Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7705277B2 - Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7705277B2 - Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors - Google Patents

Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors Download PDF

Info

Publication number
JP7705277B2
JP7705277B2 JP2021086123A JP2021086123A JP7705277B2 JP 7705277 B2 JP7705277 B2 JP 7705277B2 JP 2021086123 A JP2021086123 A JP 2021086123A JP 2021086123 A JP2021086123 A JP 2021086123A JP 7705277 B2 JP7705277 B2 JP 7705277B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
oxide film
pit
etching
recesses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021086123A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022178962A (en
Inventor
丈智 西方
英樹 大籏
克俊 田村
正二 矢部
Original Assignee
堺アルミ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 堺アルミ株式会社 filed Critical 堺アルミ株式会社
Priority to JP2021086123A priority Critical patent/JP7705277B2/en
Publication of JP2022178962A publication Critical patent/JP2022178962A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7705277B2 publication Critical patent/JP7705277B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

本発明は、電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造に用いられる母型、電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法ならびに電解コンデンサ用アルミニウム電極材の製造方法に関する。 The present invention relates to a matrix used in the manufacture of aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, a method for manufacturing aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, and a method for manufacturing aluminum electrode material for electrolytic capacitors.

電解コンデンサ用電極材料として一般に用いられるアルミニウム箔は、静電容量を大きくする目的で、電気化学的あるいは化学的エッチング処理を施して、アルミニウム箔の表面積を拡大する工程が行われる。表面積を拡大するには、エッチングが開始される起点を等間隔に配置し、より多くのエッチングピットの起点を作る必要がある。そのために従来はアルミニウムに含まれる不純物の分布によって制御する方法が取られている。しかしながら、この方法においては、不純物分布の制御に限界があり、エッチングの起点を一点一点精密に制御することは不可能である。すなわちエッチングによる表面積の拡大において、従来方法では限界に達している。 Aluminum foil, which is commonly used as an electrode material for electrolytic capacitors, undergoes an electrochemical or chemical etching process to expand the surface area of the aluminum foil in order to increase its capacitance. To expand the surface area, it is necessary to arrange the starting points from which etching begins at equal intervals and create more starting points for etching pits. To achieve this, a method has traditionally been used that controls the distribution of impurities contained in the aluminum. However, this method has limitations in terms of control over the impurity distribution, and it is impossible to precisely control each and every etching starting point. In other words, the conventional method has reached its limit when it comes to expanding the surface area through etching.

そのため、突起を有する母型を押し付けることにより、アルミニウム箔表面または酸化皮膜を有するアルミニウム箔表面に、所望とするパターンで窪みを形成し、これらの窪みをエッチングの開始点とすることにより開始点位置の制御を行い、高い拡面効率を有する電極箔を作製する技術が提案されている(特許文献1参照)。
また、表面粗度(算術平均粗さ:Ra)が0.30未満の平滑な電極箔用アルミニウム材の表面に突起を有するモールドを押し付けることにより、アルミニウム酸化皮膜を突き破る凹部もしくは、圧痕転写による凸部といった圧痕を所望のパターンで形成し、これをエッチングの開始点とすることにより開始点位置の制御を行い、高い拡面効率を有する電極箔を作製する技術が提案されている(特許文献2参照)。
For this reason, a technology has been proposed in which depressions are formed in a desired pattern on the surface of an aluminum foil or on the surface of an aluminum foil having an oxide film by pressing a master mold having protrusions against the aluminum foil, and the starting point position is controlled by using these depressions as the starting points for etching, thereby producing an electrode foil with high surface area expansion efficiency (see Patent Document 1).
In addition, a technology has been proposed in which a mold having protrusions is pressed against the surface of a smooth aluminum material for electrode foil having a surface roughness (arithmetic mean roughness: Ra) of less than 0.30 to form a desired pattern of indentations, such as recesses that break through the aluminum oxide film or protrusions by indentation transfer, and these are used as starting points for etching, thereby controlling the starting point position and producing an electrode foil with high surface expansion efficiency (see Patent Document 2).

