JP6521806B2 - Method of manufacturing aluminum foil - Google Patents
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Description
本発明は電解によるアルミニウム箔の製造方法に関し、詳細には、電解カソードとして用いられるチタン製ドラムから剥離し易く高品質のアルミニウム箔を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method of producing an aluminum foil by electrolysis, and more particularly to a method of producing a high quality aluminum foil which is easily peeled off from a titanium drum used as an electrolytic cathode.
近年になって自動車用やパソコン用のバッテリーとして、リチウムイオン電池の開発が進んでいる。リチウムイオン電池においては、電池容量の向上のためにアルミニウム箔が正極集電体として用いられている。 In recent years, lithium ion batteries have been developed as batteries for automobiles and personal computers. In a lithium ion battery, an aluminum foil is used as a positive electrode current collector to improve the battery capacity.
アルミニウム箔は、従来、アルミニウム箔地を圧延することによって製造されている。このような圧延法によって製造されるアルミニウム箔の厚さは、通常は10μm程度が下限である。リチウムイオン電池の電池容量を更に高めて小型化するためには、できるだけ薄い、例えば5〜10μmの厚さのアルミニウム箔を用いることが好ましい。このように薄いアルミニウム箔は圧延法によっても製造可能ではあるが、圧延工程の回数を多くする必要があるため製造コストが割高になるという問題があった。 Aluminum foil is conventionally manufactured by rolling an aluminum foil substrate. The lower limit of the thickness of the aluminum foil produced by such a rolling method is usually about 10 μm. In order to further increase the battery capacity of the lithium ion battery and miniaturize it, it is preferable to use an aluminum foil which is as thin as possible, for example, 5 to 10 μm thick. Thus, although thin aluminum foil can be manufactured also by a rolling method, since it is necessary to increase the number of times of a rolling process, there existed a problem that manufacturing cost became expensive.
ところで、リチウムイオン電池の負極集電体として用いられる銅箔については、現在ではその殆どに電解銅箔が用いられており、圧延銅箔は用いられていない。電解銅箔は、基材となるカソードドラム上に銅のめっき膜を形成し、次いで、カソードドラムから銅めっき膜を剥がすことによって製造される。ここで、アルミニウム箔は銅箔に比べて強度に劣るため、カソードドラムに析出させた後に剥離して巻き取り回収するのが格段に困難である。そこで、カソードドラムに析出させたアルミニウム箔を容易に剥離する方法が強く望まれている。 By the way, about the copper foil used as a negative electrode collector of a lithium ion battery, the electrolytic copper foil is used for the most at present, and the rolled copper foil is not used. The electrolytic copper foil is manufactured by forming a plating film of copper on a cathode drum as a base material and then peeling the copper plating film from the cathode drum. Here, since the aluminum foil is inferior in strength to the copper foil, it is extremely difficult to separate and take up and collect after being deposited on the cathode drum. Therefore, a method of easily peeling the aluminum foil deposited on the cathode drum is strongly desired.
特許文献1には、電解法によるアルミニウム箔の製造方法が記載されている。品質の良いアルミニウム箔を効率よく製造するためには、カソードドラムの表面粗さの調整が重要である。カソードドラム表面の一部に深い谷部や高い山部が存在すると、この谷部の部位にアルミニウムが食い込み、食い込んだ部位が剥がす際に抵抗となってアルミニウム箔の破損や切断の原因となる。特許文献1には算術平均粗さRaを規定することは記載されているが、最大高さ(Ry)や十点平均粗さ(Rz)を規定することについての記載はない。品質の良いアルミニウム箔を効率よく製造するためには、特にRzを規定することが有効であることを本発明者らは見出した。Rzは、山部の高さと谷部の深さとの程度、ならびに、それらの数とを最もよく表わす指標であるためである。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電解によるアルミニウム箔を製造する方法であって、チタン製カソードドラムから剥離し易く、高品質のアルミニウム箔を製造する方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for producing aluminum foil by electrolysis, which is easy to peel from a cathode drum made of titanium and produces high quality aluminum foil. .
具体的には本発明は請求項1において、溶融塩を電解液として、回転するチタン製カソードドラム上にアルミニウム箔を電析させる工程と、電析させたアルミニウム箔を剥離回収する工程とを備え、前記チタン製カソードドラムが、0.10〜0.40μmの算術平均粗さ(Ra)及び0.20〜0.70μmの十点平均粗さ(Rz)の表面粗さを有することを特徴とするアルミニウム箔の製造方法とした。
Specifically, the present invention comprises, in
本発明は請求項2では請求項1において、前記チタン製カソードドラムの表面粗さが電解研磨により調整されているものとした。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the surface roughness of the titanium cathode drum is adjusted by electropolishing.
