JP3590229B2 - 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電解コンデンサ電極用アルミニウム箔に関する。
【０００２】
なお、この明細書において、ｐｐｍ の単位は重量を示すものである。
【０００３】
【従来の技術】
アルミニウム電解コンデンサ用電極材として一般に用いられるアルミニウム箔には、その実効面積を拡大して単位面積当たりの静電容量を増大するため、通常、電気化学的あるいは化学的エッチング処理が施される。
【０００４】
高圧用と呼ばれるトンネル型エッチングが施されるタイプの陽極箔においては、箔面に対して垂直方向の結晶方位が（１００）方位を有する立方体集合組織を優先的に成長させることにより効果的に静電容量増大を図りうることが既に知られている。そして、前記結晶における立方体方位占有率を高めるために、焼鈍条件や箔の表面粗度についての種々の提案がなされている（特開昭４７−９９５３号、特開昭６２−２２８４５６号等）。また、一方で箔材料の合金組成により前記立方体方位占有率を高めることも種々提案され、箔材料として微量のＳｂを添加したアルミニウム合金の使用が提案されている。（特開昭５０−１０４７１０号、特公昭５９−１２７３６号、特開平７−１５０２８０号等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記合金組成の箔材料を用いても、最終焼鈍温度を上げると結晶粒が粗大化して静電容量を低下させるという問題点があった。
【０００６】
さらに、低圧用と呼ばれるスポンジ型エッチングが施されるタイプの陽極箔においては、最終乾燥工程における加熱処理で結晶粒が粗大成長するとエッチド箔の強度が著しく低下して箔が破断するという問題点もあった。
【０００７】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、加熱処理による結晶粒の粗大化を抑止し、ひいては静電容量を増大するとともに箔強度を維持し得る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、発明者らは鋭意研究の結果、Ｃｕ、ＳｂおよびＧａの３元素が共存することで、加熱後の結晶粒の粗大化を抑止できることを見出だした。
【０００９】
この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、かかる知見に基いてなされたものであって、箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ およびＧａ：５〜１００ｐｐｍ を含有していることを基本要旨とする。
【００１０】
さらに、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、前記範囲のＣｕＳｂおよびＧａを基本含有元素として、これらの基本含有元素の他にさらにＰｂ：０．１〜５ｐｐｍ を含有するもの、これらの基本含有元素の他にＺｎ：１〜５０を含有するもの、これらの基本含有元素にＰｂ：０．１〜５ｐｐｍ およびＺｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有するものである。
【００１１】
この発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の合金組成において、アルミニウム純度に９９．９％以上を必要とするのは、９９．９％未満の純度では、エッチング時にエッチングピットの成長が多くの不純物の存在によって阻害され、本発明の微量添加元素によってもなお均一な深いトンネル状のエッチングピットを形成できず、従って静電容量の高いアルミニウム箔を得ることができないからである。好ましくはアルミニウム純度を９９．９５％以上とするのが良い。
【００１２】
また、基本含有元素であるＣｕ、ＳｂおよびＧａは、それぞれ単独でエッチング特性を向上させる他、共存することにより加熱後の再結晶粒の成長速度を抑えて結晶粒の粗大化を抑える効果があり、静電容量の増大および箔強度の維持に寄与する。即ち、Ｃｕは、Ａｌマトリックス中に固溶することにより箔の溶解性を増してエッチングピットの成長を促進し、静電容量を増大させる。Ｃｕ含有量が２ｐｐｍ 未満ではこのような効果に乏しく、３０ｐｐｍ を超えると局部溶解が強まって、エッチングピットの均一分布を妨げ、ひいては静電容量を低下させるため、３０ｐｐｍ 以下とする必要がある。好ましいＣｕ含有量の下限値は５ｐｐｍ であり、上限値は２０ｐｐｍ である。Ｓｂは、エッチングピットを高密度かつ均一に分布させることにより静電容量を増大させる。Ｓｂ含有量が５ｐｐｍ 未満ではこのような効果に乏しく、１００ｐｐｍ を超えると著しい表面溶解が起こり、高静電容量箔を得ることができない。従って、Ｓｂ含有量は５〜１００ｐｐｍ とする必要があり、好ましいＳｂ含有量の下限値は５ｐｐｍ 、上限値は５０ｐｐｍ である。また、Ｇａは、Ａｌマトリックス中に固溶して箔表面の溶解性を増すことによりエッチングピットの成長を促進する効果がある。Ｇａ含有量は、５ｐｐｍ 未満では前記効果に乏しく、１００ｐｐｍ を超えると過溶解が生じるため、５〜１００ｐｐｍ の範囲とする必要がある。特に好ましいＧａ含有量の下限値は５ｐｐｍ であり、上限値は２０ｐｐｍ である。
【００１３】
なお、結晶粒の粗大化を阻止する効果は、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｇａの各上限値を超えてもさらに大きくなるが、その一方で箔が過剰に溶解され、粗大粒の発生抑制効果を上回るエッチング特性の低下があり、却って静電容量が低下する。そのため、本発明においては、前記各元素の含有量の上限値を前述の範囲に定めている。
