(57)【要約】【課題】  エッチング処理によって高い粗面化率が得られ、その結果、電解コンデンサの電極として用いた際に高い静電容量が得られるアルミニウム箔を提供する。【解決手段】  質量比で、Ｆｅ：５〜６０ｐｐｍ、Ｓｉ：５〜６０ｐｐｍ、Ｃｕ：１〜５０ｐｐｍ、Ｇａ：１１〜４０ｐｐｍを含有し、残部が９９．９％以上のＡｌと不可避不純物からなるとともに、不可避不純物中のＭｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖの総和が５ｐｐｍ以下である。さらに、質量比でＺｎ：１〜２０ｐｐｍを含有することができる。さらに、質量比でＮｉ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０．１〜１０ｐｐｍの一方又は両方を含有することができる。上記電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造に際しては、最終冷間圧延がされた後、エッチング処理に先立って１５０〜３５０℃に加熱する熱処理を施すことができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比で、Ｆｅ：５〜６０ｐｐｍ、Ｓｉ：５〜６０ｐｐｍ、Ｃｕ：１〜５０ｐｐｍ、Ｇａ：１１〜４０ｐｐｍを含有し、残部が９９．９％以上のＡｌと不可避不純物からなるとともに、不可避不純物中のＭｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖの総和が５ｐｐｍ以下であ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】
さらに、質量比でＺｎ：１〜２０ｐｐｍを含有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。
【請求項３】
さらに、質量比でＮｉ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０．１〜１０ｐｐｍの１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の電解コンデンサ用アルミニウム箔。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の組成を有し、最終冷間圧延がされたアルミニウム箔に、エッチング処理に先立って１５０〜３５０℃に加熱する熱処理を施すことを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法。  
【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】
電解コンデンサ用アルミニウム箔の一部では、特に高純度化した純アルミニウムを用いており、その製造に際しては、一般に、溶製された純アルミニウムをさらに三層法や偏析法によって純度を高めている。前記した三層法は、溶融塩電解を行うことによって比重差を利用してより高度の精製を行うものであり、偏析法は、成分元素の偏析挙動の差異を利用してＡｌの純度を上げるものである。偏析法は、比較的安価に操業を行うことができるという利点は有しているものの、三層法に比べて純度化レベルは劣っている。
ところで、電解コンデンサ用アルミニウム箔では、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、電気的又は化学的なエッチングによって表面を粗面化して表面積を増大させる処理が一般に行われている。この処理では、純アルミニウムに含まれる微量の元素によってエッチング挙動が影響を受けて粗面化率の差異として現れることが知られている。
例えば、特許文献１では、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｍｎ、Ｂを所定量含有させることによって粗面化率が向上して高い静電容量が得られるものとしている。
【特許文献１】特開平８−３３７８３３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、電解コンデンサ用アルミニウム箔では、上記のような成分の含有によってエッチング性が増すものの、微量の不純物が無効溶解を招いて粗面化率を低下させ、結局は粗面化が十分になされないという問題がある。特に偏析法によって精製される純アルミニウムにおいて無効溶解の問題が顕著である。
一方、三層法によって精製された純アルミニウムでは、特に高純度化されているため無効溶解の問題を少なくすることができるが、逆に適度なエッチング基点が存在しないためエッチング性が悪く、したがって三層法によって製造されたアルミニウム箔では、粗面化処理に際し十分な粗面化率が得られないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、粗面化率の向上に寄与する適切な成分を適量を含有させるとともに、無効溶解を招く成分の含有を極力抑え、電極として用いた際の静電容量に優れた電解コンデンサ用アルミニウム箔および該アルミニウム箔の製造方法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】