更に本発明は請求項3では請求項1又は2において、前記溶融塩が、アルキルイミダゾリウムクロリド又はアルキルピリジニウムクロリドと、塩化アルミニウムとを含有するものとした。 Furthermore, according to the present invention, in claim 3 according to claim 1 or 2, the molten salt contains an alkyl imidazolium chloride or an alkyl pyridinium chloride and aluminum chloride.
本発明に係る製造方法では、所定の表面性状を有するチタン製カソードドラムを用いることにより、剥離性が良好で高品質のアルミニウム箔を得ることができる。 In the manufacturing method according to the present invention, by using a titanium cathode drum having a predetermined surface property, it is possible to obtain a high-quality aluminum foil with good releasability.
本発明に係る製造方法は、電解によるアルミニウム箔を製造するために、溶融塩とチタン製カソードドラムを用いて、適切な条件で電析を行なってアルミニウム箔を回収するものである。以下に、本発明を構成する要件及びその限定理由について説明する。なお、本発明において特に断らない限り、「アルミニウム」とは、純度99.0%以上の純アルミニウム及びアルミニウム合金をいうものとする。 In the production method according to the present invention, in order to produce an aluminum foil by electrolysis, electrodeposition is performed under appropriate conditions using a cathode drum made of molten salt and titanium to recover the aluminum foil. Hereinafter, the requirements constituting the present invention and the reasons for limitation thereof will be described. In the present invention, unless otherwise specified, "aluminum" refers to pure aluminum and aluminum alloys having a purity of 99.0% or more.
1.電解
まず、本発明に係るアルミニウム箔の製造方法において用いる電解について説明する。この電解は、電解液を入れた電解槽を用意し、電解液中にカソードとなるチタン製カソードドラムと、ドラムの曲面と一致する曲面を有するアノードとなるアルミニウム板を配置し、チタン製カソードドラムを回転させながら両電極間に直流電流を通電することにより、回転するチタン製カソードドラム表面にアルミニウムを電析させるものである。
1. Electrolysis First, the electrolysis used in the method for producing an aluminum foil according to the present invention will be described. In this electrolysis, an electrolytic cell containing an electrolytic solution is prepared, and a titanium cathode drum serving as a cathode and an aluminum plate serving as an anode having a curved surface matching the curved surface of the drum are disposed in the electrolyte. The aluminum is electrodeposited on the surface of the rotating titanium cathode drum by supplying a direct current between both electrodes while rotating the.
1−1.チタン製カソードドラム
本発明に係るアルミニウム箔の製造方法において用いる電解用カソードには、チタン製カソードドラムが用いられる。チタンは耐食性に優れるので、電析銅箔や電析アルミニウム箔の製造において、カソードドラムとして用いることができる。チタン製カソードドラムの表面の一部に高い山部や深い谷部が存在すると、アルミニウムの電析ではこの谷部に電析したアルミニウムが食い込む。そして、食い込んだ電析アルミニウムを剥離する際に大きな剥離抵抗が発生し、これによって電析アルミニウム箔が破損したり、切断したりする。
1-1. Titanium Cathode Drum A titanium cathode drum is used as a cathode for electrolysis used in the method for producing an aluminum foil according to the present invention. Since titanium is excellent in corrosion resistance, it can be used as a cathode drum in the production of an electrodeposited copper foil or an electrodeposited aluminum foil. If high peaks and deep valleys exist on part of the surface of the titanium cathode drum, the deposited aluminum in the valleys bites in the electrodeposition of aluminum. And when peeling off the electrodeposition aluminum which bite in, big peeling resistance generate | occur | produces, and an electrodeposition aluminum foil is damaged or cut | disconnected by this.
このような剥離抵抗は、ドラムの表面粗さによって影響を受ける。本発明では、表面粗さを表わす指標として、算術平均粗さ(Ra)と十点平均粗さ(Rz)を規定する。これによって剥離抵抗を低減させ、電析したアルミニウム箔をチタン製カソードドラムから容易に剥離回収するものである。 Such peel resistance is affected by the surface roughness of the drum. In the present invention, arithmetic mean roughness (Ra) and ten-point mean roughness (Rz) are defined as indices representing surface roughness. Thus, the peeling resistance is reduced, and the electrodeposited aluminum foil is easily peeled and collected from the titanium cathode drum.
