JPH05148563A - 電解コンデンサ電極用材料の製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ電極用材料の製造方法

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JPH05148563A
JPH05148563A JP3190398A JP19039891A JPH05148563A JP H05148563 A JPH05148563 A JP H05148563A JP 3190398 A JP3190398 A JP 3190398A JP 19039891 A JP19039891 A JP 19039891A JP H05148563 A JPH05148563 A JP H05148563A
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alloy foil
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JP3190398A
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Makoto Saga
誠 佐賀
Michio Endo
道雄 遠藤
Yuichi Sato
有一 佐藤
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、単ロール法によってエッチングし
易い合金箔を製造し、これを組み込んで積層することに
よって、エッチング深さを大きくし、且つ表面積を拡大
し、静電容量やCV積等の優れた特性を付与する電解コ
ンデンサ用の陽極材料を提供する。 【構成】 本発明は微細なデンドライト状金属間化合物
を晶出し、冷却ロールと接触した表面側に合金元素の固
溶相を有する急冷凝固Al合金箔を、該微細金属間化合
物は溶解しないが、Al母相および前記固溶相を溶解す
る温度範囲で再溶解し、その後回転する単ロール表面に
溶湯を噴出し、比較的遅い冷却速度で強制固溶相を生成
することなしに凝固して電解コンデンサ電極用材料を製
造する。 【効果】本発明により、静電容量の極めて大きい陽極材
料とすることができ、電解コンデンサを高性能化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、凝固箔を複数重ね合わ
せて芯材に積層し、高い静電容量を有せしめる電解コン
デンサの電極材料としてのAl合金凝固箔の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】電解コンデンサ電極用材料は、電解エッ
チング処理で表面を粗面化し、表面積を拡大した上に陽
極酸化処理で絶縁皮膜を形成することにより静電容量を
高め、大容量化をはかっている。即ち、大容量のコンデ
ンサを製造するには、電極材料の表面積を大きくし、ま
た、薄く、かつ絶縁性のよい皮膜を表面に形成すること
が、必要とされている。
【0003】従来電極用材料としては、比較的製造し易
いAl箔が用いられている。このAl箔を酸化処理する
とAl2 3 皮膜が生成するが、Al2 3 の誘電率
は、他の金属、例えばTaやTi等の酸化皮膜(Ta2
5 やTiO2 )に比べてそれほど高くない。そのため
機械的手段あるいは電気化学的なエッチング方法によっ
て、表面積を増大すると共に、一方で酸化皮膜の形成す
る陽極化成処理法を改善するなどして、静電容量を高め
る試みも行われているが、これらの方法によっても、十
分に高い特性改善には至っていない。
【0004】近時、陽極材料として、純Alに他の合金
元素(いわゆるバルブメタル)を加えたAl合金を使用
し、この合金を急冷凝固法で製造することにより、大容
量の電解コンデンサを得ることを、例えば特開平1−1
24212号公報で開示している。これには、Al中
に、Ti、Ta、Zr、HfおよびNbなどのバルブメ
タルの少くとも1種を含み、これらのバルブメタルと、
Alとの金属間化合物を微細に分散晶出させた合金箔電
極を提示している。
【0005】しかしながら、このような合金箔に晶出す
る金属間化合物は硬く、合金箔の延性を低下させる。特
に静電容量確保のため、合金元素添加量を増加させる
と、この傾向が大きくなり、電解コンデンサ電極材
(箔)の重要な特性の一つである折り曲げ強度が低下す
