JPH0488153A - 電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法

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JPH0488153A
JPH0488153A JP20258890A JP20258890A JPH0488153A JP H0488153 A JPH0488153 A JP H0488153A JP 20258890 A JP20258890 A JP 20258890A JP 20258890 A JP20258890 A JP 20258890A JP H0488153 A JPH0488153 A JP H0488153A
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張弓 小菅
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洋 松岡
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清水 遵
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将志 目秦
Yoshinari Ashitaka
善也 足高
Hidehiko Ishii
秀彦 石井
Toshiaki Suzuki
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    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001Aluminium or its alloys

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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、主に交流によってエツチングされる電解コン
デンサ用アルミニウム箔の製造方法に関する。
(従来技術およびその問題点) 電解コンデンサの電極に用いられるアルミニラム箔には
、有効表面積拡大のためにエツチング処理が施される。
エツチングには、直流電流によるものと交流電流による
ものとに大別され。
前者は主に150■以上の化成電圧の高い高圧用陽極箔
に、後者は150■未満の化成電圧の低い低圧用陽極箔
および化成処理を行わない陰極用箔に用いられる。交流
エツチングを施されたアルミニウム箔には、直径約0.
5μmの微細なエッチビットが海綿状に形成される。静
電容量が高い電解コンデンサを得るには1電極に用いら
れるアルミニウム箔に形成されたエソチビ・7トが微細
で且つ均一であることが必要である。しかし、エツチン
グに供されるアルミニウム箔のエツチング液に対する化
学反応性が高いと、エツチング中にアルミニウム箔が過
剰に溶解し。
微細で且つ均一なエッチビットが得られなくなる。従っ
て、エツチング性に優れたアルミニウム箔を得るために
はその化学反応性を極力低く抑えてやる必要がある。更
にマクロ的にも不均一なエツチング分布があってはなら
ない。
通常電解コンデンサ用アルミニウム箔を製造する場合、
以下の様な工程を経る。即ち、鋳造されたスラブに均質
化処理を施し、熱間圧延冷間圧延および箔圧延を行い電
解コンデンサ用アルミニウム箔を得る。また場合によっ
ては中間焼鈍、最終焼鈍等の熱処理を行う。このうち熱
間圧延工程においては、高温で加工を行うので材料中に
含まれてる微量不純物元素の拡散。
析出が起こりやすい。すなわち、不純物元素は。
主にアルミニウム中に存在する転位、結晶粒界などの格
子欠陥にそって拡散しくパイプ拡散)。
集積して析出する。従って、不純物元素の析出量はその
元素のアルミニウムに対する溶解度と。
拡散に必要な転位密度、主な析出場所となる亜結晶粒界
の密度を決める亜結晶粒径並びに不純物元素の拡散速度
などを決定する加工温度に大きく依存する。通常の熱間
圧延は200〜600℃の範囲の温度域で行われるが、
この中には300〜500℃というアルミニウム中の不