【００１４】
さらに、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔では、箔合金組成において、前記基本含有元素の他に、ＰｂまたはＺｎ、あるいは両元素を添加することにより、相乗的にエッチング特性を向上させて静電容量の増大を図ることができる。
【００１５】
Ｐｂは、箔表面の溶解性を増すことによりエッチング初期におけるエッチングピットの局部溶解を抑制する効果があり、エッチングピットの均一分布を図ることができる。このようなＰｂの含有量は、０．１ｐｐｍ 未満では前記効果に乏しく、５ｐｐｍ を超えると過溶解が生じるため、０．１〜５ｐｐｍ の範囲とする必要がある。特に好ましいＰｂ含有量の下限値は０．３ｐｐｍ であり、上限値は２ｐｐｍ である。
【００１６】
Ｚｎは、Ａｌマトリックス中に固溶して箔表面の溶解性を増すことによりエッチングピットの成長を促進する効果がある。Ｚｎ含有量は、１ｐｐｍ 未満では前記効果に乏しく、５０ｐｐｍ を超えると過溶解が生じるため、１〜５０ｐｐｍ の範囲とする必要がある。特に好ましいＺｎ含有量の下限値はそれぞれ５ｐｐｍ であり、上限値はそれぞれ２０ｐｐｍ である。
【００１７】
【実施例】
次に、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の具体的実施例について説明する。
【００１８】
まず、表１に示す実施例１〜１１、比較例１２〜１８の各種組成のアルミニウム鋳塊を面削した後、熱間圧延、冷間圧延（中間焼鈍を含む）を施し、厚さ１００μｍの箔とした。中間焼鈍条件は、２５０℃×１０時間である。
【００１９】
上述のようにして作製した各アルミニウム箔について、粒径１０００μｍ以上の粗大粒子の有無を調べた。これらの結果を表１に示す。
【００２０】
次に、各アルミニウム箔について、以下の条件でエッチングを実施したのち、４００℃で１０分間乾燥させた。
【００２１】
そして、乾燥後の箔の折曲強度について次の方法により試験を行った。その結果を表１に示す。
【００２２】
［折曲試験］
ＪＩＳ Ｐ８１１５ に基づくＭＩＴ形自動折曲試験機を用い、１０ｍｍ×１５０ｍｍの短冊状に切出した試験片を曲率半径０．５ｍｍ、折曲げ角度９０°で繰返し折曲げを行った時の折曲げ回数を測定した。
【００２３】
さらに、アルミニウム箔をリン酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）２ｇ／ｌ，液温９０℃、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２で２０Ｖに化成したときの静電容量を測定した。その結果を、比較例１２の静電容量を１００としたときの相対比較にて表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１の結果から、本発明範囲のＣｕ、ＳｂおよびＧａが共存する実施例は、本発明範囲を逸脱する比較例に較べて焼鈍後に粗大結晶粒の発生がなく、エッチングにより静電容量を増大し得ることを確認し得た。Ｃｕ、ＳｂおよびＧａの他に所定範囲のＰｂ、Ｚｎを添加することにより、さらに静電容量の増大しうることも確認し得た。
【００２６】
また、粗大結晶粒の発生が抑制されたことにより、エッチング後の乾燥によっても箔強度の低下がないことも確認し得た。
【００２７】
【発明の効果】
この発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ およびＧａ：５〜１００ｐｐｍ を含有しているから、加熱処理後の粗大結晶の成長が抑制される。そのため、エッチング処理により極めて大きな拡面率を得ることができ、大きな静電容量を有し電気的特性に優れた電解コンデンサ電極用アルミニウム箔となしうる。また、粗大結晶の成長が抑制されることにより箔強度も維持される。
【００２８】
また、箔合金組成において、Ｃｕ、ＳｂおよびＧａの基本含有元素の他に、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ を含有するもの、Ｚｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有するもの、あるいは、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ およびＺｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有するものは、いずれもさらに箔の溶解性が増し、さらに大きな静電容量を有する電解コンデンサ電極用アルミニウム箔となしうる。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電解コンデンサ電極用アルミニウム箔に関する。
【０００２】
なお、この明細書において、ｐｐｍ の単位は重量を示すものである。
【０００３】
【従来の技術】
アルミニウム電解コンデンサ用電極材として一般に用いられるアルミニウム箔には、その実効面積を拡大して単位面積当たりの静電容量を増大するため、通常、電気化学的あるいは化学的エッチング処理が施される。
【０００４】
高圧用と呼ばれるトンネル型エッチングが施されるタイプの陽極箔においては、箔面に対して垂直方向の結晶方位が（１００）方位を有する立方体集合組織を優先的に成長させることにより効果的に静電容量増大を図りうることが既に知られている。そして、前記結晶における立方体方位占有率を高めるために、焼鈍条件や箔の表面粗度についての種々の提案がなされている（特開昭４７−９９５３号、特開昭６２−２２８４５６号等）。また、一方で箔材料の合金組成により前記立方体方位占有率を高めることも種々提案され、箔材料として微量のＳｂを添加したアルミニウム合金の使用が提案されている。（特開昭５０−１０４７１０号、特公昭５９−１２７３６号、特開平７−１５０２８０号等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記合金組成の箔材料を用いても、最終焼鈍温度を上げると結晶粒が粗大化して静電容量を低下させるという問題点があった。
