KR100350210B1 - 전해콘덴서전극용알루미늄박의에칭방법 - Google Patents

Abstract

전해콘덴서 전극용 알루미늄박은, 알루미늄 순도 99.9% 이상이고, Mg량 50∼500ppm을 함유한다. 에칭 방법은, 그 알루미늄박을 HCl(염산) : 3∼10%, H₂SO₄(황산): 10∼40%를 함유하는 수용액속에서, 액체온도 :70∼90℃, 전류밀도 10 ∼40A/dm²의 조건으로 1차의 전해에칭을 실시한 다음, HCl: 3∼10% 혹은, 다시 H₂C₂O₄(옥살산) :1% 이하를 함유하는 수용액 속에서, 액체온도 : 70∼95℃, 전류밀도 : 0∼10A/dm²의 조건으로 2차의 전해에칭 또는 화학에칭을 실시한다.

Description

전해콘덴서 전극용 알루미늄막의 에칭방법

본 발명은, 전해콘덴서 전극용 알루미늄박 및 알루미늄 전극콘덴서의 전극재 및 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법에 관한 것이다.

알루미늄 전해콘덴서용 전극재로서 일반적으로 사용되는 Al박때는, 그 실효 면적을 확대해서 단위 면적당의 정전용량을 증대시키기 위해 통상적으로, 전기화학적 혹은, 화학적 에칭 처리가 실시된다.

그러나 박(箔)을 단지 에칭 처리하는 것만으로는 충분한 정전 용량을 얻을 수 없다. 그래서 일반적으로는, 박 압연 후의 최종 풀림 공정에 있어서의 입방체 방위를 많이 보유하는 집합 조직으로 해서 박의 에칭 특성을 향상시키기 위해 450℃ 정도 이상으 고온 가열처리를 하고 있을데, 현재의 전해콘덴서의 고정전용량화의 요구에 대하여 충분한 만족을 얻을 수 있 것은 아니었다.

본 발명의 목적은 정진용량을 증대시킬 수 있는 전해콘덴서 전극용 알루미늄박을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 정전 용량을 증대시킨 알루미늄 전해콘덴서의 전극재를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 전극재를 얻기 위한 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭 방법을 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 발명자는 자세히 연구한 결과 Mg를 미량 첨가하므로써 입방체 방위를 저하시시키지 않고 에칭 피트밀도를 올려서 고정전용량박을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

이 발명은 이와 같은 식견에 의거하여 이루어진 것으로서 그 한가지는 알루미늄순도 99.9%이상이고, Mg량 50~500ppm을 함유하는 전해콘덴서용 알루미늄박이다. 또, 다른 한가지는 상기한 알루미늄박을 HCl(염산) : 3∼10%, H₂SO₄(황산) : 10∼ 40%를 함유하는 수용액속에서 액체온도 : 70∼90℃, 전류밀도 : 10∼40A/dm²의 조건으로 1차의 전해 에칭을 실시한 다음에 HCl : 3∼10%, 다시 H₂C₂O₄(옥살산) : 1% 이하를 함유하는 수용액속에서 액체온도 : 70∼95℃, 전류밀도 . 0 ∼10 A/drn²의 조건으로 2차의 전해에칭 또는 화학에칭을 실시하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭 방법이다.

본 발명의 또 다른 목적과 특징과 이익은 다음의 설명에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명에 관계되는 알루미늄박의 알루미늄 순도에 99.9% 이상을 필요로 하는 것은 99.9% 미만의 순도로는 에칭시에 에칭 피트의 성장이 많은 불순물의 존재에 의해 저해 되어서 본 발명 범위의 Mg의 함유에 의해서도 더욱 균일하고 깊은 터널형상의 에칭 피트를 형성하지 못하고, 따라서 정전 용량이 높은 알루미늄박을 얻을 수가 없기 때문이다. 바람직하게는 알루미늄 순도를 99.98% 이상으로 하는 것이 좋다.