純物元素が析出し易い温度域が含まれている。従って2
通常の熱間圧延工程とは、300〜500℃の温度域で
の不純物元素の析出工程でもある。この様に。
従来の熱間圧延工程では、加工と温度という2つの条件
が揃うために不純物元素の析出が非常に起こりやすくな
るのである。不純物元素の析出が起こると、析出物とア
ルミマトリックスとの間に電位差が生しる。後のエツチ
ング処理工程において、析出物とアルミマトリックスと
の間に電位差があると、エツチング液中で局部電池を形
成するため、アルミニウム箔の化学溶解性が大きくなり
、電解エツチングによる以上にアルミニウム箔が過剰に
溶解し、微細で且つ均一なエッチビットが得られなくな
る。従って。
過剰溶解を起こさないでエツチング性に優れたアルミニ
ウム箔を得るためには、箔製造過程の熱間圧延工程にお
ける不純物元素の析出を極力抑えることが重要となるが
、その手段として。
例えば、特開昭64−71504号公報および特公平1
−46576号公報にあるように、熱間圧延工程途中で
、不純物元素の析出温度域を圧延加工を行いながら速や
かに通過させることが提案されているが、この方法では
熱間圧延中に圧延材の温度を、前者では400℃から2
50℃へ、後者では450℃から220℃へ短時間で冷
却しなければならず、操業上実施が難しい。
さらに鋳塊の結晶粒が圧延加工で引き延ばされたままの
状態では、箔表面のマクロ組織が非常に粗くなるため、
エツチング時に均一なビット開始点が得られず、容量の
低下を引き起すという問題を生じる。すなわち、従来の
技術は熱間圧延の途中で再結晶を確実に起こさせる意図
で行われておらず、そのため上記のような問題があった
(問題点を解決するための手段) 本発明者はアルミニウム中に含まれるFeSi、 Cu
などの不純物元素を析出させることなくしかも均一な再
結晶組織を得る操業の容易な製造方法を鋭意研究開発し
、均質化処理後、温度を下げることなく高温のままで粗
熱間圧延に着手し、粗熱間圧延終了後、再結晶が完了す
るまで放置し、その後、圧延を再開して微量不純物元素
の析出が起こり易い温度域の上限である400℃以上で
仕上げ熱間圧延を終了し、その後加工を加えずに常温ま
で冷却することによって所期の目標を達成することが可
能であることを見いだし1本発明をするに至った。すな
わち次の手段で解決することが出来た。
(11N解コンデンサ用アルミニウム鋳塊に570〜6
30℃の温度範囲で、4〜24時間の均質化処理を施し
た後、ただちにほぼ均質化処理温度で粗熱間圧延に着手
し、500〜530℃の温度で粗熱間圧延を終了し再結
晶が完了するまで放置し。
次いで仕上げ熱間圧延を行い、400℃以上の温度で終
了し、その後の冷間圧延、箔圧延は常法による。
(2)!解コンデンサ用アルミニウム鋳塊に570〜6
30℃の温度範囲で、4〜24時間の均質化処理を施し
た後、ただちにほぼ均質化処理温度で粗熱間圧延に着手
し、500〜530℃の温度で20〜60mm厚さまで
粗熱間圧延を行い、そのまま粗熱間圧延を終了し60〜
120秒放置し再結晶を完了させ、次いで仕上げ熱間圧
延を行い、400℃以上の温度で終了せしめ、その後の
冷間圧延。
箔圧延は常法による。
(3)  前記(2)項において、仕上げ熱間圧延後、
300℃以下に30分以内に冷却する。
(4)前記(3)項において、粗熱間圧延開始から粗熱
間圧延終了までの時間を0.5分から6分以内とし、か
つ、仕上げ熱間圧延開始から仕上げ熱間圧延終了までの
時間を0.5分から3分以内とする。
(作用) 次に本発明の製造条件を限定した理由について説明する
本製造方法は、電解コンデンサに通常使用される純度で
あれば、使用するアルミニウム地金の純度を制約しない
が、エツチングに際しての過剰溶解を避けるためには9
9.97χA1以上の純度の地金が使用されることが望
ましい。更に陽極箔用にはA199.90%以上、 F
e 300 ppm以下、 Si 300 ppm以下
、 Cu 100 ppm以下が、また陰極箔用にはA
 1 99.80%以上、 Fe 600 ppm以下
、 Si 600 ppm以下、 Cu 600 pp