【０００６】
さらに、低圧用と呼ばれるスポンジ型エッチングが施されるタイプの陽極箔においては、最終乾燥工程における加熱処理で結晶粒が粗大成長するとエッチド箔の強度が著しく低下して箔が破断するという問題点もあった。
【０００７】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、加熱処理による結晶粒の粗大化を抑止し、ひいては静電容量を増大するとともに箔強度を維持し得る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、発明者らは鋭意研究の結果、Ｃｕ、ＳｂおよびＧａの３元素が共存することで、加熱後の結晶粒の粗大化を抑止できることを見出だした。
【０００９】
この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、かかる知見に基いてなされたものであって、箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ およびＧａ：５〜１００ｐｐｍ を含有していることを基本要旨とする。
【００１０】
さらに、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、前記範囲のＣｕＳｂおよびＧａを基本含有元素として、これらの基本含有元素の他にさらにＰｂ：０．１〜５ｐｐｍ を含有するもの、これらの基本含有元素の他にＺｎ：１〜５０を含有するもの、これらの基本含有元素にＰｂ：０．１〜５ｐｐｍ およびＺｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有するものである。
【００１１】
この発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の合金組成において、アルミニウム純度に９９．９％以上を必要とするのは、９９．９％未満の純度では、エッチング時にエッチングピットの成長が多くの不純物の存在によって阻害され、本発明の微量添加元素によってもなお均一な深いトンネル状のエッチングピットを形成できず、従って静電容量の高いアルミニウム箔を得ることができないからである。好ましくはアルミニウム純度を９９．９５％以上とするのが良い。
【００１２】
また、基本含有元素であるＣｕ、ＳｂおよびＧａは、それぞれ単独でエッチング特性を向上させる他、共存することにより加熱後の再結晶粒の成長速度を抑えて結晶粒の粗大化を抑える効果があり、静電容量の増大および箔強度の維持に寄与する。即ち、Ｃｕは、Ａｌマトリックス中に固溶することにより箔の溶解性を増してエッチングピットの成長を促進し、静電容量を増大させる。Ｃｕ含有量が２ｐｐｍ 未満ではこのような効果に乏しく、３０ｐｐｍ を超えると局部溶解が強まって、エッチングピットの均一分布を妨げ、ひいては静電容量を低下させるため、３０ｐｐｍ 以下とする必要がある。好ましいＣｕ含有量の下限値は５ｐｐｍ であり、上限値は２０ｐｐｍ である。Ｓｂは、エッチングピットを高密度かつ均一に分布させることにより静電容量を増大させる。Ｓｂ含有量が５ｐｐｍ 未満ではこのような効果に乏しく、１００ｐｐｍ を超えると著しい表面溶解が起こり、高静電容量箔を得ることができない。従って、Ｓｂ含有量は５〜１００ｐｐｍ とする必要があり、好ましいＳｂ含有量の下限値は５ｐｐｍ 、上限値は５０ｐｐｍ である。また、Ｇａは、Ａｌマトリックス中に固溶して箔表面の溶解性を増すことによりエッチングピットの成長を促進する効果がある。Ｇａ含有量は、５ｐｐｍ 未満では前記効果に乏しく、１００ｐｐｍ を超えると過溶解が生じるため、５〜１００ｐｐｍ の範囲とする必要がある。特に好ましいＧａ含有量の下限値は５ｐｐｍ であり、上限値は２０ｐｐｍ である。
【００１３】
なお、結晶粒の粗大化を阻止する効果は、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｇａの各上限値を超えてもさらに大きくなるが、その一方で箔が過剰に溶解され、粗大粒の発生抑制効果を上回るエッチング特性の低下があり、却って静電容量が低下する。そのため、本発明においては、前記各元素の含有量の上限値を前述の範囲に定めている。
【００１４】
さらに、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔では、箔合金組成において、前記基本含有元素の他に、ＰｂまたはＺｎ、あるいは両元素を添加することにより、相乗的にエッチング特性を向上させて静電容量の増大を図ることができる。
【００１５】
Ｐｂは、箔表面の溶解性を増すことによりエッチング初期におけるエッチングピットの局部溶解を抑制する効果があり、エッチングピットの均一分布を図ることができる。このようなＰｂの含有量は、０．１ｐｐｍ 未満では前記効果に乏しく、５ｐｐｍ を超えると過溶解が生じるため、０．１〜５ｐｐｍ の範囲とする必要がある。特に好ましいＰｂ含有量の下限値は０．３ｐｐｍ であり、上限値は２ｐｐｍ である。
【００１６】
Ｚｎは、Ａｌマトリックス中に固溶して箔表面の溶解性を増すことによりエッチングピットの成長を促進する効果がある。Ｚｎ含有量は、１ｐｐｍ 未満では前記効果に乏しく、５０ｐｐｍ を超えると過溶解が生じるため、１〜５０ｐｐｍ の範囲とする必要がある。特に好ましいＺｎ含有量の下限値はそれぞれ５ｐｐｍ であり、上限値はそれぞれ２０ｐｐｍ である。