すなわち、本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、質量比で、Ｆｅ：５〜６０ｐｐｍ、Ｓｉ：５〜６０ｐｐｍ、Ｃｕ：１〜５０ｐｐｍ、Ｇａ：１１〜４０ｐｐｍを含有し、残部が９９．９％以上のＡｌと不可避不純物からなるとともに、不可避不純物中のＭｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖの総和が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【０００６】
上記第１の発明の成分には、さらに、質量比でＺｎ：１〜２０ｐｐｍを含有することができる。
上記第１又は２の発明の成分には、さらに、質量比でＮｉ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０．１〜１０ｐｐｍの１種又は２種を含有することができる。
【０００７】
次に、本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法は、上記のいずれかの組成を有し、最終冷間圧延がされたアルミニウム箔に、エッチング処理に先立って１５０〜３５０℃に加熱する熱処理を施すことを特徴とする。
【０００８】
以下に、本発明で規定する成分等について説明する。なお、以下の含有量はいずれも質量比で示される。
Ｓｉ、Ｆｅ：各５ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下
ＳｉおよびＦｅは、合金表面にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物として分散してピットの起点となり、ピット密度を増加させる。ただし、いずれも５ｐｐｍ未満では上記作用を得るのには不十分であり、一方、６０ｐｐｍを越えるとピット密度が過度になってピット同士が合体して拡面率が増加しない。このためＳｉ、Ｆｅの含有量をそれぞれ５〜６０ｐｐｍに定める。なお、同様の理由でＳｉおよびＦｅ含有量の下限をそれぞれ１０ｐｐｍ、上限をＳｉは５０ｐｐｍ、Ｆｅは３０ｐｐｍとするのが望ましい。  
【０００９】
Ｃｕ：１ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下
Ｃｕは、アノード皮膜の形成とその上へのカソード皮膜の形成を促進させるために含有させる。ただし、その量が過小であると、アノード皮膜およびカソード皮膜が充分形成されず拡面にほとんど寄与しない無効溶解が進むので１ｐｐｍ以上含有させる。一方、その量が過剰であると、アノード皮膜およびカソード皮膜が厚くなり過ぎて皮膜欠陥が形成され難くなり、また欠陥部からのピットの形成が阻害されるので、上限を５０ｐｐｍとする。なお、同様の理由で下限を５ｐｐｍ、上限を３０ｐｐｍとするのが望ましい。
【００１０】
Ｇａ：１１ｐｐｍ以上、４０ｐｐｍ以下
Ｇａは、アノード皮膜およびカソード皮膜の溶解性を高めて、ピットが形成され易いようにするために含有させる。ただし、その含有量が過小であると、アノード皮膜およびカソード皮膜の溶解性が低過ぎてピットの形成が十分になされないので、Ｇａ含有量の下限を１１ｐｐｍとする。一方、Ｇａを過剰に含有させると、アノード皮膜およびカソード皮膜の溶解性が高くなり過ぎて拡面にほとんど寄与しない無効溶解が進むようになるので、上限を４０ｐｐｍに定める。なお、同様の理由で下限を１５ｐｐｍ、上限を３０ｐｐｍとするのが望ましい。
【００１１】
Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖ：総和量５ｐｐｍ以下
Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖは、粗面化を阻害する無効溶解を増大させる元素であり、特にＧａとの相乗作用によって無効溶解が促進される。このため、これら元素の総和量を５ｐｐｍ以下に規制して無効溶解を防止する。なお、これら元素の規制によってＧａによる無効溶解が抑制され、Ｇａの１１ｐｐｍ以上の含有が可能になる。また、Ｍｎ等の総和量は、上記と同様の理由でさらに４ｐｐｍ以下とするのが望ましい。
【００１２】
Ｚｎ：１〜２０ｐｐｍ
Ｚｎはカソード皮膜生成時に皮膜欠陥を作る作用があり、エッチングの進行性を高める元素なので所望により含有させることができる。ただし、１ｐｐｍ未満では上記作用が十分に得られず、２０ｐｐｍを超えると欠陥量が多すぎて無効溶解が促進してしまうので、所望により含有させる場合の含有量を１〜２０ｐｐｍに限定する。なお、同様の理由で、下限を３ｐｐｍ、上限を１５ｐｐｍとするのが望ましい。
【００１３】
Ｎｉ：０．１〜１０ｐｐｍ、Ｚｒ：０．１〜１０ｐｐｍ
これら元素は、エッチング性を高めてエッチング処理時における粗面化率を向上させる作用があるので、所望によりＮｉ、Ｚｒの一方または両方を含有させることができる。なお、これらの元素を所望により含有させる場合、個別含有または双方含有での合計含有量が０．１ｐｐｍ未満であると、上記作用が十分に得られない。一方、過剰に含有すると、過剰溶解が発生するため、個別の含有では０．１〜１０ｐｐｍ、双方含有では合計量で０．１〜２０ｐｐｍが好ましい。
【００１４】
Ａｌ純度：９９．９％以上
本発明では、純度が９９．９％以上の高純度アルミニウムを用いる。高純度アルミニウム材においても、製造上不可避な不純物が微量含まれるが、本発明では、上記成分規定を満たした上で上記純度が満たされることが必要とされる。なお、Ａｌ純度はさらに９９．９８％以上であるのが望ましい。