特開平11-74162号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-74162 特開2007-042789号公報JP 2007-042789 A

しかしながら、アルミニウム基材平面と母型の押し付け等によって、エッチングピットの開始点となる多数の凹部を形成しても、期待した静電容量を得ることができない場合があることが、発明者らの研究により判明した。 However, the inventors' research has revealed that even if multiple recesses that serve as the starting points for etching pits are formed by, for example, pressing the aluminum substrate surface against the master mold, it may not be possible to obtain the expected capacitance.

この原因について、発明者らは更に研究を重ねた結果、アルミニウム基材の表面の凹部に対応した母型の凸部の内面の角度と凹部の大きさが、エッチングピットの発生と進行に大きく影響していることを見いだした。 After further research into the cause of this, the inventors discovered that the angle of the inner surface of the convex part of the master mold that corresponds to the concave part on the surface of the aluminum base material and the size of the concave part have a significant effect on the occurrence and progression of etching pits.

この発明は、このような知見に基づいてなされたものであって、エッチングピットの起点となる多数の凹部が形成されるとともに、エッチング特性に優れ拡面率を向上でき、ひいては大きな静電容量を得ることができる電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造に用いられる母型、電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法ならびに電解コンデンサ用アルミニウム電極材の製造方法の提供を目的とする。 This invention was made based on such knowledge, and aims to provide a mother mold for use in the manufacture of aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, which can form numerous recesses that serve as the starting points for etching pits, has excellent etching characteristics, can improve the surface expansion ratio, and can ultimately obtain a large electrostatic capacitance, a manufacturing method for aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, and a manufacturing method for aluminum electrode material for electrolytic capacitors.

上記目的は以下の手段によって解決される。
(1)表面に多数の凸部を有する母型であって、
前記母型の平面と垂直な断面に現れる凸部の輪郭を構成する直線または曲線であって、前記直線の傾きまたは曲線の接線の傾きと前記母型の平面とのなす角度が20°~90°である直線または曲線で規定されるピット起点部形成部位を有し、
表面に酸化皮膜が形成されたアルミニウム基材に押し付けられることにより前記アルミニウム基材にエッチングピットの形成予定部である多数の凹部を形成させ、前記凹部に対応する前記母型の凸部の表面全体における前記ピット起点部形成部位の平面視での最大離間距離が1.9μm以下であることを特徴とする母型。
(2)表面に多数の凸部を有する母型であって、
前記母型の平面と垂直な断面に現れる凸部の輪郭を構成する直線または曲線であって、前記直線の傾きまたは曲線の接線の傾きと前記母型の平面とのなす角度が20°~90°である直線または曲線で規定されるピット起点部形成部位を有する母型を用い、
前記母型を、表面に酸化皮膜が形成されたアルミニウム基材に押し付けることにより前記アルミニウム基材にエッチングピットの形成予定部である多数の凹部を形成させ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の製造方法。
(3)前記酸化皮膜は自然酸化皮膜または化成酸化皮膜であることを特徴とする前項2に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(4)電解エッチングまたは化学エッチングにより、前記母材のピット起点部形成部位によって前記アルミニウム基材の凹部に形成されたピット起点部を起点としてエッチングピットを形成可能であることを特徴とする前項2または3に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
(5)前記凹部の形状は、前記アルミニウム基材に押し付けられる母型に形成された多数の突起の形状に対応していることを特徴とする前項2~4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材の製造方法。
(6)前項2~5のいずれかに記載の電解コンデンサ用アルミニウム材の製造方法によって製造された電解コンデンサ用アルミニウム材に、電解エッチングまたは化学エッチングを実施することを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極材の製造方法。
The above object can be achieved by the following means.
(1) A master mold having a large number of protrusions on its surface,
a pit origin forming portion defined by a straight line or a curve constituting the outline of a convex portion appearing in a cross section perpendicular to the plane of the matrix, the angle between the inclination of the straight line or the inclination of a tangent to the curve and the plane of the matrix being 20° to 90°;
A master mold is characterized in that it is pressed against an aluminum base having an oxide film formed on its surface, thereby forming a large number of recesses in the aluminum base where etching pits are to be formed, and the maximum distance in a planar view between the locations where the pit origin portions are to be formed on the entire surface of the convex portions of the master mold corresponding to the recesses is 1.9 μm or less.
(2) A master mold having a large number of protrusions on its surface,
a master mold having a pit origin portion forming region defined by a straight line or a curve constituting an outline of a protrusion appearing in a cross section perpendicular to a plane of the master mold, the angle between the inclination of the straight line or the inclination of a tangent to the curve and the plane of the master mold being 20° to 90°;
A method for manufacturing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, characterized in that the master mold is pressed against an aluminum base having an oxide film formed on its surface, thereby forming a large number of recesses in the aluminum base, where etching pits are to be formed.
(3) The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to the preceding paragraph 2, wherein the oxide film is a natural oxide film or a chemically-formed oxide film.
(4) A method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to the preceding paragraph 2 or 3, characterized in that an etching pit can be formed by electrolytic etching or chemical etching starting from a pit initiation portion formed in a recess of the aluminum base by a pit initiation portion formation site of the base material.
(5) A method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes as described in any one of items 2 to 4 above, characterized in that the shape of the recesses corresponds to the shape of a number of protrusions formed on a matrix to be pressed against the aluminum base.
(6) A method for producing an aluminum electrode material for electrolytic capacitors, comprising subjecting the aluminum material for electrolytic capacitors produced by the method for producing an aluminum material for electrolytic capacitors according to any one of items 2 to 5 above to electrolytic etching or chemical etching.

