电解电容器电极用铝材的制造方法、电解电容器电极用铝材、电解电容器用电极材料的制造方法及铝电解电容器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200480015662.0

申请日:

2004.06.03

公开号:

CN1802716A

公开日:

2006.07.12

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H01G 9/04申请公布日:20060712|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H01G9/04(2006.01); C25F3/04(2006.01)

主分类号:

H01G9/04

申请人:

昭和电工株式会社;

发明人:

西森秀树; 儿玉和宏

地址:

日本东京都

优先权:

2003.06.03 JP 157479/2003

专利代理机构:

北京市中咨律师事务所

代理人:

段承恩;田欣

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内容摘要

本发明提供一种制造电解电容器电极用铝材的方法,通过使实施了冷轧的铝材表面与含有选自硫酸、盐酸、含磷元素的酸中的1种或1种以上的酸的酸水溶液接触,其后进行退火。进而,如果必要,在与酸水溶液接触前进行铝材的脱脂。

权利要求书

1.  一种电解电容器电极用铝材的制造方法,其特征在于,使实施了冷轧的铝材表面与含有选自硫酸、盐酸、含磷元素的酸中的1种或1种以上的酸的酸水溶液接触,然后进行退火。

2.
  如权利要求1所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,在冷轧后、与酸水溶液接触前,对铝材进行脱脂。

3.
  如权利要求2所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,使用有机溶剂进行脱脂。

4.
  如权利要求2或3所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,使用添加有表面活性剂的水进行脱脂。

5.
  如权利要求1~4的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的硫酸浓度为0.0005质量%~60质量%。

6.
  如权利要求5所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的硫酸浓度为1.2质量%~30质量%。

7.
  如权利要求6所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,其特征在于,酸水溶液中的硫酸浓度为1.2质量%~9.5质量%。

8.
  如权利要求1~4的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的盐酸浓度为0.0005质量%~30质量%。

9.
  如权利要求8所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的盐酸浓度为0.05质量%~30质量%。

10.
  如权利要求9所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的盐酸浓度为1.2质量%~9.5质量%。

11.
  如权利要求1~4的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,含磷元素的酸为正磷酸,酸水溶液中的正磷酸浓度为1.2质量%~30质量%。

12.
  如权利要求11所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的正磷酸浓度为1.2质量%~9.5质量%。

13.
  如权利要求1~12的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液的温度为10~95℃,并且铝材与酸水溶液的接触时间为0.2秒~10分钟。

14.
  如权利要求1~13的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,在450~600℃、惰性气氛中进行退火。

15.
  如权利要求14所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,在460~560℃进行退火。

16.
  如权利要求1~15的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,铝的纯度大于等于99.9质量%。

