JPH09180968A - 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 - Google Patents

電解コンデンサ電極用アルミニウム箔

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JPH09180968A
JPH09180968A JP33360495A JP33360495A JPH09180968A JP H09180968 A JPH09180968 A JP H09180968A JP 33360495 A JP33360495 A JP 33360495A JP 33360495 A JP33360495 A JP 33360495A JP H09180968 A JPH09180968 A JP H09180968A
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JP
Japan
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ppm
foil
thickness
aluminum
electrolytic capacitor
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JP33360495A
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English (en)
Inventor
Ichizo Tsukuda
市三 佃
Tadao Fujihira
忠雄 藤平
Tomoaki Yamanoi
智明 山ノ井
Kimitoku Sugimoto
公徳 杉本
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Altemira Co Ltd
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電容量を増大し得る電解コンデンサ電極用
アルミニウム箔の提供を目的とする。 【解決手段】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
いて、アルミニウム純度が99.8%以上であり、かつ
箔の少なくとも片面の表面から厚さ0.1μmの表層部
において、Sb;100〜10000ppmおよびP
b;10〜1000ppmを含有することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電解コンデンサ
電極用アルミニウム箔に関する。
【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Al箔には、その実効面積を拡大
して単位面積当たりの静電容量を増大するため、通常、
電気化学的あるいは化学的エッチング処理が施される。
【0003】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が得られない。このため、一般的に
は箔圧延後の最終焼鈍工程において、立方体方位を多く
有する集合組織にして箔のエッチング特性を向上させる
べく、450℃程度以上の高温加熱処理が施されてい
る。また、箔の化学組成に関しては、箔全体あるいは表
層部に微量元素を添加することが行われている(特開平
6−316737号等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の高温加
熱処理を施したアルミニウム箔、あるいは微量元素を添
加したアルミニウム箔は、昨今の電解コンデンサの高静
電容量化の要求に対して十分な満足を得るものではなか
った。
【0005】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、静電容量を増大し得る電解コンデ
ンサ電極用アルミニウム箔の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者は鋭意研究の結果、アルミニウム箔にSb−
Pb表面濃化層を設け、さらに微量元素を添加し、ある
いはさらに結晶粒界の方位差を規定することで、エッチ
ングピットを均一かつ高密度に分布させ、高静電容量箔
が得られることを見出した。
【0007】この発明は、かかる知見に基いてなされた
ものであって、表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
いて、アルミニウム純度が99.8%以上であり、かつ
箔の少なくとも片面の表面から厚さ0.1μmの表層部
において、Sb;100〜10000ppmおよびP
b;10〜1000ppmを含有することを基本要旨と
する。
【0008】この発明に係るアルミニウム箔のアルミニ
ウム純度に99.8%以上を必要とするのは、99.8
%未満の純度では、エッチング時にエッチングピットの
成長が多くの不純物の存在によって阻害され、本発明範
囲のSb−Pb濃化層の形成によってもなお均一な深い
トンネル状のエッチングピットを形成できず、従って静
電容量の高いアルミニウム箔を得ることができないから
である。好ましくはアルミニウム純度を99.9%以上
とするのが良い。
【0009】アルミニウム箔表層部のSbおよびPb
は、エッチングによりピットを高密度かつ均一に分布さ