Raは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値をマイクロメートル(μm)で表したものである。本発明では、Raを0.10〜0.40μmと規定する。Raを0.10μm未満とするためには、電解処理に長時間を要するので電解効率が低下する。一方、Raが0.40μmを超える場合には、剥離し難くなりアルミニウムを回収できず、アルミニウム箔の剥離性、外観性、均一性が達成できない。なお、Raは、好ましくは0.15〜0.30μmである。 Ra was extracted from the roughness curve by the reference length in the direction of its average line, the absolute value of the deviation from the average line of the extracted portion to the measurement curve was summed, and the average value was expressed in micrometers (μm) It is a thing. In the present invention, Ra is defined as 0.10 to 0.40 μm. In order to make Ra less than 0.10 μm, a long time is required for the electrolytic treatment, so the electrolytic efficiency is lowered. On the other hand, when Ra exceeds 0.40 μm, it is difficult to peel off and aluminum can not be recovered, and the peelability, appearance and uniformity of the aluminum foil can not be achieved. In addition, Ra is preferably 0.15 to 0.30 μm.
Rzは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定し、最も高い山頂から5番目までの山頂の標高(Yp)の絶対値の平均値と、最も低い谷底から5番目までの谷底の標高(Yv)の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートル(μm)で表したものである。Rzは、高い山部と深い谷部の程度と数とを表す指標であり、本発明において、特に重要な表面粗さの指標である。本発明では、Rzを0.20〜0.70μmと規定する。Rzが0.20μm未満の場合には、剥離性が良すぎるが故に電解中にアルミニウム箔が剥離するためアルミニウム箔の均一性が劣る。一方、Rzが0.70μmを超える場合には、電析アルミニウム箔に粒界、ひび割れが発生し品質低下を招き、アルミニウム箔の剥離性、外観性、均一性が達成できない。なお、Rzは、好ましくは0.25〜0.50μmである。 Rz extracts only the reference length from the roughness curve in the direction of its average line, measures from the average line of this sampling in the direction of longitudinal magnification, and the height of the highest peak to the fifth peak (Yp) The sum of the average of the absolute values and the average of the absolute values of the lowest valley bottom to the fifth lowest valley bottom (Yv) is determined, and this value is expressed in micrometers (μm). Rz is an index that represents the degree and number of high peaks and deep valleys, and is an index of surface roughness that is particularly important in the present invention. In the present invention, Rz is defined as 0.20 to 0.70 μm. If Rz is less than 0.20 μm, the peelability is too good and the aluminum foil peels off during electrolysis, so the uniformity of the aluminum foil is poor. On the other hand, when Rz exceeds 0.70 μm, grain boundaries and cracks occur in the electrodeposited aluminum foil to cause deterioration in quality, and the removability, appearance and uniformity of the aluminum foil can not be achieved. Rz is preferably 0.25 to 0.50 μm.
1−2.電解液
アルミニウムの標準電極電位が−1.662 V vs. SHEであることから理解されるように、通常はアルミニウムを水溶液から電析させることは不可能である。そのため、アルミニウムを電析させる電解液としては、アルミニウム塩との混合物としての溶融塩、或いは、アルミニウム塩を溶解した有機溶媒が用いられる。
1-2. Electrolyte The standard electrode potential of aluminum is −1.662 V vs. As understood from being SHE, it is usually not possible to electrodeposit aluminum from an aqueous solution. Therefore, a molten salt as a mixture with an aluminum salt or an organic solvent in which an aluminum salt is dissolved is used as an electrolytic solution for electrodepositing aluminum.
溶融塩は、無機系溶融塩と有機系室温型溶融塩に大別することができる。有機系室温型溶融塩のうち、例えば1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド(以下、「EMIC」と記す)と塩化アルミニウム(以下、「AlCl3」と記す)との混合物は、組成によっては融点が−50℃付近まで低下する。そのため、電解液に有機系室温型溶融塩を用いることで、より低温の環境でアルミニウムの電析を実施することができる。EMICに代えて1−ブチルピリジニウムクロリド(以下、「BPC」と記す)を用いても、EMICと同様にアルミニウムの電析を実施することができる。このように、EMICに代表されるアルキルイミダゾリウムクロリドやBPCに代表されるアルキルピリジニウムクロリドと、塩化アルミニウムに代表されるアルミニウムハロゲン化物とで構成される有機系室温型溶融塩を、アルミニウム電析用の電解液として好適に用いることができる。電解液の粘度及び導電率の点からすると、EMICと塩化アルミニウムとの組み合わせが最も好ましい。なお、EMICとAlCl3とのモル比(EMIC:AlCl3)、ならびに、BPCとAlCl3とのモル比(BPC:AlCl3)は共に、2:1〜1:2とするのが好ましく、1:1〜1:2とするのがより好ましい。 Molten salts can be roughly classified into inorganic molten salts and organic room temperature molten salts. Among organic-based, room-temperature-type molten salts, for example, a mixture of 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (hereinafter referred to as "EMIC") and aluminum chloride (hereinafter referred to as "AlCl 3 ") The melting point drops to around -50 ° C. Therefore, the electrodeposition of aluminum can be performed in a lower temperature environment by using an organic-based room temperature molten salt as the electrolytic solution. The electrodeposition of aluminum can be carried out in the same manner as EMIC even if 1-butylpyridinium chloride (hereinafter referred to as "BPC") is used in place of the EMIC. Thus, an organic room-temperature-type molten salt composed of an alkyl imidazolium chloride represented by EMIC, an alkyl pyridinium chloride represented by BPC, and an aluminum halide represented by aluminum chloride is used for aluminum electrodeposition. It can be suitably used as an electrolyte solution of From the viewpoint of the viscosity and conductivity of the electrolyte, the combination of EMIC and aluminum chloride is most preferable. The molar ratio of EMIC and AlCl 3 (EMIC: AlCl 3) , and the molar ratio of BPC and AlCl 3 (BPC: AlCl 3) Both 2: 1 to 1: it is preferable to be 2, 1 More preferably, it is from 1 to 1: 2.
