(57)【要約】【課題】エッチピットを高密度かつ均一に発生させて拡面率を高め、静電容量の増大を図ることができる電解コンデンサ電極用アルミニウム材等を提供する。【解決手段】アルミニウム純度が99.9質量%以上であり、Tiを0.0005質量%を超え0.0025質量%以下、Znを0.0004質量%以上0.006質量%以下含有し、かつ不純物として、Gaが0.002質量%以下、Vが0.001質量%以下、Zrが0.001質量%以下、Crが0.001質量%以下にそれぞれ規制されてなる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム純度が99.9質量%以上であり、Tiを0.0005質量%を超え0.0025質量%以下、Znを0.0004質量%以上0.006質量%以下含有し、かつ不純物として、Gaが0.002質量%以下、Vが0.001質量%以下、Zrが0.001質量%以下、Crが0.001質量%以下にそれぞれ規制されてなる電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【請求項２】
アルミニウム純度が99.9質量%以上であり、Tiを0.0005質量%を超え0.0025質量%以下、Znを0.0004質量%以上0.006質量%以下含有し、さらにSi含有量が0.0003質量%以上0.008質量%以下、Fe含有量が0.0005質量%以上0.008質量%以下、Cu含有量が0.001質量%以上0.008質量%以下、Pb含有量が0.00002質量%以上0.0003質量%以下を含有し、不純物として、Gaが0.002質量%以下、Vが0.001質量%以下、Zrが0.001質量%以下、Crが0.001質量%以下にそれぞれ規制され、かつ前記元素以外の不純物元素がそれぞれ0.0005質量%以下に規制されてなる電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【請求項３】
Ti含有量とZn含有量の関係が、図１で示すTi含有量（X軸）、Zn含有量（Y軸）を座標軸とした座標系において点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを結ぶ線によって囲まれる領域（線上を含む）を満足する請求項１または２に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【請求項４】
Bを0.00001質量%以上0.0002質量%以下含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載されたアルミニウム材に、エッチングを実施する工程を含むことを特徴とする電解コンデンサ用電極材の製造方法。
【請求項６】
エッチングの少なくとも一部が直流電解エッチングである請求項５に記載の電解コンデンサ用電極材の製造方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の製造方法によっ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８】
陽極材として用いられる請求項７に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
【請求項９】
電極材として請求項５または請求項６に記載の製造方法によって製造された電解コンデンサ用電極材が用いられていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電解コンデンサ電極用アルミニウム材、電解コンデンサ用電極材の製造方法、電解コンデンサ用電極材ならびにアルミニウム電解コンデンサに関する。
【０００２】
なお、この明細書において、「アルミニウム」の語はアルミニウム及びその合金の両者を含む意味で用い、またアルミニウム材には少なくともアルミニウム箔、アルミニウム板及びこれらの成形体が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウム電解コンデンサの電極として一般に用いられるアルミニウム材は、拡面率を高めて静電容量を大きくするために、電気化学的あるいは化学的エッチング処理が施される。このエッチング処理により形成されるエッチピットを高密度かつ均一に発生させて拡面率を高め、静電容量の増大を図るための種々の方法が提案されており、その一つとしてアルミニウム材における主要不純物元素であるFe、Si、Cuの含有量制限に加えて、これら以外の各種元素を添加しその含有量を制限する方法が知られている。例えば、Ti、V、Cr、Mn、Zr、Na、Ga、Mgの含有量を制限する方法（例えば特許文献１）や、Ti、V、Zrを適宜添加する方法（例えば特許文献２）が開示されている。