17.
  一种电解电容器电极用铝材,是用权利要求1~16的任一项所述的制造方法制造的。

18.
  如权利要求17所述的电解电容器电极用铝材,是中压用或高压用阳极材料。

19.
  一种电解电容器用电极材料的制造方法,其特征在于,在由权利要求1~16的任一项所述的制造方法制造出的铝材上实施蚀刻。

20.
  如权利要求19所述的电解电容器用电极材料的制造方法,蚀刻的至少一部分为直流蚀刻。

21.
  一种铝电解电容器,其特征在于,作为电极材料,使用由权利要求19或20所述的制造方法制造出的铝电极材料。

说明书

电解电容器电极用铝材的制造方法、电解电容器电极用铝材、电解电 容器用电极材料的制造方法及铝电解电容器
本申请主张2003年6月3日申请的日本专利申请的特愿2003-157479号的优先权,其公开内容全被引入本申请。
技术领域
本发明涉及电解电容器电极用铝材的制造方法、电解电容器电极用铝材、电解电容器用电极材料的制造方法及铝电解电容器。
另外,本说明书中“铝”这一术语以包括其合金的意思使用,铝材包括箔和板以及使用箔和板形成的成型体。
背景技术
作为铝电解电容器用电极材料,一般所使用的铝材,为了增大静电容量,均对其实施电化学或化学蚀刻处理,以扩大铝材的有效面积。
在用直流蚀刻法来生成隧道状坑(pit)的电解电容器阳极用铝材的制造中,通常,为了使其(100)面的结晶取向发达,一般在500℃左右的温度下、在惰性气体气氛或真空中进行最终退火。另外,最终退火在精冷轧后的工序中进行。
由于通过最终退火生成的铝材表层的氧化膜的特性对其后的蚀刻特性影响很大,所以怎样洗涤轧制结束后、最终退火前的铝材来控制铝表层是重要的。
轧制结束后的铝材的表面,因轧制而露出的部分重新被氧化,轧制时发生油分粘附,因此表层氧化膜不稳定,如果在轧制后直接对退火了的铝材实施电解蚀刻,则有可能生成蚀刻斑。
作为防止蚀刻斑的方法,可以考虑在轧制结束后、最终退火前用有机溶剂、碱水溶液来洗涤轧制结束后的铝材。
但是,在用有机溶剂洗涤液时,存在很难除去轧制时粘附的油分的问题。另外,在用碱水溶液洗涤时,虽然能除去粘附的油分,但是洗涤后的铝表面的Al-OH基团多,皮膜的稳定性存在问题。因此,为了生成稳定的、经时变化少的皮膜,人们研究了在最终退火前用硝酸处理的方案。
例如,特开昭60-92489号公报中,公开了一种电解电容器用铝箔的制造方法,其特征在于,在箔的冷轧制工序之前和/或之后,用以硝酸为主成分的洗涤剂来处理该箔坯。根据该公报记载的方法,以硝酸为主成分的洗涤剂容易分解除去铝箔坯表面附着的轧制油,并且可以形成稳定的、经时变化小的均匀的惰性皮膜,因此在接下来的工序中生成的氧化皮膜的厚度薄,蚀刻处理效果被提高。
在特开昭63-86878号公报中,记载了一种电解电容器电极用铝材的制造方法,其特征在于,在实施使箔轧制结束后的铝箔表面与对铝吸附性高的酸或其化合物接触的吸附处理后,进行退火,例示出硝酸作为吸附处理用的酸。
但是,即使使用上述特开昭60-92489号公报和特开昭63-86878号公报所述的、在利用硝酸使铝材表面层氧化膜成为稳定的膜后进行退火的方法,静电容量的提高也有限度。
本发明如上述那样,其目的在于,解决现有电解电容器电极用铝材的制造方法中的最终退火前的利用酸的处理的问题,提供一种具有优良的蚀刻特性的电解电容器电极用铝材的制造方法、电解电容器电极用铝材、电解电容器用电极材料的制造方法和铝电解电容器。
发明内容
为解决上述目的,本发明的电解电容器电极用铝材的制造方法具有下述的(1)~(16)所记载的构成。
(1)一种电解电容器电极用铝材的制造方法,其特征在于,使实施了冷轧的铝材表面与含有选自硫酸、盐酸、含磷元素的酸中的1种或1种以上的酸的酸水溶液接触,其后进行退火。
(2)如上述(1)所述地电解电容器电极用铝材的制造方法,在冷轧后、与酸水溶液接触前,对铝材进行脱脂。
(3)如上述(2)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,使用有机溶剂进行脱脂。
(4)如上述(2)或(3)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,使用添加有表面活性剂的水进行脱脂。
(5)如上述(1)~(4)的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的硫酸浓度为0.0005质量%~60质量%。
(6)如上述(5)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的硫酸浓度为1.2质量%~30质量%。
(7)如上述(6)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,其特征在于,酸水溶液中的硫酸浓度为1.2质量%~9.5质量%。
(8)如上述(1)~(4)的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的盐酸浓度为0.0005质量%~30质量%。
(9)如上述(8)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的盐酸浓度为0.05质量%~30质量%。
(10)如上述(9)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的盐酸浓度为1.2质量%~9.5质量%。
(11)如上述(1)~(4)的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,含磷元素的酸为正磷酸,酸水溶液中的正磷酸浓度为1.2质量%~30质量%。
