(57)【要約】【課題】低圧コンデンサ用アルミニウム箔を無電解で良好にエッチングすることを可能にする。【解決手段】質量比で、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有するので、純度を大きく低下させることなく、カソードサイトとなる微細な析出物を分散させ、安価な化学エッチングにて均一なエッチング形態を可能にし、容量の高い低圧用アルミニウム箔を提供できる。上記箔は、好適には、５５０℃以上、４時間以上で均質化処理した後、熱間圧延を実施し、該熱間圧延後、加工率９８％以上で冷間圧延することで製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比で、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有することを特徴とする低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔。
【請求項２】
円相当径１μｍ以下のＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の金属間化合物が、面方向において１０２〜１０４個／ｃｍ２存在することを特徴とする請求項１記載の低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔。
【請求項３】
質量比で、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有するアルミニウム合金を、５５０℃以上、４時間以上で均質化処理した後、熱間圧延を実施し、該熱間圧延後、加工率９８％以上で冷間圧延することを特徴とする低圧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、低圧で用いられる電解コンデンサの電極に使用される低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔およびその製造方法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るアルミニウム箔では、表面積を拡大することにより静電容量を増大させることができ、エッチングにより表面を粗面化する処理がなされる。電解コンデンサでは、使用電圧の相違によって低圧用、中高圧用があり、いずれも一般には電解エッチングによって粗面化処理がなされている。
このうち、低圧用アルミニウム箔には一般的に交流電解エッチングが採用され、スポンジ状の組織により表面積の拡大を図っている。しかし、交流電源を使用した電解エッチングは、大電流を消費するため多大なコストがかかるという問題がある。このため、低圧用アルミニウム箔を化学エッチングによって粗面化する技術の開発が望まれている。
本願発明者らは、このような要請に対し、アルミニウム箔に含まれる微量元素を調整することでエッチング性を高め、よって化学エッチングの適用を可能とした電解コンデンサ用アルミニウム箔を提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１３１９２２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、上記提案技術によっても、エッチング性の改善は十分ではなく、交流電解エッチングに比べるとエッチング性が十分でない場合があるという問題がある。
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、さらに微量元素の含有を適切に調整することでエッチング性を高め、化学エッチングにおいても良好に粗面化することが可能な低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔およびそ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】
【０００４】
すなわち、本発明の低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔のうち、第１の本発明は、質量比で、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有することを特徴とする。
【０００５】
第２の本発明の低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔は、前記第１の本発明において、円相当径１μｍ以下のＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の金属間化合物が、面方向において１０２〜１０４個／ｃｍ２存在することを特徴とする。
【０００６】
第３の本発明の低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法は、質量比で、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有するアルミニウム合金を、５５０℃以上、４時間以上で均質化処理した後、熱間圧延を実施し、該熱間圧延後、加工率９８％以上で冷間圧延することを特徴とする。
【０００７】
以下に、本発明で規定する組成等の限定理由を説明する。なお、以下で説明する成分含有量は、いずれも質量比で示されている。
【０００８】
Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ
Ｓｉは金属間化合物の析出を促進し、エッチング性を高める。ただし、２１ｐｐｍ未満では、Ｓｉ絶対量が少なく、その作用が十分発揮されない。また、純度が高くコストアップとなる。一方、９９ｐｐｍを越えると、析出が進行し、過溶解となり、エッチング形態が不均一になり、結果的に電極として用いた際の静電容量が低下する。このため、Ｓｉの含有量を上記に定める。
【０００９】
Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ
ＦｅはＡｌと金属間化合物を形成し、カソードサイトとして作用し、エッチング性を高める。ただし、２１ｐｐｍ未満ではＦｅ絶対量が少なく、その作用が十分発揮されない。また、純度が高くコストアップとなる。一方、９９ｐｐｍを越えると析出が進行し、過溶解となり、エッチング形態が不均一になり、結果的に電極として用いた際の静電容量が低下する。このため、Ｆｅの含有量を上記に定める。
【００１０】
Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍ
ＮｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の析出物を形成する。これら金属間化合物は電位的に貴であり、バルクとの間で局部電池反応を起こし、カソードサイトとして作用し、エッチング性を高める。ただし、５１ｐｐｍ未満では十分な数の金属間化合物が得られなく、分散が不十分の為、不均一なエッチング形態となる。一方、３００ｐｐｍを越えると、大きな金属間化合物が形成され易くなり、エッチングにより粗大なピットが発生し、好ましくない。なお、同様の理由で下限を７５ｐｐｍ、上限を２００ｐｐｍとするのが望ましい。
【００１１】
Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上：合計１〜４０ｐｐｍ
これら元素はマトリックスの電位を低下させ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系金属間化合物との電位差を高め、エッチング性を向上させる。ただし、合計量で１ｐｐｍ未満であると、その作用が十分発揮されない。一方、合計量で４０ｐｐｍを越えると過溶解となり、結果的に電極として用いた際の静電容量が低下する。このため、上記成分の合計量を上記範囲とする。なお、同様の理由で合計量の下限を１０ｐｐｍ、上限を３０ｐｐｍとするのが望ましい。
