JPH01214108A - 電解コンデンサ電極用箔 - Google Patents

電解コンデンサ電極用箔

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JPH01214108A
JPH01214108A JP3865188A JP3865188A JPH01214108A JP H01214108 A JPH01214108 A JP H01214108A JP 3865188 A JP3865188 A JP 3865188A JP 3865188 A JP3865188 A JP 3865188A JP H01214108 A JPH01214108 A JP H01214108A
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岩間 哲治
Hiromi Goto
博己 後藤
Takashi Ito
隆 伊東
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、電解コンデンサ電極用箔、特にアルミニウム
合金製の電解コンデンサ陽極用箔に関するものである。
【従来技術とその問題点】
−mに、アルミニウム電解コンデンサは、高純度(純度
99.9%以上)アルミニウム、特に純度99.99%
以上の高純度アルミニウムを素材としてなる厚さ50〜
100ミクロン程度の、箔表面を、例えば直流電解エツ
チングといったエツチング処理をして有効表面積を増大
させた後、陽極酸化処理等の適宜な化成処理をして箔表
面に酸化アルミニウムの誘電体皮膜を生成させたものを
陽極とし、そして純度99%以上の厚さ20〜60ミ、
クロン程度のアルミニウム箔表面を交流電解エツチング
といったエツチング処理をして粗面化したものを陰極と
し、この陽極及び陰極2枚の箔の間にセパレート紙を挟
み、円柱状に巻回し、そしてセパレート紙に電解液を含
浸させることによって構成されている。 このような電解コンデンサは、その静電容量が電極面の
表面積に正比例することから、電解コンデンサ陽極用箔
は、その表面を塩酸あるいは食塩等の水溶液中で直流電
解エツチングさせることによって有効表面積の増大が図
られている。 尚、静電容量の増大を意図してアルミニウム箔の有効表
面積を増大させているのであるが、この有効表面積の増
大の為に行なわれるエツチング処理が過度に進行すると
、粗面化(エツチング)処理による溶解減量が大きくな
ることより、結果的には機械的強度が低下してしまい、
電極を構成するアルミニウム箔の切断につながる不都合
が生じる。 上記直流電解エツチング処理によるアルミニウム箔の有
効表面績の増大は、エツチング条件によっても影響を受
けるであろう、が、その素材であるアルミニウムの組成
によっても大きな影響を受けることが知られるに至り、
この方面の研究が特に集中して行なわれてきた。 その結果、例えば0.0001〜1.0%の銀を含有す
る99.99%以上の純度のアルミニウム合金を電解コ
ンデンサ電極用箔として用いることが提案(特公昭42
−14289号公報)、総旦がo、oooz〜0.01
5%のインジウム及び/又はカドミウムを含有する99
.9%以上の純度のアルミニトム合金を電解コンデンサ
電極用箔として用いることが提案(特公昭44−295
77号公報)、0.004〜0.01%の銅を含有する
99.99%以上の純度のアルミニウム合金を電解コン
デンサ電極用箔として用いることが提案(特公昭45−
25978号公報)、5〜200pp鴎のアンチモン、
バリウム又は亜鉛、0.5ppm以下の鉛又はビスマス
、2pp−以下のカルシウム又はクロムを含有する99
.99%以上の純度のアルミニウム合金を電解コンデン
サ電極用箔として用いることが提案(特開昭50−10
4710号公報)、総1がo、oooos〜0.001
%の鉛及び/又はビスマスを含、有する99.9%以上
の純度のアルミニウム合金を電解コンデンサ電極用箔と
して用いることが提案(特開昭53−114059号公
報)、0.1〜1u9−のインジウムを含有する99.
9%以上の純度のアルミニウム合金を電解コンデンサ電
極用箔として用いることが提案(特公昭60−4789
6号公報)、0.0004〜0.0015%の鉄、0.