(12)如上述(11)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液中的正磷酸浓度为1.2质量%~9.5质量%。
(13)如上述(1)~(12)的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,酸水溶液的温度为10~95℃,并且铝材与酸水溶液的接触时间为0.2秒~10分钟。
(14)如上述(1)~(13)的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,在450~600℃、惰性气氛中进行退火。
(15)如上述(14)所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,在460~560℃进行退火。
(16)如上述(1)~(15)的任一项所述的电解电容器电极用铝材的制造方法,铝的纯度大于等于99.9质量%。
另外,本发明的电解电容器电极用铝材具有下述(17)、(18)所述的构成。
(17)一种电解电容器电极用铝材,是用上述(1)~(16)的任一项所述的制造方法制造的。
(18)如上述(17)所述的电解电容器电极用铝材,是中压用或高压用阳极材料。
另外,本发明的电解电容器用电极材料的制造方法具有下述(19)、(20)所述的构成。
(19)一种电解电容器用电极材料的制造方法,其特征在于,在由上述1~16的任一项所述的制造方法制造出的铝材上实施蚀刻。
(20)如上述(19)所述的电解电容器用电极材料的制造方法,蚀刻的至少一部分为直流蚀刻。
另外,本发明的电解电容器具有下述(21)所述的构成。
(21)一种铝电解电容器,其特征在于,作为电极材料,使用由上述(19)或(20)所述的制造方法制造出的铝电极材料。
本发明的电解电容器电极用铝材的制造方法,通过在使实施了冷轧的铝材表面与酸水溶液接触后在规定条件下退火,来形成在其后的蚀刻中能够均匀地分散蚀刻坑的表层氧化膜。并且,通过对该铝材实施蚀刻,使蚀刻坑均匀分散、扩大有效面积,进而谋求静电容量的增加。
作为与铝材的表面接触的酸水溶液中含有的酸,优选使用选自硫酸、盐酸、含磷元素的酸中的1种或1种以上。作为含磷元素的酸,优选正磷酸(以下,将正磷酸称为磷酸)、焦磷酸、偏磷酸、聚磷酸。
硫酸和含磷元素的酸具有使铝表层氧化膜稳定、在退火后的蚀刻中均匀分散蚀刻坑的效果。另外,盐酸具有在退火后的蚀刻中促进蚀刻坑的生成、使铝材表面整体生成很多坑从而提高分散性的效果。
具体实施方式
本发明的电解电容器电极用铝材的制造方法,通过在使实施冷轧的铝材表面与酸水溶液接触后进行退火,来形成在其后的蚀刻中能够均匀分散蚀刻坑的表层氧化膜。并且,通过在该铝材上实施蚀刻,使蚀刻坑均匀分散来扩大有效面积,进而谋求静电容量的增加。
下面,按照电解电容器电极用铝材的制造工艺,对本发明进行详细说明。
铝材的纯度只要在作为电解电容器用使用的范围内,就没有特别的限定,优选纯度大于等于99.9质量%的铝材,特别优选大于等于99.95质量%。另外,在本发明中,铝材的纯度是100质量%减去Fe、Si、Cu、Mn、Cr、Zn、Ti和Ga的合计浓度(质量%)而获得的值。
一般的铝材的制造按照调整铝材料的溶解成分·板坯铸造、均热处理、热轧、冷轧、中间退火、精冷轧(低压下轧制)、最终退火的顺序进行。与本发明规定的酸水溶液的接触,是对实施了冷轧(包括精冷轧)的铝材进行的,其后进行退火。推荐在冷轧结束后进行上述接触,因此,推荐其后进行的退火为最终退火,但是本发明并不排除在最终退火以外的退火前进行与酸的接触。
另外,不限定本发明规定之外的工艺和工艺条件,按常规方法进行。另外,鉴于与铝材的蚀刻条件的关系,铝材的制造工艺条件可以适当改变。这里,中间退火是在冷轧工序的过程中为了进一步使最终退火后的(100)面的结晶取向发达而实施的工序。另外,在中间退火以前的工序中,为了除去铝表面的杂质、油分,也可进行洗涤。对中间退火以前的工序中使用的洗涤液,没有特别的限定,但是可使用碱水溶液、酸水溶液、有机溶剂等。
[与酸水溶液的接触]
作为与铝材表面接触的酸水溶液中含有的酸,可使用选自硫酸、盐酸、含磷元素的酸中的1种或1种以上。作为含磷元素的酸,可以使用磷酸、焦磷酸、偏磷酸、聚磷酸。
硫酸和含磷元素的酸具有使铝表层氧化膜更加稳定、在退火后的蚀刻中均匀分散蚀刻坑的效果。另外,盐酸具有促进退火后的蚀刻中蚀刻坑的生成、使铝材表面整体生成很多坑从而提高分散性的效果。
本发明不限定酸水溶液中的这些酸的浓度,但是推荐下述的浓度。
当硫酸和磷酸浓度过低时,铝表层氧化膜的稳定性不充分、静电容量的提高效果小,当浓度过高时,即使在与酸水溶液接触后进行水洗,也有可能在铝表面残留很多硫酸离子或磷酸离子,因此,通过其后的退火得到的表层氧化膜容易成为不均匀的膜。基于这个理由,硫酸浓度的优选范围是0.0005质量%~60质量%,进一步优选的范围是1.2质量%~30质量%,特别优选范围是1.2质量%~9.5质量%。另外,磷酸浓度的优选范围是1.2质量%~30质量%,进一步优选的范围是1.2质量%~9.5质量%。
当盐酸浓度过低时,在通过其后的退火获得的铝材的电解蚀刻中,促进生成坑的效果小,当浓度过高时,铝材不均质地溶解,在通过其后的退火获得的铝材的蚀刻中,坑分散性下降。盐酸浓度的优选范围是0.0005质量%~30质量%,进一步优选的范围是0.05质量%~30质量%,特别优选的范围是1.2质量%~9.5质量%。