1−3.添加剤
アルミニウム箔表面の平滑性向上のために、例えば1、10−フェナントロリン等の有機化合物を電解液に添加してもよい。このような有機化合物は、チタン製カソードドラム上に電析するアルミニウム箔の表面形状を制御する作用を発揮するので、その結果、アルミニウム箔表面の平滑性が向上する。なお、電解液における有機化合物の濃度は、0.2〜2.0g/L(1.1〜11mmol/L)とするのが好ましい。
1-3. Additives In order to improve the smoothness of the aluminum foil surface, for example, an organic compound such as 1, 10-phenanthroline may be added to the electrolytic solution. Such an organic compound exerts the function of controlling the surface shape of the aluminum foil electrodeposited on the titanium cathode drum, and as a result, the smoothness of the aluminum foil surface is improved. The concentration of the organic compound in the electrolytic solution is preferably 0.2 to 2.0 g / L (1.1 to 11 mmol / L).
1−4.電析条件
次に、電析条件について説明する。まず、電析温度、すなわち、電析における電解浴の温度は、10〜150℃の範囲内とするのが好ましい。電析温度が10℃未満の低温では電解浴の粘度及び抵抗が増大するため、最大電流密度が小さくなる。その結果、電析効率が低下し、アルミニウムの析出が不均一になり易いといった不具合が生ずる。一方、電解浴温度が150℃を超えると、塩化アルミニウムの揮発やEMI+カチオンの分解が顕著になり、電解液組成が不安定になる。更に、温度保持のためのエネルギーも増大し、電解槽の劣化も促進されるため生産効率が低下する。より好ましい電解浴の温度は、室温付近の25℃〜100℃の範囲内である。
1-4. Electrodeposition Conditions Next, the electrodeposition conditions will be described. First, the electrodeposition temperature, that is, the temperature of the electrolytic bath in electrodeposition is preferably in the range of 10 to 150 ° C. When the electrodeposition temperature is lower than 10 ° C., the viscosity and the resistance of the electrolytic bath increase, so the maximum current density decreases. As a result, the electrodeposition efficiency is lowered, and the problem that aluminum deposition tends to be uneven occurs. On the other hand, when the temperature of the electrolytic bath exceeds 150 ° C., the volatilization of aluminum chloride and the decomposition of EMI + cations become remarkable, and the composition of the electrolytic solution becomes unstable. Furthermore, energy for maintaining the temperature is also increased, and deterioration of the electrolytic cell is also promoted, which lowers production efficiency. A more preferable temperature of the electrolytic bath is in the range of 25 ° C. to 100 ° C. near room temperature.
次に、電析条件としての直流電流の電流密度について説明する。電流密度は、好ましくは10〜400mA/cm2、より好ましくは20〜200mA/cm2である。電析速度は電流密度に対応するため、10mA/cm2未満では電析速度が遅過ぎて生産効率の低下を招く。一方、電解浴の液抵抗の制約から電流密度400mA/cm2を超えることは難しく、例え400mA/cm2を超えたとしても電析速度が大きくなり過ぎ、電析するアルミニウム箔が不均一になり易い。 Next, the current density of direct current as an electrodeposition condition will be described. The current density is preferably 10 to 400 mA / cm 2 , more preferably 20 to 200 mA / cm 2 . Since the deposition rate corresponds to the current density, if the deposition rate is less than 10 mA / cm 2 , the deposition rate is too slow, resulting in a decrease in production efficiency. On the other hand, it is difficult to exceed the current density of 400 mA / cm 2 due to the restriction of the solution resistance of the electrolytic bath, and even if it exceeds 400 mA / cm 2 , the electrodeposition speed becomes too high, and the electrodeposited aluminum foil becomes uneven. easy.