【特許文献１】特許第３３７０２４６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５５９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献に記載された方法では、アルミニウム材に対しエッチピットを高密度かつ均一に発生させることには限界があり、昨今の電解コンデンサの高静電容量化の要求に対して十分に応え得るものではなかった。
【０００５】
この発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、エッチピットを高密度かつ均一に発生させて拡面率を高め、静電容量の増大を図ることができる電解コンデンサ電極用アルミニウム材、電解コンデンサ用電極材の製造方法、電解コンデンサ用電極材ならびにアルミニウム電解コンデンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム材は、下記（１）〜（９）に記載された構成を有する。
【０００７】
（１）アルミニウム純度が99.9質量%以上であり、Tiを0.0005質量%を超え0.0025質量%以下、Znを0.0004質量%以上0.006質量%以下含有し、かつ不純物として、Gaが0.002質量%以下、Vが0.001質量%以下、Zrが0.001質量%以下、Crが0.001質量%以下にそれぞれ規制されてなる電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【０００８】
（２）アルミニウム純度が99.9質量%以上であり、Tiを0.0005質量%を超え0.0025質量%以下、Znを0.0004質量%以上0.006質量%以下含有し、さらにSi含有量が0.0003質量%以上0.008質量%以下、Fe含有量が0.0005質量%以上0.008質量%以下、Cu含有量が0.001質量%以上0.008質量%以下、Pb含有量が0.00002質量%以上0.0003質量%以下を含有し、不純物として、Gaが0.002質量%以下、Vが0.001質量%以下、Zrが0.001質量%以下、Crが0.001質量%以下にそれぞれ規制され、かつ前記元素以外の不純物元素がそれぞれ0.0005質量%以下に規制されてなる電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【０００９】
（３）Ti含有量とZn含有量の関係が、図１で示すTi含有量（X軸）、Zn含有量（Y軸）を座標軸とした座標系において点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを結ぶ線によって囲まれる領域（線上を含む）を満足する請求項１または２に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【００１０】
（４）Bを0.00001質量%以上0.0002質量%以下含有する前項１〜３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材。
【００１１】
（５）前項１〜４のいずれか１項に記載されたアルミニウム材に、エッチングを実施する工程を含むことを特徴とする電解コンデンサ用電極材の製造方法。
【００１２】
（６）エッチングの少なくとも一部が直流電解エッチングである前項５に記載の電解コンデンサ用電極材の製造方法。
【００１３】
（７）前項５または前項６に記載の製造方法によって製造されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
【００１４】
（８）陽極材として用いられる前項７に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
【００１５】
（９）電極材として前項５または前項６に記載の製造方法によって製造された電解コンデンサ用電極材が用いられていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の効果】
【００１６】
前項（１）の発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材によれば、アルミニウム純度が99.9質量%以上であり、Tiを0.0005質量%を超え0.0025質量%以下、Znを0.0004質量%以上0.006質量%以下含有し、かつ不純物として、Gaが0.002質量%以下、Vが0.001質量%以下、Zrが0.001質量%以下、Crが0.001質量%以下にそれぞれ規制されてなるから、エッチピットを高密度かつ均一に発生させ拡面率を高めることにより静電容量の増大を図ることができる。