对上述酸水溶液的液体温度,没有特别的限定,但优选为10℃~95℃。当液体温度低于10℃时,由坑分散性所带来的静电容量的提高效果不充分,即使使用温度高于95℃的液体,与10℃~95℃相比,不能进一步提高静电容量,导致能量消耗引起的高成本。进一步优选的液体温度是10~85℃,特别优选为20~70℃。另外,对铝材与酸水溶液的接触时间也没有特别的限定,但是优选为0.2秒~10分钟,进一步优选为0.5秒~5分钟。当接触时间小于0.2秒时,静电容量的提高效果小,即使接触长于10分钟,与0.2秒~10分钟的接触相比,不能增进静电容量的提高效果,因长时间处理而使生产率下降。
另外,作为与铝材表面接触的酸水溶液中含有的酸,也可以使用有机羧酸、有机磺酸。
另外,作为酸水溶液与铝材的接触方法,没有特别限定,但是可列举浸渍、铝材与水溶液面的接触、喷雾等。
[脱脂]
经过冷轧工序的铝材,优选在与酸水溶液接触前进行脱脂来调整表面状态。通过脱脂,来除去铝材表面附着的油分,其通过后进行的与酸水溶液的接触和退火,可确实形成稳定、均匀的表层氧化膜,进而可提高蚀刻坑的分散性。
作为脱脂的方法,可以列举的有使用添加了有机溶剂或表面活性剂的水来洗涤铝材,或者使轧制结束后的铝材接触热辊等加热体的方法。
对上述有机溶剂没有特别的限定,但是作为其例,可列举出醇、二醇、甲苯、二甲苯等的芳香族烃、链烷烃、环己烷、酮、醚、酯、石油制品等。
进而,作为具体的醇的例子,可列举出甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、1-丙醇(CH3CH2CH2OH)、2-丙醇(CH3CH2(OH)CH3)、1-丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)、2-丁醇(CH3CH2CH2(OH)CH3)、1-戊醇(CH3CH2CH2CH2CH2OH)、2-戊醇(CH3CH2CH2CH2(OH)CH3)等,优选CnH2n+1OH(n=1~10的自然数)表示的化合物。另外,也可以使用环己烷等的脂环烃类。
另外,作为二醇的例子,可列举出,1,2-乙二醇(HOCH2CH2OH)、1,2-丙二醇(CH3CH(OH)CH2OH)、1,3-丙二醇(HOCH2CH2CH2OH)等。
作为上述链烷烃的例子,可以列举出戊烷(C5H12)、己烷(C6H14)、庚烷(C7H16)、辛烷(C8H18)、壬烷(C9H20)、癸烷(C10H22)等,优选CnH2n+2(n=5~15的自然数)表示的链烷烃。另外,也可以为环己烷等的脂环烃。
另外,作为酮的例子,可列举出,丙酮(CH3COCH3)、2-丁酮(CH3COC2H5)、3-戊酮(CH3CH2COCH2CH3)、3-甲基-2-丁酮(CH3COCH(CH3)2)等,优选R1COR2(R1和R2:脂肪族烃基,R1与R2的碳原子数合计小于等于8)表示的酮。另外,也可以使用环己酮(C6H10O)等环状酮。
另外,作为醚的例子,是R1-O-R2(R1和R2:脂肪族烃基,R1与R2的碳原子数合计小于等于8)表示的物质,也包括2-甲氧基乙醇(CH3OCH2CH2OH)、2-乙氧基乙醇(CH3CH2OCH2CH2OH)、2-丁氧基乙醇(CH3CH2CH2CH2OCH2CH2OH)、2-(2-乙氧基)乙氧基乙醇(CH3CH2OCH2CH2OCH2CH2OH)等的乙二醇醚。
另外,作为酯的例子,可以列举出CH3COOR(R:碳原子数1~5的脂肪族烃基)表示的醋酸酯。
另外,作为石油制品的例子,可以列举出,工业汽油(JIS K 2201)、汽车汽油(JIS K 2202)、航空汽油(JIS K 2206)、灯油(JIS K 2203)、轻油(JIS K 2204)、航空汽油(JIS K 2206)、石油醚(petroleum ether)(JIS K 8593)、石油醚(petroleum benzin)(JIS K 8594)、粗汽油(ligroin)(JIS K 8937)、煤油等。
对上述表面活性剂也没有特别限定,但是可以使用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂,这些表面活性剂可以添加于水中,作为洗涤液使用。
作为上述阴离子表面活性剂,可以使用硫酸酯盐、磺酸盐。
进而,作为具体的硫酸酯盐,可以利用R-OSO3Na(R=碳原子数8~18的饱和烃基或有一个双键的不饱和烃基),具体可以例举出,十二烷基硫酸钠(C12H25OSO3Na)、十六烷基硫酸钠(C16H33OSO3Na)、十八烷基硫酸钠(C18H37OSO3Na)、油基硫酸钠(C18H35OSO3Na)等。
另外,作为磺酸盐,可以使用R-SO3Na(R=碳原子数为8~18的饱和烃基或有一个双键的不饱和烃基)或十二烷基苯磺酸钠(C12H25-C6H4-SO3Na)等的R-SO3Na(R为烃基苄基,其中,烃基是碳原子数为8~14的饱和烃基或有一个双键的不饱和烃基)表示物质。
作为上述阳离子表面活性剂,可以使用R-N+(CH3)3.Cl-(R=碳原子数为8~16的饱和烃基)表示的季铵盐。
作为非离子表面活性剂,可以例示出,R-O-(CH2CH2O-)nH(R=碳原子数为8~16的饱和烃基或有一个双键的不饱和烃基,n=6~14)或R-O-(CH2CH2O-)nH(R=烃基苯基,其中,烃基是碳原子数为8~12的饱和烃基或有一个双键的不饱和烃基,n=6~14)表示的聚乙二醇型非离子表面活性剂。另外,在非离子表面活性剂中,也可以按小于等于50%的摩尔比含有n超过上述范围的非离子表面活性剂。