この発明に係る母型は、表面に多数の凸部を有し、母型の平面と垂直な断面に現れる凸部の輪郭を構成する直線または曲線であって、直線の傾きまたは曲線の接線の傾きと母型の平面とのなす角度が20°~90°である直線または曲線で規定されるピット起点部形成部位を有しているから、この母型を表面に酸化皮膜が形成されたアルミニウム基材に押し付けることにより、アルミニウム基材にエッチングピットの形成予定部である多数の凹部を形成させることができ、また、凹部内面に、母型のピット起点部形成部位によってピット起点部を形成させることができる。アルミニウム基材のエッチング時には、この凹部内のピット起点部が選択的にエッチングピットの起点となってエッチングが進行し、ひいては多数の凹部の位置にエッチングピットが確実に形成されることになる。 The master mold according to the present invention has a large number of convex portions on its surface, and has pit initiation portion formation sites that are defined by straight lines or curves that form the outlines of the convex portions that appear in a cross section perpendicular to the plane of the master mold, and the angle between the inclination of the straight line or the inclination of the tangent of the curve and the plane of the master mold is 20° to 90°. Therefore, by pressing this master mold against an aluminum base material having an oxide film formed on its surface, a large number of recesses that are intended to be the formation sites of etching pits can be formed in the aluminum base material, and pit initiation portions can be formed on the inner surface of the recesses by the pit initiation portion formation sites of the master mold. When the aluminum base material is etched, the pit initiation portions in these recesses selectively become the starting points of the etching pits, and the etching proceeds, and thus etching pits are reliably formed at the positions of the numerous recesses.

また、アルミニウム基材に形成された凹部に対応する母型の凸部の表面全体におけるピット起点部形成部位の平面視での最大離間距離が1.9μm以下であるから、アルミニウム基材をエッチングしたときに、アルミニウム基材の凹部において、最大離間距離離れたピット起点部を起点としてそれぞれエッチングピットが発生しても、これらのエッチングピットはやがては連通して、やはり凹部の位置に1つのエッチングピットが形成される。その結果、母型を用いることにより、各面率を向上でき大きな静電容量を実現できる電解コンデンサ電極用アルミニウム材の提供が可能となる。 In addition, the maximum distance in plan view between the pit initiation formation sites on the entire surface of the convex parts of the matrix corresponding to the concave parts formed in the aluminum base material is 1.9 μm or less. Therefore, when the aluminum base material is etched, even if etching pits occur in the concave parts of the aluminum base material starting from pit initiation parts that are the maximum distance apart, these etching pits will eventually connect and form a single etching pit at the position of the concave part. As a result, by using the matrix, it is possible to provide an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes that can improve each surface ratio and achieve a large electrostatic capacitance.

この発明に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法によれば、エッチングにより各面率を向上でき、大きな静電容量を実現可能な電解コンデンサ電極用アルミニウム材を製造することができる。 The manufacturing method of the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to the present invention allows the area ratios to be improved by etching, making it possible to manufacture aluminum material for electrolytic capacitor electrodes that can achieve a large electrostatic capacitance.

