JP2651931B2

JP2651931B2 - 電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔及びその製造方法

Info

Publication number: JP2651931B2
Application number: JP20258688A
Authority: JP
Inventors: 兼滋山本; 啓一荒木
Original assignee: Nippon Foil Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Foil Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH0251210A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、高い静電容量を示す電解コンデンサ陰極箔
を得るのに好適な、エッチング特性に優れたアルミニウ
ム合金箔及びその製造方法に関するものである。

【従来の技術】

電解コンデンサ陰極用箔としては、99.85％Al純度程
度のアルミニウム合金箔と、Cu又はCu及びFe等を添加し
た99.50％Al純度程度のアルミニウム合金箔が、従来か
ら主に使用されてりいる。前者は後者に比較して、耐久
性に優れているが、エッチング特性に劣り静電容量の高
いものが得られにくいという欠点があった。エッチングは、アルミニウム合金箔の表面に微細な凹
凸部を形成させ、箔の表面積を増大させて、静電容量を
高めるために行われるものである。エッチング処理は、
塩化物イオンを含有した水溶液中で行われる。一般的に
塩化物イオンの濃度が濃いほど、アルミニウム合金箔の
表面積拡大率が大きく、静電容量が高くなる。しかし、
塩化物イオンの濃度がある一定の限界量を超えると、ア
ルミニウム合金箔表面の溶解が過度になり、結果的にエ
ッチング初期にできた微細な凹凸部が破壊され、表面積
が減少し、静電容量も低くなってしまうということがあ
る。この過度の溶解を抑制するために、エッチング液中
に硫酸，蓚酸等の酸を添加してエッチングが行われてい
る。しかし、現在使用されている99.85％Al純度のアルミ
ニウム合金箔において、上記のようなエッチング処理を
施しても過度の溶解が起こりやすく、静電容量の高いも
のが得られにくいという欠点があった。

【発明が解決しようとする課題】

一般的に、アルミニウム合金箔の酸性溶液（エッチン
グ液）中における電解化学的溶解の機構は、Alの電極電
位よりも高い電極電位を有する合金元素又は不純物元素
が析出物として存在していると、Alがアノード、析出物
がカソードとして働く局部電池を形成する。従って、カ
ソードからアノードへ電流が流れ、アノードであるAlが
陽イオンとなって酸性溶液中に溶解する。そして、これ
はカソード即ち電極電位がAlよりも高い析出物の数が多
いほど顕著になる。本発明者等は、この溶解機構が99.85％Al純度のアル
ミニウム合金箔のエッチング処理中に生じており、この
ために過度の溶解が起こると考え、アルミニウム合金に
ある特定の元素を添加して、過度の溶解がなるべく生じ
ないようにし、エッチング特性に優れた99.85％Al純度
程度の電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔を得る
ことに成功したのである。

