(57)【要約】【課題】アルミニウム電解コンデンサ用電極材料として好適な、静電容量の大きい、アルミニウムを含有する基材を製造することが可能な電解エッチング液組成物を提供する。【解決手段】アルミニウムを含有する基材に電気化学的エッチングを行うことによりピットを形成するために用いられる電解エッチング液組成物である。この電解エッチング液組成物は、酢酸及び乳酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を合計１０〜７０質量％、塩化アルミニウムを０．１〜１０質量％、並びに水を含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含有する基材を電気化学的にエッチングすることにより前記基材にピットを形成するために用いられる電解エッチング液組成物であって、
酢酸及び乳酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を合計１０〜７０質量％、
塩化アルミニウムを０．１〜１０質量％、並びに
水を含有する電解エッチング液組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の電解エッチング液組成物を用いて、アルミニウムを含有する基材を電気化学的にエッチングする工程を含む電解エッチング方法。
【請求項３】
アルミニウムを含有する基材が請求項１に記載の電解エッチング液組成物で電解エッチングされた基材。
【請求項４】
請求項３に記載の電解エッチングされた基材を用いて製造されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
【請求項５】
請求項３に記載の電解エッチングされた基材を用いて製造されたコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムを含有する基材に電気化学的エッチングによりピットを形成するために用いられる電解エッチング液組成物に関する。また、本発明は、前記電解エッチング液組成物を用いた電解エッチング方法、及び前記電解エッチング液組成物を用いて電解エッチングされた基材、並びにその基材を用いて製造されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムを含有する基材は、アルミニウム電解コンデンサ用電極材料として用いられている。また、静電容量を増大させる目的で、電気化学的又は化学的エッチング処理を施してアルミニウムを含有する基材の実効面積を拡大することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電解コンデンサ用アルミニウム箔のエッチング方法に用いる電解エッチング液として、塩素イオンを含む水溶液、塩素イオンと硫酸イオンを含む水溶液、及び硝酸イオンあるいは塩素イオンを含む水溶液が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、電解コンデンサ用アルミ箔の製造方法に用いるエッチング液として、塩酸及び硫酸を含有する水溶液が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２６４３９１号公報
【特許文献２】特開平０９−１８０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電解エッチング液を用いた電解エッチング方法では、アルミニウムを含有する基材の静電容量を増大させる効果が十分ではなかった。このため、アルミニウム電解コンデンサ用電極材料として好適な、静電容量の大きい、アルミニウムを含有する基材を製造することは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、アルミニウム電解コンデンサ用電極材料として好適な、静電容量の大きい、アルミニウムを含有する基材を製造することが可能な電解エッチング液組成物を提供しようとするものである。また、本発明は、上記電解エッチング液組成物を用いた電解エッチング方法を提供しようとするものである。さらに、本発明は、上記電解エッチング液組成物で電解エッチングされた基材、並びにその電解エッチングされた基材を用いて製造されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びコンデンサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、特定の成分を特定範囲の量で含有する電解エッチング液組成物によって、アルミニウム電解コンデンサ用電極材料として好適な、静電容量の大きい、アルミニウムを含有する基材が得られることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、アルミニウムを含有する基材を電気化学的にエッチングすることにより前記基材にピットを形成するために用いられる電解エッチング液組成物であって、酢酸及び乳酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を合計１０〜７０質量％、塩化アルミニウムを０．１〜１０質量％、並びに水を含有する電解エッチング液組成物を提供する。