알루미늄박 속의 Mg는, 에칭 시에 균일하게 분산한 피트를 얻긴 위해서는 필요한 원소이다. 즉, 일반적으로 에칭 초기에는 박의 표면에 존재하는 표면의 요철이나 기름, 콜코우팅 등의 부착물, 혹은 그것들이 변질한 것으로부터 발생하는 불균일한 국부 용해 피트가 발생하여 에칭 피트밀도의 불균일성을 발생시키며, 심한 경우에는 표면이 크레이터형상으로 용해한다. 이 불균일성은 에칭 종료 후에도 남아서 정전용량 저하의 원인이 되고 있다.

그래서 이와 같은, 결점을 방지하기 위하여 이들 표면에 존재하는 에칭피트의 불균일 요인을 제어하는 시도를 하고 있는데, 본 발명자는 이점에 대하여 자세하게 연구한 결과, Mg의 첨가와 그 표면 편석량이 에칭 피트의 국부성은 없애는 효과를 갖고 있는 것을 발견하였다. 종래로부터 Mg는 고온 가열하면 Al표면에 편석하기 쉬운 원소로서 잘 알려져 있는데, Mg가 표면에 편석하면 에칭 초기에 압연 면내에 있어서 압연 방향 및 압연 방향과 직각인 방향에 (100)방향으로 따른 얕은 홈이 발생해서 표면 용해를 발생시킨다. 그 다음에 이 홈의 오목한 곳의 일부에서 압연 면에 수직으로 에칭 피트가 성장한다. 에칭 초기에 이와 같은 홈 형상의 표면 용해가 발생하므로써 박표면에 존재하는 표면의 요철이나, 기름, 롤코우팅 등의 부착물, 혹은 그것들이 변질한 것이 제거되므로 에칭 초기부터 균일하게 분산된 에칭피트가 발생하는 것이다.

이와 같은 효과를 얻기 위해시는 Mg량은 50ppm 이상 필요하지만 500ppm을 초과하면 통상적인 최종 풀림을 하는데에 있어서 Mg의 표면 편석량이 너무 많아서 심한 표면 용해가 발생하여 박의 총 두께가 감소하기 때문에 고정전용량박을 얻을 수가 없다. 그래서 Mg량의 함유 범위는 50∼500ppm로 할 필요가 있다. 특히 바람직하게는 50∼100ppm으로 하는 편이 좋다.

이와 같은, 알루미늄박의 제조는 통상적인 방법에 따라 실시하면 된다. 즉, 알루미늄 지금(地金)을 용해하는 단계에 소정의 Mg를 첨가하고 주조 후, 통상적인 방법에 따라서 열간압연, 냉간압연, 박압연, 필요에 따라서는 그 사이에 다시 중간 풀림을 해서 박을 만들고 그 후, 다시 필요에 따라 고온에서 죄종풀림을 하면 된다.

상기한 알루미늄박은 이것을 에칭 처리하며 전해콘덴서 전극재로 한다. 에칭의 조건은 특별히 한정되는 것은 아니지만 바람직하게는 본 발명에 따르는 에칭 방법을 적용하는 것이 좋다.

이 에칭 방법은, 2단계의 처리로 이루어지며, 1차 에칭은 염산(HCl)+황산 (H₂SO₄)계의 전해액을 사용해서 실시하는 것인데, 본 발명자는 1차 에칭시의 H₂SO₄농도를 적당한 범위로 실정하므로써 표면 용해량을 적당한 정도로 억제하여 에칭 피트분포의 균일분산성만을 높일 수 있는 것을 발견하였다. 즉, HCl+H₂SO₄계의 액체의 조성에 있어서 H₂SO₄농도가 10% 미만이면 Mg 첨가에 의한 표면 용해량이 크기 때문에 충분한 고정전용량박을 얻을 수가 없고, 또, H₂SO₄농도가 40%를 초과하면 에칭 피트밀도가 너무 높게 되어서 부분적인 에칭 피트의 결합이 생겨서 정전용량이 저하 된다. 따라서 1차 에칭처리에 있어서 H₂SO₄농도는 10~40%로 한다. 더욱 바람직하게는 20∼35%이다. 이때, 다른 1차 에칭 조건은 화성처리 후에 충분한 표면적을 얻을 수 있을만한 에칭 피트농도, 지름, 피트 길이를 확보하기 위하여 HCl 농도 : 3∼10%, 액체온도 : 70∼90℃, 직류전류밀도 : 10∼40A/dm²의 범위로 한다.