るという問題が生じる。
【0006】この曲げ強度を改良するために、Al箔を
芯材とし、急冷凝固法で製造したAl合金箔を両側に積
層した電解コンデンサ用電極材料が特開平1−2902
17号公報に開示されている。
【0007】上記公報に開示された発明によれば、それ
なりの高い特性が得られているが、電極表面積を更に大
きくすれば静電容量を増加することができる。そのため
には電極構成の厚さを大きくし、エッチング深さを十分
にとって表面積の増大を図らなければならない。しかし
単ロール法によって製造される急冷凝固箔を、電極材に
適する微細な凝固組織にして、即ち冷却速度を大きくし
たままで厚さを大きくするには限度があり、従って表面
積を増加するには、自ずから制約がある。
【0008】本発明者等はこのような現状に鑑み、単ロ
ール法によって得られる急冷凝固合金箔の箔厚さを最大
限にし得る範囲内において、エッチングが容易になる加
工を施した急冷凝固箔を含めて複数枚重ね、電極材の厚
さを更に大きくして静電容量やCV積等の優れた特性を
有する電解コンデンサ用陽極材料を提案している。しか
し、単ロール法によって製造した急冷凝固合金箔は、ロ
ール接触面にエッチングされにくい合金元素の固溶相が
形成さるため、この様な箔を複数枚積層したとしても、
その中間位置の箔の固溶相がバリヤーとなってエッチン
グの進行を妨げ、前記厚み効果が有効に得られない。そ
のため形成された固溶相を除去した急冷凝固箔を中間層
に使用することを前記提案の目的としている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】単ロール法によって製
造する急冷凝固合金箔の厚さは高々100μmであり、
その表層に形成される固溶相を除去するには技術的に正
確度を要し、従って多くの手数が掛かる。本発明は上記
のような複雑な固溶相除去手段を不要にするものであっ
て、冷却凝固して製造する合金箔自体に固溶相を生成し
ないようにし、これを積層中間層に使用することによっ
て、高い静電容量やCV積を得ることができる電解コン
デンサ電極用材料の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、微細
なデンドライト状金属間化合物を晶出し、冷却ロールと
接触した表面側に合金元素の固溶相を有する急冷凝固A
l合金箔を、該微細金属間化合物は溶解しないが、Al
母相および前記固溶相を溶解する温度範囲で再溶解し、
その後回転する単ロール表面に溶湯を噴出し、比較的遅
い冷却速度で固溶相を生成することなしに凝固すること
を特徴とする電解コンデンサ電極用材料の製造方法であ
る。
【0011】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の対象
とする凝固箔は、Alをベースにし、これにTi,Z
r,Hf及びTa,Nb等のバルブメタルの少なくとも
1種を含む合金であり、これらのバルブメタルとAlと
の金属間化合物が微細に晶出している。
【0012】単ロール法によって製造される凝固箔は、
一つの回転するロール表面に、容器内に収容している前
記合金の溶湯を噴出し、ロールにより冷却されて箔とな
る。この際、ロールの回転速度によって冷却速度が異な
り、高速回転して急速冷却すると、形成される箔のロー
ルに接触するロール面側には、その表層にエッチングし
にくい固溶相が生成する。一方自由面は、ロール面より
も冷却速度が遅くなり、そしてロール面より自由面に向
かって微細な金属間化合物が晶出した凝固組織が発達形
成される。この様な組織とするためには、ロールの回転
速度を高速(ロール周速で10m/秒以上)にし、自由
面側においても高い冷却速度を維持する必要があり、従
って箔厚をそれ程大きくすることができず、せいぜい1
00μm程度である。
【0013】ここで固溶相とはベース金属のAlの中に
Ti、Zr、HfおよびTa、Nb等の合金元素が例え
ば1wt%以上とかなり固溶している相である。この固溶
相は通常の冷却速度での凝固では生成しないが、例えば
単ロール法のように急冷凝固できる場合で、しかもロー
ル面のように非常に大きな冷却速度で凝固するところで
生成する。
【0014】表面積を増大するために、急冷凝固合金箔
はエッチングされるが、この際、ロール面からのエッチ
ングでは固溶相が腐食のバリヤーになり、固溶相間に露
出するAl地が腐食孔となってエッチングが奥深く、し
