JP2009062594A - アルミニウム箔材 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電解エッチングによりエッチングピットが箔材の厚さ方向に貫通する貫通ピットが形成されている厚さ１５〜５０μｍであって、改善された静電容量と実用上十分な折り曲げ強度をそなえたアルミニウムエッチング箔用アルミニウム箔材を提供する。
【解決手段】箔材の厚さ方向に貫通している結晶粒、すなわち貫通粒の割合が、前記箔材の圧延方向と直角な断面で観察した場合に、８０％以上であることを特徴とする。更に、平均結晶粒径が２０〜１００μｍであることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウム箔材、詳しくは、電解コンデンサ用電極材として，電解エッチングされて使用される厚さが１５〜５０μｍの薄いアルミニウム箔材、特に直流電解エッチングによりアルミニウム箔表面から一定方向に形成されるトンネル状ピットの一部がアルミニウム箔の裏面まで貫通する、貫通ピットタイプの電極用として用いることができるアルミニウム箔材に関する。

アルミニウム電解コンデンサは急速な充放電に適し、ストロボ発光装置などの発光電流を流すために用いられ、カメラやストロボ発光装置の内部などに搭載されている。このアルミニウム電解コンデンサに適した電極箔には、小型化と共に大容量化が要求されるため、その内部にエッチングピットが貫通する高倍率のエッチング処理を施した箔が用いられている（特許文献１参照）。これは、エッチング処理によりアルミニウム箔の表面積を増大させて単位面積あたりの静電容量を増大させるためである。

しかしながら、上記のエッチングピットが箔材の厚さ方向に貫通するタイプのエッチング箔は機械的強度が劣り、折り曲げ、引張りなどの加工処理が施された場合、折れや亀裂を生じ易く、歩留の低下や経年劣化の原因となる。特に、厚さが１００μｍ程度の従来の電極用アルミニウム箔と比べ、例えば静電容量を増大させ、等価直列抵抗を低減させるために、厚さが半分以下程度に薄い箔とした場合に問題が顕著となる。

エッチング処理後の折り曲げ強度を改善した電解コンデンサ電極用アルミニウム箔として、例えば、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖの含有量を調整したアルミニウム箔（特許文献２参照）、隣接する結晶粒の方位差を制御したアルミニウム箔（特許文献３参照）が提案されているが、これらの手法によっても、厚さが３０μｍのような薄箔で、エッチングピットが箔材の厚さ方向に貫通する貫通ピットが形成されているアルミニウム箔においは実用上十分な折り曲げ強度をそなえたものを得ることができなかった。
実開平７−１４６４０号公報 特開平６−２２０５６１号公報 特開２０００−２６９０９３号公報

本発明は、上記提案の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔をベースとして、アルミニウム箔の組織性状とエッチング性、静電容量、折り曲げ強度との関連について試験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、直流電解エッチングによりエッチングピットが箔材の厚さ方向に貫通する貫通ピットが形成されている厚さが１５〜５０μｍであって、改善された静電容量と実用上十分な折り曲げ強度をそなえたアルミニウムエッチング箔用アルミニウム箔材を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１によるアルミニウム箔材は、厚さ１５〜５０μｍのアルミニウム箔材であって、該箔材の貫通粒の割合が、前記箔材の圧延方向と直角な断面で観察した場合に、８０％以上であることを特徴とする。

請求項２によるアルミニウム箔材は、請求項１において、前記アルミニウム箔材の平均結晶粒径が２０〜１００μｍであることを特徴とする。

請求項３によるアルミニウム箔材は、請求項１または２において、前記アルミニウム箔材のアルミニウム純度が９９．９８％以上であることを特徴とする。

請求項４によるアルミニウム箔材は、請求項１または２において、前記アルミニウム箔材の純度が９９．９８％以上であり、Ｐｂ含有量が０．３〜５．０ｐｐｍであることを特徴とする。

請求項５によるアルミニウム箔材は、請求項４において、前記アルミニウム箔材の表面から０．１μｍ深さまでの表層におけるＰｂ濃度が平均Ｐｂ含有量の３倍以上であることを特徴とする。