可以向水中添加至少1种或其以上的上述表面活性剂来作为洗涤液使用。也可以按小于等于50%的摩尔比来添加表面活性剂的碳原子数小于上述范围的表面活性剂。另外,如果将阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂在水中混合,则生成沉淀,因此优选避免混合。
对洗涤液中的表面活性剂的浓度没有特别的规定,但是为了发挥脱脂效果,优选大于等于临界胶束浓度。
另外,利用有机溶剂的脱脂和利用表面活性剂的脱脂,可以只进行任何一种,也可以依次进行两种。
进而,为了脱脂,可以向与铝材接触的酸水溶液中添加表面活性剂或能与水混合的有机溶剂。对酸水溶液中添加的表面活性剂的种类,没有特别限定,可以使用与酸水溶液接触前的脱脂中使用的表面活性剂相同的表面活性剂,具体来说,可以使用上述各种阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂。在酸水溶液中可添加使用至少1种或其以上的这些表面活性剂,也可以按小于等于50%的摩尔比来添加碳原子数小于上述范围的表面活性剂。对表面活性剂的浓度,没有特别的规定,但是为了发挥洗涤效果,优选大于等于临界胶束浓度。对酸水溶液中添加的有机溶液的种类也没有特别的限定,但是可以列举出,与酸水溶液接触前的脱脂时使用的有机溶剂中能与水混合的溶剂,具体可以列举出,上述的甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙二醇等的二醇、二噁烷等。
[退火]
对与酸水溶液接触后的铝材,在水洗、干燥后进行退火。通过该退火,来形成能够均匀分散蚀刻坑的稳定的表层氧化膜。
对干燥的方法没有特别的限定,可以使用空气中加热、惰性气氛中加热、真空加热或铝材与加热体的接触加热。
在退火时,优选在退火工序中不会过度增加在作为前工序的酸接触工序中形成在铝材上的氧化膜的厚度,不会使蚀刻特性变差。在退火是最终退火时,优选按下述方式来实施最终退火,即,使退火后的氧化皮膜的总厚度为,利用Hunter-Fowle法(参照M.S.hunter and P.Fowle J.Electrochem.Soc.,101[9],483(1954))测定出的厚度达到2.5~5nm。另外,最终退火后的铝材的(100)面积率优选大于等于90%。
对该退火中的处理气氛没有特别限定,但是为了不使氧化皮膜的厚度过度增加,优选在水分和氧少的惰性气氛中加热。具体来说,优选在氩、氮等惰性气体中或小于等于0.1Pa的真空中加热。特别优选的退火气氛是在惰性气体中。
对退火方法没有特别的限定,可以卷成卷材的状态下进行间歇退火,也可以将卷材开卷、在连续退火后缠绕成卷材,可以多次进行间歇退火和连续退火的至少任一种。
对退火时的温度、时间没有特别限定,例如在卷材的状态下进行间歇退火时,优选在450~600℃退火10分钟~50小时。这是由于,当温度小于450℃、时间小于10分钟时,不能得到蚀刻坑均匀生成的表面,(100)面的晶体取向的发达也可能变得不充分。反之,如果在超过600℃来进行退火,则以卷材的形式进行间歇退火时,铝材容易发生粘结,另外即使超过50小时进行退火,蚀刻产生的扩大面积的效果饱和,反而导致热能成本的增加。特别优选的退火时的温度为450~580℃,进一步优选为460~560℃。特别优选的退火时间是20分钟~40小时。
另外,对升温速度·方式没有特别的限定,可以在恒定速度下升温,也可以一边反复升温、保持温度,一边进行阶段升温·冷却,在退火工序可以在450~600℃的温度域内、进行总计10分钟~50小时的退火。
对最终退火后得到的电解电容器电极用铝材的厚度,没有特别规定。本发明包括称为箔的小于等于200μm的铝材,也包括比其厚的铝材。
对最终退火结束后的铝材实施用于提高扩展面积率的蚀刻处理,形成电解电容器用电极材料。对蚀刻处理条件没有特别的限定,优选在至少一部分上采用直流蚀刻法。通过直流蚀刻法,对成为在上述退火中生成被促进了的蚀刻坑的核的部分,进行深且宽的蚀刻,生成许多隧道状坑,实现了高静电容量。
在蚀刻处理后,优选进行化学转化处理来形成阳极材料,特别地,可以作为中压用和高压用的电解电容器电极材料使用,但是不排除作为阴极材料使用。另外,使用了该电极材料的电解电容器能实现大的静电容量。
另外,静电容量的测定法可以按常规方法进行,对于化学转化处理过的蚀刻箔,可以例示出例如,在30℃的80g/L的硼酸铵水溶液中,以不锈钢板作为极板在120Hz测定的方法。
实施例
(实施例1)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔在丙酮中进行脱脂后,在40℃的3质量%硫酸水溶液中浸渍60秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使该铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃,然后实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(实施例2~32)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔在丙酮中进行脱脂后,在表1或表2所示的条件下浸渍于酸水溶液中,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使该铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至表1或表2所示的保持温度,然后实施在表1或表2所示的保持温度下保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。另外,在表1和表2中,“磷酸”为正磷酸。