かも、微細に晶出した凝固組織に沿って進行するため
に、表面積の増大が顕著になる。従って、複数枚積層し
て電極材とする場合には、最表面が固溶相になるように
配置する。しかし、中間層に固溶相のある箔を使用する
と、この部分でエッチングは進行しなくなり、積層した
目的は達成されなくなる。
【0015】本発明は、この様な中間層に使用するため
に固溶相がなく、しかもAl母相中に微細な金属間化合
物が晶出した箔を製造する。即ち本発明の素材は、Al
にTi,Zr,Hf,Ta,Nb等の少なくとも1種を
3at%以上含有する合金を溶融し、これを単ロール法で
急冷凝固したAl合金箔であり、該箔のロール面側表層
には固溶相が生成しているが、厚み方向にはデンドライ
ト状金属間化合物が微細に形成されている。この鋳造素
材の固溶相を消失し、かつ形成された微細金属間化合物
を使用するために、該素材を再溶解するのであるが、こ
の再溶解温度を、微細な金属間化合物は溶解せず、Al
母相と固溶相を溶解する温度域とし、そして、この溶湯
を比較的低い冷却速度で凝固する。再溶解温度は、通常
Alの溶融温度が660℃であるからこれ以上の温度が
必要であり、また金属間化合物の溶融温度は種類によっ
て異なるが、例えばAl3 Zrでは1582℃であるの
でその温度以下にしなければならず、好ましくは融点よ
り100℃以下に設定するとよい。また、凝固させる冷
却速度は102℃/秒以下にすることが好ましい。この
結果、Al地に微細金属間化合物が粗大化すること無く
分散する。
【0016】本発明は、この様な急冷凝固箔の各面の特
性を活用し、一枚の急冷凝固箔であるならばそれだけの
表面積拡大しか図れないものを、心材の少なくとも1面
に、Al合金箔を3枚以上の複数枚重ね、しかもその中
間に本発明材を積層することにより、エッチングを心材
近傍まで深く進行させ、これを化成処理して絶縁被膜を
形成すれば、極めて有用な大容量の電解コンデンサ用陽
極材料となる。
【0017】図1は、本発明法による合金箔を用いて製
造した電解コンデンサ用陽極材料の横断面概要図の一例
であり、1は芯材、2(2a,2b,2c,2d,)は
ロール面Rに固溶相を有する急冷凝固合金箔、3(3
a,3b)はを本発明法によって製造した固溶相のない
合金箔を示す。図中Fは自由面である。心材1は、導電
性に優れ、曲げ加工性の良好な純Alが良く、また急冷
凝固箔2は高誘電率を有するバルブメタル、例えばT
i,Zr,Hf,Ta,Nb等の少なくとも1種とAl
との合金箔を用いる。図示の例では、芯材1の各面に、
急冷凝固合金箔2a,2b,とその中間に本発明合金箔
3aが、また急冷凝固合金箔2c,2dとその中間に本
発明合金箔3bが、それぞれ3層となる構成としてお
り、最外層の箔2a,2dの最外面と、最内層の箔2
b,2cの芯材に接する最内面とがロール面Rになるよ
うにし、中間層の箔3a,3bは、他の箔2a〜dの自
由面Fと接した7層に積層した場合を示している。しか
し、本発明はこれに限定するものでなく、芯材1の1面
だけに積層する場合もさらに芯材の1面もしくは両面に
4枚以上積層する場合も包含する。積層の方法は、芯材
1と急冷凝固合金箔2とを加熱圧着や圧延等既に知られ
ている手段で実施すればよく、これらがエッチングや加
工によって剥離しないよう密に接着すれば何れの方法を
採用してもよい。
【0018】上記積層陽極用材料は、エッチング処理に
付されるが、積層急冷凝固合金箔の最表面での固溶相は
エッチングされにくいため表面を維持し、固溶相間に露
出するAl素地を起点として箔内部にエッチングが凝固
組織に沿って進行する。しかも中間層には固溶相がなく
エッチングされ易くなっているため、これらを通ってエ
ッチングは表層−中間層−内層へと奥深くまで達する。
芯材1と急冷凝固合金箔2b,2cとの境界には、それ
ぞれの箔2b,2cに形成された固溶層が存在するた
め、そこまでエッチングが進行してもこれによって阻止
される。本発明は、この様にエッチングし易い多層構成
としたため、エッチング深さをより大きくでき、材料表
面積を極めて拡大することができる。
【0019】
【実施例】Ti:8wt%を含有するAl−Ti合金、及
びZr:18wt%を含有するAl−Zr合金を1500
℃に加熱溶解し、この溶湯を1600rpm で回転してい
る直径300mmの単ロール上に圧力0.8kg/cm2 で噴
出して凝固し、急冷凝固合金箔(素材)を製造した。こ