1차 에칭에 계속하여 에칭 피트 지름을 확대할 목적으로 2차 에칭을 실시한다. 처리액은, HCl농도 : 3∼10%의 염산수용액을 기본으로 하지만 농도 1% 이하의 옥살산(H₂C₂O₄)를 혼합해도 된다. 또 액체온도는 70∼95℃로 하고, 전류의 통전에 따르지 않는 화학 에칭이라도 된다. 직류전류밀도 10A/dm²이하의 전해 에칭이라도 된다. 2차 전해 처리에 있어서의 상기한 처리 조건을 일탈할 경우에는 모두 다 에칭 피트 지름의 확대 효과에 불충분하게 된다.

이와 같은 1차 에칭 및 2차 에칭에 의해 종래법보다도 정전 음량이 높은 Al박을 얻을 수가 있게 된다.

(실시예l)

표1에 표시하는 각종 조성의 알루미늄주괴(鑄塊)에 페이싱(facimg) ,열간압연, 냉간압연(중간 풀림을 포함함), 최종풀림을 순차적으로 실시하며 알룸미늄박을 제작했다. 또, 시료 A∼C의 박에 대해서는 중간풀림을 250℃ × 6시간, 최종풀림을 500℃ × 10시간의 조건으로 실시했다. 또, 시료 D∼J의 박에 대해서는 중간 풀림을 300℃ × 6시간, 최종 풀림을 550℃ × 10시간의 조건으로 실시했다.

그리고, 얻어진 각 알루미늄박의 입방체 방위의 점유율을 조사하였다. 그 결과를 표1에 표시한다.

다음에 이하의 조건으로 에칭을 실시한 다음, 얻어진 알루미늄박을 5% 붕산액속에서 250V로 화성했을 때의 정전 용량을 측정했다. 그 결과를 Mg를 첨가하지 않은 시료 C의 정전 용량을 100%로 했을 때의 상대 비교로 표1에 표시한다.

[에칭조건]

전처리 : 없음

1차에칭 ------- 액체조성 : 5% HCl + 10% H₂SO₄, 액체온도 : 80℃

전류밀도 : 직류 20A/dm², 시간 : 80초

2차에칭 ------- 액체조성 :5% HCI, 액체온도 :80℃, 전류밀도 : 직류 5A/dm²시간 : 10분.

(표 1)

상기한 표1의 결과로 알 수 있듯이 Mg를 본 발명 범위로 함유하는 본 발명 실시품은, 그 범위를 벗어난 비교품에 비하여 정전 용량을 증대시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예2)

상기한 표1의 시료 A및 E에 표시한 알루미늄박에 대하여 1차 에칭과 2차에칭의 조건을 표2와 같이 설정하여 에칭을 실시한 다음 얻어진 알루미늄박의 정전 용량을 측정했다. 그 결과를 실시예1과 동일하게 표1의 시료C의 정전 용량을 100% 로 했을 때의 상대 비교로 표시한다.

(표 2)

상기한 표2로 알 수 있듯이, 본 발명에 관계되는 에칭 방법의 조건을 만족하는 실시품은 그 조건을 벗어난 비교품에 비하여 점전 용량을 증대시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

이 발명에 관계되는 전해콘덴서 전극용 알루미늄박은, 알루미늄순도 99.9% 이상이고, Mg량 50∼500ppm을 함유하는 것이므로 박속의 Mg가 에칭할 때에 박표면의 에칭 피트의 균일한 생성을 촉구한다. 그리므로 에칭성이 우수하여서 에칭 처리에 의해 극히 큰 확면율을 일을 수가 있다. 따라서, 큰 정전량을 보유하고 전기적 특성이 우수한 전해콘덴서 전극용 알루미늄박을 만들 수 있다.