2.電析したアルミニウム箔の剥離回収
上記のようにして、チタン製カソードドラム表面に電析させたアルミニウム箔は、剥離して回収用ドラムに巻き付け、連続的に回収される。回収方法としては、例えば、最初にカソードドラムを停止させた状態で所定の箔厚に成長させた後に電析を一旦中断し、カソードドラムを回転させ、露出したアルミニウム箔を剥離して回収用ドラムに貼り付け、積層させながら巻き取る方法や、剥離と同時に剥離片として回収する方法が挙げられる。なお、本発明によって得られるアルミニウム箔の厚さは、通常、1μm〜20μmの広範囲にわたるが、用途によってその厚さを適宜選択すればよい。例えば、リチウムイオン電池の正極集電体として用いる場合には、8〜12μmとするのが好ましい。
2. Peeling and Recovery of Electrodeposited Aluminum Foil As described above, the aluminum foil electrodeposited on the surface of the titanium cathode drum is peeled off, wound around a recovery drum, and continuously recovered. As a recovery method, for example, the electrode drum is first grown to a predetermined foil thickness while the cathode drum is stopped, electrodeposition is suspended once, the cathode drum is rotated, the exposed aluminum foil is peeled off, and the recovery drum is recovered. And a method of winding it while laminating and a method of collecting it as a peeling piece simultaneously with peeling. The thickness of the aluminum foil obtained by the present invention generally ranges from 1 μm to 20 μm, but the thickness may be appropriately selected depending on the application. For example, when using as a positive electrode collector of a lithium ion battery, it is preferable to be 8-12 micrometers.
3.電解研磨
次に、チタン製カソードドラムの表面粗さRa及びRzを上記のように調整するために、本発明においては電解研磨が用いられる。ここで、電解研磨とは、研磨液中に浸漬した金属に電流を流した際に、金属表面の凸部と凹部とで溶解速度に差異が生じることを利用して金属表面を平滑化する技術である。
3. Electropolishing Next, in the present invention, electropolishing is used to adjust the surface roughness Ra and Rz of the titanium cathode drum as described above. Here, the term “electropolishing” refers to a technique of smoothing a metal surface by utilizing the fact that a difference in dissolution rate occurs between the convexes and the concaves of the metal surface when a current is supplied to the metal immersed in the polishing liquid. It is.
従来、チタンの研磨法としてはバフ研磨等の機械研磨、エッチング剤を用いた化学研磨、ならびに、上記電解研磨が用いられている。チタン製カソードドラムの表面粗さの調整には、特に機械研磨が多く利用されてきたが、チタン表面の高度な平滑性を得ることは困難であり、表面に細かい傷が残存することも多かった。また、エッチング等の化学研磨では、研磨面が不均一となる不都合があった。このような機械研磨や化学研磨に比べて電解研磨では、高度の平滑性が得られ、また、表層に強固な不動態皮膜も形成されるのでアルミニウム箔の剥離性が向上する。更に、電解研磨によって表面粗さが調整されたチタン製カソードドラムの表面は、異物の付着も抑制され、清浄性に優れ、かつ、ドラムの保守性の点でも有利である。 Conventionally, mechanical polishing such as buffing, chemical polishing using an etching agent, and the above-mentioned electrolytic polishing have been used as a method of polishing titanium. Mechanical polishing, in particular, has been widely used to control the surface roughness of titanium cathode drums, but it is difficult to obtain high smoothness of titanium surface, and fine scratches often remain on the surface. . Moreover, in chemical polishing such as etching, there is a disadvantage that the polishing surface becomes uneven. Compared to such mechanical polishing or chemical polishing, high smoothness is obtained in electropolishing, and a strong passive film is also formed on the surface layer, so the removability of the aluminum foil is improved. Furthermore, the surface of the titanium cathode drum whose surface roughness has been adjusted by electropolishing is also inhibited from the adhesion of foreign matter, is excellent in cleanliness, and is advantageous also in terms of the maintainability of the drum.
