JP4060501B2

JP4060501B2 - 電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法

Info

Publication number: JP4060501B2
Application number: JP35406199A
Authority: JP
Inventors: 昭弘山口; 寿雄斎藤
Original assignee: Nippon Foil Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Foil Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: JP2001172754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔を得ることのできる電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法に関する。特に、直流エッチング法で静電容量の高い電解コンデンサ高圧用陽極箔を得ることのできる電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電解コンデンサ用電極箔を製造するためには、電解コンデンサ用アルミニウム箔にエッチング処理を施し、箔表面に微細な孔を多数形成して、箔表面の表面積を拡大することが行なわれている。特に、電解コンデンサ高圧用陽極箔を製造するには、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔に直流エッチング処理を施し、箔表面に多数の厚み方向に進行する微細な孔（いわゆるトンネルピット）を形成して、箔表面の表面積を拡大することが行なわれている。この表面積の拡大は、電解コンデンサ高圧用陽極箔の静電容量を高めるためには、最も有効な方法である。
【０００３】
このようなトンネルピットは、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔表面に生成している（１００）方位を持つ結晶粒を核として形成される。従って、アルミニウム箔表面に高密度で多数の（１００）方位を持つ結晶粒が生成しているほど、エッチングによる表面積の拡大が図れるのである。なお、（１００）方位を持つ結晶粒は、アルミニウム箔表面から裏面に貫通した状態で存在する場合が多く、エッチング処理が施されると、アルミニウム箔表面の（１００）方位を持つ結晶粒の部位を核として、トンネルピットが形成されるのである。
【０００４】
このため、従来より、アルミニウム箔に高密度で多数の（１００）方位を持つ結晶粒を生成させる方法として、以下のような方法が提案されている。即ち、アルミニウム鋳塊に均質化処理及び熱間圧延を施した後、高冷間加工率で冷間圧延し、中間焼鈍を施した後に、低冷間加工率の仕上冷間圧延を施し、そのあと最終焼鈍を施して、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得る方法が提案されている。この方法は、高冷間加工率での冷間圧延後の中間焼鈍で、（１００）方位を持つ結晶粒の核を生成させ、低冷間加工率での仕上冷間圧延により、核成長の駆動力を大きくすれば、最終焼鈍により、アルミニウム箔に多数の（１００）方位を持つ結集粒を生成させうるとの知見に基づくものである。
【０００５】
具体的には種々の方法が開示されており、例えば、特公平１−３３５４６号公報には、以下のような方法が開示されている。即ち、厚さ４００ｍｍのアルミニウム鋳塊に、均質化処理を施し、次いで熱間圧延を施して厚さ５ｍｍ（熱間加工率９８．８％）の熱間圧延上がり板を得る。この熱間圧延上がり板を冷間圧延により０．１４０ｍｍ（冷間加工率９７．２％）とした後、２５０℃×１０時間の条件で中間焼鈍を施す。この後、仕上冷間圧延を施して、厚さ０．１ｍｍ（冷間加工率２８．６％）にした後、６００℃×４時間の条件で最終焼鈍を施して、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得る方法が開示されている。また、特公昭５４−１１２４２号公報には、高冷間加工率で冷間圧延を終えた冷間圧延材に、１８０〜３５０℃の温度で中間焼鈍を施した後、冷間加工率５〜３５％の仕上冷間圧延を行い、３００〜６５０℃の温度で最終焼鈍を行う方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者等が種々実験を行なっていたところ、このような技術的常識を覆す結果を得た。即ち、必ずしも冷間加工率が高くなくても、熱間圧延における熱間加工率がある程度高ければ、アルミニウム箔に多数の（１００）方位を持つ結晶粒を十分に生成させうることが判明した。本発明者等は、この知見に基づき、既に特願平１０−３６８７９１号に係る発明を提案している。この発明は、純度９９．９７％以上のアルミニウム鋳塊に、熱間加工率９９．３〜９９．８％の条件で熱間圧延を施した後、冷間圧延，中間焼鈍，仕上冷間圧延及び最終焼鈍を施すことを特徴とする電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法というものである。