【００１７】
【実施例】
次に、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の具体的実施例について説明する。
【００１８】
まず、表１に示す実施例１〜１１、比較例１２〜１８の各種組成のアルミニウム鋳塊を面削した後、熱間圧延、冷間圧延（中間焼鈍を含む）を施し、厚さ１００μｍの箔とした。中間焼鈍条件は、２５０℃×１０時間である。
【００１９】
上述のようにして作製した各アルミニウム箔について、粒径１０００μｍ以上の粗大粒子の有無を調べた。これらの結果を表１に示す。
【００２０】
次に、各アルミニウム箔について、以下の条件でエッチングを実施したのち、４００℃で１０分間乾燥させた。
【００２１】
【００２２】
［折曲試験］
ＪＩＳ Ｐ８１１５ に基づくＭＩＴ形自動折曲試験機を用い、１０ｍｍ×１５０ｍｍの短冊状に切出した試験片を曲率半径０．５ｍｍ、折曲げ角度９０°で繰返し折曲げを行った時の折曲げ回数を測定した。
【００２３】
さらに、アルミニウム箔をリン酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）２ｇ／ｌ，液温９０℃、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２で２０Ｖに化成したときの静電容量を測定した。その結果を、比較例１２の静電容量を１００としたときの相対比較にて表１に示す。
【００２４】
【表１】
表１の結果から、本発明範囲のＣｕ、ＳｂおよびＧａが共存する実施例は、本発明範囲を逸脱する比較例に較べて焼鈍後に粗大結晶粒の発生がなく、エッチングにより静電容量を増大し得ることを確認し得た。Ｃｕ、ＳｂおよびＧａの他に所定範囲のＰｂ、Ｚｎを添加することにより、さらに静電容量の増大しうることも確認し得た。
【００２６】
また、粗大結晶粒の発生が抑制されたことにより、エッチング後の乾燥によっても箔強度の低下がないことも確認し得た。
【００２７】
【発明の効果】
この発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ およびＧａ：５〜１００ｐｐｍ を含有しているから、加熱処理後の粗大結晶の成長が抑制される。そのため、エッチング処理により極めて大きな拡面率を得ることができ、大きな静電容量を有し電気的特性に優れた電解コンデンサ電極用アルミニウム箔となしうる。また、粗大結晶の成長が抑制されることにより箔強度も維持される。
【００２８】
また、箔合金組成において、Ｃｕ、ＳｂおよびＧａの基本含有元素の他に、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ を含有するもの、Ｚｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有するもの、あるいは、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ およびＺｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有するものは、いずれもさらに箔の溶解性が増し、さらに大きな静電容量を有する電解コンデンサ電極用アルミニウム箔となしうる。
Claims (4)
- 箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ およびＧａ：５〜１００ｐｐｍ を含有していることを特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
- 箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ 、Ｇａ：５〜１００ｐｐｍ およびＰｂ：０．１〜５ｐｐｍ を含有していることを特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
- 箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ 、Ｇａ：５〜１００ｐｐｍ およびＺｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有していることを特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
- 箔合金組成において、アルミニウム純度が９９．９％以上であるとともに、Ｃｕ：２〜３０ｐｐｍ 、Ｓｂ：５〜１００ｐｐｍ 、Ｇａ：５〜１００ｐｐｍ 、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ およびＺｎ：１〜５０ｐｐｍ を含有していることを特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02467197A JP3590229B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02467197A JP3590229B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223486A JPH10223486A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3590229B2 true JP3590229B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=12144611
Family Applications (1)
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