電解研磨処理は、NaClのエチレングリコール溶液又はKClのエチレングリコール溶液を用いて実施できる。これらの溶液にチタン製カソードドラムを浸漬し、これへの電圧印加と超音波洗浄によりドラム表面が鏡面状に研磨される。粗研磨に相当する高電圧電解と、仕上げ研磨に相当する低電圧電解とを組み合わせることによって、より効果的に研磨される。また、処理時間、すなわち、電圧の印加時間によって、Ra及びRzを調整することができる。高電圧電解の好ましい電解電圧と処理時間は、15〜60Vで30秒〜5分、より好ましい電解電圧と処理時間は、20〜40Vで1〜3分である。低電圧電解の好ましい電解電圧と処理時間は、6〜15Vで5〜60分、より好ましい電解電圧と処理時間は、8〜12Vで10〜30分である。組み合わせについては、例えば1回目の高電圧電解により表層の汚れや酸化膜を除去後に超音波洗浄、その後に高電圧電解と超音波洗浄に続いて低電圧電解と超音波洗浄を交互に実施することで、平滑性に優れた鏡面研磨を実施することができる。 The electropolishing process can be performed using an ethylene glycol solution of NaCl or an ethylene glycol solution of KCl. The titanium cathode drum is immersed in these solutions, and the surface of the drum is mirror-polished by voltage application and ultrasonic cleaning. Polishing is performed more effectively by combining high voltage electrolysis corresponding to rough polishing and low voltage electrolysis corresponding to finish polishing. Further, Ra and Rz can be adjusted by the processing time, that is, the application time of the voltage. The preferable electrolysis voltage and processing time of high voltage electrolysis are 30 seconds to 5 minutes at 15 to 60 V, and more preferable electrolysis voltage and processing time are 1 to 3 minutes at 20 to 40 V. The preferable electrolysis voltage and processing time of low voltage electrolysis are 5 to 60 minutes at 6 to 15 V, and the more preferable electrolysis voltage and processing time are 10 to 30 minutes at 8 to 12 V. For the combination, for example, remove dirt and oxide film on the surface layer by the first high-voltage electrolysis, and then perform ultrasonic cleaning, and then alternately perform high-voltage electrolysis and ultrasonic cleaning followed by low-voltage electrolysis and ultrasonic cleaning. Thus, mirror polishing with excellent smoothness can be performed.
次に、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will next be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.
<チタン製カソードドラムの作製>
チタン棒を電解研磨することにより、種々の表面粗さ(Ra、Rz)を有するチタン製カソードドラムを作製した。具体的には、アノードとして、純度99.9%、直径10mmφ、長さ100mmのチタン棒を用い、カソードとして、幅100mm、長さ100mmのSUS316板を用い、電解液として、エチレングリコール150mLに10gのNaClを溶解した溶液を用いた。なお、カソードのSUS316板は、アノードのチタン棒の曲面とほぼ一定距離をもって離間するように配設した。
<Fabrication of titanium cathode drum>
The titanium rod was electropolished to produce a titanium cathode drum having various surface roughness (Ra, Rz). Specifically, a titanium rod having a purity of 99.9%, a diameter of 10 mm and a length of 100 mm is used as an anode, and a SUS316 plate having a width of 100 mm and a length of 100 mm is used as a cathode. A solution in which NaCl was dissolved was used. The cathode SUS316 plate was spaced apart from the curved surface of the anode titanium rod by a substantially constant distance.
電解研磨は、電解液の温度を25℃として、(1)電解電圧25Vで3分間の前処理電解を行なった。次いで、(2)電解したチタン棒の表面を超音波洗浄することによって、表面に形成された生成物を除去した。次に、(3)電解液の温度を25℃に保持して、高電解電圧25Vで3分間、更に低電解電圧10Vで30分間の電解を行ない、最後に、(4)電解したチタン棒の表面を超音波洗浄した。このような(3)〜(4)の操作を、2回繰り返すことによって、チタン製カソードドラムを作製した。 In the electropolishing, the temperature of the electrolyte was set to 25 ° C., and (1) pre-treatment electrolysis was performed at an electrolysis voltage of 25 V for 3 minutes. (2) The product formed on the surface was removed by ultrasonic cleaning the surface of the electrodeposited titanium rod. Next, (3) the temperature of the electrolyte is kept at 25 ° C., and electrolysis is performed for 3 minutes at a high electrolysis voltage of 25 V, and for 30 minutes at a low electrolysis voltage of 10 V, and finally (4) The surface was sonicated. The titanium cathode drum was manufactured by repeating such operations (3) to (4) twice.
<アルミニウム箔の電析>
以下の手順に従って、上記電解研磨したチタン製カソードドラム表面にアルミニウム箔を電析により形成した。
<Electrodeposition of aluminum foil>
An aluminum foil was formed by electrodeposition on the surface of the titanium cathode drum electropolished in accordance with the following procedure.