【課題を解決するための手段及び作用】

即ち本発明は、Si0.010〜0.050％、Fe0.020〜0.075
％、Mg0.002〜0.010％、Zn0.005〜0.012％、不可避的不
純物としてCu0.003％以下及び他の不可避元素0.002％以
下、残部Alよりなり、MgとFe又はSiとで金属間化合物が
形成されている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及びこの合金箔の製造方法に係るも
のである。本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金
箔の構成成分の組成範囲は、下記のとおりである。な
お、本発明において％はすべて重量％を表している。 Siは、0.010〜0.050％である。Siはアルミニウムの原
料であるボーキサイトに含まれているものである。三層
電解法や偏析法の精製工程を経ないアルミニウムには、
この程度の量のSiが含まれている。Siを0.010％未満と
するには、特別なアルミニウムの精製工程を経なければ
ならず、アルミニウムが高価になるため好ましくない。
Siが0.050％を超えると、Al純度が低下し、電解コンデ
ンサ用として用いるのに好ましくない。 Feは、0.020〜0.075％である。Feもボーキサイトに含
まれているものである。三層電解法等の精製工程を経な
いアルミニウムには、この程度の量のFeが含まれてい
る。Feを0.020％未満とするには、特別なアルミニウム
の精製工程を経なければならず、アルミニウムが高価に
なるため好ましくない。Feが0.075％を超えると、Feの
析出物の存在を回避することができず、この析出物とAl
との間で局部電池を作り、エッチング液中でAlが過溶解
するため好ましくない。 Mgは、0.002〜0.010％である。Mgは、一般的にはボー
キサイト中に含まれていないものであり、本発明におい
て特徴的な成分である。Mgは、上記のFeやSiと金属間化
合物を形成し、Fe−Al間における局部電池の形成を防止
するものである。Mgは、Alよりも標準電極電位が低く、
標準電極電位がAlよりも高いFeと金属間化合物を作る
と、この金属間化合物はAlと近似の標準電極電位を持つ
ことになる。従って、AlとFeやSi等との標準電極電位の
差が顕著にならず、エッチング液中でAlの過溶解を防止
することができるのである。Mgが0.002％未満である
と、FeやSiと金属間化合物を作るのに量が不足し、好ま
しくない。Mgが0.010％を超えると、Alが純度が低下
し、電解コンデンサ用として用いるのに好ましくない。 Znは、0.005〜0.012％である。Znも、一般的にはボー
キサイト中に含まれていないものであり、本発明におい
て特徴的な成分である。Znは、Alへよく固溶して、得ら
れるアルミニウム合金箔の強度を向上させるものであ
る。Znが0.005％未満であると、アルミニウム合金箔の
強度が十分に向上せず、好ましくない。Znが0.012％を
超えると、Znが固溶したAlの標準電極電位の低下が起こ
り、AlとFe等との標準電極電位の差が大きくなり、エッ
チング液中におけるAlの過溶解が生じやすくなり、電解
コンデンサ用として用いるのに好ましくない。本発明においては、上記の成分以外に不可避的不純物
が混入することがある。不可避的不純物としてはまずCu
が挙げられ、その許容限界は0.003％である。Cuはボー
キサイトに含まれていることがあり、三層電解法等の精
製工程を経ないアルミニウムには、0.003％程度以下のC
uが含まれていることがある。なお、ボーキサイトの種
類によっては、Cuを含んでいないものもあり、その場合
にはCuはアルミニウム合金箔中に含まれない。Cuが0.00
3％を超えると、Al純度が低下し、電解コンデンサ用と
して用いるのに好ましくない。Cu以外の不可避元素とし
ては、代表的にはTiが挙げられる。これは、ボーキサイ
ト中に含まれている場合があり、0.002％程度以下のTi
が含まれていることがある。Ti等の不可避元素が0.002
％を超えて混入してくると、Al純度が低下し、電解コン
デンサ用として用いるのに好ましくない。不可避元素の
中でもTiは標準電極電位がAlより低く且つAlに固溶しに
くい。従って、その含有量が多くなると結果的にTiの析
出量が多くなり、AlとTiとの間に局部電池を形成してエ
ッチング液中でAlが過溶解するため、好ましくない。本発明においては、MgとFe又はSiとの間で金属間化合
物が形成されている必要がある。Mgは、Alよりも標準電
極電位が低く、標準電極電位がAlよりも高いFe等と金属
間化合物を作ると、この金属間化合物はAlと近似の標準
電極電位を持つことになる。従って、AlとFeやSi等との
標準電極電位の差が顕著にならず、エッチング液中でAl
の過溶解を防止することができるのである。次に、本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウ
ム合金箔の製造方法について説明する。本発明に係る製造方法は、Si0.010〜0.050％、Fe0.02
0〜0.075％、Mg0.002〜0.010％、Zn0.005〜0.012％、不
可避的不純物としてCu0.003％以下及び他の不可避元素
0.002％以下、残部Alの鋳塊を、温度500℃〜550℃、時
間20時間以上の条件で均質化処理し、次いで温度400℃
以上の条件で熱間粗圧延し、更に入側の温度400℃以
上、出側の温度250℃以下、時間２分以下の条件で熱間
仕上げ圧延し、その後中間焼鈍を行うことなく冷間圧延
することを特徴とするものである。本発明においては、まずアルミニウム地金を溶かして
鋳型に流す前に、MgやZn等を添加して、ある特定の成分
組成を持つ鋳塊を作る。特定の成分組成にする理由等
は、前述したとおりである。この鋳塊を、温度500〜550℃、時間20時間以上の条件
で均質化処理する。均質化処理は、鋳塊中の各成分を均
一に分散させるために行われるものである。温度が500
℃未満であると、MgとFeやSiとの金属間化合物が形成さ
れにくくなるため、好ましくない。端的に言えば、各成
分元素が均一に分布しない恐れがあるため、好ましくな
い。温度が550℃を超えた場合も、MgとFeやSiとの金属
間化合物が形成されにくくなるため、好ましくない。時
間が20時間未満の場合も同様に、MgとFeやSiとの金属間
化合物が形成されにくくなるため、好ましくない。工業
的には、20〜25時間程度が好ましい。均質化処理の後、鋳塊に熱間粗圧延が施される。熱間
粗圧延は400℃以上という条件で施される。温度が400℃
未満であると、FeやSi等が析出する恐れがあるため、好
ましくない。熱間粗圧延の後、熱間仕上げ圧延が施される。熱間仕
上げ圧延は、入側の温度400℃以上、出側の温度250℃以
下、時間２分以下の条件で施される。入側の温度を400
℃未満にしたり、出側の温度が250℃を超えたり、時間
が２分を超えて熱間仕上げ圧延が施されると、FeやSi等
が析出する恐れがあるため、好ましくない。熱間仕上げ圧延の後、直ちに即ち中間焼鈍を行うこと
なく冷間圧延を施す。冷間圧延により所望の厚さの電解コンデンサ陰極用ア
ルミニウム合金箔が得られる。また、冷間圧延後に最終
焼鈍を施して、電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金
箔を得ることもできる。そして、これらにエッチング処
理を施すことにより電解コンデンサ陰極箔を得ることが
できる。