この発明に係る電解コンデンサ用アルミニウム電極材の製造方法によれば、大きな静電容量を有する電解コンデンサ用電極材を製造することができる。 The manufacturing method of the aluminum electrode material for electrolytic capacitors according to the present invention makes it possible to manufacture electrode material for electrolytic capacitors with a large electrostatic capacity.

(a)は本発明の一実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の断面図、(b)は平面図である。1A is a cross-sectional view of an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view. 本発明の他の実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to another embodiment of the present invention. 本発明の更に他の実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to still another embodiment of the present invention. ピット起点部を規定するための凹部の角度を説明するための断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the angle of a recess for defining a pit starting point portion. 同じく、ピット起点部を規定するための凹部の角度を説明するための断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the angle of a recess for defining a pit starting point. (a)~(c)は、本発明の一実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材をエッチングした時の様子を時系列で示す模式的断面図である。3A to 3C are schematic cross-sectional views showing in time series the state when an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to one embodiment of the present invention is etched. (a)~(c)は、本発明の条件を逸脱する電解コンデンサ電極用アルミニウム材をエッチングした時の様子を時系列で示す模式的断面図である。1A to 1C are schematic cross-sectional views showing, in time series, the state when an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes that deviates from the conditions of the present invention is etched. (a)~(c)は、本発明の他の実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材をエッチングした時の様子を時系列で示す模式的断面図である。4A to 4C are schematic cross-sectional views showing in time series the state when an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to another embodiment of the present invention is etched. 本発明の一実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法を説明するための図であり、母型をアルミニウム基材に押しつける前の状態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state before a master die is pressed against an aluminum substrate, illustrating a method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to one embodiment of the present invention. 同じく、母型をアルミニウム基材に押しつけた状態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the state in which the mother die is pressed against the aluminum base material. (a)は図4の凹部に対応した凸部を有する母型の形状を示す断面図、(b)は母型を突起の突出方向側(図11の下側)から見たときの平面図である。11A is a cross-sectional view showing the shape of a matrix having protrusions corresponding to the recesses in FIG. 4, and FIG. 11B is a plan view of the matrix as viewed from the protrusion side (the lower side in FIG. 11). 図5の凹部に対応した凸部を有する母型の形状を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing the shape of a matrix having protrusions corresponding to the recesses in FIG. 5 . FIG.

[電解コンデンサ電極用アルミニウム材]
本発明の一実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材は、表面に酸化皮膜を有するアルミニウム基材に、エッチングピットの起点となる多数の凹部が形成されており、凹部の断面における形状に特徴を有する。その形態は表面に複数の凸部を有する母型を押し付けることによって形成させることができる。
[Aluminum material for electrolytic capacitor electrodes]
The aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to one embodiment of the present invention has a large number of recesses, which are the starting points of etching pits, formed in an aluminum base material having an oxide film on its surface, and the recesses have a characteristic shape in cross section. The shape can be formed by pressing a matrix having a plurality of protrusions on its surface against the aluminum base material.

図1、図2及び図3に、本実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材の模式的断面図を示す。 Figures 1, 2, and 3 show schematic cross-sectional views of the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to this embodiment.

各アルミニウム材は、酸化皮膜2を有するアルミニウム基材1の表面に多数の凹部3が形成されてなる。 Each aluminum material has a large number of recesses 3 formed on the surface of an aluminum base material 1 having an oxide film 2.

図1では、各凹部3の形状が球体もしくは楕円球体を分割した形状(例えば半球体もしくは半楕円球体)である。各凹部3のアルミニウム基材の平面と平行な断面(以下、横断面ともいう)の形状は円形または楕円形である。また各凹部3の内面は、開口部に近い側の全周が酸化皮膜5で環帯状に被覆され、底部側の全体が酸化皮膜4で被覆されている。 In FIG. 1, each recess 3 has a shape obtained by dividing a sphere or an ellipsoid (e.g., a hemisphere or a semi-ellipsoid). The shape of a cross section (hereinafter also referred to as a transverse section) of each recess 3 parallel to the plane of the aluminum substrate is circular or elliptical. The inner surface of each recess 3 is covered with an oxide film 5 in an annular band on the entire circumference on the side closer to the opening, and the entire bottom side is covered with an oxide film 4.