本発明によれば、直流電解エッチングにより貫通粒が形成されている厚さが１５〜５０μｍであって、改善された静電容量と実用上十分な折り曲げ強度をそなえたアルミニウムエッチング箔用アルミニウム箔材が提供される。

本発明による電極用アルミニウム箔材は、厚さ１５〜５０μｍのアルミニウム箔材であって、該箔材の貫通粒の割合が全結晶粒に対して、前記箔材の圧延方向と直角な断面で観察した場合に、８０％以上であることを特徴とする。

上記の構成により、均一なトンネルピットの形成と十分な折曲げ強度が確保され、更に電極材に必要な透気度が得られる。透気度とは、一定体積の空気がエッチング箔の反対側に通過する時間の指標であり、数値が小さいほどピットの貫通性が高い。貫通粒の割合が８０％未満ではその効果が不充分であり、充分な効果を得るためには、９５％以上とするのが好ましい。

本発明においては、アルミニウム箔材の平均結晶粒径が２０〜１００μｍであることが望ましい。２０μｍ未満では、必要な貫通粒の割合を確保することが困難で、１００μｍを超えると、エッチング後の引張強度が低下し易くなる。平均結晶粒径のより好ましい範囲は３０〜５０μｍである。

アルミニウム箔材には、通常、不可避的不純物としてＳｉ、Ｆｅなどが含有されるが、アルミニウム純度は９９．９８％以上であることが好ましく、アルミニウム純度が９９．９８％未満では、電解エッチング時の表面溶解が不均一となり、折り曲げ強度の低下が生じ易い。

アルミニウム箔材には、アルミニウム純度９９．９８％以上で、且つ電解エッチングにおいて均一が多数のピットを得るために、Ｐｂを０．３〜５．０ｐｐｍの範囲で含有させることが好ましい。Ｐｂは最終焼鈍により箔材の表層部に拡散しピット形成の基点となる。

アルミニウム箔材の表面から０．１μｍ深さまでの表層におけるＰｂ濃度が平均Ｐｂ含有量の３倍以上であることが望ましく、３倍未満またはＰｂ含有量が０．３ｐｐｍ未満では、ピット形成の基点が十分でなく、Ｐｂ含有量が５．０ｐｐｍを超えると、電解エッチング時に表面溶解が生じ、エッチング後の折り曲げ強度が低下し易くなる。

本発明によるアルミニウム箔材の製造は、所定の組成を有するアルミニウムを溶解し、半連続鋳造により造塊して、得られたインゴットを、常法に従って熱間圧延、冷間圧延を行って箔材とし、最終焼鈍を施すことにより行われる。

この工程において、アルミニウム箔材の貫通粒の割合８０％以上と、平均結晶粒径２０〜１００μｍは、熱間圧延終了温度、冷間圧延の総圧下率と中間焼鈍条件の調整、例えば、熱間圧延を２００℃以上で終了し、総圧下率９８％以上の冷間圧延と３５０〜５７０℃で０．５〜２４ｈの最終焼鈍を行うことにより得られる。

アルミニウム箔材の最終焼鈍は３５０〜５７０℃の温度で０．５〜２４ｈの条件で行うのが好ましい。３５０℃未満では、前記Ｐｂの表面濃縮度合が小さく、電解エッチング処理時にピットの起点が不足する。５７０℃を超える温度で最終焼鈍を行うと、箔面同士の張り付きが強くなり、通箔時にしわが発生し、製品としての使用ができなくなる。

なお、アルミニウム箔材をロール状として最終焼鈍処理した場合には、箔面同士の張り付きが強くなり、通箔性が低下するため、最終焼鈍後に巻き直し工程を追加することが望ましい。また、アルミニウム箔材の幅方向の特性差を軽減するために、最終焼鈍前に洗浄処理を行うのが好ましく、不活性雰囲気中で最終焼鈍を行うのが好ましい。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、その効果を実証する。この実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例、比較例
表１に示す組成を有するアルミニウムの溶湯を常法に従い半連続鋳造により造塊し、得られた鋳塊を、面削、熱間圧延した後、総圧下率９８％以上の冷間圧延を行い、厚さ１５〜５０μｍのアルミニウム箔材とした。

