(57)【要約】【課題】  エッチングにおいて良好な粗面化がなされ高い静電容量が得られる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を得る。【解決手段】  純度が９９．９％以上であって、質量比で、Ｓｉ：５〜１００ｐｐｍ、Ｆｅ：５〜１００ｐｐｍ、Ｃｕ：１０〜１００ｐｐｍ、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ、Ｎａ：０．５〜１０ｐｐｍ、Ｓｎ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０.１〜５０ｐｐｍ、Ｚｎ：１〜１００ｐｐｍを含有し、残部がＡｌおよび不回避不純物からなる電解コンデンサ用アルミニウム箔。エッチングに際し、表面溶解が抑制されるとともに、ピットが容易に発生し、かつ該ピットが高密度で均一に形成される。アルミニウム箔の実効表面積が効果的に増大し、静電容量を高める。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度が９９．９％以上であって、質量比で、Ｓｉ：５〜１００ｐｐｍ、Ｆｅ：５〜１００ｐｐｍ、Ｃｕ：１０〜１００ｐｐｍ、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ、Ｎａ：０．５〜１０ｐｐｍ、Ｓｎ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０.１〜５０ｐｐｍ、Ｚｎ：１〜１００ｐｐｍを含有し、残部がＡｌおよび不回避不純物からなることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム箔。
【請求項２】
前記不回避不純物中のＭｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖ、Ｇａの総和含有量を、質量比で１０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ用アルミニウム箔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電解コンデンサの電極に用いられる電解コンデンサ用アルミニウム箔に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサの電極に用いられるアルミニウム箔は、表面に酸化皮膜を形成してコンデンサ用電極としての機能を与えている。この電解コンデンサ用アルミニウム箔に対しては、電極として用いたときの単位面積当たりの静電容量を大きくするために、酸化皮膜の形成に先だってエッチング（例えば直流電解エッチング）によって表面を粗面化して実効表面積を増大させる処理が一般に行われている。この粗面化では、アルミニウム箔の表面に微小なピットが多数形成されることで表面積が増大するので、ピットを高密度、均一に分散させて粗面化率を向上させる種々の工夫がなされている。その一つの手法としてアルミニウム箔にピットの形成を促進する成分を微量添加することが提案されており、例えば特許文献１では、Ｓｉ５〜６０ｐｐｍ、Ｆｅ５〜６０ｐｐｍ、Ｃｕ１０〜７０ｐｐｍ、Ｚｎを０．１〜４０ｐｐｍ、Ｎａ０．００１〜５ｐｐｍ、０．１≦Ｔｉ、Ｖ≦５、０．１≦Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ≦１０、０．１≦Ｇａ≦３０、Ｍｇ≦７を含有し−４≦（Ｔｉ＋Ｖ＋Ｃｒ＋Ｍｎ＋Ｚｒ＋Ｎａ＋Ｇａ−Ｍｇ）≦３４とすることにより（１００）面方位が高く、静電容量が高いと同時に溶解減量が抑制されることが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４０２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来提案されている成分範囲では、ピット発生を促進するという観点のみから成分設計がなされているため、表面溶解を招いて実効表面積の拡大効果が十分に得られていない。すなわち、従来技術では、表面溶解を抑制しつつ、ピット発生を容易にするという、相反する効果を引き出すことはできなかった。又、ピット発生が容易になっても、均一分散性に欠けるため、発生したピットが十分に容量に寄与しないという問題点もある。
【０００４】
本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、コンデンサにおける容量を高めるために、エッチングに際し、表面溶解を抑制しつつ、ピット発生が容易で、かつ均一性に優れたピットが形成される電解コンデンサ用アルミニウム箔を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
電解コンデンサ用アルミニウム箔で、エッチングに際し特に高密度でピットを発生させるためには、酸化皮膜直下における反応性を高める必要がある。本願出願人等は、鋭意研究を進めた結果、Ｓｎが、酸化皮膜直下に濃縮するとともにアルミニウム箔表面の反応性を著しく高めることが判明した。なお、Ｓｎはアルミ箔表面の反応性を著しく高めるその反面、ピットの分散性を低下させるため、それを補うためのＺｒ、Ｚｎ、Ｎａの存在が必要となる。これらの元素が適度に存在する状態にて、ピットが均一高密度に発生し高容量を得ることができる。