せるために必要な元素である。即ち、一般にエッチング
初期には箔表面に存在する表面の凹凸や油、ロールコー
ティングなどの付着物、あるいはそれらが変質したもの
から発生する不均一な局部溶解ピットが発生し、エッチ
ングピット密度の不均一性(疎・密)を生じ、著しい場
合には表面がクレーター状に溶解する。この不均一性は
エッチング終了後も残り、静電容量低下の原因となって
いる。そこで、このような不具合点を防止するために、
これら表面に存在するエッチングピットの不均一要因を
制御する試みが行われているが、発明者は、この点につ
いて鋭意研究の結果、Sb−Pb表面濃化層を有するア
ルミニウム箔がエッチングピットの局部性をなくすとと
もに、高密度に形成させる効果を有することを知見し
た。即ち、Sb−Pb表面濃化層があると、Sb単独あ
るいはPb単独で存在する場合よりもAlとの濡れ性が
向上し、Alマトリックス中に均一に分散しやすくな
り、かつこの合金層がエッチピットの核となるため、均
一かつ高密度に分散したエッチングピットが発生するの
である。このような効果を得るために、表面から厚さ
0.1μmの表層部において、Sb含有量は100pp
m以上必要であるが、10000ppmを越えると濃度
が高すぎて著しい表面溶解が起こり、高静電容量箔を得
ることができない。そこで、表面から厚さ0.1μmの
表層部におけるSb含有量は、100〜10000pp
mとする必要がある。特に好ましくは200〜5000
ppmとするのが良い。また、同様の理由により、Pb
含有量は10〜1000ppmとする必要があり、特に
20〜500ppmが好ましい。このようなSb−Pb
濃化層は、箔の少なくとも片面に存在すれば良い。もち
ろん両面に存在していても良い。
【0010】上述の如く表層部にSbおよびPbを高濃
度に含有するアルミニウム箔の製造は、特に規定される
ことはないが、次のような方法を例示できる。即ち、芯
部を構成する組成のアルミニウム鋳塊に、面削、熱間圧
延、冷間圧延(中間焼鈍を含む)、最終焼鈍を経て製作
したアルミニウム箔の表面に、Sb−Pb合金を蒸着
し、あるいは溶融Sb−Pb合金中にアルミニウム箔を
浸漬することにより、箔表面にSb−Pb合金層を形成
したのち、400〜600℃で1時間以上の加熱により
拡散処理を施す。その際、蒸着あるいは浸漬に使用する
Sb−Pb合金の組成比率は、重量比でSb/Pb≧6
5/35となることが好ましい。これは、Sb−Pbの
合金相状態図における固液相線を越えて完全に液化する
と、粒界拡散性が強まりSbとPbとの濃度分布が不均
一になるためである。また、表層部の厚さおよび該層に
おけるSb含有量およびPb含有量は、前記Sb−Pb
合金層の組成および厚さ、拡散処理処理条件等により調
節することができる。
【0011】また、箔の芯部に次の各微量元素を添加す
ることにより、さらに静電容量の増大を図ることができ
る。
【0012】CuおよびZnは、Alマトリックス中に
固溶することにより、箔の溶解性を増してエッチングピ
ットの成長を促進し、静電容量を増大させる。このよう
な効果においてCu、Znは均等物であり、少なくとも
1種を含有すれば良い。Cu含有量は5ppm未満では
前記効果が乏しく、また80ppmを越えると局部溶解
性が強まり、エッチピットの均一分布を妨げる。そのた
め、Cu含有量は5〜80ppmの範囲が好ましく、特
に好ましくは8〜50ppmである。また、Zn含有量
も、Cuと同様の理由により5〜50ppmが好まし
く、特に好ましくは8〜20ppmである。
【0013】Gaは、結晶粒界または亜粒界に偏析しや
すく、単独ではエッチピットの不均一分布をもたらす元
素であるが、SbおよびPbの存在下ではこれら元素の
侵入を抑止し、エッチピットの均一分散性を高める効果
がある。Ga含有量は、5ppm未満では前記効果に乏
しく、50ppmを越えると局部溶解性が強まり、エッ
チピットの均一分布を妨げる。そのため、Ga含有量は
5〜50ppmが好ましく、特に好ましくは8〜20p
pmである。
【0014】Fe、Siは、マトリックス中でAlとの
化合物を形成しやすく、これらの元素の分散状態を制御
することにより、エッチピット分布を均一にすることが
できる。このような効果においてFe、Siは均等物で
あり、少なくとも1種を含有すれば良い。しかし、含有
量が多いとエッチング時の過溶解の原因となり静電容量
が低下する。そのため、Fe含有量は5〜60ppmが
好ましく、特に好ましくは10〜20ppmである。ま
た、Si含有量は5〜80ppmが好ましく、特に好ま
しくは15〜30ppmである。
【0015】以上の添加元素は、アルミニウム箔の芯部
に含有することにより静電容量の増大に寄与するが、表
層部における含有を制限するものではない。
【0016】さらに、芯部における結晶粒界の方位差を
規定することによっても、静電容量の増大を図ることが
できる。即ち、マトリックスの結晶粒界の方位差が大き
くなると、添加元素の拡散は結晶粒界で優先的に進むた
めに、粒界エッチング性が強まり却ってエッチピットの
不均一性が増す。そのため、方位差が10゜以下の結晶
粒界が全体の80%以上を占めることが好ましく、特に
好ましくは、方位差が5゜以下であり、占有率90%以
上である。
【0017】
【実施例】次に、この発明の電解コンデンサ電極用アル
ミニウム箔の具体的実施例について説明する。
【0018】まず、アルミニウム箔の芯部を構成するた