【００１５】
熱処理：１５０〜３５０℃（最終冷間圧延後、エッチング処理前）
最終圧延後に、アルミニウム箔に熱処理を施すことで、箔中に含まれるＧａを表面濃縮させてＧａによる前記効果を高めることができる。なお、この焼鈍により、エッチングの後工程である陽極酸化処理における熱処理時の結晶粒粗大化による強度低下を抑制できる。最終冷間圧延後の熱処理による上記効果を得るためには１５０℃以上の温度が必要であり、１５０℃未満ではＧａを十分に表面に濃縮させることはできない。一方、３５０℃を超えると、過度に表面濃縮が進行するため、無効溶解が増加する。このため上記熱処理での温度を１５０〜３５０℃に定める。なお、同様の理由で下限を１５０℃、上限を２５０℃とするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
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、粗面化に効果のあるＧａ等を適量含有するとともに、無効溶解を促進する成分を極力少なくすることでエッチングにおける粗面化効率を向上させ、よって電極として用いた際に静電容量の高いコンデンサを得ることができ、また、単位面積当たりの静電容量が増大することによりコンデンサの小型化も可能になる。
また、本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法によれば、上記成分を有するアルミニウム箔の特性をより顕著に引き出して、後工程におけるエッチング処理効果を高めることができ、静電容量の高いコンデンサを確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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く、精製法も本発明の成分規定を満たす範囲では三層法、偏析法のいずれを採用することもできる。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。
【００１８】
最終冷間圧延後には、好適には１５０〜３５０℃に加熱する熱処理を行う。この熱処理では、用いる加熱炉は特定のものに限定されるものではなく、バッチ炉、連続炉のいずれを用いてもよい。また熱処理における加熱時間は、炉の形態等を考慮して、熱処理による作用が十分に得られ、かつ工業性を有することを考慮して選定することができる。例えばバッチ炉では１〜６時間、連続炉では５〜１５分を示すことができる。
【００１９】
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、主として交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とともに、無効溶解が抑制される。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。
【００２０】
本発明は化成電圧の低い低電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、より化成電圧の高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】
【００２１】
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１００μｍ厚の高純度アルミニウム箔を製造した。これらのアルミニウム箔の一部に表１に示す条件で熱処理を施した。全ての高純度アルミニウム箔に対し、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。なお、エッチングに際し、エッチング前後のアルミニウム箔の重量を測定し、重量の減少分を溶解減量とした。
【００２２】
（交流エッチング条件）
１段目  ２０％塩酸、０．５％硫酸、５０℃
電流値３００ｍＡ／ｃｍ２、５０Ｈｚ、６０秒
２段目  ２０％塩酸、１．５％硫酸、１０％塩化アルミ
６０℃、浸漬１００秒
３段目  ２０％塩酸、０．５％硫酸、３５℃
電流値１６０ｍＡ／ｃｍ２、５０Ｈｚ、４８０秒
【００２３】
粗面化を行ったアルミニウム箔に対しては引き続き、１５％アジピン酸アンモニウム溶液、８５℃、化成電圧５０Ｖの条件で化成処理を行い、さらに、同溶液３０℃中で静電容量を測定した。
【００２４】
上記で測定した溶解減量および静電容量は、実施例１の溶解減量および静電容量を基準にして百分率で相対評価した。これらの評価結果の測定結果を表１に示した。
表から明らかなように、本発明の実施例は、いずれも良好な静電容量を示している。また実施例のうち、Ｎｉ、Ｚｒを添加したものは、未添加のものに比べて静電容量がより向上することが明らかになった。さらに、最終冷間圧延後に熱処理を行ったもの（実施例１５〜１７）も静電容量がより向上していた。
【００２５】
一方、比較例１〜３は、Ｇａ量が本発明の範囲外にあり、静電容量が実施例よりも劣る結果となった。特に比較例３は、Ｇａが過量であって無効溶解量が多くなっている。また、比較例４〜６は、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖの総和量が本発明の許容上限量を超えており、無効溶解量が多く、静電容量も実施例より劣っていた。
【００２６】
【表１】
2005206883.tif 000002