【０００６】
すなわち、本願発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔のうち第１の発明は、純度が９９．９％以上であって、質量比で、Ｓｉ：５〜１００ｐｐｍ、Ｆｅ：５〜１００ｐｐｍ、Ｃｕ：１０〜１００ｐｐｍ、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ、Ｎａ：０．５〜１０ｐｐｍ、Ｓｎ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０.１〜５０ｐｐｍ、Ｚｎ：１〜１００ｐｐｍを含有し、残部がＡｌおよび不回避不純物からなることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記不回避不純物中のＭｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖ、Ｇａの総和含有量を、質量比で１０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする。
【０００８】
以下に、本発明における各成分および製造条件を規定した理由を説明する。
【０００９】
Ｓｉ：５〜１００ｐｐｍ
Ｓｉはアルミニウム箔の再結晶化に影響を与える元素であり、５ｐｐｍ未満の含有ではその効果がなく、一方、１００ｐｐｍを超える含有では必要な結晶粒が得られない。したがって、Ｓｉ含有量は５〜１００ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で下限を１０ｐｐｍ、上限を５０ｐｐｍとするのが好ましい。
【００１０】
Ｆｅ：５〜１００ｐｐｍ
Ｆｅはアルミ箔の再結晶化と溶解性に影響を与える元素であり、５ｐｐｍ未満の含有では結晶化が促進しすぎるため、必要な方位が得られなくなる。一方、１００ｐｐｍを超えて含有するとＡｌ−Ｆｅ系の析出が増加し溶解性を高めるため好ましくない。したがって、Ｆｅ含有量は５〜１００ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で下限を１０ｐｐｍ、上限を４０ｐｐｍとするのが望ましい。
【００１１】
Ｃｕ：１０〜１００ｐｐｍ
Ｃｕはエッチングにおけるピットの成長を促進する元素である。ただし、１０ｐｐｍ未満の含有では十分なピット成長が行われず好ましくない。一方、１００ｐｐｍを超えて含有すると過剰な溶解反応が生じるため好ましくない。したがって、Ｃｕ含有量は１０〜１００ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で下限を２０ｐｐｍ、上限を７０ｐｐｍとするのが好ましい。
【００１２】
Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ
Ｐｂは初期のエッチングピット発生を容易にする元素である。ただし、０．１ｐｐｍ未満の含有ではその効果がなく、５ｐｐｍを超えて含有すると表面溶解が促進され好ましくない。したがってＰｂ含有量は０．１〜５ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で下限を０．３ｐｐｍ、上限を２ｐｐｍとするのが好ましい。
【００１３】
Ｎａ：０．５〜１０ｐｐｍ
Ｎａは初期のエッチングピット発生を容易にする元素である。ただし、０．５ｐｐｍ未満の含有ではその効果がなく、一方、１０ｐｐｍを超えて含有すると表面溶解が促進され好ましくない。したがってＮａ含有量は０．５〜１０ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で上限を５ｐｐｍとするのが好ましい。
【００１４】
Ｓｎ：０．１〜１０ｐｐｍ
Ｓｎは酸化皮膜直下に濃縮してアルミニウム箔表面の反応性を著しく高めることでエッチングピット速度を高める元素である。ピット発生速度が高まることで、電解時の電流が効率よく消費されるため、ピットの高密度化が可能になる。ただし、０．１ｐｐｍ未満の含有ではその効果がなく、一方、１０ｐｐｍを超えて含有すると表面溶解が促進され好ましくない。したがって、Ｓｎ含有量は０．１〜１０ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で下限を０．５ｐｐｍ、上限を３ｐｐｍとするのが好ましい。
【００１５】
Ｚｒ：０.１〜５０ｐｐｍ
Ｚｒはエッチングピットを均一発生させる元素である。ただし、０.１ｐｐｍ未満の含有ではその効果がなく、５０ｐｐｍを超えて含有すると不必要にピット発生を抑制するため好ましくない。したがって、Ｚｒ含有量は０.１〜５０ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で下限を１ｐｐｍとするのが好ましく、さらに下限を５ｐｐｍ、上限を２０ｐｐｍとするのが一層好ましい。
【００１６】
Ｚｎ：１〜１００ｐｐｍ
Ｚｎはエッチングピットを均一発生させる元素である。ただし、１ｐｐｍ未満の含有ではその効果がなく、１００ｐｐｍを超えて含有すると不必要にピット発生を抑制するため好ましくない。したがって、Ｚｎ含有量は１〜１００ｐｐｍの範囲内に定める。なお、上記と同様の理由で下限を３ｐｐｍ、上限を１５ｐｐｍとするのが好ましい。