m以下の地金を使用することによって本発明の製造方法
の効果が一層を効になる。すなわちFeは、固溶状態に
て存在すると加工硬化性を著しく高め1強度を向上する
だけでなく、転位分布を均一にする効果があるが、多く
含有されると析出が起こり易くなりむしろ有害である。
Siは、 Feの平衡固溶量を低下させ、しかもFeの
析出を促進するので。
Fe含有量と同程度とする。Cuは、エツチングを均一
に進行させる効果を有する元素であるが。
多く存在すると過溶解などの不具合が生じる。
均質化処理を570〜630℃の温度範囲で、4〜24
時間としたのは、570℃未満では鋳造時に生じた不純
物元素のミクロ偏析をなくシ、均一に分布させることが
出来ないこと、さらに温度が570℃以上でも加熱時間
が4時間未満であるとやはり均質化不十分であり、しか
も場所によって均質化の程度が変動することによる。な
お、均質化処理温度は高ければそれだけ均質化が容易に
進むが、630℃を超える温度では溶融温度に接近して
おり鋳塊が局部溶融する危険性があること、鋳塊表面の
酸化が著しいことなどから、570〜630℃の範囲の
温度が望ましい。
一方、均質化処理時間であるが長ければより均質化が進
むが、24時間を超えれば、その効果が飽和するので、
4〜24時間の範囲とすることが望ましい。
均質化処理後、温度を下げることなく高温のままで粗熱
間圧延に着手し、500℃以上の温度で20〜60 +
*+i厚さまで粗熱間圧延し、そのまま粗熱間圧延を終
了し、再結晶が完了するまで放置する理由は以下のとお
りである。すなわち。
一般に圧延用スラブは300〜600■厚さのものが多
く使用されており、これに500℃以上の温度で90%
以上の圧下率(20〜60園剛厚さに相当する)を加え
て、そのまま粗熱間圧延を終了し。
60秒以上放置すると、粗熱間圧延時に圧延方向に延ば
された鋳塊の結晶粒が完全に再結晶する。
この鋳造組織の再結晶は後述の仕上げ熱間圧延後の再結
晶と組み合わされることによって、最終筒の圧延組織を
微細にする作用があり、従ってエツチング時にビットが
均一に発生し、容量向上に寄与する効果がある。500
℃未満の温度では粗熱間圧延を終了し再結晶するのに数
分以上を要し著しく生産を阻害し好ましくない。
方熱間圧延終了温度が高くなると再結晶が容易に進むが
530℃を超えると再結晶粒が粗大になるので、500
〜530℃の範囲の温度が望ましい。
粗熱間圧延終了後の放置時間は、60秒未満では再結晶
が完了しないので、60秒以上保持する。しかし保持時
間が長すぎると温度が低下してしまうので、60〜12
0秒の範囲が望ましい。
更に粗熱間圧延終了厚みが60 sg+より厚い場合に
は、粗熱間圧延の圧下量が少ないため、500℃以上の
温度でも再結晶を完了させるのに数分を要し好ましくな
い。一方、20 am未満まで粗熱間圧延すると、50
0℃以上に温度を維持することが困難となる。従って、
粗熱間圧延終了時の厚さは20〜60 sunの範囲と
する。
また均質化処理後に温度を下げると20〜60霞厚さの
時点にて、500℃以上の温度を確保することが困難と
なる。
なお、粗熱間圧延開始から粗熱間圧延終了までの時間を
冷却速度をコントロールしながら0、5分から6分以内
に終了するようにする理由であるが、粗熱間圧延の温度
範囲で6分を越えてしまうと、不純物の析出が促進され
、最終製品に悪影響を及ぼすからである。粗熱間圧延時
間は短いほうが好ましいが、0.5分未満では実際の製
造が困難となる。
次に、400℃以上で仕上げ熱間圧延を終了することに
よって、300〜400℃の温度範囲で起こる不純物元
素の拡散、析出を防止できる。更に400℃以上で仕上
げ熱間圧延を終了することによって、仕上げ熱間圧延終
了後数分以内に再結晶させることが出来、前述の再結晶
工程とともに最終筒の圧延組織の微細化、さらにエツチ
ング時におけるピントの均一な発生を促すことが出来る
。この様な高温で仕上げ熱間圧延を行うには、できるだ
け高速度(例えば、100〜120m/5in)で熱間
圧延し、圧延ロールに接触する時間を短縮し温度の低下
を制御することによって実現出来る。この仕上げ熱間圧