めに、表1に示すa〜kの各種組成のアルミニウム鋳塊
を面削した後、熱間圧延、冷間圧延(中間焼鈍を含む)
を施し、さらに最終焼鈍を行った。次いで、箔表面に、
組成の異なるSb−Pb合金を蒸着したのち、550℃
×3時間の加熱拡散処理を施し、最終的に厚さが100
μmで、表層部にSb−Pb濃化層を有するアルミニウ
ム箔を作製した。なお、表2のNo. 14はSbおよびP
bの蒸着を行わず、No. 15はPbのみを蒸着したのち
同一条件で加熱拡散処理を行った。
【0019】上述のようにして作製した各アルミニウム
箔について、表面から厚さ0.1μmの表層部における
Sb含有量およびPb含有量を測定するとともに、芯部
における方位差が10゜以下の結晶粒界の占有率を調べ
た。表2にこれらの結果を示す。
【0020】次に、各アルミニウム箔について、以下の
条件でエッチングを実施したのち、得られたアルミニウ
ム箔を5%ホウ酸液中で250Vに化成したときの静電
容量を測定した。その結果を、試料No. 15の静電容量
を100%としたときの相対比較にて表2に示す。
【0021】 [エッチング条件] 前処理:なし 一次エッチング 液組成:5%HCl+10%H2 SO4 、液温:70℃ 電流密度:直流20A/dm2 、時間:100秒 二次エッチング 液組成:5%HCl、液温:80℃、 電流密度:直流5A/dm2 、時間:8分
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表1および表2の結果から、表面に本発明
範囲のSb−Pb表面濃化層を有する本発明実施品は、
本発明範囲を逸脱する比較品に較べて静電容量を増大し
得ることを確認し得た。また、芯部にCu、Zn、G
a、Fe、Siを所定範囲で添加すること、あるいは方
位差の小さい結晶粒界の占有率を高めることにより、さ
らに静電容量の増大しうることも確認し得た。
【0024】
【発明の効果】この発明に係る電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、基本的に、表面から厚さ0.1μmを
除く芯部において、アルミニウム純度が99.8%以上
であり、かつ箔の少なくとも片面の表面から厚さ0.1
μmの表層部において、Sb;100〜10000pp
mおよびPb;10〜1000ppmを含有することを
特徴とするものであるから、エッチピットの密度を高め
るとともに均一に分散させ、エッチング処理により極め
て大きな拡面率を得ることができる。従って、大きな静
電容量を有し電気的特性に優れた電解コンデンサ電極用
アルミニウム箔となしうる。
【0025】また、上記のSb−Pb濃化層を有する箔
の芯部の組成として、アルミニウム純度を99.8%以
上とするとともに、Cu:5〜80ppm、Zn:5〜
50ppmのうちの少なくとも1種を含有させることに
より、エッチング時の箔の溶解性が増し、さらに大きな
静電容量を有する電解コンデンサ電極用アルミニウム箔
となしうる。また、前記芯部におけるGa含有量を5〜
50ppmとすることにより、一層エッチピットの均一
分散性が高まり、さらに大きな静電容量を有する電解コ
ンデンサ電極用アルミニウム箔となしうる。また、前記
芯部におけるFe含有量を5〜60ppmおよび/また
はSi含有量を5〜80ppmとすることにより、エッ
チピットの分布が一層均一になり、さらに大きな静電容
量を有する電解コンデンサ電極用アルミニウム箔となし
うる。
【0026】さらに、上記のSb−Pb濃化層を有する
箔の芯部において、方位差が10゜以下の結晶粒界の占
有率を80%以上とすることにより、粒界での優先的な
エッチングが抑制されてエッチピットの分布が一層均一
になり、さらに大きな静電容量を有する電解コンデンサ
電極用アルミニウム箔となしうる。
フロントページの続き (72)発明者 杉本 公徳 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、アルミニウム純度が99.8%以上であり、かつ
    箔の少なくとも片面の表面から厚さ0.1μmの表層部
    において、Sb;100〜10000ppmおよびP
    b;10〜1000ppmを含有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箔。
  2. 【請求項2】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、Cu:5〜80ppm、Zn:5〜50ppmの
    うちの少なくとも1種を含有するとともに、アルミニウ
    ム純度が99.8%以上であり、かつ箔の少なくとも片
    面の表面から厚さ0.1μmの表層部において、Sb;
    100〜10000ppmおよびPb;10〜1000
    ppmを含有することを特徴とする電解コンデンサ電極
    用アルミニウム箔。
  3. 【請求項3】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、Ga;5〜50ppmを含有するとともに、アル
    ミニウム純度が99.8%以上であり、かつ箔の少なく
    とも片面の表面から厚さ0.1μmの表層部において、
    Sb;100〜10000ppmおよびPb;10〜1