001〜o、oos%の銅、総M O,00001〜0
.001%の銀、亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジ
ウム、錫、及び/又はニッケルを含有する99.99%
以上の純度のアルミニウム合金を電解コンデンサ電極用
箔として用いることが提案(特公昭62−37105号
公報)、表面から0.1μ鶴までを表面部分とし、この
表面部分には鉛、インジウム及びビスマスの少なくとも
一種をino、005〜0.2%存在させ、表面部分を
除く内層部分では鉛、インジウム及びビスマスの量を各
々0.0001%未満とした99.9%以上の平均純度
のアルミニウム合金を一8解コンデンサ電極用箔として
用いることが提案(特公昭62−42370号公報)さ
れており、これらのアルミニウム合金はそれなりに相応
の効果が得られていると謳;われている。 ところが、上記インジウム等を所望量含有させたアルミ
ニウム合金ひ用いて電解コンデンサを製造しているうち
に、インジウム等の金属元素を所定量含有させたアルミ
ニウム合金製の箔が製造されてから所定期間経過した後
、この箔を用いて電解コンデンサを構成したところ、こ
のものは、同一組成のアルミニウム合金でありながら、
箔の製造直後まもなく構成された電解コンデンサのよう
な靜;特性が得られていないことを見出したのである。
【発明の開示】
本発明者は、前記の現象を子細に調べていくうちに、こ
れは電解コンデンサ電極用箔を構成するアルミニウム合
金箔の表面にわずかながらも腐食が発生していたからで
あるとの知見を得るに至った。 すなわち、アルミニウム合金中に3有せしめた例えばイ
ンジウム等の金属元素の存在がその表面の腐食現象を促
進せしめることから、長期間にわたって保管されたもの
を取iす、出して陽極酸化処理したアルミニウム箔を用
いて構成した電解コンデンサは、その静電特性及び機械
的性質が低下していたことを見出したのである。 そして、本発明者は、かかる知見を基にしてさらなる研
究を進めた結果、表面部分にケイ素系化合物及びリン系
化合物の中から選ばれる少なくとも一種の化合物を介在
させてなるアルミニウム合金製の箔を用いて構成した電
解コンデンサは、箔の製造から電解コンデンサ製造時ま
で長期の時間が経過したものであっても、その静電特性
に大幅な低下が起きていないことを見出し、本発明を為
し遂げたのである。 この表面部分にケイ素系化合物及びリン系化合物を介在
させる手段としては、例えばアルミニラ ゛ム合金の箔
表面をケイ素系化合物及びリン系化合物を含む溶液で処
理(浸漬、吹き付は等)したり、あるいはその後これを
例えば真空下あるいは非酸化性の雰囲気下において30
0℃以上の温度で焼鈍すればよく、そしてこの焼鈍後表
面の有効表面積を増大させる為のエラチン、グ処理を行
ない、このエツチング処理後表面に誘電体皮膜(酸化皮
膜)を生成させる為に所定の化成処理を行なえば電解コ
ンデンサ電極素子用箔が得られる。 そして、上記ケイ素系化合物としては、ケ伺Lケイ酸塩
及びケイ酸エステルの群の中から選ばれた少なくとも一
種以上のものを用いることができ、例えば水ガラスとい
った無機ケイ酸ソーダの水溶液を用いることができ、又
、リン系化合物としては、リン酸、無機リン酸塩、無機
リン酸エステル及びホスポン酸化合物の群の中から選ば
れた少なくとも一捌以上のものを用いることができ、例
えばテトラポリリン酸ソーダといった無機リン酸塩(N
a、に、 Zn等)の水溶液を用いることができる。 尚、これらの化合物溶液中に界面活性剤をも添加してお
き、界面活性剤も同時に介在させるようにしておくとよ
り一層望ましかった。 又、電解コンデンサ電極用箔に用いられるアルミニウム
合金としては、エツチングによってアルミニウムと共に
溶解する金具元素、例えば鉄、ケイ素、インジウム、銅
、銀;、!11!鉛、カドミウム、ガリウム、錫、鉛、
ニッケル、ストロンチウム、タリウム、アンチモン、バ
