JP2000091164A - アルミニウムクラッド材および電解コンデンサ電極用アルミニウム箔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング特性に優れて高静電容量を実現で
きるとともに、耐折強度にも優れた電解コンデンサ電極
用アルミニウム箔、および箔の材料となるアルミニウム
クラッド材の提供を目的とする。 【解決手段】 アルミニウム箔は、Ａｌ純度を９９．８
wt％以上とするとともに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ
未満のＳｃを含有し、残部が不可避不純物からなる強化
層の少なくとも片面に、Ａｌ純度が９９．８％以上の高
純度アルミニウムからなるエッチング層がクラッドされ
てなる。

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、アルミニウムク
ラッド材および電解コンデンサ電極用アルミニウム箔に
関する。

【０００２】なお、この明細書において、「アルミニウ
ム」の語はアルミニウムおよびその合金の両者を含む意
味で用いられる。

【０００３】

【従来の技術およびその問題点】アルミニウム電解コン
デンサ電極材として用いられるアルミニウム箔には、そ
の実行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、電気化学的あるいは化学的エッチング処理が
施される。特に、製品のダウンサイジングに伴う部品の
小型化要求から、高静電容量化へのニーズがますます高
まっている。

【０００４】しかし、箔を単にエッチングしただけでは
十分な静電容量を得られず、エッチング特性を高めるた
めに、微量のＰｂやＣｕを添加する等の合金組成、熱処
理方法、結晶組織などの種々の観点から改良がなされて
いる。

【０００５】一方、高静電容量化のための拡面率の向上
にともなってエッチング層が厚くなる傾向にあり、アル
ミニウム箔の耐折強度の確保が難しくなっている。

【０００６】この発明は、このような技術背景に鑑み、
エッチング特性に優れて高静電容量を実現できるととも
に、耐折強度にも優れた電解コンデンサ電極用アルミニ
ウム箔、および箔の材料となるアルミニウムクラッド材
の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のアルミニウム
クラッド材は、前記目的を達成するために、少なくとも
一層に、Ａｌ純度を９９．８wt％以上とするとともに、
５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満のＳｃを含有し、残部
が不可避不純物からなる強化層がクラッドされてなるこ
と、あるいは少なくとも一層に、Ａｌ純度を９９．８wt
％以上とするとともに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未
満のＳｃ、５〜６０ｐｐｍのＦｅ、５〜８０ｐｐｍのＳ
ｉおよび５〜１５０ｐｐｍのＣｕを含有し、残部が不可
避不純物からなる強化層がクラッドされてなることを特
徴とする。

【０００８】また、この発明の電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、前述のアルミニウムクラッド材を箔圧
延したものであって、Ａｌ純度を９９．８wt％以上とす
るとともに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満のＳｃを
含有し、残部が不可避不純物からなる強化層の少なくと
も片面に、Ａｌ純度が９９．８％以上の高純度アルミニ
ウムからなるエッチング層がクラッドされてなること、
あるいはＡｌ純度を９９．８wt％以上とするとともに、
５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満のＳｃ、５〜６０ｐｐ
ｍのＦｅ、５〜８０ｐｐｍのＳｉおよび５〜１５０ｐｐ
ｍのＣｕを含有し、残部が不可避不純物からなる強化層
の少なくとも片面に、Ａｌ純度が９９．８％以上の高純
度アルミニウムからなるエッチング層がクラッドされて
なることを特徴とする。また、前記エッチング層は、箔
表面において、立方体方位｛００１｝〈１００〉からの
ずれ角が１０°以下の結晶粒が８０％以上を占めること
が好ましい。

【０００９】この発明のアルミニウムクラッド材および
電解コンデンサ電極用アルミニウム箔において、強化層
は微量のＳｃ添加により強度や伸びを確保している。一
般に、電極用高純度アルミニウム箔は、エッチング後の
乾燥工程や化成処理工程において３００℃以上の高温雰
囲気に曝される。このとき、硬質箔であっても軟化や再
結晶が起こり強度が低下する。また、軟質箔の場合は、
Ａｌ純度が高いために結晶粒径が大きくなり、板厚方向
の結晶粒の数が減少して伸びや耐折強度が低下する。こ
のような現象に対し、Ａｌ中に微量のＳｃを添加するこ
とで最終焼鈍後の再結晶を遅延させ、且つ微細粒に再結
晶させて、再結晶後も強度や伸びを維持することができ
る。そして、Ｓｃが添加された強化層を高純度Ａｌから
なるエッチング層にクラッドさせることにより、エッチ
ング特性を損なうことなく、強度や伸びに優れたアルミ
ニウム箔とすることができる。