図2は、各凹部3の形状が錐体であり、各凹部3の横断面での形状は多角形もしくは円もしくは楕円である。これらの凹部3の内面は、全体が酸化皮膜5で被覆されている。 In FIG. 2, each recess 3 has a cone shape, and the cross-sectional shape of each recess 3 is a polygon, circle, or ellipse. The inner surfaces of these recesses 3 are entirely covered with an oxide film 5.

図3は、各凹部3の形状が、アルミニウム基材1の平面と垂直な断面(以下、縦断面ともいう)において、内向き凸の曲線と外向き凸の曲線とが滑らかに連続した曲面的な窪みを持つ形態であり、各凹部3の横断面での形状は多角形もしくは円もしくは楕円である。なお、底部は平坦面でも良いし曲面でも良い。また各凹部3の内面は、開口部側と底部側を除く中間部の全周が酸化皮膜5で環帯状に被覆され、開口部側と底部側が酸化皮膜4で被覆されている。 In FIG. 3, the shape of each recess 3 is a curved depression in which an inwardly convex curve and an outwardly convex curve are smoothly connected in a cross section perpendicular to the plane of the aluminum base material 1 (hereinafter also referred to as a longitudinal section), and the cross section of each recess 3 is a polygon, circle, or ellipse. The bottom may be flat or curved. The inner surface of each recess 3 is covered in an annular band with an oxide film 5 around the entire periphery of the middle part except for the opening side and bottom side, and the opening side and bottom side are covered with an oxide film 4.

図1~図3に示した各アルミニウム基材1において、多数の凹部3同士の間隔は1μm~10μmが好ましい。凹部3同士の間隔とは、最も近い凹部との間の最小離間距離をいう。凹部3同士の間隔が1μm未満では、エッチング時に凹部3に形成されるエッチングピットが隣同士で互いに連通して、エッチングピットによる拡面効果が阻害される恐れがある。凹部3同士の間隔が10μmを超えると、エッチングピットの数が減少し、やはり大きな拡面効果を得ることができない恐れがある。より好ましい凹部3同士の間隔は2μm~5μmである。 In each of the aluminum substrates 1 shown in Figures 1 to 3, the spacing between the numerous recesses 3 is preferably 1 μm to 10 μm. The spacing between the recesses 3 refers to the minimum distance between the nearest recesses. If the spacing between the recesses 3 is less than 1 μm, the etching pits formed in the recesses 3 during etching may communicate with each other, hindering the surface-expanding effect of the etching pits. If the spacing between the recesses 3 exceeds 10 μm, the number of etching pits decreases, and it may not be possible to obtain a significant surface-expanding effect. A more preferable spacing between the recesses 3 is 2 μm to 5 μm.

この実施形態では、凹部3について次のような特徴事項を有している。即ち、凹部3の内面には、アルミニウム基材1の縦断面に現れる凹部3の輪郭を構成する直線または曲線であって、図4及び図5に示すように、直線の傾きL1(図5の場合)または曲線の接線の傾きL1(図4の場合)とアルミニウム基材1の平面とのなす角度θ1(この角度を傾斜角度θ1ともいう)が20°~90°である直線または曲線で規定されるピット起点部が含まれている。なお、図4及び図5ではアルミニウム基材1及び凹部3の酸化皮膜は省略してある。 In this embodiment, the recess 3 has the following characteristics. That is, the inner surface of the recess 3 includes a pit starting portion that is defined by a straight line or curve that constitutes the outline of the recess 3 that appears in a vertical cross section of the aluminum base material 1, and as shown in Figures 4 and 5, the angle θ1 (also called the inclination angle θ1) between the plane of the aluminum base material 1 and the straight line or curve that forms the slope L1 (in the case of Figure 5) or the slope L1 (in the case of Figure 4) of the tangent to the curve is 20° to 90°. Note that the oxide film on the aluminum base material 1 and the recess 3 is omitted in Figures 4 and 5.