【実施例】

第１表に示す組成の鋳塊（厚さ400mm）を準備した。この鋳塊を、第２表に示す条件（温度及び時間）で均
質化処理し、入側温度480℃、出側温度400℃で時間５分
の熱間粗圧延を行い（粗圧延後の厚み25mm）、次いで入
側温度400℃、出側温度230℃で時間１分の熱間仕上げ圧
延を行い、厚み mmのアルミニウム板を得た。これを冷間圧延して第２表
に示す厚さのアルミニウム箔とした。なお、冷間圧延後
の最終焼鈍は所望に応じて行った。得られたアルミニウム箔の性能を評価するために、溶
解減量（mg/cm²）と静電容量（μF/cm²）を測定した。
これらは、塩酸4.5重量％及び蓚酸0.5重量％が溶解され
ている水溶液中にアルミニウム箔を浸漬し、AC0.3A/cm²
の電流を２分間流して、電解エッチングをした後に測定
したものである。なお、静電容量は硝酸8.3重量％の水
溶液中においてキャパシタンスメーターを用いて0vf.で
測定した。溶解減量と静電容量の性能結果は第２表に示したとお
りである。この結果より明らかなように、実施例１〜９
で得られたアルミニウム合金箔は、溶解減量に対して静
電容量が大きく、表面に微細な凹部が形成されているこ
とがわかる。これに対し、比較例１〜６は溶解減量に対
して静電容量が小さく、表面に凹凸部は形成されている
ものの、実施例に比較して微細なものではないことがわ
かる。なお、比較例４〜６は含有成分元素が実施例１〜
４と同じであるが、均質化条件が異なるためMgとFe又は
Siとで金属間化合物が形成されておらず、その結果静電
容量が小さいと考えらえる。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明に係る電解コンデンサ陰
極用アルミニウム合金箔はエッチング特性に優れてお
り、これをエッチング処理して得られた電解コンデンサ
陰極箔は静電容量が大きく、単位面積当たり大容量のコ
ンデンサを得ることができるという効果を奏する。更
に、本発明に係る電解コンデンサ陰極用アルミニウム合
金箔はAl純度が低くてもよいので、精製工程を経ていな
いアルミニウムを用いて安価に得ることができるという
効果を奏する。また、本発明の製造方法によれば、上記の如き特性に
優れた電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔を確実
に得ることができるという効果を奏する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Si0.010〜0.050％、Fe0.020〜0.075％、Mg
0.002〜0.010％、Zn0.005〜0.012％、不可避的不純物と
してCu0.003％以下及び他の不可避元素0.002％以下、残
部Alよりなり、MgとFe又はSiとで金属間化合物が形成さ
れている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。
【請求項２】Si0.010〜0.050％、Fe0.020〜0.075％、Mg
0.002〜0.010％、Zn0.005〜0.012％、不可避的不純物と
してCu0.003％以下及び他の不可避元素0.002％以下、残
部Alの鋳塊を、温度500℃〜550℃、時間20時間以上の条
件で均質化処理し、次いで温度400℃以上の条件で熱間
粗圧延し、更に入側の温度400℃以上、出側の温度250℃
以下、時間２分以下の条件で熱間仕上げ圧延し、その後
中間焼鈍を行うことなく冷間圧延することを特徴とする
電解コンデンサ陰極用アルミニウム合金箔の製造方法。