【０００７】
本発明者等は、上記した知見に基づき更に研究を進めた結果、熱間圧延における熱間加工率及び冷間圧延における冷間加工率の両者を一定の範囲内に調整すると、中間焼鈍及びそれに続く仕上冷間圧延を施さなくても、アルミニウム箔に多数の（１００）方位を持つ結晶粒を十分に生成させうることが判明した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、特願平１０−３６８７９１号に係る発明で得られるアルミニウム箔と同等のものを、他の方法で得られるようにしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、純度９９．９７％以上のアルミニウム鋳塊に、均質化処理を施した後、熱間加工率９９．２〜９９．８％の条件で熱間圧延を施し、その後、冷間圧延途中に中間焼鈍を施すことなく、冷間加工率７５．０〜９７．０％の条件で冷間圧延を施し、次いで最終焼鈍を施すことを特徴とする電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法に関するものである。
【０００９】
まず、本発明で用いるアルミニウム鋳塊は、純度が９９．９７％以上のものである。純度が９９．９７％未満であると、本発明の方法を適用しても、（１００）方位を持つ結晶粒を十分に生成させうることが困難となる。また、本発明で用いるアルミニウム鋳塊には、従来、電解コンデンサ用アルミニウム箔を製造する際に添加されているＦｅ，Ｓｉ，Ｃｕ等の元素が任意量添加されていても良い。なお、（１００）方位を持つ結晶粒の生成が十分であるか否かの判断基準は、一応、アルミニウム箔表面において（１００）方位を持つ結晶粒の占める面積割合（以下、「（１００）面占有率」と言う。）が９０％以上であるか否かを目安としているが、９５％以上であれば（１００）方位を持つ結晶粒の生成が十分であると言える。
【００１０】
アルミニウム鋳塊の厚さは任意であるが、一般的に４００〜６００ｍｍの範囲である。これは、市場に提供されるアルミニウム鋳塊の厚さが、この範囲のものが多いからである。
【００１１】
このアルミニウム鋳塊には、従来公知の温度条件及び時間で均質化処理が施され、続いて、従来公知の温度条件で熱間圧延が施される。ただ、本発明においては、この熱間圧延における熱間加工率を、従来公知の条件よりも高くしているところに特徴がある。即ち、従来公知の熱間加工率は、概ね９８％前後であったのを、本発明においては、９９．２〜９９．８％にするところに特徴がある。熱間加工率が９９．２％未満になると、得られるアルミニウム箔表面の（１００）面占有率が低下する。また、熱間加工率が９９．８％を超えるようにすることは、熱間圧延設備を極めて大きな馬力で作動させなければならず、現実的ではない。なお、熱間加工率とは、熱間圧延を行なう前のアルミニウム鋳塊の厚さをｔ₀とし、熱間圧延を終えた熱間圧延上がり板の厚さをｔ₁とした場合、〔（ｔ₀−ｔ₁）／ｔ₀〕×１００で算出されるものである。
【００１２】
一般の４００〜６００ｍｍ厚さのアルミニウム鋳塊を用いた場合、熱間圧延によって、厚さ１．３〜３．０ｍｍの熱間圧延上がり板を得るのが好ましい。熱間圧延上がり板の厚さが３．０ｍｍを超えると、得られるアルミニウム箔表面の（１００）面占有率が低下する傾向が生じる。また、熱間圧延上がり板の厚さを１．３ｍｍ未満にすることは、現状の熱間圧延設備では現実的ではない。
【００１３】
熱間圧延を終えた熱間圧延上がり板には、冷間圧延が施される。この冷間圧延における冷間加工率は、７５．０〜９７．０％とする。冷間加工率が９７．０％を超えると、熱間圧延時に生成した（１００）方位を持つ結晶粒の核が崩れて、（１００）面占有率が低下する。また、冷間加工率を７５．０％未満とすると、一般に市場に提供されている電解コンデンサ用電極箔の厚さとならないので、現実的ではない。具体的には、熱間圧延上がり板の厚さを１．３〜３．０ｍｍとした場合、これに冷間圧延を施して、厚さ０．０９〜０．３０ｍｍの冷間圧延上がりアルミニウム箔を得るのが好ましい。なお、冷間圧延における冷間加工率とは、冷間圧延が施される前の熱間圧延上がり板の厚さをｔ₁とし、冷間圧延上がりアルミニウム箔の厚さをｔ₂とした場合、〔（ｔ₁−ｔ₂）／ｔ₁〕×１００で算出されるものである。また、本発明の範囲外ではあるが、将来、熱間圧延設備の改良によって、熱間圧延上がり板の厚さを１．３ｍｍ未満の厚さとすることができれば、冷間加工率を７５．０％未満、例えば１０％前後にすることも可能と考えられる。何故なら、冷間加工率は、熱間圧延時に生成した（１００）方位を持つ結晶粒の核に駆動力を与え、成長させることのできる程度であれば良いからである。
【００１４】