【００１７】
前項（２）の発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材によれば、アルミニウム純度が99.9質量%以上であり、Tiを0.0005質量%を超え0.0025質量%以下、Znを0.0004質量%以上0.006質量%以下含有し、さらにSi含有量が0.0003質量%以上0.008質量%以下、Fe含有量が0.0005質量%以上0.008質量%以下、Cu含有量が0.001質量%以上0.008質量%以下、Pb含有量が0.00002質量%以上0.0003質量%以下を含有し、不純物として、Gaが0.002質量%以下、Vが0.001質量%以下、Zrが0.001質量%以下、Crが0.001質量%以下にそれぞれ規制され、かつ前記元素以外の不純物元素がそれぞれ0.0005質量%以下に規制されてなるから、エッチピットをさらに高密度かつ均一に発生させ拡面率を高めることができ、さらに静電容量の増大を図ることができる。
【００１８】
前項（３）の発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材によれば、Ti含有量とZn含有量の関係が、図１で示すTi含有量（X軸）、Zn含有量（Y軸）を座標軸とした座標系において点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを結ぶ線によって囲まれる領域（線上を含む）を満足するから、エッチピットをさらに高密度かつ均一に発生させ拡面率を高めることができ、さらに静電容量の増大を図ることができる。
【００１９】
前項（４）の発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材によれば、Bを0.00001質量%以上0.0002質量%以下含有するから、エッチピットを尚一層均一に発生させ拡面率を高めることができ、尚一層の静電容量の増大を図ることができる。
【００２０】
前項（５）の発明に係る電解コンデンサ用電極材の製造方法によれば、前項１〜４のいずれか１項に記載されたアルミニウム材に、エッチングを実施する工程を含むことにより、大きな静電容量を有する電解コンデンサ用電極材を製造することができる。
【００２１】
前項（６）の発明に係る電解コンデンサ用電極材の製造方法によれば、エッチングの少なくとも一部が直流電解エッチングであるから、さらに大きな静電容量を有する電解コンデンサ用電極材を製造することができる。
【００２２】
前項（７）の発明に係るアルミニウム電解コンデンサ電極用電極材は、前項５または前項６に記載の製造方法によって製造されたものであるから、大きな静電容量を有するものとなしうる。
【００２３】
前項（８）の発明に係るアルミニウム電解コンデンサ電極用電極材は、大きな静電容量を有する陽極材として用いることができる。
【００２４】
前項（９）の発明に係るアルミニウム電解コンデンサは、電極材として前項５または前項６に記載の製造方法によって製造された電解コンデンサ用電極材が用いられていることから、大きな静電容量を有するものととなし得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材において、各元素の添加の意義および含有量の限定理由は次の通りである。
【００２６】
［アルミニウム純度］
アルミニウム純度は99.9質量%以上が好ましく、99.9質量%未満ではエッチング時にエッチピットの集中や過溶解が生じ易くなり、大きな静電容量を得ることができない。さらに好ましいアルミニウム純度は99.96質量%以上であり、99.98質量%以上はなお一層好ましい。
【００２７】
［Ti含有量］
Tiはエッチピット発生を促進させる効果があり、その含有量は0.0005質量%を超え0.0025質量%以下が好ましい。Ti含有量が0.0005質量%以下ではエッチピット発生を促進する効果は小さく、静電容量を増大させる効果は小さい。望ましくは0.00065質量%以上であり、0.0008質量%以上がさらに望ましい。一方、0.0025質量%を超えて含有されると、エッチピットの集中による局部溶解が起こりやすく、静電容量の低下を引き起こす恐れがある。望ましくは0.0022質量%以下であり、0.0018質量%以下がさらに望ましい。
【００２８】
［Zn含有量］
Znはアルミニウム素地の電位を僅かに卑にすることにより、エッチング反応の進行を促進する効果があり、その含有量は0.0004質量%以上、0.006質量%以下が好ましい。Zn含有量が0.0004質量%未満ではエッチング反応の進行を促進する効果は小さく、静電容量を増大させる効果は小さい。望ましくは0.0006質量%以上である。一方、0.006質量%を超えて含有されると、エッチング反応が過度に進行してしまうため、静電容量の低下を引き起こす恐れがある。望ましくは0.0045質量%以下であり、0.0036質量%以下がさらに望ましい。