得られたアルミニウム箔材について、３５０〜５７０℃で１２ｈの最終焼鈍を行い、下記の条件で直流エッチング処理を施した。
第１工程として、塩素イオンを含む水溶液中で、０．２０Ａ／ｃｍ^２での直流エッチングにより貫通ピットを形成し、第２工程として、硝酸イオンあるいは塩素イオンを含む水溶液中で、０．０２Ａ／ｃｍ^２での直流エッチングにより形成されたピットを拡大する。

直流エッチング処理前のアルミニウム箔材を試験材として、下記の方法により、貫通粒の割合、平均結晶粒径、表面から０．１μｍ深さまでの表層におけるＰｂ濃度の平均Ｐｂ含有量に対する倍率（表層のＰｂ濃度）、また、直流エッチング処理後のアルミニウム箔材を試験材として、折り曲げ強度、透気度を評価した。結果を表２に示す。

貫通粒の割合：試験材の圧延方向と直角な断面５個所を耐水ペーパー研磨、電解研磨後、２００倍の偏光光学顕微鏡で観察し、観察領域において全結晶粒に対する貫通粒の割合を調査した。
平均結晶粒径：試験材の圧延面５個所を電解研磨後、２００倍の偏光光学顕微鏡で観察し、比較法（ＡＳＴＭ）により調査した。

表層のＰｂ濃度：表面から０．１μｍ深さまでの表層におけるＰｂ濃度は、１０％水酸化ナトリウム溶液により、表面から０．１μｍ深さまでを溶解し、原子吸光法により測定した。また、平均Ｐｂ含有量は、１０％水酸化ナトリウム溶液により、試験材全体を溶解し、原子吸光法により測定した。

折曲げ強さ：ＴＯＹＯ ＳＥＩＫＩ製造ＭＩＴ−Ｄにより測定した。測定条件はＥＩＡＪ ＲＣ−２３６４Ａ（アルミニウム電解コンデンサ用電極箔の試験方法）に準拠した。
透気度：ＹＯＳＨＩＭＩＴＳＵ製Ｇｕｒｌｅｙ´ｓ Ｄｅｎｓｏｍｅｔｅｒにより測定した。測定条件はＥＩＡＪ ＲＣ−２３６４Ａに準拠した。

表２に示すように、本発明に従う試験材１〜３はいずれも、良好な透気度と高い折曲げ強度が得られた。これに対して、試験材４は、最終焼鈍温度が低いため、表層のＰｂ濃度が低くなり、電解エッチング時のピット形成が十分でなく静電特性が劣るものとなった。試験材５は、最終焼鈍温度が低いため、貫通粒の割合、平均結晶粒径が小さくなり、表層のＰｂ濃度も低くなり、そのため、折曲げ強度が劣り、透気度がきわめて大きくなった。試験材６は、Ｐｂ含有量が多いため、電解エッチングにおいて不均一な表面溶解が生じ、折曲げ強さが低下した。

Claims (5)

1. 厚さ１５〜５０μｍのアルミニウム箔材であって、該箔材の厚さ方向に貫通している結晶粒（貫通粒、以下同じ）の割合が、前記箔材の圧延方向と直角な断面で観察した場合に、８０％以上であることを特徴とするアルミニウム箔材。
2. 前記アルミニウム箔材の平均結晶粒径が２０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム箔材。
3. 前記アルミニウム箔材のアルミニウム純度が９９．９８％以上であることを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム箔材。
4. 前記アルミニウム箔材の純度が９９．９８％以上であり、Ｐｂ含有量が０．３〜５．０ｐｐｍであることを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム箔材。
5. 前記アルミニウム箔材の表面から０．１μｍ深さまでの表層におけるＰｂ濃度が平均Ｐｂ含有量の３倍以上であることを特徴とする請求項４記載のアルミニウム箔材。