冷間圧延の後、中間焼鈍及びそれに続く仕上冷間圧延を施すことなく、冷間圧延上がりアルミニウム箔に最終焼鈍が施される。最終焼鈍の温度条件は、従来採用されている条件で良い。具体的には、５３０〜５８０℃であるのが好ましい。また、最終焼鈍の時間も、従来採用されている時間で良く、具体的には３〜１０時間程度である。この最終焼鈍によって、（１００）方位を持つ結晶粒がアルミニウム箔に高密度に生成するのである。
【００１５】
更に、最終焼鈍の昇温速度を５０〜５００℃／ｈとするのが好ましい。最終焼鈍時に、この範囲内の昇温速度を採用すると、得られる電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔表面の（１００）面占有率をより高めることができ、例えば、９７．０％以上にしやすくなる。昇温速度が５０℃／ｈ未満であると、（１００）面占有率が若干低下し、９５．０〜９７．０％程度になりやすい。また、昇温速度が５００℃／ｈを超えると、（１００）方位以外の異方位を持つ粗大な結晶粒が成長する恐れがあり、（１００）面占有率が低下する傾向が生じる。
【００１６】
以上のようにして得られた、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔には、従来公知のエッチング処理が施され、電解コンデンサ用電極箔として用いられる。特に、直流エッチング処理を施し、電解コンデンサ高圧用陽極箔として好適に用いられる。なお、最終的に得られる電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の厚さは、一般的に、９０〜３００μｍ程度である。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は、熱間圧延における熱間加工率及び冷間圧延における冷間加工率の両者を一定の範囲内に調整すると、従来の技術的常識に反して、中間焼鈍及びそれに続く仕上冷間圧延を施さなくても、（１００）面占有率の高いアルミニウム箔が得られるとの知見に基づいてなされたものであるとして、解釈されるべきである。
【００１８】
実施例１
Ｆｅ：１０ｐｐｍ，Ｓｉ：１２ｐｐｍ，Ｃｕ：５０ｐｐｍ，Ｐｂ：０．５ｐｐｍ及びその他の不可避不純物を含む９９．９９％純度のアルミニウム鋳塊（厚さ５００ｍｍ，巾１０５０ｍｍ，長さ３０００ｍｍ）に、６００℃にて５時間の均質化処理を施した後、熱間圧延を繰り返し施して、熱間加工率が９９．６％となるようにし、厚さ２．０ｍｍの熱間圧延上がり板を得た。この熱間圧延上がり板に、冷間圧延を繰り返し施して、冷間加工率が９４．７％となるようにし、厚さ０．１０６ｍｍの冷間圧延上がりアルミニウム箔を得た。その後、この冷間圧延上がりアルミニウム箔に、昇温速度を１００℃／ｈとし、温度５５０℃で５時間の条件で最終焼鈍を施し、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００１９】
この電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔表面の（１００）面占有率を測定するために、箔表面を化学エッチングして結晶粒を現出させ、顕微鏡写真を撮影した。この顕微鏡写真に基づいて、一定面積に占める（１００）方位を持つ結晶粒の面積を測定することによって、アルミニウム箔表面の（１００）面占有率を求め、その結果を表１に示した。
【００２０】
実施例２
熱間圧延上がり板の厚さを３．０ｍｍとし、冷間圧延上がりアルミニウム箔の厚さを０．３０ｍｍとする他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２１】
実施例３
冷間圧延上がりアルミニウム箔の厚さを０．０９ｍｍとする他は、実施例２と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２２】
実施例４
熱間圧延上がり板の厚さを１．３ｍｍとする他は、実施例２と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２３】
実施例５
冷間圧延上がりアルミニウム箔の厚さを０．０９ｍｍとする他は、実施例４と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２４】
実施例６
最終焼鈍の昇温速度を５０℃／ｈとする他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２５】
実施例７
最終焼鈍の昇温速度を５００℃／ｈとする他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２６】
実施例８
最終焼鈍の昇温速度を２０℃／ｈとする他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２７】
実施例９
鋳塊厚さを６００ｍｍ、熱間圧延上がり板の厚さを３．０ｍｍ、冷間圧延上がりアルミニウム箔の厚さを０．１０６ｍｍとする他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２８】