【００２９】
［Ti含有量とZn含有量との関係］
Ti含有量とZn含有量の関係が、図１で示すTi含有量（X軸）とZn含有量（Y軸）を座標軸とした座標系（Ti含有量質量%、Zn含有量質量%）において、点Ａ（0.0005質量%、0.0004質量%）、点Ｂ（0.0015質量%、0.0004質量%）、点Ｃ（0.0025質量%、0.0007質量%）、点Ｄ（0.0025質量%、0.006質量%）、点Ｅ（0.0018質量%、0.006質量%）、点Ｆ（0.0005質量%、0.0016質量%）によって囲まれる領域（線上を含む）を満たすのが望ましい。この条件により、前記アルミニウム材のエッチング過程におけるTi、Znの効果がさらに助長され、静電容量の増大に寄与する。
【００３０】
［Ga含有量］
不純物であるGaはアルミニウム素地の溶解性を増大させ、さらに含有量が多くなるに従い局部溶解性が強くなるため、過剰に含有するとエッチピットの集中による静電容量の低下を引き起こしてしまう。従って、含有量は0.002質量%以下に規制されるのが好ましい。特に0.0015質量%以下に規制されるのが望ましく、0.0010質量%以下がさらに望ましい。
【００３１】
［V、Zr、Cr含有量］
不純物であるV、Zr、Crは、Tiとともに含有されると過度にエッチピットが発生し、エッチピットの結合を引き起こすため、静電容量の増大を妨げてしまう。よってそれぞれの含有量は0.001質量%以下に規制されるのがが好ましい。特に、それぞれ0.0005質量%以下に規制されるのが望ましく、VとZrとCr の総和で0.0012質量%以下とするのがさらに望ましい。
【００３２】
［Si含有量］
Siはアルミニウム材の立方体方位の形成に影響を及ぼす元素であり、その含有量は0.0003質量%以上0.008質量%以下が好ましい。Si含有量が0.0003質量%未満だと結晶粒の粗大化が起こり、立方体方位占有率が低下し静電容量は低下する。望ましくは0.0006質量%以上とするのが良く、さらに0.0008質量%以上が望ましい。一方、Si含有量が0.008質量%を超えると立方体方位の成長が妨げられるため、立方体方位占有率が低下し静電容量は低下する。望ましくは0.006質量%以下とするのが良く、さらに0.004質量%以下が望ましい。
【００３３】
［Fe含有量］
Feはアルミニウム材の立方体方位の形成やエッチングにおける溶解性に影響を及ぼす元素であり、その含有量は0.0005質量%以上0.008質量%以下が好ましい。Fe含有量が0.0005質量%未満だと結晶粒の粗大化が起こり、立方体方位占有率が低下し静電容量は低下する。望ましくは0.0008質量%以上とするのがよい。一方、0.008質量%を超えて含有されると、立方体方位の成長が妨げられるため立方体方位占有率が低下するとともに、過溶解が生じるため拡面率の低下を引き起こし、静電容量は低下する。望ましくは0.006質量%以下とするのが良く、さらに0.004質量%以下が望ましい。
【００３４】
［Cu含有量］
Cuはアルミニウムに固溶することにより、アルミニウム材の溶解性を増してエッチピットの発生ならびに成長を促進し、静電容量を増大させる効果があり、このためその含有量は0.001質量%以上0.008質量%以下が好ましい。Cu含有量が0.001質量%未満だとアルミニウムの溶解性を増す効果は小さく、静電容量の増大に対する寄与は小さい。望ましくは0.002質量%以上であり、さらに0.003質量%以上が望ましい。一方、0.008質量%を超えて含有されると過溶解が生じるため拡面率の低下を引き起こし、静電容量は低下する。望ましくは0.007質量%以下であり、さらに0.006質量%以下が望ましい。
【００３５】
［Pb含有量］
Pbは、最終焼鈍時に箔表面に濃化し、エッチング初期のエッチピット発生を促進し、静電容量を増大させる効果があり、その含有量は0.00002質量%以上0.0003質量%以下とするのが好ましい。Pb含有量が0.00002質量%未満だとエッチピット発生を促進する効果に乏しく、さらにエッチピット発生が不均一となり、静電容量の増大に対する寄与は小さい。望ましくは0.00003質量%以上とするのが良く、さらに0.00004質量%以上が望ましい。一方、上限値の0.0003質量%を超えるとアルミニウム材表面の溶解が激しくなりエッチピット発生を阻害するため、却って静電容量は低下する。望ましくは0.0002質量%以下であり、さらに0.00012質量%以下が望ましい。
【００３６】
［B含有量］