具体的には、図1~図3に例示した酸化皮膜5が形成された部分がピット起点部であり、図1~図3に示した例では、ピット起点部が凹部3の内面の周方向に環帯状に形成されている。図1~図3に示した酸化皮膜4の被覆部分は、傾斜角度θ1が20°より小さい非ピット起点部である。 Specifically, the portion where the oxide film 5 shown in Figs. 1 to 3 is formed is the pit initiation portion, and in the example shown in Figs. 1 to 3, the pit initiation portion is formed in an annular shape in the circumferential direction of the inner surface of the recess 3. The portion covered by the oxide film 4 shown in Figs. 1 to 3 is a non-pit initiation portion with an inclination angle θ1 of less than 20°.

傾斜角度θ1が20°~90°であるピット起点部を規定したのは次の理由による。 The reason why the pit starting point is specified to have an inclination angle θ1 between 20° and 90° is as follows:

即ち、この実施形態では、後述するように、酸化皮膜2が形成されたアルミニウム基材1の表面に、多数の突起を有する母型を押し付けることにより、各凹部3が形成される。つまり、各凹部3は母型に形成された突起の形状に対応する。この突起がアルミニウム基材に押しつけられるときに、突起の形状に応じて異なる力が凹部3の内面形成部位に作用する。 That is, in this embodiment, as described below, each recess 3 is formed by pressing a master die having numerous protrusions against the surface of the aluminum base material 1 on which the oxide film 2 is formed. That is, each recess 3 corresponds to the shape of the protrusions formed on the master die. When the protrusions are pressed against the aluminum base material, a force that differs according to the shape of the protrusions acts on the portion forming the inner surface of the recess 3.

突起の傾斜部または湾曲部の角度が大きいと、凹部3の内周面に酸化皮膜5で被覆された傾斜角度θ1が20°~90°の傾斜部または湾曲部が形成されるが、その形成過程において、突起の傾斜部または湾曲部に沿って斜め下向き(90°以外の場合)または下向き(90°の場合)に剪断方向の力が作用し、この力によって酸化皮膜2は、表面に凹凸やボイドや亀裂が多数発生し厚さも薄くなって酸化皮膜5となり、この酸化皮膜5がピット起点部となる。
一方、母型の突起の傾斜部または湾曲部の角度が緩やかな場合は、傾斜角度θ1が20°未満の酸化皮膜4が被覆されるが、この部分は非ピット起点部であり、この非ピット起点部の形成過程においては、突起による専ら下向きの押圧力が作用し、剪断方向の大きな力は作用しない。このため、酸化皮膜5のような凹凸やボイド、亀裂等の発生が抑制され、酸化皮膜4の厚み減少も酸化皮膜5ほどではない。
If the angle of the inclined or curved portion of the protrusion is large, an inclined or curved portion covered with oxide film 5 is formed on the inner surface of recess 3, with an inclined or curved portion having an inclination angle θ1 of 20° to 90°. During the formation process, a shear force acts along the inclined or curved portion of the protrusion diagonally downward (when the angle is other than 90°) or downward (when the angle is 90°), and this force causes numerous irregularities, voids, and cracks to form on the surface of oxide film 2, reducing its thickness and turning it into oxide film 5, and this oxide film 5 becomes the initiation points of pits.
On the other hand, when the angle of the inclined or curved portions of the projections of the matrix is gentle, the oxide film 4 is covered with an inclination angle θ1 of less than 20°, but this portion is a non-pit initiation portion, and in the process of forming this non-pit initiation portion, only the downward pressing force of the projection acts, and no large force in the shear direction acts. Therefore, the occurrence of irregularities, voids, cracks, etc., as in the oxide film 5, is suppressed, and the reduction in thickness of the oxide film 4 is not as great as that of the oxide film 5.

このように、酸化皮膜5の表面には凹凸やボイド、亀裂が多数存在し、また平均的な厚みは酸化皮膜2や酸化皮膜4よりも薄く、ピット起点部となる。酸化皮膜4の平均的な厚みは酸化皮膜2と同じかそれよりも薄い。酸化皮膜2の平均的な厚さは1nm~50nmの範囲が好ましく、特に2nm~20nmの範囲が好ましい。酸化皮膜4の平均的な厚さは1nm~40nmの範囲が好ましく、特に2nm~10nmが好ましい。酸化皮膜5の平均的な厚さは0.5nm~40nmの範囲が好ましく、特に0.5nm~10nmが好ましい。 Thus, the surface of oxide film 5 has many irregularities, voids, and cracks, and its average thickness is thinner than oxide film 2 and oxide film 4, which become the origins of pits. The average thickness of oxide film 4 is the same as or thinner than oxide film 2. The average thickness of oxide film 2 is preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and more preferably in the range of 2 nm to 20 nm. The average thickness of oxide film 4 is preferably in the range of 1 nm to 40 nm, and more preferably in the range of 2 nm to 10 nm. The average thickness of oxide film 5 is preferably in the range of 0.5 nm to 40 nm, and more preferably in the range of 0.5 nm to 10 nm.