(实施例33)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔浸渍在含0.1质量%的十二烷基硫酸钠的水中,进行脱脂,然在40℃的5质量%的硫酸水溶液中浸渍10秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使干燥后的铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃后,实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,在冷却后出炉,得到电解电容器电极用铝箔。
(实施例34)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在含有0.1质量%的十二烷基硫酸钠和9质量%硫酸的70℃的水溶液中浸渍60秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使干燥后的铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃,然后实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(实施例35)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在70℃的9质量%硫酸水溶液中浸渍60秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使干燥后的铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃后,实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(实施例36)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在正己烷中脱脂,然后在60℃的3质量%硫酸水溶液中浸渍10秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使干燥后的铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃,然后实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(实施例37)
将轧制成的厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在丙酮中脱脂后,在40℃的55质量%硫酸水溶液中浸渍60秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使干燥后的铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃,然后实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(实施例38)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在丙酮中脱脂后,在93℃的7质量%硫酸水溶液中浸渍60秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使干燥后的铝箔在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃,然后实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(比较例1)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃,然后实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(比较例2)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在丙酮中脱脂后,在氩气气氛中以50℃/h的速度从室温升温至500℃后,实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(比较例3)
将轧制成厚度110μm的纯度99.99质量%的铝箔,在丙酮中脱脂后,在40℃的5质量%硝酸水溶液中浸渍60秒,然后依次实施水洗、空气中的干燥。使干燥后的铝箔在氩气环境下以50℃/h的速度从室温升温至500℃,然后实施在500℃保持24小时的最终退火,接着,进行冷却,得到电解电容器电极用铝箔。
(比较例4)
除了硝酸浓度为0.2质量%以外,与比较例3同样操作,得到了电解电容器电极用铝箔。
将实施例和比较例中得到的电解电容器电极用铝箔浸渍在含有1.0mol/l HCl和3.5mol/l H2SO4的液体温度为75℃的水溶液中,然后以电流密度0.2A/cm2实施电解蚀刻处理。将电解蚀刻处理后的箔进一步在90℃、在上述组成的盐酸-硫酸混合水溶液中浸渍360秒,增大了坑径,得到了蚀刻箔。
使化学转化电压为270V、依据EIAJ规格对所得到的蚀刻箔进行化学转化处理,制成静电容量测定用样品,测定了静电容量。表1和表2中示出了,电解电容器电极用铝箔的制造条件、和以比较例3的静电容量为100%时的相对静电容量。
表1
                     电解电容器电极用铝箔的制造条件和相对静电容量