Bは、最終焼鈍時に箔表面に濃化し、エッチング初期のエッチピット発生に寄与するが、過剰に存在するとエッチング初期のエッチピット発生が不均一になり、さらにTiと化合物を形成し局部溶解を引き起こす可能性が高いため、その含有量は0.0002質量%以下とするのが好ましい。望ましくは0.0001質量%以下である。一方、含有量の下限値は0.00001質量%とするのが好ましい。0.00001質量%未満では特性面で問題はないが、使用する原料の純度を非常に高くしなければならず、製造コストが顕著に高くなるため、生産を考えた場合適当ではない。
【００３７】
［その他不純物元素］
前記Ti、Zn、Ga、V、Zr、Cr、Si、Fe、Cu、Pb、B以外の不純物元素については、各々0.0005質量%以下に規制するのが、拡面率の低下ひいては静電容量の低下を引き起こす過溶解を防止する観点から好ましい。
【００３８】
また、本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の厚さは限定されない。箔と称される２００μｍ以下のものも、それ以上の厚いものも本発明に含まれる。
【００３９】
なお、本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法は特に限定されることはなく、鋳塊の製造、熱間圧延、冷間圧延、洗浄、焼鈍など周知の方法、条件に基づいて行えばよい。鋳塊を熱間圧延する前には、鋳塊表面を除去する面削工程や、均質化処理を行っても良い。また冷間圧延の途中に中間焼鈍を実施してもよい。さらに圧延工程の途中や圧延終了後、焼鈍工程の前後において、アルミニウム材の端部をトリミングする工程やアルミニウム材を幅方向に分割する工程、或いはこれら両方を同時に行う工程を入れて良い。
【００４０】
本発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材は、拡面率向上のためのエッチングが施されて、電解コンデンサ用電極材として使用される。エッチング処理条件は特に限定されないが、エッチングの少なくとも一部が直流電解エッチングであることが好ましい。
【００４１】
本発明によって製造されたアルミニウム材は、陰極材としても陽極材としても用いることができるが、特にエッチング後の化成処理によって耐電圧性皮膜を形成させても大きい実効面積を有する点で陽極材に適している。さらに、陽極材のうちでも、中圧用及び高圧用電解コンデンサ電極材に適している。
【００４２】
また、この電極材を用いた電解コンデンサは大きな静電容量を実現できる。電解コンデンサの種類や製造方法は特に限定されることはないが、例えば、それぞれリードタブが電気的に接続された陽極材と陰極材とをセパレータを介して巻回または積層したコンデンサ素子に、駆動用電解液を含浸して、アルミニウム電解コンデンサとする製造方法を挙げることができる。
【実施例】
【００４３】
以下に本発明の具体的実施例について説明する。
【００４４】
アルミニウム材の製造に際しては、まず、小型ブックモールドにて表１、表２及び表３に示す組成のアルミニウム鋳塊を作製した。そしてこれらの鋳塊に周知の常法により均質化処理、面削、熱間圧延、冷間圧延、及び冷間圧延途中の中間焼鈍を実施し、厚さ110μmの箔とした。その後、脱脂洗浄を行った後、不活性ガス中で520℃、5時間の条件で焼鈍を行った。
【００４５】
次に、それぞれのアルミニウム材の静電容量を以下の方法により測定した。まず、１mol／lの塩酸と3.5mol／lの硫酸を含む液温75℃の水溶液に浸漬した後、電流密度：0.2A／cm2で直流電解エッチング処理を施した。直流電解エッチング処理後のアルミニウム材をさらに前記組成の塩酸−硫酸混合液に90℃にて360秒間浸漬し、前記直流電解エッチング処理により形成されたエッチングピット径を太くするケミカルエッチング処理を施した。
【００４６】
エッチング処理されたアルミニウム材を、化成電圧270VにてEIAJ規格に従い化成処理を施し、静電容量を測定した。
【００４７】
測定されたそれぞれのアルミニウム材の静電容量を、比較例１の静電容量を100としたときの相対容量値で表１、表２及び表３に示す。
【００４８】
【表１】
2008045172.tif 000002
【００４９】
【表２】
2008045172.tif 000003
【００５０】
【表３】
2008045172.tif 000004
【００５１】
表１、表２及び表３の結果が示すように、本発明の実施例であるNo1〜37は、比較例No1〜10に較べて、高い静電容量が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】Ti含有量とZn含有量の関係を示すグラフである。
【図１】
2008045172.tif 000005