルス電流波形を基本として
、他の要因として塩素イオン濃度、添加剤の種類及び濃
度、電流密度を検討する事により、従来よりも高い電流
密度で、高い表面拡大率を得る条件の組合せを得た。

実施例４ 従来例１として電解液としてＮａＣＬ２　ｍｏｌ／ｌ水
溶液を利用し、ＩＡ／ｃｍ２の直流を加え９０℃で１分
間電解エツチングを行った。

従来例２としてＮａＣＬ２　ｍｏｔ／ＩＪ　Ｎａ２５ｏ
４ｏ、　５　ｍｏｔ／ｌ水溶液中でＩＡ／ａｎ２の直流
を加え、９０℃で１分間エツチングを行った。

従来例３としてＮａＣ４２ｍＯ４／ｌ、水溶液中でＩＡ
／ｃｒｎ２（平均値〕の・ぞルス電流（デユーティ比８
０％、周波敬１００　Ｈｚ　）を加え９０℃で１分間エ
ツチングを行っ１こ。

次に本発明例としてＮａＣＬ　２　ｍａｔ−／ｌ、　Ｎ
ａ２ＳＯ４０、５ｍｏｔ／　ｌ水溶液中でｌ　Ａ／ｃＴ
ｎ２（平均値）の・！ルス電流（デーーティ比８０％９
周波数１００１１ｚ）を加え９０℃で１分間エツチング
を行った。

このようにして行った４種類の電極箔の表面積拡大率と
、従来例１に対する増加率を表に示す。

表 （従来例３は公開公報昭５７−１３２３２２号の方法）
例１と例２との比較をすれば直流電流の場合電解液中の
塩素イオンに硫酸イオンを加える事により２０％の表面
積拡大率の増加が得られる事がわかる。この事実は公知
であり、その理由としては、硫酸イオンの添加により、
エツチング界面付近の塩素イオン濃度に勾配を生じ、腐
蝕速度に変化が生じる。その結果表面にミクロな凹凸が
生じ、これが、表面拡大率に役立つためと考えられる。

又従来例１と従来例３とを比較すれば、直流からパルス
電流にする事によシ２０チの表面積拡大率の増加が得ら
れた。この理由はｉｅルス電流の断電時に、通電時に生
じた腐蝕孔中の水素等のガスや腐蝕生成物が掃き出され
、新しい電解液が孔の中に入り通電時に電解エツチング
が均一に進むためと思われる。

さらに本実施例において、塩素イオンに硫酸イオンを加
えた電解液を利用し、パルス電流を加えた所、従来例１
〜３から予想される効果よりもはるかに高い１４０係の
表面積拡大率の増加が得られた。この事実は、硫酸イオ
ンの添加効果が直流よりも・やルス電流の方がはるかに
高いという事を示し、パルス電流の効果は硫酸イオンを
添加した電解液を利用する事により一層高める事ができ
る事を示している。

その理由は、・ぐルス電流は通電と断電とのくり返しで
あり、電解液中に皮膜生成作用を有する（ｊｔＥ酸イオ
ンもしくは蓚酸イオンを加えると、断電時には塩素イオ
ンの攻撃をうけないので、断電時にアルミニウム箔表面
に均一に皮膜を形成する事ができるからである。

この事により、溶解と皮膜生成とが断続的にくり返され
る。その結果エツチングが進行、して腐蝕孔が深く、細
くなっても、皮膜で表面がおおわれているため、腐蝕孔
がくずれに＜＜、深い腐蝕孔が得られ、表面積拡大に好
影響をもたらすからであると考えられる。

なお本発明例では塩素イオンを含む物質として食塩を利
用したが、塩酸でも同様の効果が得られる。添加剤とし
ては硫酸ナトリウムを利用したが、蓚酸ナトリウム、硫
酸カリウム、蓚酸カリウムでも同様の効果が得られる。

（発明の効果） 以上のように、塩素イオン及び酸化皮膜形成作用をもつ
硫酸イオンもしくは蓚酸イオンの陰イオンを含んだ電解
液中で、パルス電流を加える事に°より、従来の方法に
比べて、安全にかつ短時間で高倍率電極箔が得られるエ
ツチング条件の組合せを琴、出１２、アルミニウム雷角
￥コンデンサ用冨＆箔の安定生産と生産性向上によるコ
ストダウンＶＳ得られた。

これによりアルミニウム電解コンデンサのコストダウン
が得られるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は添加剤の種類および濃度と倍率との関係を示す
。第２図は、塩素イオン濃度、電流密度と倍率との関係
を示す。第３図は従来例と本発明例との電流密度の差を
示すグラフである。 特許出願人　松下電器産業株式会社−１−９代　理　人
　星　野　恒　司

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｍ　塩素イオンを含む液温５０℃〜１ｏｏ℃の水溶液に
   アルミニウム表面に酸化皮膜形成作用のある陰イオンを
   添加し、アルミニウム箔と対極との間にアルミニウム箔
   を陽極として、パルス電流（周波数５　Ｈｚ　〜１００
   　Ｈｚ　、デユーティ−比４０％〜９５％）を通電して
   表面に酸化皮膜を形成しながら同時にアルミニウム箔を
   電解エツチングしたアルミニウム箔を陽極箔として用い
   た事を特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。 （２）酸化皮膜形成作用のある陰イオンとして、硫酸イ
   オンもしくは、蓚酸イオンを添加する事を特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載のアルミニウム電解コンデ
   ンサ。 （３）陰イオン濃度が０．１　ｍｏｌ　／　７１〜］　
   ｍｏｌ　／　／である事を特徴とする特許請求の範囲第
   （２）項記載のアルミニウム電解コンデンサ。 （４）塩素イオン濃度１．０　ｍｏｔ／　／〜４．５　
   ｍｏｂ　／４、電流密度１〜５Ａ／ｃｒｎ２である事を
   特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載のアルミニウ
   ム電解コンデンサ。