の素材箔をさらに700℃で溶解し、この溶湯を100
0rpm で回転している直径300mmのBNを塗布した単
ロール上に圧力0.5kg/cm2 で噴出し、凝固して幅4
0mm,厚さ100μm程度の本発明合金箔を製造した。
得られた合金箔の断面構造を調査したところ、ロール面
側にはTi及びZr固溶相はほぼ認められず、微細な金
属間化合物が分散していた。
【0020】また、Al−Ti合金及びAl−Zr合金
の2種類の合金系を使用して図1に示すような積層材試
料を製造し、下記条件にてエッチング、化成処理を施し
た後、静電容量及び耐電圧を測定した。その結果を表1
に示す。表中試料A−1及びB−1はAl−8wt%Ti
合金、試料A−2及びB−2はAl−18wt%Zr合金
であるり、試料Aは上記本発明合金箔を中間層として用
いていないもの、試料Bは上記本発明合金箔を中間層と
して用いた試料である。 [エッチング条件] エッチング液:6%塩酸溶液、電気量:300C/cm2 [化成条件] 化成液:ホウ酸溶液、化成電圧:20V
【0021】
【表1】
【0022】表1から明らかのように、中間層に本発明
によって製造した合金箔を用いた試料Bは何れも優れた
CV積を示している。また、測定後のクラッド箔から光
学顕微鏡用サンプルを作製し、表面を鏡面研磨下後、光
学顕微鏡により観察したところA−1,2は中間層箔の
固溶相部分でエッチングが止まっている領域が多く、表
面からのエッチング組織の剥離が著しい。一方B−1、
2においては第3層までエッチングが進行しており、表
面からの剥離も極めて少なかった。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明法によれば、芯材
の一面あるいは両面に、単ロール法で製造した急冷凝固
合金箔をエッチングに支障のないように3層以上の多層
にし、中間層に本発明法によって製造した合金箔を積層
して圧着したクラッド箔にすることにより、エッチング
深さをより大きくすることが可能となって、静電容量の
極めて大きい陽極材料を簡易に且つ生産性よく得ること
ができ、電解コンデンサを一層高性能に成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法によって得た合金箔を用いた陽極用材
料の一例を示す横断面図である。
【符号の説明】
1:芯材 2:急冷凝固合金箔 3:本発明の合金箔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微細なデンドライト状金属間化合物を晶
    出し、冷却ロールと接触した表面側に合金元素の固溶相
    を有する急冷凝固Al合金箔を、該微細金属間化合物は
    溶解しないが、Al母相および前記固溶相を溶解する温
    度範囲で再溶解し、その後溶湯を単ロール法で冷却し固
    溶相を生成することなしに凝固することを特徴とする電
    解コンデンサ電極用材料の製造方法。
JP3190398A 1991-07-30 1991-07-30 電解コンデンサ電極用材料の製造方法 Withdrawn JPH05148563A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0845542A1 (de) * 1996-11-27 1998-06-03 KS Aluminium Technologie Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Aluminium Halbzeugen
US11538697B2 (en) 2019-09-11 2022-12-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate processing apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0845542A1 (de) * 1996-11-27 1998-06-03 KS Aluminium Technologie Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Aluminium Halbzeugen
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Effective date: 19981008