【００１０】前記強化層の化学組成において、Ａｌ純度
は、不純物量を規制して過溶解によるエッチング特性の
低下を防ぐために、９９．８％以上とする必要がある。
また、Ｓｃ含有量は、５ｐｐｍ未満では前記効果に乏し
く、２０００ｐｐｍ以上では効果が飽和して多量添加は
無駄になりコストアップとなるため、５ｐｐｍ以上２０
００ｐｐｍ未満とする必要がある。Ｓｃ含有量の好まし
い下限値は５０ｐｐｍであり、特に好ましい下限値は２
００ｐｐｍであり上限値は１０００ｐｐｍである。

【００１１】さらに、Ｓｃに加えて、微量のＦｅ、Ｓ
ｉ、Ｃｕを添加することが好ましい。Ｆｅを添加するの
は、結晶粒の粗大化の防止による耐折強度向上効果が認
められるためである。また、Ｆｅ含有量は、５ｐｐｍ未
満ではその効果がなく、６０ｐｐｍを超えるとＳｃによ
る再結晶遅延効果を減じて強化効果を減ずるため、５〜
６０ｐｐｍとする必要がある。Ｆｅ含有量の好ましい下
限値は８ｐｐｍであり、好ましい上限値は５０ｐｐｍで
ある。また、Ｓｉの添加理由は結晶粒の粗大化抑止であ
る。Ｓｉ含有量は、５ｐｐｍ未満では再結晶時に粗大な
結晶粒が発生し、８０ｐｐｍを超えるとＦｅと同様にＳ
ｃによる再結晶遅延効果を減じて強化効果を減ずるた
め、５〜８０ｐｐｍとする必要がある。Ｓｉ含有量の好
ましい下限値は８ｐｐｍであり、好ましい上限値は５０
ｐｐｍである。また、Ｃｕの添加理由は、結晶粒の粗大
化抑止である。Ｃｕ含有量は、５ｐｐｍ未満では粗大粒
が発生し、１５０ｐｐｍを超えるとＦｅ、Ｓｉと同様に
Ｓｃによる再結晶遅延効果を減じて強化効果を減ずるた
め、５〜１５０ｐｐｍとする必要がある。Ｃｕ含有量の
好ましい下限値は２５ｐｐｍであり、好ましい上限値は
８０ｐｐｍである。

【００１２】請求項１および請求項２のアルミニウムク
ラッド材は、少なくとも一層に前記強化層を有するもの
であって、他の層の組成は限定しない。

【００１３】請求項３〜５の電解コンデンサ電極用アル
ミニウム箔は、前記強化層を芯材としてその片面あるい
は両面に高純度アルミニウムからなるエッチング層がク
ラッドされた箔である。これらのアルミニウム箔は、請
求項１または２のアルミニウムクラッド材において、一
層を前記強化層で構成し、この強化層の片面あるいは両
面に高純度アルミニウム層をクラッドしたアルミニウム
クラッド材を、所要厚さに箔圧延して製造される。エッ
チング層には、エッチング特性の優れた９９．８％以
上、好ましくは９９．９％以上の高純度アルミニウムを
用いる。前記強化層の存在により箔強度が確保されるた
め、エッチング層の拡面率を増大させることが可能とな
り、高静電容量化が可能となる。

【００１４】また、箔の強度を確保する上で、上で前記
エッチング層は箔表面において立方体方位占有率の高い
結晶組織であることが好ましい。エッチング面の立方体
方位の方位差が大きいと、エッチング時に箔表面の溶解
量が増し、箔厚が部分的に薄くなり、局部的な強度低下
を招来するからである。さらに、箔強度を維持できるこ
とで、拡面率の増大が可能となり、高静電容量化が可能
となる。このような過溶解現象は結晶粒単位で起こるた
め、立方体方位からのずれの大きい結晶粒はできるだけ
少ないことが望ましい。具体的には、箔表面において、
立方体方位｛００１｝〈１００〉からのずれ角が１０°
以下の結晶粒が８０％以上を占めることが必要であり、
特に９５％以上占める時に顕著な効果が得られる。この
ような結晶組織は、中間焼鈍と軽圧下圧延の組合せや、
鋳塊の低温（４００〜５００℃）均熱処理、最終焼鈍時
の高温加熱（５００〜５８０℃）によって得られる。

【００１５】また、この発明の電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、箔の厚さや強化層（芯材）とエッチン
グ層との厚さの比率を限定するものではない。耐折強度
の向上が認められ且つ高静電容量を確保できる範囲とし
て、片面クラッドの場合で芯材比率が１０〜６０％、両
面クラッドの場合で５〜４０％を推奨できる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明のアルミニウムクラッド材およ
び電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の具体的実施例
について詳述する。

【００１７】まず、表１に示すｂ〜ｆの５種類の組成の
アルミニウム鋳塊に対し、面削、熱間圧延、冷間圧延を
順次施して厚さ５mmの平板を作製した。一方、組成ａの
アルミニウム鋳塊についても、同様に５mm、１０mm、２
２．５mmの平板を作製した。そして、ｂ〜ｆ材を芯材，
ａ材をエッチング層として、表２に示す組み合わせと芯
材比率で芯材の片面または両面にエッチング層をクラッ
ドし、熱間圧延、冷間圧延、箔圧延を経て、それぞれ厚
さ０．１mmのアルミニウム箔を製作した。さらに、これ
らのアルミニウム箔を、Ａｒ雰囲気中で５５０℃×１０
時間、昇温速度５０℃／時間という条件で最終焼鈍し
た。