酸化皮膜の平均的な厚みの差異によって、エッチング時の反応性に差が生じる。その反応性の差を利用し、エッチング時のエッチングピットの発生に選択性を持たせることができる。酸化皮膜が薄い方が、反応性が高くピットが発生しやすい。酸化皮膜3、4、5の中でピットが優先的に生じるのは酸化皮膜5である。しかも、酸化皮膜5には凹凸やボイド、亀裂が多数存在しており、これらがエッチングピットの起点になり得ることも相俟って、酸化皮膜5の被覆部位、換言すればピット起点部から優先的にエッチングピットが発生する。 Differences in the average thickness of the oxide film result in differences in reactivity during etching. By utilizing this difference in reactivity, it is possible to provide selectivity in the generation of etching pits during etching. The thinner the oxide film, the higher the reactivity and the more likely pits will occur. Of the oxide films 3, 4, and 5, it is the oxide film 5 that preferentially generates pits. Furthermore, oxide film 5 has many irregularities, voids, and cracks, which can become the starting points of etching pits, and as a result, etching pits preferentially occur in the areas covered by oxide film 5, in other words, the pit starting points.

図6、図7、図8の各(a)(b)(c)は、それぞれ凹部3の形態が異なる電解コンデンサ電極用アルミニウム材を、塩酸を含む電解液中でエッチングした時の様子を時系列で示す模式的断面図であり、酸化皮膜は図示を省略している。それぞれ(a)は電解エッチング前の状態、(b)は0.001sec~0.01secの電解エッチングを施し極初期のピットを発生させた時、(c)は0.01~0.1secの電解エッチングを施し極初期のピットが結合することによって初期ピットが形成された時の模式的断面図である。 Figures 6, 7, and 8 (a), (b), and (c) are schematic cross-sectional views showing, in a time series, the state of aluminum materials for electrolytic capacitor electrodes, each having a different shape of recess 3, when etched in an electrolyte containing hydrochloric acid; the oxide film is not shown. (a) shows the state before electrolytic etching, (b) shows the state when electrolytic etching is performed for 0.001 sec to 0.01 sec to generate very initial pits, and (c) shows the state when electrolytic etching is performed for 0.01 sec to 0.1 sec to form initial pits by combining the very initial pits.

図6では、凹部3が半球状であり、傾斜角度θ1が20°~90°である酸化皮膜5の被覆部分(ピット起点部)は、凹部3の内面の開口部から深さ方向の途中の位置までの幅を持って、周方向の全域にわたって環帯状に形成されている。図6に示す凹部3は図1と同じであり、ピット起点部の平面視での最大離間距離は、凹部3の開口部の直径D1である。また、環帯状のピット起点部の底側の縁部の平面視での直径をD2とする。 In Figure 6, the recess 3 is hemispherical, and the covered portion (pit initiation portion) of the oxide film 5 with an inclination angle θ1 of 20° to 90° is formed in an annular shape over the entire circumferential area, with a width from the opening of the inner surface of the recess 3 to a position halfway in the depth direction. The recess 3 shown in Figure 6 is the same as in Figure 1, and the maximum separation distance of the pit initiation portion in a plan view is the diameter D1 of the opening of the recess 3. In addition, the diameter of the bottom edge of the annular pit initiation portion in a plan view is D2.