電解液として、50℃の温度で、EMIC:AlCl3=1:2のモル比で混合したものを用いた。電解槽に電解液を入れ、電解液中にカソードとして上記電解研磨したチタン製カソードドラムと、アノードとして99.9%のアルミニウム板(幅80mm、長さ200mm)を配設した。ここで、アノードのアルミニウム板は、チタン製カソードドラムの曲面とほぼ一定距離をもって離間するように配設した。そして、電流密度40mA/cm2で12分間、直流電解操作を行なうことによって、約10μm厚さのアルミニウム箔をチタン製カソードドラム表面に電析させた。電解操作後に、チタン製カソードドラム表面に電析したアルミニウム箔をアセトンと純水で洗浄後、アルミニウム箔をチタン製カソードドラムから剥離させつつ巻き取りロールに巻き取って回収して試料とした。 As the electrolytic solution, at a temperature of 50 ℃, EMIC: AlCl 3 = 1: was a mixture with 2 molar ratio. An electrolytic solution was placed in the electrolytic cell, and the electrolytically polished titanium cathode drum as the cathode and the 99.9% aluminum plate (width 80 mm, length 200 mm) as the anode were disposed in the electrolytic solution. Here, the aluminum plate of the anode was disposed to be separated from the curved surface of the titanium cathode drum by a substantially constant distance. Then, by performing direct current electrolytic operation at a current density of 40 mA / cm 2 for 12 minutes, an aluminum foil of about 10 μm thickness was electrodeposited on the surface of the titanium cathode drum. After the electrolytic operation, the aluminum foil electrodeposited on the surface of the titanium cathode drum was washed with acetone and pure water, and the aluminum foil was peeled off from the titanium cathode drum and wound around a winding roll to be collected as a sample.
上記のようにして作製したアルミニウム箔試料とチタン製カソードドラムについて、以下の評価を行なった。 The following evaluation was performed about the aluminum foil sample and titanium cathode drum which were produced as mentioned above.
<チタン製カソードドラムの表面粗さ>
レーザー顕微鏡により、チタン製カソードドラムの表面粗さ(Ra、Rz)を測定した。Ra及びRzはそれぞれ、JIS B 0601−1994で規定された算術平均粗さ及び十点平均粗さを表す。結果を表1に示す。
<Surface roughness of titanium cathode drum>
The surface roughness (Ra, Rz) of the titanium cathode drum was measured by a laser microscope. Ra and Rz respectively represent the arithmetic mean roughness and the ten-point mean roughness defined in JIS B 0601-1994. The results are shown in Table 1.
<アルミニウム箔の特性>
アルミニウム箔の特性として、剥離性、外観性及び均一性を以下のように評価した。
まず剥離性については、チタン製カソードドラム表面に電析したアルミニウム箔試料をアセトンと純水で洗浄し、手を触れずにドラムから剥離できたものを剥離性が合格(○)とし、剥離できなかったものを剥離性が不合格(×)とした。以下の評価においても、合格を○とし不合格を×とする。
<Characteristics of aluminum foil>
As the properties of the aluminum foil, peelability, appearance and uniformity were evaluated as follows.
First, for peelability, an aluminum foil sample electrodeposited on the surface of a cathode drum made of titanium is washed with acetone and pure water, and the one that can be peeled off from the drum without touching it is regarded as peelable (acceptable). The thing which was not was made peelability rejection (x). Also in the following evaluations, a pass is made ○ and a fail is made x.
次に外観性については、アルミニウム箔試料の表面(カソードドラム接触面)において、25μm×20μmの視野を任意に10ヶ所選んでSEMで観察して評価した。具体的には、全視野においてピンホールが全く観察されなかったものを外観性が○とし、ピンホールが1個以上観察された視野が1つ以上あるものを外観性が×とした。例として、図1(a)は比較例6のSEM写真であり、(b)は発明例3のSEM写真である。図1(a)では、図の上部中央付近にピンホール2が観察される。これに対して同図(b)では、ピンホールが全く観察されない。なお、図1(a)の1は粒界を示す。図1(a)、(b)のスケール線の長さは、いずれも5μmである。
Next, regarding the appearance, in the surface of the aluminum foil sample (the contact surface of the cathode drum), a field of view of 25 μm × 20 μm was arbitrarily selected at 10 places and observed and evaluated by SEM. Specifically, the appearance was evaluated as ○ when no pinhole was observed in the entire visual field, and the appearance was evaluated as x when one or more pinholes were observed in one or more visual fields. As an example, FIG. 1 (a) is a SEM photograph of Comparative Example 6, and (b) is a SEM photograph of Invention Example 3. In FIG. 1A, a
更に、以下のようにして均一性を評価した。図1より、全体の色むらが顕著であれば均一性に劣るとして×、そうでない場合を○と判断した。
以上のアルミニウム箔の特性についての評価結果を、表1に示す。
Furthermore, the uniformity was evaluated as follows. From FIG. 1, it was judged that the uniformity was inferior if the color unevenness of the whole was remarkable, and x was not.