延に要する時間は、0.5分から3分以内に終了するよ
うにすることが好ましい。仕上げ熱間圧延の時間が長す
ぎると析出が促進されてしまうからである。
なお、仕上げ熱間圧延終了後の冷却過程において、30
0〜400℃の不純物元素の析出しやすい温度域を通過
するのに要する時間は短いほどより、30分以内が望ま
しい。これは以下の理由による。すなわち仕上げ熱間圧
延終了後数分以内に再結晶が完了し、転位がほとんど存
在しないこと、さらに圧延加工による転位の導入もない
ので不純物元素の析出は起こり難くなる。
しかしたとえ転位が少なくても、上記温度域に長時間保
持されると、少しずつではあるが不純物元素の析出が起
こり、エツチング性を悪化させるからである。冷却の方
法としては強制空冷でコントロール出来る。
仕上げ熱間圧延終了後の冷間圧延および箔圧延は1通常
行われている工程でよく特に規定しないが、冷間圧延の
圧下率は95%以上となるのが普通である。
(実施例) 通常のDC鋳造によって表1に示すような化学組成を有
し、厚さが400mm、幅が1000 mmのスラブを
得た。
第1表 組 成 第1表の組成の2種類のDCスラブを使用して次の第2
表に示す条件で均質化処理と熱間圧延を行い、その後冷
間圧延および箔圧延を施し供試材A−1からA−15に
ついては90μm厚さ、B−1からB−4については5
0μm厚さの箔を作成した。粗熱間圧延に約4分、仕上
げ熱間圧延には約2分を要した。その後、第3表に示す
条件により電解エツチングおよび化成処理を行った後、
静電容量を測定して評価を行った。静電容量、エツチン
グ均一性、総合評価の結果を第2表に併せてに示す。○
印が合格と判定されたもので、本発明によるものは何れ
も合格であったが、比較例によるものは不合格であった
第3表 電解エツチング条件および”4b茨妨月國u牛「発明の
効果」 以上説明したように本発明に係わる電解コンデンサ陽極
用アルミニウム箔の製造方法によって不純物元素の析出
を阻止制御して製造されたアルミニウム箔は、従来の製
造方法によるアルミニウム箔に比較して、良好な箔特性
、すなわち高い静電容量と均一な特性分布を有しており
、工業的にその効果の大きい発明である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電解コンデンサ用アルミニウム鋳塊に570〜6
    30℃の温度範囲で,4〜24時間の均質化処理を施し
    た後,ただちにほぼ均質化処理温度で粗熱間圧延に着手
    し,500〜530℃の温度で粗熱間圧延を終了し再結
    晶が完了するまで放置し,次いで仕上げ熱間圧延を行い
    ,400℃以上の温度で終了し,その後の冷間圧延,箔
    圧延は常法による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。
  2. (2)電解コンデンサ用アルミニウム鋳塊に570〜6
    30℃の温度範囲で,4〜24時間の均質化処理を施し
    た後,ただちにほぼ均質化処理温度で粗熱間圧延に着手
    し,500〜530℃の温度で20〜60mm厚さまで
    粗熱間圧延を行い,そのまま粗熱間圧延を終了し60〜
    120秒放置し再結晶を完了させ,次いで仕上げ熱間圧
    延を行い,400℃以上の温度で終了せしめ,その後の
    冷間圧延,箔圧延は常法による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。
  3. (3)仕上げ熱間圧延後,300℃以下に30分以内に
    冷却することを特徴とする請求項(2)に記載の電解コ
    ンデンサ用アルミニウム箔の製造方法。
  4. (4)粗熱間圧延開始から粗熱間圧延終了までの時間を
    0.5分から6分以内とし,かつ,仕上げ熱間圧延開始
    から仕上げ熱間圧延終了までの時間を0.5分から3分
    以内とすることを特徴とする請求項(3)に記載の電解
    コンデンサ用アルミニウム箔の製造方法。
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