JPH06188155A - 電解コンデンサ電極用アルミニウム材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム箔表面に、箔の幅および長さの
両方向において厚さが均一で、かつ均一にエッチング核
を有する酸化皮膜を確実に形成させて、エッチング性能
に優れ高静電容量を確実に得ることのできる電解コンデ
ンサ用アルミニウム材料の製造方法を目的とする。 【構成】 本発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム
材料の製造方法は、アルミニウム箔を高温加熱する加熱
工程と、この加熱工程により加熱処理されたアルミニウ
ム箔の表面層を除去する表面除去工程と、この表面除去
工程により表面層を除去されたアルミニウム箔を、その
長さ方向に連続的に雰囲気加熱してその新たな表面に酸
化皮膜を形成させる酸化皮膜形成工程とを実施すること
を特徴とすることを特徴とする。また、アルミニウム箔
中のＦｅ含有量が１０ｐｐｍの場合は、前記加熱工程を
低温加熱とこれに続く高温加熱の２段階加熱とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解コンデンサ電極用
アルミニウム材料の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサ用電極材と
して一般に用いられるアルミニウム箔には、その実効面
積を拡大して単位面積当りの静電容量を増大するため、
一般に電気化学的あるいは化学的エッチング処理が施さ
れる。しかし、箔を単にエッチング処理するのみでは十
分な静電容量を得られなかった。

【０００３】そこで、本出願人は、エッチング適性に優
れ多数のエッチングピットを形成しえて、拡面率ひいて
は静電容量の大きな電解コンデンサ電極材を確実にかつ
安定して提供し得るアルミニウム材料の製造方法とし
て、特開平３−１２２２６０号に開示されている方法を
提供した。この方法は、アルミニウム箔の表面層を除去
した後、除去後の表面に厚さ５〜５０オングストローム
の酸化皮膜を形成する工程と、その後酸化皮膜の合計厚
さが７０オングストロームを超えない範囲で高温加熱す
る工程を実施するものである。この方法は、箔の表面層
除去により表面不均一層を除去して、その後の酸化膜形
成工程で皮膜欠陥からなる多数のエッチング核を有する
酸化皮膜を形成し、ひいてはエッチング適性を向上させ
て静電容量の増大を図ることを目的としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述さ
れた方法は、高温加熱工程においては前工程で形成され
た酸化皮膜の厚さが７０オングストロームを超えないよ
うに、雰囲気、温度、時間等の加熱条件を厳しく制御し
なければならず、このことが品質の高い製品を安定して
製造するための問題点となっていた。なぜならば、僅か
な加熱条件の相違により酸化皮膜の厚さが所期したより
も厚くなったりばらついたりするおそれあり、高温加熱
処理によって形成される酸化皮膜の厚さが厚すぎると、
前工程で形成されたエッチング核が消去されたり、厚さ
が不均一になるとエッチング適性もばらつくためであ
る。特に、アルミニウム箔をコイル状態のままで酸化皮
膜形成処理した場合は、コイルの幅方向および長さ方向
において均一な酸化膜が得られないという問題点もあっ
た。

【０００５】本発明は、これらの問題点を解消すること
を目的として、アルミニウム箔表面に、箔の幅および長
さの両方向において厚さが均一で、かつ均一にエッチン
グ核を有する酸化皮膜を確実に形成させて、エッチング
性能に優れ高静電容量を確実に得ることのできる電解コ
ンデンサ用アルミニウム材料の製造方法を提供しようと
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明である
電解コンデンサ電極用アルミニウム材料の製造方法は、
前記目的を達成するために、アルミニウム箔を高温加熱
する加熱工程と、この加熱工程により加熱処理されたア
ルミニウム箔の表面層を除去する表面除去工程と、この
表面除去工程により表面層を除去されたアルミニウム箔
を、その長さ方向に連続的に雰囲気加熱してその新たな
表面に酸化皮膜を形成させる酸化皮膜形成工程とを実施
することを特徴とするものである。

【０００７】また、本願の第２の発明である電解コンデ
ンサ電極用アルミニウム材料の製造方法は、１０ｐｐｍ
以下のＦｅを含有するアルミニウム箔について、前記加
熱工程において該アルミニウム箔を低温加熱したのちさ
らに高温加熱する２段階の加熱方式をとることを特徴と
するものである。

【０００８】これらの発明に用いられるアルミニウム箔
は、純度９９．９％以上の高純度のものが望ましいが、
これに限定されることはなく、電解コンデンサ用に使用
される範囲内の純度のものであれば良い。