【００１０】
また、本発明は、上記電解エッチング液組成物を用いて、アルミニウムを含有する基材を電気化学的にエッチングする工程を含む電解エッチング方法を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、アルミニウムを含有する基材が上記電解エッチング液組成物で電解エッチングされた基材、並びにその電解エッチングされた基材を用いて製造されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びコンデンサを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アルミニウム電解コンデンサ用電極材料として好適な、静電容量の大きい、アルミニウムを含有する基材を製造することが可能な電解エッチング液組成物を提供することができる。また、本発明によれば、上記電解エッチング液組成物を用いた電解エッチング方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、上記電解エッチング液組成物で電解エッチングされた基材、並びにその電解エッチングされた基材を用いて製造されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びコンデンサを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。本発明の一実施形態の電解エッチング液組成物は、アルミニウムを含有する基材を電気化学的にエッチングすることにより、その基材にピットを形成するために用いられるものである。
【００１４】
本明細書における「アルミニウムを含有する基材」（本明細書において、単に「基材」と記載することがある。）は、アルミニウムを含有していればよく、その形状は限定されない。好適な基材の材質としては、例えば、純アルミニウム（純度９９％以上のアルミニウム）や、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金等を挙げることができる。基材の形状としては、例えば、箔、板、及びこれらを備える成形体等を挙げることができる。また、本明細書における「ピット」には、孔及び穴が含まれ、貫通及び非貫通を問うものではなく、その形状は限定されない。
【００１５】
本発明の一実施形態の電解エッチング液組成物は、酢酸及び乳酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を合計１０〜７０質量％、塩化アルミニウムを０．１〜１０質量％、並びに水を含有する。この電解エッチング液組成物を用いて、アルミニウムを含有する基材を電気化学的にエッチングすることにより、アルミニウム電解コンデンサ用電極材料として好適な、静電容量の大きい基材を製造することが可能となる。
【００１６】
電解エッチング液組成物中の酢酸及び乳酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の濃度は、合計１０〜７０質量％である。酢酸及び乳酸のうちの少なくとも１種の濃度は、基材の静電容量を大きくする効果が高いことから、合計３０〜６０質量％であることが好ましく、合計４０〜６０質量％であることがより好ましく、合計４５〜５５質量％であることがさらに好ましい。酢酸及び乳酸のうち、酢酸を必須成分として用いることが好ましく、酢酸のみを用いた場合は、基材の静電容量を大きくする効果が高いことからより好ましい。
【００１７】
電解エッチング液組成物中の塩化アルミニウムの濃度は、０．１〜１０質量％である。基材に直線状のピットを形成でき、また、静電容量を大きくする効果が高いことから、塩化アルミニウムの濃度は、０．３〜８質量％であることが好ましく、０．３〜５質量％であることがより好ましく、０．５〜２質量％であることがさらに好ましい。
【００１８】
本発明の一実施形態の電解エッチング液組成物は、酢酸及び乳酸のうちの少なくとも１種、並びに塩化アルミニウムのほか、必須成分として、水を含有する。この電解エッチング液組成物は、酢酸及び乳酸うちの少なくとも１種、並びに塩化アルミニウムを、それぞれ上述した特定範囲の濃度で含有する水溶液であることが好ましい。電解エッチング液組成物中の水の含有量は、２０質量％以上９０質量％未満であることが好ましく、３０質量％以上７０質量％未満であることがより好ましく、３０質量％以上６０質量％未満であることがさらに好ましく、４０質量％以上５５質量％未満であることが特に好ましい。