  酸水溶  液浸渍  前的脱脂            酸水溶液中的浸渍       最终退火  相对静  电容量  (%)  酸的种类  和浓度  液体  温度  (℃)  浸渍时间  (秒)  保持温度  (℃)  时间  (小时)  实  施  例  1  丙酮  硫酸3质量%  40  60  500  24  113  2  丙酮  盐酸3质量%  40  60  500  24  113  3  丙酮  磷酸3质量%  40  60  500  24  112  4  丙酮  硫酸1.2质量%  40  60  500  24  111  5  丙酮  硫酸9.5质量%  40  60  500  24  110  6  丙酮  硫酸0.0005质量%  40  60  500  24  105  7  丙酮  硫酸30质量%  40  60  500  24  104  8  丙酮  盐酸1.2质量%  40  60  500  24  110  9  丙酮  盐酸9.5质量%  40  60  500  24  108  10  丙酮  盐酸0.05质量%  40  60  500  24  106  11  丙酮  盐酸30质量%  40  60  500  24  104  12  丙酮  盐酸0.0005质量%  40  60  500  24  104  13  丙酮  磷酸1.2质量%  40  60  500  24  109  14  丙酮  磷酸9.5质量%  40  60  500  24  106  15  丙酮  磷酸30质量%  40  60  500  24  103  16  丙酮  硫酸5质量%  40  60  500  24  108  17  丙酮  硫酸5质量%  20  60  500  24  110  18  丙酮  硫酸5质量%  70  60  500  24  110  19  丙酮  硫酸5质量%  12  60  500  24  109  20  丙酮  硫酸5质量%  83  60  500  24  109  21  丙酮  硫酸5质量%  40  0.5  500  24  109  22  丙酮  硫酸5质量%  40  300  500  24  109  23  丙酮  硫酸5质量%  40  0.2  500  24  108  24  丙酮  硫酸5质量%  40  600  500  24  108  25  丙酮  硫酸5质量%  40  60  470  24  103  26  丙酮  硫酸5质量%  40  60  550  4  106  27  丙酮  硫酸5质量%  40  60  460  24  102  28  丙酮  硫酸5质量%  40  60  580  4  105