【０００９】これらの発明の初段の加熱工程において共
通して行われる高温加熱は、アルミニウム箔の結晶組織
の方位を（１００）方位に整えてエッチング特性を向上
させることを主目的とするものである。この高温加熱の
雰囲気は特に限定されるものではないが、続いて行われ
る表面層除去処理をできるだけ容易にするために、水
分、酸素を可及的除去した雰囲気中で加熱するのが望ま
しく、具体的にはＡｒガス等の不活性ガス中あるいは１
０^−３Ｔｏｒｒ程度以下の真空中で加熱するのが良い。
また、加熱条件としてはアルミニウム箔の組成によって
異なるが、昇温速度５０℃／分以下、保持温度４６０〜
５５０℃、保持時間は１０分〜２４時間が望ましい。な
お、前記昇温速度は通常５０〜１００℃／時間程度の緩
やかな速度で行われる。また、アルミニウム箔中のＦｅ
含有量が１０ｐｐｍ以下の場合は、箔圧延時に歪みが生
じやすいために、前記高温加熱に先駆けて低温で加熱し
歪み取りを行う第２の発明の方法を適用するのが好まし
い。この低温加熱処理条件も特に限定されるものではな
いが、１８０〜２５０℃で１〜１０時間程度行うのが良
い。

【００１０】これらの発明において、前記加熱工程後に
行われる表面層除去工程は、アルミニウム箔表面の不均
質層を除去することを目的として実施される。即ち、箔
圧延後のアルミニウム箔表面には、油分、圧延で形成さ
れた不均質な酸化膜が存在したり、またアルミニウム箔
表面近傍には圧延変質層や圧延時のロールコーティング
等による汚染層が不均一に存在し、これらが酸化皮膜の
不均一性をもたらす原因となる。したがって、均一な酸
化皮膜の形成を促進すべく、前記不均質層の除去を行う
ものである。しかし、必ずしもアルミニウム箔の表面を
所定深さに除去しなければならないものではなく、脱脂
レベル換言すれば純水の接触角が３０°以下程度のレベ
ル（純粋スプレーＯＫレベル）に油を除去するものであ
っても良い。もちろん、不均一層を完全に除去した方が
望ましいが、この場合は、除去厚さを５オングストロー
ム以上に亘って行うのが良く、特に好ましくは５０オン
グストローム以上とするのが良い。上限は特にないが１
０００オングストローム程度で表面層除去の効果が飽和
するため、それを超える除去は無益である。

【００１１】表面層除去処理の具体的手段は特に限定す
るものではない。所定深さに亘って除去する場合には、
アルカリエッチング、酸エッチング等の湿式法によって
も良いし、エキシマレーザー（ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣ
ｌ）等のレーザー加工、電子ビーム加工、イオンビーム
加工、反応性ガスエッチング、プラズマエッチング等の
乾式法によっても良いが、乾式法による方が表面層の除
去厚さを均一になしうるとともに、処理時間も短縮し得
る点で好ましい。また、表面層の除去処理を脱脂レベル
にとどめる場合には、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザー、Ｃ
Ｏ_２レーザー、エキシマレーザー（ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｘ
ｅＣｌ）等を用い、これらのレーザー光を照射すれば良
い。

【００１２】これらの発明において、表面層除去工程後
の酸化皮膜形成工程は、アルミニウム箔の新たな表面に
エッチング核を均一に有する酸化皮膜を形成させること
を目的として、酸化雰囲気下での連続的雰囲気加熱、即
ちコイル状アルミニウム箔を巻き解きながら、長さ方向
に沿って雰囲気に連続的に接触させて加熱することによ
り行われる。この工程において形成される酸化皮膜の厚
さは、最適エッチング適性を発揮させるために、５〜５
０オングストロームとするのが好ましく、さらに好まし
くは１５〜５０オングストローム、特に３０〜５０オン
グストロームとするのが良い。このための加熱条件とし
ては、露点＋６０℃を目安に昇温速度１００〜１０００
℃／分程度で、８０〜５５０℃まで急速に昇温し、さら
に該温度に１０秒〜５分間保持するのが良い。

【００１３】上記により製作したアルミニウム材料は、
その後電気化学的あるいは化学的エッチング処理したの
ち、電解コンデンサ用電極材として使用する。

【００１４】なお、さらなるエッチング適性の向上を目
的として、これらの発明における高温加熱工程の前に、
従来と同様に表面層除去処理および酸化皮膜形成処理を
任意に行っても良い。