【００１９】
本発明の一実施形態の電解エッチング液組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて、その他の添加剤を含有することができる。その他の添加剤としては、例えば、安定化剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、比重調整剤、粘度調整剤、濡れ性改善剤、キレート剤、酸化剤、還元剤、及び界面活性剤等を挙げることができる。これらの添加剤の１種又は２種以上を用いることができる。電解エッチング液組成物中のその他の添加剤の含有量は、添加剤１種類あたり０．０１〜１０質量％であることが好ましい。
【００２０】
本発明の一実施形態の電解エッチング液組成物が基材に形成するピットの形状は、電解エッチング液組成物の構成や条件によって変えることができる。例えば、ピットの直径又は対角線の長さが１ｎｍ〜１０μｍであるピットを形成した場合は静電容量の大きい基材を得ることができることから好ましく、ピットの直径又は対角線の長さが１００ｎｍ〜５μｍの範囲である場合がより好ましい。
【００２１】
本発明の一実施形態の電解エッチング方法は、上述の電解エッチング液組成物を用いて、アルミニウムを含有する基材を電気化学的にエッチングする工程を含む。これにより、基材にピットを形成することができ、それにより、基材の実効表面積を拡大することができる。電解エッチングの方法は特に限定されるものではなく、公知の電解エッチングの方法を用いることができる。例えば、電解エッチング液組成物による電解エッチング浴に基材を浸漬させ、電解エッチング浴中で直流電流又は交流電流を印加することで、基材を電気化学的にエッチングすることができる。
【００２２】
本発明の一実施形態の電解エッチング方法では、上述の電解エッチング液組成物の電解エッチング浴を用いることができ、電解エッチング浴の温度を４０〜９０℃の範囲にすることが好ましく、５０〜８０℃の範囲にすることがより好ましい。また、電解エッチングにおける電流密度は、０．０１〜１．０Ａ／ｃｍ2の範囲とすることが好ましく、０．０５〜０．５Ａ／ｃｍ2の範囲とすることがより好ましい。さらに、電解エッチングの時間は、１０〜３０００秒の範囲が好ましく、５０〜５００秒の範囲がより好ましい。
【００２３】
本発明の一実施形態の電解エッチング方法は、基材を電気化学的にエッチングする前に、基材の表面を前処理する工程を含むことが好ましい。この前処理工程では、基材の表面の脱脂、自然酸化皮膜の除去、及び洗浄等を行うことができる。
【００２４】
本発明の一実施形態の電解エッチング方法により、電解エッチングされた、アルミニウムを含有する基材を製造することができる。すわなち、アルミニウムを含有する基材が上述の電解エッチング液組成物で電解エッチングされた基材を提供することができる。この電解エッチングされた基材は、前述の電解エッチング液組成物を用いた電解エッチングによって形成されたピットを備えることができる。
【００２５】
上述の電解エッチングされた基材を用いることにより、アルミニウム電解コンデンサ用電極材を製造することができる。具体的には、アルミニウムを含有する基材を上述の電解エッチング方法で電気化学的にエッチングした後、化成処理工程を経ることによって、基材の表面に酸化皮膜が形成されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材を製造することができる。上記化成処理工程は、アルミニウム電解コンデンサ用電極材の製造方法に採用される一般的な工程と同様の条件で実施すればよい。例えば、ホウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、有機酸アンモニウム等の水溶液を化成用電解液として用い、その化成用電解液中に電解エッチングされた基材を浸漬し、電圧の付加により、基材の表面に酸化皮膜（酸化アルミニウム）を形成することができる。なお、上記化成処理工程を含む製造方法により、アルミニウム電解コンデンサ用の陽極材を製造することが好ましい。なお、陰極材の製造では、化成処理を行わなくてもよい。
【００２６】
また、上述の電解エッチングされた基材を用いることにより、コンデンサを製造することができる。好ましくは、電解エッチングされた基材を用いて、上述のアルミニウム電解コンデンサ用電極材を製造し、その電極材を用いて、アルミニウム電解コンデンサを製造することができる。アルミニウム電解コンデンサ用電極材を用いた電解コンデンサの製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。コンデンサは、電極材（陽極材及び陰極材）、電解液、及び電解紙等を備えることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