【００１７】
Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｂ，Ｖ，Ｇａは不回避不純物として含有される元素である。これらの元素はアルミニウム箔の溶解性を高めるが、ピット均一発生を阻害又は、ピットの欠落を招くため、１０ｐｐｍ以下に規制するのが望ましい。このような箔は、例えば三層電解法によって得られたアルミニウム塊を用いることにより得ることができる。より好ましくは、５ｐｐｍ以下である。
なお、アルミニウム箔の純度はエッチングにおける溶解性に大きく影響する。そのため９９．９％以上の純度が必要であり、好ましくは９９．９８％以上である。
【発明の効果】
【００１８】
以上、説明したように本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔によれば、純度が９９．９％以上であって、質量比で、Ｓｉ：５〜１００ｐｐｍ、Ｆｅ：５〜１００ｐｐｍ、Ｃｕ：１０〜１００ｐｐｍ、Ｐｂ：０．１〜５ｐｐｍ、Ｎａ：０．５〜１０ｐｐｍ、Ｓｎ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０.１〜５０ｐｐｍ、Ｚｎ：１〜１００ｐｐｍを含有し、残部がＡｌおよび不回避不純物からなるので、エッチングに際し、表面溶解を抑制しつつ、ピットが容易に発生し、しかもピットが高密度で均一に形成される。この結果、アルミニウム箔の実効表面積が効果的に増大し、静電容量を高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
純度９９．９％以上で本発明の成分となるように調製された高純度アルミニウム材は、常法により得ることができ、本発明としては特にその製造方法が限定されるものではない。例えば、半連続鋳造によって得たスラブを熱間圧延したものを用いることができるし、その他に連続鋳造により得られる高純度アルミニウム材を対象とするものであってもよい。上記熱間圧延または連続鋳造圧延によって例えば数ｍｍ厚程度のシート材とする。このシート材に対し冷間圧延を行い、数十μｍから１００μｍ程度のアルミニウム合金箔を得る。なお、冷間圧廷途中あるいは冷間圧廷終了後に適宜脱脂を加えてもよく、また冷間圧廷の途中で適宜中間焼鈍を加えても差し支えない。
最終冷間圧延後には、通常は最終焼鈍熱処理を行う。最終焼鈍の加熱条件等は常法などにより定めることができる。
【００２０】
上記各工程を経て得られたアルミニウム箔には、その後、エッチング処理がなされる。エッチング処理は、塩酸を主体とする電解液を用いた電解エッチング等によって行われる。本発明としてはこのエッチング処理の具体的条件等について特に限定されるものではなく、常法に従って行うことができるが、主として直流エッチングが適用される。
エッチング処理においては、前記成分の設定によって箔にピットが高密度で形成され、高い粗面化率が得られる。この箔を常法により電解コンデンサに電極として組み込むことにより静電容量の高いコンデンサが得られる。
【００２１】
本発明は中高圧電解コンデンサの陽極として使用するのが好適であるが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、より化成電圧の低いコンデンサ用としても使用することができ、また電解コンデンサの陰極用の材料として使用することもできる。
【実施例１】
【００２２】
以下に、本発明の実施例を比較例と比較しつつ説明する。
表１に示す組成を有する高純度アルミニウムを溶製し、熱間圧延、冷間圧延を経て１１０μｍ厚の高純度アルミニウム箔を製造した。なお、表における成分含有量はｐｐｍで示され、残部は純度９９．９％以上のＡｌとその他の不可避不純物とからなる。
これらのアルミニウム箔にＡｒ中で５５０℃×６ｈｒの条件で最終焼鈍を施し、さらに、以下の条件でエッチングを行いアルミニウム箔を粗面化した。
すなわち、７５℃ＨＣｌ  １Ｍ、Ｈ２ＳＯ４  ３Ｍ溶液中で２００ｍＡ／ｃｍ２の直流電流を１２０秒印加後、８０℃のＨＣｌ  ２Ｍ溶液中で５０ｍＡ／ｃｍ２の直流電流を６００秒印加した。この際に、エッチングの前後における重量を測定し、その差を溶解減量とした。
次いで、各エッチング箔を１×５ｃｍのサイズに切り出し、８０℃ホウ酸８０ｇ／ｌ溶液にて３００Ｖの化成を行い、１５０ｇ／ｌアジピン酸溶液中にて静電容量を測定した。
上記溶解減量は、Ｎｏ．１静電容量は、Ｎｏ．２０を基準にして相対的な評価（百分率）をし、その結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
上記表１から明らかなように、本願発明のアルミニウム箔は、エッチングに際しての溶解減量が安定しており、コンデンサ用電極として用いた際に良好な静電容量が得られている。なお、実施例１９、２０は、Ｇａ等の総和量が望ましい量よりも多く、他の実施例よりも静電容量の増加量は小さくなっている。
一方、比較例１、２は、Ｎａが範囲外、比較例３、４は、Ｓｎが範囲外、比較例５、６はＺｒが範囲外、比較例７、８はＺｎが範囲外のため、静電容量は不十分なものであった。