【００１２】
Ｎｉ／Ｆｅ比：１．０〜５．０未満
ＮｉはＦｅの析出を促進する作用があり、Ｎｉ／Ｆｅ比により金属間化合物のサイズおよび量が変化し、エッチング性に影響する。Ｎｉ／Ｆｅ比が１．０未満であると、Ｆｅ量に対するＮｉ量が少なく、電位的に貴であるＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系金属間化合物が十分に形成されない。一方、Ｎｉ／Ｆｅ比が５．０以上になると、Ｆｅ量に対するＮｉ量が多く、大きな金属間化合物が形成され易くなり、エッチングにより粗大なピットが発生する。このため、Ｎｉ／Ｆｅ比を上記範囲に定める。なお、同様の理由で上記比の下限を１．５、上限を３．０とするのが望ましい。
【００１３】
Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系金属間化合物：（１）１μｍ以下、（２）１０２〜１０４個／ｃｍ２
Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系金属間化合物は局部電池反応におけるカソードサイトとなるが、サイズや密度が適切でないと、良好なエッチング形態とならない。
（１）サイズ（１μｍ以下）
低圧用エッチング箔は通常１μｍ以下のピットがぶどうの房状に連なるスポンジ状の形態をしているが、析出物がそれ（１μｍ）より大きくなると、粗大なピットとなり、表面積のロスとなる為、好ましくない。したがって、円相当径で１μｍ以下の金属間化合物の個数に着目するものとした。
（２）個数（１０２〜１０４個／ｃｍ２）
Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系金属間化合物の個数が１０２個／ｃｍ２未満の場合、カソードサイトの数が不十分のため、均一にエッチングされない。また、１０４個／ｃｍ２を超える場合、数が多過ぎ、全面溶解が発生するため、好ましくない。このため、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系金属間化合物の望ましい個数を上記範囲とした。
【００１４】
均質化処理：５５０℃以上、４時間以上
均質化処理により、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の金属間化合物を均一に分散させることができる。ただし、５５０℃未満、４時間未満の場合、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系金属間化合物の析出が不十分である。
【００１５】
熱間圧延後の加工率：９８％以上
加工率の増加と共に、引張強度及び化学溶解性が向上する。このため、熱間圧延後の加工率を９８％以上とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔は、質量比で、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有するので、純度を大きく低下させることなく、カソードサイトとなる微細な析出物を分散させ、安価な化学エッチングにて均一なエッチング形態を可能にし、容量の高い低圧用アルミニウム箔を提供できる効果がある。
【００１７】
また、本発明の低圧電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法は、質量比で、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有するアルミニウム合金を、５５０℃以上、４時間以上で均質化処理した後、熱間圧延を実施し、該熱間圧延後、加工率９８％以上で冷間圧延するので、上記効果を有する低圧用アルミニウム箔が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
好適には純度９９．９％以上で、本発明の成分、すなわち、Ｓｉ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｆｅ：２１〜９９ｐｐｍ、Ｎｉ：５１〜３００ｐｐｍを含有し、さらにＺｎ、Ｇａ、Ｓｎのうち１種または２種以上を合計１〜４０ｐｐｍ含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、且つＮｉ／Ｆｅ含有量比が１．０〜５．０未満である組成を有するように調製されたアルミニウム合金は、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としたものや連続鋳造により得られるアルミニウム材を用いるものであってもよい。
【００１９】
該アルミニウム合金には、好適には、５５０℃以上、４時間以上で均質化処理を施し、その後、熱間圧延を行う。上記熱間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、９８％以上の加工率で例えば５０μｍから１２０μｍのアルミニウム箔を得る。
【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。
なお、通常、エッチング処理前には、表面の清浄化などを目的としてアルカリや酸などを用いた化学的な前処理がなされる。本発明としては、エッチング前処理における処理内容が特定のものに限定されるものではない。
【００２１】
エッチング工程は塩酸を主体とするエッチング液や塩酸を含まないエッチング液を用いた無電解エッチングにより行うことができる。ただし、本発明としては、電解エッチングを採用するものであってもよく、その場合にも良好な粗面化率が得られる。
エッチング処理においては、無電解においてもピットが高密度で形成され、高い粗面化率が得られる。この箔を化成処理し、必要な耐電圧を得た後、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。
本発明のアルミニウム箔は低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。
【実施例１】
【００２２】
表１に示す合金組成（残部Ａｌおよび不可避不純物）に調整した後、半連続鋳造法によりスラブを作製し、均質化処理後、熱間圧延し、アルミニウム板材を得た。その後、冷間圧延にて表１に示す加工率で１００μｍ厚のアルミニウム箔とした。
得られた供試材について、電解研磨後、ＳＥＭ組成像の画像を用い、画像解析処理により円相当径１μｍ以下のＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の金属間化合物の個数を求め、その結果を表１に示した。なお、金属間化合物の円相当径の測定下限は０．１μｍとし、０．１μｍ以上のものを測定した。
また、上記供試材に以下の条件で、エッチング処理を行った。エッチングは塩酸を主体とした溶液中にて、無電解エッチングにより実施した。
【００２３】
（エッチング条件）
前処理：１％ケイフッ化水素酸、３５℃×６０秒
エッチング：＜１段＞３Ｍ塩酸＋１Ｍリン酸、５０℃×６０秒
＜２段＞２Ｍ塩酸＋１．５Ｍリン酸、４０℃×１８０秒
上記条件でエッチング後、ホウ酸＋２５％アンモニア溶液中にて０Ｖの静電容量を測定し、供試材Ｎｏ．１を標準にして相対評価を行った。また、最終箔の引張強度を測定した。これも供試材Ｎｏ．１を標準として相対評価を行った。これらの結果は表１に示した。
【００２４】
表１の結果より明らかなように、本発明材は、化学エッチングによっても良好な静電容量が得られており、エッチング性に優れていることが明らかになった。一方、本発明の成分を外れる比較例では、化学エッチングによっては良好な静電容量を得ることができず、エッチング性に劣っており、強度面においてもその多くが劣っていた。
【００２５】
【表１】
2009263682.tif 000002