リウム、カルシウム、ナトリウム、クロム、チタン、バ
ナジウム、ジルコニウム等の群の中から選ばれる少なく
とも一種以上のものが所定量、例えば総量で約200p
p+s以下含有されたものであることが望ましい。 特に、望ましいアルミニウム合金としては、99.99
%以上の高純度アルミニウムベース・メタル中にFeが
4へ20ppm、Siが4〜20ppm、Cuが15〜
60ppm、Znが0.1〜10ppm、Inが0.5
〜5ppmの含有量となるように調整されたものであっ
た。 すなわち、Feの含有lが4ppm未満の少なすぎる場
合には、静電容量の特性に大きな悪影響はないものの、
巻回される電解コンデンサの電極としてのアルミニウム
箔の強度が低下するので望ましくなく、逆に、20p、
−を越えて多くなりすぎると、化成皮膜(酸化皮膜)の
耐圧性が低下する傾向にあったことから、高純度アルミ
ニウム合金中のFe含有量は4〜20pp−のものが望
まし、かったのである。 又、含有されるSiについ、ては、Siの含有量が多く
なると、アルミニウム合金箔の製造(熱間圧延、冷間圧
延、焼鈍)時の履歴によってアルミニウム箔7トリツク
ス中における固溶・析出状態の変化が大きくなり、静電
容量及び耐折強度等の特性にバラツキが生じるので、そ
の含有量は20ppm以下にすることが望ましく、逆に
、少なすぎると強度低下の傾向が認められたので、Si
の大有量は4〜20pp餉のものが望ましかった。 又、Cuの3仔及が15ppm未満の少なずぎる場合に
は、直流電解エツチング時のピッティング開始点を均一
に存在させ、静電容量を増大さぜる効果が小さく、逆に
、60pp−を越えて多くなりすぎると、エツチングが
過度に進行する傾向があることから、溶解減量が大きく
なり、アルミニウム箔の耐折強度、静電容量及び耐圧性
が低下する傾向にあるので、Cuの^有、Qは15〜6
0pp−のものが望ましかった。 又、Znの3有■が0.lppm未満と少なすぎる場合
には、アルミニウム合金箔の幅方向における静電容量に
バラツキが認められ、る傾向にあり、逆に、10ppm
を越えて多すぎる場合には、エツチングが過度に進行、
特に、アルミニウム箔の幅方向において局所的(例えば
コイルの両端部)な異常溶解が起きやすく、従ってZn
の含有量は0.1〜10ppmのものが望ましかった。 又、Inのき右足が多くなりすぎると、溶解減量が多く
なりすぎ、アルミニウム箔の耐折強度及び静電特性の低
下の傾向があることから、Inの含有量は59911以
下のものが望ましかったのである。 尚、高純度アルミニウムベースメタル中へのFe、S;
、Cu、 Zn、In等の合金元素の添加、調整方法に
ついては、各々の合金元素が均一に固溶、析出される方
法であれば特にその制限はなく、又、高純度アルミニウ
ムベースメタル中にこれらの合金元素が存在する場合に
は、F、e、Si、 Cu、Zn、In等の添加量、特
にSiの添加量をその含有量が上記の範囲内になるよう
調整すれば良い。 尚、本発明の最大の目的は、電解コンデンサ電極用アル
ミニウム合金箔の放置による所定の表面処理後の静Th
特性の低下を6防止する為、表面部分にケイ素系化合物
及びリン系化合物の中から選ばれる少なくとも一種の化
合物を介在させるようにしたことであって、上述した組
成以外のアルミニウム合金箔を用いての電解コンデンサ
電極用箔にも実施できるものである。
【実施rIA1〜10】 通常の方法によって99.99%高純度アルミニウムベ
ースメタルを溶解させ、これにFe、 Si、 Cu、
Zn、 Inを表に示す如くのa有量となるよう添加調
整し、このようにして鋳造されたアルミニウム合金を熱
間圧延及び冷間圧延し、100μ論厚のアルミニウムご
金箔とする。 このようにして得られたアルミニウム合金箔を、3号水
ガラス水溶液(濃度0.5%)及び/又はテトラポリリ
ン酸水溶71! (濃度、0.2%)中に浸漬し、アル
ミニウム合金箔表面にケイ酸ソーダ、テトラポリリン酸
ソーダを極in介在させた後、これを不活性ガス雰囲気