＜電解エッチング液組成物＞
（実施例１〜５）
表１に示す配合となるように各成分を混合し、電解エッチング液組成物（実施例組成物Ｎｏ．１〜５）を製造した。なお、各実施例組成物の製造において、成分の合計が１００質量％となるように水を配合した。
【００２９】
2018119184.tif 000002
【００３０】
（比較例１〜４）
表２に示す配合となるように各成分を混合し、電解エッチング液組成物（比較組成物１〜４）を製造した。なお、各比較組成物の製造において、成分の合計が１００質量％となるように水を配合した。
【００３１】
2018119184.tif 000003
【００３２】
＜基材＞
電解エッチングを行う対象物である、アルミニウムを含有する基材として、縦２０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．１２ｍｍのアルミニウム箔（ＵＡＣＪ社製）を用意した。このアルミニウム箔を、５０℃の０．２質量％ヘキサフルオロケイ酸水溶液に６０秒間浸漬し、次いで２５℃の超純水に６０秒間浸漬した後、乾燥空気により乾燥させることで処理済アルミニウム箔Ａを製造した。
【００３３】
＜電解エッチング方法＞
（実施例６）
処理済アルミニウム箔Ａに、電解エッチング電源（商品名「ＨＡ−１５１Ｂ」、北斗電子工業社製）、及び実施例組成物Ｎｏ．１の電解エッチング浴を使用し、０．２Ａ／ｃｍ2、７５℃、３００秒の条件で電気化学的エッチングを行った。このようにして、電解エッチングされ、ピットが形成されたアルミニウム箔（実施例アルミニウム箔Ｎｏ．１）を製造した。
【００３４】
（実施例７〜１０）
実施例７〜１０では、実施例６で使用された実施例組成物Ｎｏ．１の代わりに、それぞれ、実施例組成物Ｎｏ．２〜５を使用したこと以外は、実施例６と同様の方法により、電解エッチングされ、ピットが形成されたアルミニウム箔（実施例アルミニウム箔Ｎｏ．２〜５）を製造した。
【００３５】
（比較例５〜８）
比較例５〜８では、実施例６で使用された実施例組成物Ｎｏ．１の代わりに、それぞれ、比較組成物１〜４を使用したこと以外は、実施例６と同様の方法により、電解エッチングされ、ピットが形成されたアルミニウム箔（比較アルミニウム箔１〜４）を製造した。
【００３６】
＜アルミニウム電解コンデンサ用電極材＞
（実施例１１）
実施例アルミニウム箔Ｎｏ．１に、硝酸５質量％及びホウ酸０．５質量％を溶解させた水溶液、並びに電解エッチング電源（商品名「ＨＡ−１５１Ｂ」、北斗電子工業社製）を使用し、０．１Ａ／ｃｍ2、６０℃、６００秒の条件で後処理を行った。その処理後の実施例アルミニウム箔Ｎｏ．１に、ホウ酸４質量％及びホウ酸アンモニウム０．１質量％を溶解させた水溶液、並びに化成処理電源（商品名「ＰＡ６００−０．１Ｂ」、テクシオテクノロジー社製）を使用し、２５ｍＡ／ｃｍ2、９０℃の条件下、定格電圧が５８０Ｖになるまで化成処理を行った。このようにして、アルミニウム電解コンデンサ用電極材（実施例評価用アルミニウム箔Ｎｏ．１）を製造した。
【００３７】
（実施例１２〜１５）
実施例１２〜１５では、実施例１１で使用された実施例アルミニウム箔Ｎｏ．１の代わりに、それぞれ、実施例アルミニウム箔Ｎｏ．２〜５を使用したこと以外は、実施例１１と同様の方法により、アルミニウム電解コンデンサ用電極材（実施例評価用アルミニウム箔Ｎｏ．２〜５）を製造した。
【００３８】
（比較例９〜１２）
比較例９〜１２では、実施例１１で使用された実施例アルミニウム箔Ｎｏ．１の代わりに、それぞれ、比較アルミニウム箔１〜４を使用したこと以外は、実施例１１と同様の方法により、アルミニウム電解コンデンサ用電極材（比較評価用アルミニウム箔１〜４）を製造した。
【００３９】
＜評価＞
静電容量測定器（商品名「ＬＣＲ−７００」、三ツ和電気計器社製）を使用し、実施例評価用アルミニウム箔Ｎｏ．１〜５及び比較評価用アルミニウム箔１〜４の静電容量を測定した。そして、比較評価用アルミニウム箔１の静電容量に対する相対比（静電容量比）を算出した。結果を表３に示す。
【００４０】
2018119184.tif 000004
【００４１】
表３に示す通り、実施例１１〜１５で得られた実施例評価用アルミニウム箔Ｎｏ．１〜５の静電容量はいずれも、比較例９で得られた比較評価用アルミニウム箔１の静電容量に対して１．２倍以上であったことが確認された。なかでも、実施例１３及び１４で得られた実施例評価用アルミニウム箔Ｎｏ．３及び４の静電容量が大幅に増大し、そのなかでも実施例１４で得られた実施例評価用アルミニウム箔Ｎｏ．４の静電容量が特に増大したことが確認された。