【００１８】焼鈍箔について、結晶組織の立方体方位を
調べ、｛００１｝〈１００〉からのずれ角が１０°以下
の結晶粒の占有率を調べた。結果を表２に示す。

【００１９】次に、製作した各アルミニウム箔を前処理
をすることなく、次の条件でエッチングを施した。

【００２０】 一次エッチング：液組成５％ＨＣｌ＋１０％Ｈ ₂Ｓ
Ｏ ₄、液温７５℃、電流密度Ｄ．Ｃ．２０Ａ／ｄｍ² ，
時間１００ｓｅｃ 二次エッチング：液組成５％ＨＣｌ、液温８０℃、電流
密度Ｄ．Ｃ．５Ａ／ｄｍ² ，時間８ｍｉｎ エッチング箔について、耐折強度を測定し、エッチング
層のみからなる比較例１の耐折強度を１００％として相
対的に評価した。また、化成処理後、静電容量を測定
し、比較例１を１００％として相対的に評価した。これ
らの結果を表２に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表２の結果より、本発明のアルミニウム箔
は優れた静電容量と耐折強度とを兼ね備えるものであっ
た。これに対して、エッチング層のみからなる比較例１
は耐折強度が低く、また、強化層に２０００ｐｐｍのＳ
ｃを含有する比較例６，１１は耐折強度が優れているも
のの、静電容量にさらなる向上は認められずコスト的に
も不利である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明したように、この発明のアル
ミニウムクラッド材は、少なくとも一層に、Ａｌ純度を
９９．８wt％以上とするとともに、５ｐｐｍ以上２００
０ｐｐｍ未満のＳｃを含有し、残部が不可避不純物から
なる強化層、あるいは、Ａｌ純度を９９．８wt％以上と
するとともに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満のＳ
ｃ、５〜６０ｐｐｍのＦｅ、５〜８０ｐｐｍのＳｉおよ
び５〜１５０ｐｐｍのＣｕを含有し、残部が不可避不純
物からなる強化層がクラッドされてなるため、クラッド
材の強度が高い。

【００２５】また、この発明の電解コンデンサ電極用ア
ルミニウム箔は、前記強化層の少なくとも片面に、Ａｌ
純度が９９．８％以上の高純度アルミニウムからなるエ
ッチング層がクラッドされてなるため、箔強度が向上
し、且つ箔強度の向上により、拡面率の増大が可能とな
り、高静電容量化が可能となる。従って、エッチング特
性はエッチング層により確保した上で、箔としての耐折
強度や伸びは微量のＳｃが添加された強化層により確保
することによりさらなる拡面率の向上が可能となり、優
れた静電容量と強度の両者を兼ね備える。

【００２６】さらに、前記エッチング層が、箔表面にお
いて、立方体方位｛００１｝〈１００〉からのずれ角が
１０°以下の結晶粒が８０％以上を占める場合は、エッ
チングによる過溶解を阻止されて箔強度の低下が抑制さ
れ、さらなる拡面率の増大が可能となり、高静電容量化
が可能となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一層に、Ａｌ純度を９９．８
   wt％以上とするとともに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ
   未満のＳｃを含有し、残部が不可避不純物からなる強化
   層がクラッドされてなることを特徴とするアルミニウム
   クラッド材。
2. 【請求項２】 少なくとも一層に、Ａｌ純度を９９．８
   wt％以上とするとともに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ
   未満のＳｃ、５〜６０ｐｐｍのＦｅ、５〜８０ｐｐｍの
   Ｓｉおよび５〜１５０ｐｐｍのＣｕを含有し、残部が不
   可避不純物からなる強化層がクラッドされてなることを
   特徴とするアルミニウムクラッド材。
3. 【請求項３】 Ａｌ純度を９９．８wt％以上とするとと
   もに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満のＳｃを含有
   し、残部が不可避不純物からなる強化層の少なくとも片
   面に、Ａｌ純度が９９．８％以上の高純度アルミニウム
   からなるエッチング層がクラッドされてなることを特徴
   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】 Ａｌ純度を９９．８wt％以上とするとと
   もに、５ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満のＳｃ、５〜６
   ０ｐｐｍのＦｅ、５〜８０ｐｐｍのＳｉおよび５〜１５
   ０ｐｐｍのＣｕを含有し、残部が不可避不純物からなる
   強化層の少なくとも片面に、Ａｌ純度が９９．８％以上
   の高純度アルミニウムからなるエッチング層がクラッド
   されてな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】 前記エッチング層は、箔表面において、
   立方体方位｛００１｝〈１００〉からのずれ角が１０°
   以下の結晶粒が８０％以上を占める請求項４または５に
   記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。