The evaluation results of the above-mentioned characteristics of the aluminum foil are shown in Table 1.
<電解研磨効率>
チタン棒を電解研磨してチタン製カソードドラムを得る際の電解研磨効率を、以下のようにして評価した。目標の表面粗さを達成するために、上述の低電圧電解の好ましい処理時間の上限60分を超える場合を電解研磨効率に劣る×とし、それ以外を○と判断した。結果を、表1に示す。
<Electrolytic polishing efficiency>
The electropolishing efficiency at the time of obtaining a titanium cathode drum by electropolishing a titanium rod was evaluated as follows. In order to achieve the target surface roughness, the case of exceeding the upper limit of 60 minutes of the preferable processing time of the above-mentioned low voltage electrolysis was regarded as x inferior to the electrolytic polishing efficiency, and the other was judged as o. The results are shown in Table 1.
<総合評価>
上記チタン製カソードドラムの表面粗さ、アルミニウム箔の特性及び電解研磨効率の各評価結果により、以下のようにして総合評価を判定した。剥離性、外観性、均一性及び電解研磨効率が全て○と判断される場合を総合評価○とし、それ以外を×と判断した。結果を、表1に示す。
<Overall evaluation>
The overall evaluation was determined as follows based on the evaluation results of the surface roughness of the titanium cathode drum, the characteristics of the aluminum foil, and the electropolishing efficiency. The case where all of peelability, appearance, uniformity and electropolishing efficiency were judged as ○ was regarded as comprehensive evaluation ○, and the other was judged as x. The results are shown in Table 1.
発明例1〜8では、Ra及びRzが本発明で規定する範囲内であったため、アルミニウム箔特性(剥離性、外観性及び均一性)及び電解研磨効率が共に良好であり、総合評価が合格であった。 In the invention examples 1 to 8, Ra and Rz were within the range defined in the present invention, so the aluminum foil properties (peelability, appearance and uniformity) and the electropolishing efficiency are both good, and the overall evaluation is pass. there were.
これに対して比較例1では、Rzが本発明で規定する範囲よりも小さ過ぎたため、電解中にアルミニウム箔が剥離し均一性が不合格となった。また、Raも本発明で規定する範囲よりも小さ過ぎたため、これを実現するためにチタンの電解研磨効率が不合格となった。その結果、総合評価が不合格となった。 On the other hand, in Comparative Example 1, since Rz was too smaller than the range specified in the present invention, the aluminum foil was peeled off during the electrolysis, and the uniformity was rejected. Moreover, since Ra was too smaller than the range prescribed | regulated by this invention, in order to implement | achieve this, the electropolishing efficiency of titanium became disqualified. As a result, the overall evaluation failed.
比較例2では、Rzが本発明で規定する範囲よりも小さ過ぎたため、電解中にアルミニウム箔が剥離し均一性が不合格となった。その結果、総合評価が不合格となった。 In Comparative Example 2, since Rz was too smaller than the range specified in the present invention, the aluminum foil peeled off during the electrolysis, and the uniformity was rejected. As a result, the overall evaluation failed.
比較例3では、Raが本発明で規定する範囲よりも小さ過ぎたため、これを実現するためにチタンの電解研磨効率が不合格となった。その結果、総合評価が不合格となった。 In Comparative Example 3, since Ra was too smaller than the range specified in the present invention, the electropolishing efficiency of titanium was rejected in order to realize this. As a result, the overall evaluation failed.
比較例4〜6では、Rzが本発明で規定する範囲よりも大き過ぎたため、アルミニウム箔に粒界やひび割れが発生し、アルミニウム箔の剥離性、外観性及び均一性が不合格となった。その結果、総合評価が不合格となった。 In Comparative Examples 4 to 6, since Rz was larger than the range defined in the present invention, grain boundaries and cracks occurred in the aluminum foil, and the releasability, appearance and uniformity of the aluminum foil were rejected. As a result, the overall evaluation failed.
比較例7では、Raが本発明で規定する範囲よりも大き過ぎたため、アルミニウム箔の剥離性、外観性及び均一性が不合格となった。その結果、総合評価が不合格となった。 In Comparative Example 7, since Ra was larger than the range specified in the present invention, the removability, the appearance and the uniformity of the aluminum foil were rejected. As a result, the overall evaluation failed.
本発明によれば、チタン製カソードドラムから剥離し易く高品質の電解アルミニウム箔を効率よく製造でき、工業上顕著な効果を奏する。 According to the present invention, a high quality electrolytic aluminum foil can be efficiently produced because it is easily peeled off from a titanium cathode drum, and an industrially remarkable effect can be obtained.
1・・・粒界
2・・・ピンホール
1 ...
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