【００１５】

【作用】本願第１および第２の発明では、アルミニウム
箔の表面層の除去および酸化皮膜形成は高温加熱を含む
加熱工程後に行うため、一旦形成された酸化皮膜は再び
高温に曝されることがない。そのため、アルミニウム箔
の新たな表面に形成されたエッチング核を均一に有する
酸化皮膜においては、厚さの増加やエッチング核の消去
というエッチング適性の劣化原因が取り除かれ、製造さ
れた電解コンデンサ電極用アルミニウム材料は優れたエ
ッチング適性を発現する。しかも、このような酸化皮膜
形成処理は、コイル状のアルミニウム箔を巻き解きなが
ら連続的に雰囲気加熱することにより行われるから、コ
イルの長さおよび幅の両方向においても酸化皮膜の厚さ
が均一となる。

【００１６】さらに、アルミニウム箔に１０ｐｐｍ以下
のＦｅを含有する場合は、前記加熱工程において高温加
熱に先駆けて低温で加熱することにより、箔圧延時に生
じた歪みが解消され、高温加熱による結晶方位制御を容
易にしエッチング特性を向上させる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の電解コンデンサ電極用アルミ
ニウム材料の製造方法の具体的実施例について説明す
る。

【００１８】次の実施例１、２および比較例１、２につ
いては、供試材としてＡｌ純度９９．９９％でＦｅ含有
量が３０ｐｐｍの厚さ１００μｍのアルミニウム箔を、
また実施例３については供試材としてＡｌ純度９９．９
９％でＦｅ含有量が８ｐｐｍの厚さ１００μｍのアルミ
ニウム箔を使用した。

【００１９】実施例１〜３および比較例１〜２につき、
前記供試材を表１に示す処理条件で加熱工程、表面除去
工程、酸化皮膜形成工程を実施した。なお、実施例３は
加熱工程を低温加熱後に高温加熱を行う２段階加熱とし
た。また、比較例２は加熱工程を行わずに酸化皮膜形成
工程後に、高温焼鈍工程を実施した。

【００２０】前述された一連の処理を実施した各供試材
について、幅方向および長さ方向の全域に亘って６箇所
の酸化皮膜の厚さをハンターホール法により測定した。
各供試材の酸化皮膜の平均厚さおよびばらつきは、表２
に示すとおりであった。

【００２１】

【表１】

【表２】 表２の結果から、高温加熱後に表面除去処理および、連
続処理による酸化皮膜形成処理を行うことにより、所期
の厚さでかつアルミニウム箔の幅および長さの両方向に
おいて均一な厚さの酸化皮膜が形成されることがわかっ
た。また、このような均一な酸化皮膜の形成が安定して
高い静電容量をもたらすことも当然に予想されることで
ある。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高温加熱後に表面除去処理およびアルミニウム箔の長さ
方向に連続的に酸化皮膜形成処理を行うことにより、一
旦アルミニウム箔の表面に形成されたエッチング核を高
温処理によって消去させる危険がなく、また酸化皮膜の
厚さの増加やばらつきもなく、全体においてほぼ均一化
された状態の酸化皮膜を有する電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム材料を製造することができる。したがって、
エッチング性能に優れ、多数のエッチングピットを形成
しえて拡面率を向上させ、ひいては静電容量の大きな電
解コンデンサ電極用アルミニウム材料を確実にかつ安定
して提供することができる。

【００２３】また、アルミニウム箔中のＦｅ含有量が１
０ｐｐｍ以下の場合は、前記加熱工程において高温加熱
に先駆けて低温で加熱する２段階加熱方式を採用するこ
とにより、箔圧延時に生じた歪みが解消されてその後の
高温加熱による結晶方位制御を容易にし、Ｆｅ含有量が
１０ｐｐｍを超えるアルミニウム箔と同程度のエッチン
グ特性が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤平 忠雄 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (72)発明者 礒山 永三 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム箔を高温加熱する加熱工程
   と、この加熱工程により加熱処理されたアルミニウム箔
   の表面層を除去する表面除去工程と、この表面除去工程
   により表面層を除去されたアルミニウム箔を、その長さ
   方向に連続的に雰囲気加熱してその新たな表面に酸化皮
   膜を形成させる酸化皮膜形成工程とを実施することを特
   徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム材料の製造
   方法。
2. 【請求項２】 １０ｐｐｍ以下のＦｅを含有するアルミ
   ニウム箔を低温加熱したのちさらに高温加熱する加熱工
   程と、この加熱工程により加熱処理されたアルミニウム
   箔の表面層を除去する表面除去工程と、この表面除去工
   程により表面層を除去されたアルミニウム箔を、その長
   さ方向に連続的に雰囲気加熱してその新たな表面に酸化
   皮膜を形成させる酸化皮膜形成工程とを実施することを
   特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム材料の製
   造方法。