    000ppmを含有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箔。
  4. 【請求項4】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、Fe:5〜60ppm、Si:5〜80ppmの
    うちの少なくとも1種を含有するとともに、アルミニウ
    ム純度が99.8%以上であり、かつ箔の少なくとも片
    面の表面から厚さ0.1μmの表層部において、Sb;
    100〜10000ppmおよびPb;10〜1000
    ppmを含有することを特徴とする電解コンデンサ電極
    用アルミニウム箔。
  5. 【請求項5】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、Cu:5〜80ppm、Zn:5〜50ppmの
    うちの少なくとも1種と、Ga;5〜50ppmとを含
    有するとともに、アルミニウム純度が99.8%以上で
    あり、かつ箔の少なくとも片面の表面から厚さ0.1μ
    mの表層部において、Sb;100〜10000ppm
    およびPb;10〜1000ppmを含有することを特
    徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
  6. 【請求項6】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、Cu:5〜80ppm、Zn:5〜50ppmの
    うちの少なくとも1種と、Fe:5〜60ppm、S
    i:5〜80ppmのうちの少なくとも1種とを含有す
    るとともに、アルミニウム純度が99.8%以上であ
    り、かつ箔の少なくとも片面の表面から厚さ0.1μm
    の表層部において、Sb;100〜10000ppmお
    よびPb;10〜1000ppmを含有することを特徴
    とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
  7. 【請求項7】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、Ga;5〜50ppmと、Fe:5〜60pp
    m、Si:5〜80ppmのうちの少なくとも1種とを
    含有するとともに、アルミニウム純度が99.8%以上
    であり、かつ箔の少なくとも片面の表面から厚さ0.1
    μmの表層部において、Sb;100〜10000pp
    mおよびPb;10〜1000ppmを含有することを
    特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
  8. 【請求項8】 表面から厚さ0.1μmを除く芯部にお
    いて、Cu:5〜80ppm、Zn:5〜50ppmの
    うちの少なくとも1種と、Ga;5〜50ppmと、F
    e:5〜60ppm、Si:5〜80ppmのうちの少
    なくとも1種とを含有するとともに、アルミニウム純度
    が99.8%以上であり、かつ箔の少なくとも片面の表
    面から厚さ0.1μmの表層部において、Sb;100
    〜10000ppmおよびPb;10〜1000ppm
    を含有することを特徴とする電解コンデンサ電極用アル
    ミニウム箔。
  9. 【請求項9】 前記芯部において、方位差が10゜以下
    の結晶粒界が全体の80%以上を占める請求項1乃至8
    のいずれかに記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム
    箔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3886221A4 (en) * 2018-11-22 2022-08-03 Sumitomo Chemical Company Limited NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR ANHYDROUS SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE, CELL AND LAMINATE

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EP3886221A4 (en) * 2018-11-22 2022-08-03 Sumitomo Chemical Company Limited NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR ANHYDROUS SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE, CELL AND LAMINATE
US12148924B2 (en) 2018-11-22 2024-11-19 Sumitomo Chemical Company, Limited Anode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, anode, battery, and laminate

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