(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純アルミニウムを熱間圧延、冷間圧延工程を経てアルミニウム箔にする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法において、熱間圧延工程の最終パスで純アルミニウム薄板を５０％以上の圧下率で圧延するとともに、熱間圧延後、該薄板をコイル巻き上げする際に、該薄板の巻き上げ時温度を２００〜２５０℃の範囲に設定することを特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法
【請求項２】
熱間圧延工程における最終パス直前の純アルミニウム薄板の温度を３５０℃以下にすることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電解コンデンサ、特に中、低圧電解コンデンサの電極に好適な電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法としては、一般のアルミニウム箔を製造する際とほぼ同様の工程を経るのが一般的であり、すなわち、インゴットの溶製（溶解、鋳造）を経て、熱間圧延が行われ、最終的に冷間圧延で０．１ｍｍ程度の厚みの箔にされる。ただし、コンデンサ電極用のアルミニウム箔では、さらにその後、静電容量を増大させることを目的として、該アルミニウム箔に電解を行い、アルミニウム箔の表面にエッチングピットを均一に多数形成して表面積を拡大する粗面化処理が施される。この粗面化処理は、塩酸を主体としたエッチング液中で交流或いは直流を用いた電解エッチングが行われるのが通常である。
【０００３】
この粗面化処理の際に、例えば不均一で且つ局部的なエッチングがされると、有効な表面積拡大が行われず、十分な静電容量が得られなかったり、アルミニウム箔の表面箇所によって溶解減量のバラツキが生じたり、化成処理後の静電容量にバラツキが生じたり、強度低下を招いたりという問題があり、品質の安定化という意味では、大きな課題になっている。これは処理前におけるアルミニウム箔の表面性状や組織状態が粗面化における作用に大きく影響するためであり、これら表面性状や組織状態を改善する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開昭６４−７１５０４号には、熱間圧延で圧延材を４００℃以上に昇温し、４００〜２５０℃にかけて速やかに温度を低下させて熱間圧延を終了した後、２５０℃以下に維持しつつ冷間圧延することにより不純物を固溶させ、粗面化の際に不都合を起こす不純物の析出を阻止して粗面化処理を改善する方法が示されている。
また特開平４−８８１５３号には、粗熱間圧延後、アルミニウム圧延材を放置して再結晶を完了させ、次いで４００℃以上で仕上げ圧延を行うことにより粗大再結晶粒の生成を防止して圧延組織を微細化し、さらに不純物元素の拡散、析出を防止してエッチングピットの均一な発生を促す方法が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、従来の改良方法のうち前者では、温度管理が容易でなく、製造効率が悪いという問題がある。また、後者では、熱間仕上がり温度が高いため実工程上は冷却に時間を要すか、強制的に冷却する必要があり、製造効率が悪いという問題がある。さらに、これらの方法のいずれも、熱間上がりの結晶粒は静的再結晶を経て生成されており、この静的再結晶を経て生成される結晶粒は、たとえ前述した後者の従来方法を持ってしても結晶粒を十分に微細化することは困難である。したがって、上記従来方法により製造されたアルミニウム箔は、いずれもエッチング開始時間に不均一で局部的なエッチングが少なからず発生し、腐食減量が比較的多いにかかわらず、静電容量としては満足のいくものが得られないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、効率的かつ効果的に粗面化処理の作用を向上させて、エッチングピットの均一、高密度の形成を可能にし、よって得られるアルミニウム箔の静電容量を飛躍的に向上させることができる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法のうち第１の発明は、純アルミニウムを熱間圧延、冷間圧延工程を経てアルミニウム箔にする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法において、熱間圧延工程の最終パスで純アルミニウム薄板を５０％以上の圧下率で圧延するとともに、熱間圧延後、該薄板をコイル巻き上げする際に、該薄板の巻き上げ時温度を２００〜２５０℃の範囲に設定することを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、熱間圧延工程における最終パス直前の純アルミニウム薄板の温度を３５０℃以下にすることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、熱間圧延の際に純アルミニウム圧延材は従来よりも温度が低いごく限られた適温範囲でコイルに巻き取られた際、板の表面層は、上記の温度及び加工率の範囲では強いせん断力が働き、動的再結晶が生じる。