中で550℃にて焼鈍する。 尚、焼鈍時にコイル状のアルミニウム合金箔表面同士が
付着するのを防止、する為、ケイ酸ソーダ、テトラポリ
リン酸ソーダを付着させた後、該表面に通常の圧延油を
塗布しておいた。 上記焼鈍工程後のアルミニウム合金箔を直後及び1力月
大気中に放置した後、これを塩酸水溶液中で直流電解エ
ツチング処理し、そして水洗し、その後ホウ酸系水溶液
中で電圧を印加して化成処理し、表面に酸化皮膜を生成
させ、これをコンデンサ陽極箔とし、そしてこのコンデ
ンサ陽極箔とこれまでの通常のアルミニウム合金製電解
コンデンサ陽極箔とを用いて、電解コンデンサ素子を製
作した。
【比較例1〜10】 99.99%Q純度アルミニウムベースメタル中に表に
示す合金成分を添加して得たアルミニウム合金を用い、
そして水ガラス水溶液及びテトラポリリン酸ソーダ水溶
液による処理を省略する他は実施例と同様に行ない、電
解コンデンサ素子を製作した。
【特性】
上記のようにして得られ;た電解コンデンサ素子の特性
を調べたので、その結果を表に示す。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面部分にケイ素系化合物及びリン系化合物の中
    から選ばれる少なくとも一種の化合物を介在させたこと
    を特徴とする電解コンデンサ電極用箔。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の電解コンデンサ電極
    用箔において、エッチングによってアルミニウムと共に
    溶解する金属元素を含有するアルミニウム合金箔の表面
    部分にケイ素系化合物及びリン系化合物の中から選ばれ
    る少なくとも一種の化合物を介在させたもの。
  3. (3)特許請求の範囲第1項記載の電解コンデンサ電極
    用箔において、エッチングによってアルミニウムと共に
    溶解する金属元素を含有するアルミニウム合金箔の表面
    を、ケイ素系化合物及びリン系化合物の中から選ばれる
    少なくとも一種の化合物を含有する溶液で処理し、次い
    で焼鈍したもの。
  4. (4)特許請求の範囲第1項〜第3項記載の電解コンデ
    ンサ電極用箔において、ケイ素系化合物が、ケイ酸、ケ
    イ酸塩、ケイ酸エステルであるもの。
  5. (5)特許請求の範囲第1項〜第3項記載の電解コンデ
    ンサ電極用箔において、リン系化合物が、リン酸、リン
    酸塩、リン酸エステル、ホスホン酸化合物であるもの。
  6. (6)特許請求の範囲第2項又は第3項記載の電解コン
    デンサ電極用箔において、エッチングによってアルミニ
    ウムと共に溶解する金属元素が、鉄、ケイ素、銅、銀、
    亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジウム、錫、鉛、ニ
    ッケル、ストロンチウム、タリウム、アンチモン、ナト
    リウム、バリウム、カルシウム、クロム、チタン、バナ
    ジウム、ジルコニウムの群の中から選ばれた少なくとも
    一種以上であるもの。
  7. (7)特許請求の範囲第2項又は第3項記載の電解コン
    デンサ電極用箔において、エッチングによってアルミニ
    ウムと共に溶解する金属元素の含有量が約200ppm
    以下であるもの。
  8. (8)特許請求の範囲第2項又は第3項記載の電解コン
    デンサ電極用箔において、この電解コンデンサ電極用箔
    として99.9%以上の高純度アルミニウム中にFe合
    有量が4〜20ppm、Si含有量が4〜20ppm、
    Cu含有量が15〜60ppm、Zn含有量が0.1〜
    10ppm、In含有量が0.5〜5ppmとなるよう
    調整されたアルミニウム合金が用いられたもの。
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