또, 이 발명에 관계되는 에칭 방법에 의하면, 상기한 알루미늄박에 HCl : 3∼10%, H₂SO₄: 10∼40%를 함유하는 수용액속에서, 액체온도 : 70∼90℃, 전류밀도 : 10∼40A/dm²의 조건으로 1차 전해 에칭을 실시한 다음, HCl : 3∼10wt% 혹은, 다시 H₂C₂O₄1wt% 이하를 함유하는 수용액속에서, 액체온도 : 70∼95℃, 전류밀도 :0∼10A/dm²의 조건으로 2차 전해 에칭 또는 화학 에칭을 실시하기 때문에 1차 에칭 처리에 의해 에칭 피트가 적당한 정도로 분산되고, 2차 에칭에 의해 구멍의 지름이 확대된다. 그래서 에칭 피트를 적당한 정도로 분산시킬 수가 있는 동시에 구멍의 지름을 확대시킬 수가 있으므로 더욱 확면율이 크고 정전 용량이 큰 알루미늄 전해콘덴서 전극재를 제공할 수 있다.

Claims (12)

1. 알루미늄 순도가 99.9% 이상이고, Mg량이 50~50ppm을 함유하는 알루미늄박을, 염산(HCl):3∼10%, 황산(H₂SO₄):10∼4%를 함유하는 수용액 속에서 액체온도:70∼90℃, 전류밀도:10∼40A/dm²의 조건으로 1차의 전해 에칭을 실시하는 공정과,

   1차의 전해에칭을 실시한 다음 HCl:3∼10%를 함유하는 수용액 속에서, 액체온도:70∼95℃, 전류밀도:0∼10A/dm²의 조건으로 2차의 전해에칭 또는 화학에칭을 실시하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법 .
2. 제 1 항에 있어서, 2차의 전해 에칭 또는 화학에칭을 HCl:3~10% 및 옥살산(H₂C₂O₄):1% 이하를 함유하는 수용액 속에서 실시하는 전해 콘덴서 전극을 알루미늄박의 에칭방법 .
3. 제 1항에 있어서, 알루미늄박의 알루미늄순도가 99.9% 이상인, 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.
4. 제 2항에 있어서, 알루미늄박의 알루미늄순도가 99.9% 이상인, 전해콘덴서전극용 알루미늄박의 에칭방법.
5. 제 1항에 있어서, 알루미늄박의 Mg량이 50~100ppm인 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.
6. 제 2항에 있어서, 알루미늄박의 Mg량이 50~100ppm인 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.
7. 제 1항에 있어서, 알루미늄박의 알루미늄순도가 99.98% 이상이고, Mg량이 50∼100ppm인 전해콘덴서 전극용 알루미늄막의 에칭방법.
8. 제 2항에 있어서, 알루미늄박의 알루미늄순도가 99.98% 이상이고, Mg량이 50∼100ppm인 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.
9. 제 1항에 있어서, 1차의 전해 에칭에 있어서의 수용액 속의 H₂SO₄의 함유량이 20∼35%인 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.
10. 제 2항에 있어서, 1차의 전해에칭에 있어서의 수용액 속의 H₂SO₄의 함유량이 20∼35%인 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.
11. 제 1항에 있어서, 알루미늄박의 Mg량이 50~100ppm이고, 1차의 전해 에칭에 있어서의 수용액 속에서의 H₂SO₄의 함유량이 20∼35%인 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.
12. 제 2항에 있어서, 알루미늄박의 Mg량이 50~100ppm이고, 1차의 전해 에칭에 있어서의 수용액 속의 H₂SO₄의 함유량이 20∼35%인 전해콘덴서 전극용 알루미늄박의 에칭방법.