この層の厚みは少なくとも１ｍｍはあり、動的再結晶により粒径は２０μｍ以下になる。したがって動的再結晶粒は、静的再結晶粒（＞１００μｍ）と明らかに区別できる。この再結晶粒が２０μｍを越えていると、冷間圧延した後のアルミニウム箔の表面組織が粗大な組織になり、粗面化処理の際に不均一エッチングピットの生成を招き、充分な拡面率が得られない。従来材では静的再結晶が生じているため結晶粒は数十〜百μｍを越えており、そのため十分な拡面率が得られていない。これは、再結晶粒が粗大になると、冷間圧延前において、粒界には他の不純物元素が高濃度に偏析した状態になっており、冷間圧延を行ってもその効果が現れて局部的エッチングに至るものと考えられる。なお、再結晶粒径は、好ましくは１０μｍ以下と考えられる。
【０００９】
上記した微細な再結晶粒（２０μｍ以下、望ましくは１０μｍ以下）は、熱間圧延の最終パスの圧下率が５０％以上で、コイル時巻き上げ時の温度が２５０℃以下でなければ得られない。ここで、上記圧下率が５０％未満であると圧延材に十分なせん断力が与えられず、よって動的再結晶の誘起エネルギが不足するため、再結晶核が少なくなり、結晶粒が粗大化する。なお、同様の理由で最終パスの圧下率は７０％以上とするのが望ましい。
また、コイル巻き上げ時の温度が２５０℃を越えていると、コイル状態で再結晶が進行する際に結晶粒が粗大化して、上記粒径を満たすことが困難になる。また、後述する不純物のＦｅ析出量が増大する。一方、当該温度が２００℃未満であると、温度が低すぎて動的再結晶が良好に進行せず、また、圧延性が非常に悪くなり、冷間圧延時にサイドクラックが生じやすくなる。このため、コイル巻き上げ時の温度を上記範囲に限定する。ここで、コイル巻き上げ時の温度としては、巻き上げ直後の温度によって表現することができる。なお、上記温度は、上記と同様の理由により、さらに２１５〜２３５℃の範囲が望ましい。
【００１０】
また、上記熱間圧延の際に、最終パス直前の純アルミニウム薄板の温度を３５０℃以下にするのが望ましい。これは、最終パス直前迄に温度が３５０℃以下にならないと、仕上げ温度が必然的に高くなり、巻き上げ時の純アルミニウム薄板の温度を適温に調整することが困難になり、強制冷却等が必要になるためであり、また、不純物のＦｅの析出が促進されるためであり、上記条件を満たすのが望ましい。また、同様の理由で該温度は３００℃以下が一層望ましい。
【００１１】
巻き上げ時温度を適温にしてコイルにした純アルミニウム薄板は、その後の冷間圧延によって細粒でＦｅの析出が抑制された純アルミニウム箔になる。このアルミニウム箔は、少なくとも表面層の２μｍの部分において、Ｆｅ量の析出量が１５ｐｐｍ以下であることが期待される。このＦｅ析出量が１５ｐｐｍを越えると、粗面化処理の際に不均一、局部的なエッチング形態になり、所望の静電容量が得られない。好ましくは、Ｆｅ析出量は１０ｐｐｍ以下であり、更に好ましくは５ｐｐｍ以下である。従来材ではＦｅ固溶量は５ｐｐｍが限度であり、その他のＦｅは数十μｍ以上の量で析出した状態にあり、粗面化処理の際に不均一なエッチングピットを招くことになる。
【００１２】
上記のようにして製造されたアルミニウム箔は、Ｆｅの析出が抑制され、また、表面層は微細な加工組織を呈している。このアルミニウム箔を粗面化処理することにより従来法の欠点である不均一、局部エッチングが抑制され、均一なピットが高密度で形成される。したがって、このアルミニウム箔を電解コンデンサに用いることにより高い静電容量が安定して得られることになる。
【００１３】
【発明の実施形態】
本発明で用いられる純アルミニウムは、その純度が特に限定されるものではないが、良好な効果を得るためには、純度が９９．９８〜９９．９９６％でＦｅ量が２０〜７０ｐｐｍの純アルミニウムが望ましい。ここで、不純物中のＦｅは微量であれば、機械的性質に有利に働くが、その含有量が多くなると逆に障害になり、また、アルミニウム箔にした状態でその多くが析出して粗面化処理の際に不均一なエッチングピットの形成を招くので、上記含有量が望ましい。なお、上記純度、Ｆｅ含有量において、その他に微量の元素（不純物や意図的に含有させたもの）を含有することができる。