実施例１０
鋳塊厚さを４００ｍｍ、熱間圧延上がり板の厚さを３．０ｍｍ、冷間圧延上がりアルミニウム箔の厚さを０．１０６ｍｍとする他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００２９】
実施例１１
Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｐｂ及びその他の不可避不純物を含む９９．９７％純度のアルミニウム鋳塊を用い、最終焼鈍の昇温速度を５０℃／ｈとする他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００３０】
比較例１
Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｐｂ及びその他の不可避不純物を含む９９．９２％純度のアルミニウム鋳塊を用いる他は、実施例１と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００３１】
比較例２
熱間圧延上がり板の厚さを５．０ｍｍとする他は、実施例２と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００３２】
比較例３
冷間圧延上がりアルミニウム箔の厚さを０．０７ｍｍとする他は、実施例２と同様の方法により、電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得た。
【００３３】
なお、実施例２〜１１及び比較例１〜３の各々においても、熱間加工率及び冷間加工率を、表１に示しておいた。また、各々の例においても、実施例１と同様にして、アルミニウム箔表面の（１００）面占有率を測定し、その結果を表１に示しておいた。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１の結果から明らかなように、実施例に係る方法で得られた電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔は、比較例に係る方法で得られた電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔に比べて、その表面における（１００）面占有率が高く、エッチング処理したとき、表面積をより拡大することができ、高静電容量の電解コンデンサ用電極箔が得られることが分かる。
【００３６】
【作用】
本発明において、熱間圧延における熱間加工率をある程度高くし、その後、適切な冷間加工率で冷間圧延を行うと、中間焼鈍を省略しても、得られるアルミニウム箔表面における（１００）面占有率が高くなる理由は定かではない。しかしながら、上記実施例及び比較例に見られるように、現実に、熱間加工率を一定の範囲で高くし、且つ、冷間加工率を一定の範囲で行えば、中間焼鈍を省略しても、アルミニウム箔表面における（１００）面占有率が高くなっている。
【００３７】
【発明の効果】
従って、本発明に係る方法を採用すれば、表面における（１００）面占有率の高い電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔を得ることができ、エッチングによる表面積の拡大を図ることができ、高静電容量を持つ電解コンデンサ用電極箔が得られるという効果を奏する。特に、直流エッチングにより、トンネルピットを多数且つ高密度に形成させることができ、高静電容量を持つ電解コンデンサ高圧用陽極箔が得られるという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明に係る方法を採用すれば、中間焼鈍及びそれに続く仕上冷間圧延を省略することができ、エッチング性の良好な電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造を合理化しうるという効果をも奏する。

Claims

純度９９．９７％以上のアルミニウム鋳塊に、均質化処理を施した後、熱間加工率９９．２〜９９．８％の条件で熱間圧延を施し、その後、冷間圧延途中に中間焼鈍を施すことなく、冷間加工率７５．０〜９７．０％の条件で冷間圧延を施し、次いで最終焼鈍を施すことを特徴とする電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法。
純度９９．９７％以上で厚さ４００〜６００ｍｍのアルミニウム鋳塊に、均質化処理を施した後、熱間圧延を施して、厚さ１．３〜３．０ｍｍの熱間圧延上がり板を得、次いで該熱間圧延上がり板に、途中に中間焼鈍を施すことなく冷間圧延を施して、厚さ０．０９〜０．３０ｍｍの冷間圧延上がりアルミニウム箔を得た後、最終焼鈍を施すことを特徴とする電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法。
最終焼鈍の温度条件が５３０〜５８０℃であり、その昇温速度を５０〜５００℃／ｈとする請求項１又は２記載の電解コンデンサ用高純度アルミニウム箔の製造方法。