表2
                     电解电容器电极用铝箔的制造条件和相对静电容量 酸水溶液 浸渍前的 脱脂          酸水溶液的浸渍      最终退火  相对静  电容量  (%)  酸的种类和浓度  表面活性剂  液体  温度  (℃)  浸渍时间  (秒)  保持温度  (℃)  时间  小时  实  施  例  29 丙酮  硫酸3质量%  盐酸3质量%  50  60  550  20  108  30 丙酮  盐酸3质量%  磷酸3质量%  30  2  560  4  107  31 丙酮  硫酸3质量%  磷酸3质量%  30  15  540  4  107  32 丙酮  硫酸3质量%  盐酸3质量%  磷酸3质量%  30  20  550  4  106  33 水+十二烷 基硫酸钠  硫酸5质量%  40  10  500  24  106  34 -  硫酸9质量%  十二烷基硫酸钠  70  60  500  24  106  35 -  硫酸9质量%  70  60  500  24  104  36 正己烷  硫酸3质量%  60  10  500  24  108  37 丙酮  硫酸55质量%  40  60  500  24  103  38 丙酮  硫酸7质量%  93  60  500  24  107  比  较  例  1 -  -  -  -  500  24  95  2 丙酮  -  -  -  500  24  97  3 丙酮  硝酸5质量%  40  60  500  24  100  4 丙酮  硝酸0.2质量%  40  60  500  24  100

如上所述,使铝材表面与含有选自硫酸、盐酸、含磷元素的酸中的1种或1种以上的酸的酸水溶液接触,其后通过进行最终退火,可得到蚀刻特性优良的电解电容器电极用铝材,与没有与酸水溶液接触的比较例1和比较例2、与硝酸接触后进行了最终退火的比较例3和比较例4相比,其静电容量高。
产业可利用性
本发明可以用作电解电容器电极用铝材的制造方法、电解电容器电极用铝材、电解电容器用电极材料的制造方法及铝电解电容器。

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本发明提供一种制造电解电容器电极用铝材的方法,通过使实施了冷轧的铝材表面与含有选自硫酸、盐酸、含磷元素的酸中的1种或1种以上的酸的酸水溶液接触,其后进行退火。进而,如果必要,在与酸水溶液接触前进行铝材的脱脂。。

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