【００１４】
上記した純アルミニウムは常法により溶製し、所望により均質化処理を施したものを使用することができる。熱間圧延に際しては４８０〜５３０℃に加熱して圧延するのが望ましい。熱間圧延では、工程全体の圧下率が特に限定されるものではないが、最終パスで圧下率５０％以上で、例えば５〜８ｍｍ厚程度のアルミニウム薄板に圧延する。熱間圧延後のコイル巻き上げ時には、アルミニウム薄板の上記したように所定の温度範囲にあることが必要である。なお、熱間圧延の仕上げ温度によっては強制冷却して上記温度範囲に調整することも可能であるが、製造効率の点からは、上記温度範囲が得られる仕上げ温度で熱間圧延を行うのが望ましい。また、熱間圧延の最終パス直前のアルミニウム薄板の温度は、上記したように３５０℃以下にするのが望ましく、これは、熱間圧延の開始温度を低くするか圧延速度を小さくすることによって達成することができる。
【００１５】
熱間圧延後の冷間圧延では、０．１ｍｍ厚程度の箔に加工されるが、本発明としてはその厚さが特に限定されるものではない。得られたアルミニウム箔は、塩酸を用いた電解エッチング等によって粗面化処理が行われる。本発明としてはこの粗面化処理の内容も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。
本発明法により良好に粗面化処理されたアルミニウム箔は、常法により電解コンデンサに組み込むことができ、得られたコンデンサは高い静電容量を発揮することができる。
【００１６】
【実施例】
所定の純度（９９．９９２％Ａｌ、Ｆｅ含有量３５ｐｐｍ）のアルミニウムシートインゴット（厚み３５０ｍｍ、巾１０５０ｍｍ、長さ３５００ｍｍ）を５３０℃に加熱して熱間圧延を開始して、一部比較法を除いて最終パス直前（厚み３０ｍｍ）までにアルミニウム圧延薄板が３５０℃以下になるように圧下率、圧延スピードを調整し、さらに、厚さ５ｍｍになるように最終熱間圧延工程を行った。圧延されたアルミニウム薄板は、コイル巻き上げ時の温度が２００〜２５０℃になるようにコイル巻き上げした。その後の冷間圧延は、常法と同様にして冷間加工率３０％前後で最終厚み０．１ｍｍのアルミニウム箔に仕上げた。また、比較のため、最終パスまでの温度、最終パスでの圧下率、コイル巻き上げ時温度を変え、その他は同条件でアルミニウム箔を製造した。なお、コイル巻き上げ時温度は、巻き上げ直後のコイルの中間深さ位置で接触温度計によって測定した。
【００１７】
上記各アルミニウム箔において、途中の熱間上り（冷間圧延前）の厚み８ｍｍでの表面の結晶粒径を調べるとともに、０．１ｍｍの最終箔厚での表面層のＦｅの析出量を調査し、表１に示した。なお、Ｆｅの析出量の測定は、熱フェノールによる溶解抽出法で行った。
さらに、各アルミニウム箔に対し下記条件で電解エッチングを行い、静電容量を測定した。それらの結果を同じく表１に示した。
0003865817.tif 000002
【００１８】
【表１】
0003865817.tif 000003
【００１９】
表から明らかなように、本発明法によれば、冷間圧延前に微細な再結晶粒が得られ、アルミニウム箔にした状態で微細な加工組織が期待されるとともに、Ｆｅ析出量が大幅に抑制されており、この結果、粗面化処理によって静電容量が大幅に向上している。一方、比較法によるものは、再結晶粒が粗大化またはＦｅの多くの析出が認められ、粗面化処理によっても十分な静電容量の増加が認められなかった。すなわち、静電容量を効果的に増大させるためには微細な組織とＦｅの析出の抑制の両方が達成されている必要があり、この達成は本発明法によって初めてなし得ることが明らかになった。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法によれば、純アルミニウムを熱間圧延、冷間圧延工程を経てアルミニウム箔にする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法において、熱間圧延工程の最終パスで純アルミニウム薄板を５０％以上の圧下率で圧延するとともに、熱間圧延後、該薄板をコイル巻き上げする際に、該薄板の巻き上げ時温度を２００〜２５０℃の範囲に設定するので、Ｆｅ不純物の析出が抑制され、微細な組織が得られるので、エッチングピットが高密度で均一に形成され、高い粗面化率が得られ、よって高い静電容量を安定して得ることができる。
また、上記発明において、熱間圧延工程の最終パス直前の純アルミニウム圧延薄板の温度を３５０℃以下にすれば、上記効果が一層顕著になり静電容量もさらに増大する。