図7では、凹部3の形状が底の浅い球体の一部であり、傾斜角度θ1が20°~90°である酸化皮膜5の被覆部分(ピット起点部)は、図6の例と同様に、凹部3の内面の開口部から深さ方向の途中の位置までの幅を持って、周方向の全域にわたって環帯状に形成されている。図7においても、ピット起点部の平面視での最大離間距離は、凹部3の開口部の直径D1である。また、環帯状のピット起点部の底側の縁部の平面視での直径をD2とする。 In Figure 7, the shape of the recess 3 is part of a shallow sphere, and the covered portion (pit initiation portion) of the oxide film 5 with an inclination angle θ1 of 20° to 90° is formed in an annular shape over the entire circumferential area, with a width from the opening of the inner surface of the recess 3 to a position halfway in the depth direction, as in the example of Figure 6. In Figure 7 as well, the maximum separation distance of the pit initiation portion in a plan view is the diameter D1 of the opening of the recess 3. Also, the diameter of the bottom edge of the annular pit initiation portion in a plan view is D2.

図8では、凹部3の形状が円錐または角錐であり、傾斜角度θ1が20°~90°である酸化皮膜5の被覆部分(ピット起点部)は、凹部3の内面の全体に形成されている。図8において、ピット起点部の平面視での最大離間距離は、凹部3の開口部の最大距離D1であり、D2はゼロである。 In Figure 8, the shape of the recess 3 is a cone or pyramid, and the covered portion (pit initiation portion) of the oxide film 5 with an inclination angle θ1 of 20° to 90° is formed on the entire inner surface of the recess 3. In Figure 8, the maximum distance in plan view of the pit initiation portion is the maximum distance D1 of the opening of the recess 3, and D2 is zero.

この実施形態では、傾斜角度θ1が20°~90°であるピット起点部の平面視での最大離間距離D1は、1.9μm以下とする必要がある。図6及び図8における最大離間距離D1は1.9μm以下の場合であり、図7における最大離間距離D1は1.9μmを超えるものとする。 In this embodiment, the maximum separation distance D1 in a plan view of the pit start points where the inclination angle θ1 is between 20° and 90° must be 1.9 μm or less. The maximum separation distance D1 in Figures 6 and 8 is 1.9 μm or less, and the maximum separation distance D1 in Figure 7 is greater than 1.9 μm.

前述したように、エッチングピット発生の起点となるのは傾斜角度θ1が20°~90°の酸化皮膜5の被覆部分であり、図6~図8の各(b)に示すように、このピット起点部に沿って複数の極初期のピット11が発生する。なお、図6~図8の各(b)において、薄黒色で塗られた領域が極初期のピット11を示している。 As mentioned above, the starting point of the etching pits is the covered portion of the oxide film 5 where the inclination angle θ1 is 20° to 90°, and as shown in each of Figures 6 to 8 (b), multiple initial pits 11 are generated along this pit starting point. Note that in each of Figures 6 to 8 (b), the areas painted in light black indicate the initial pits 11.

最大離間距離D1が1.9μm以下である図6では、同時(c)に示すように、発生した複数の極初期のピット11が結合し、一つの初期ピット12が形成される。その後エッチングを継続させると初期ピットから内部方向にトンネルピットが形成され、所望した通り、凹部3を中心に最終的なエッチングピットが形成される。一方で、最大離間距離D1が1.9μmを超える図7での場合は、同図(c)に示す通り、極初期のピット11同士の距離が遠いためピット結合が起きず、凹部3の周辺にそれぞれ独立して初期ピット12が成長する。最大離間距離D1が1.9μm以下である図8(c)では、凹部3に複数の結合した初期ピットが形成され、その後エッチングを継続させても凹部3を中心としたトンネルピットは形成されない。 In FIG. 6, where the maximum separation distance D1 is 1.9 μm or less, multiple initial pits 11 that have been generated combine to form one initial pit 12, as shown in (c). If etching is continued thereafter, a tunnel pit is formed inward from the initial pit, and the final etching pit is formed with the recess 3 at the center, as desired. On the other hand, in the case of FIG. 7, where the maximum separation distance D1 is greater than 1.9 μm, as shown in (c) in the same figure, the distance between the initial pits 11 is so far that no pit combination occurs, and the initial pits 12 grow independently around the recess 3. In FIG. 8(c), where the maximum separation distance D1 is 1.9 μm or less, multiple combined initial pits are formed in the recess 3, and even if etching is continued thereafter, no tunnel pit is formed with the recess 3 at the center.

エッチング後の有効面積を増やすには、凹部3の中心にピットを発生させることが必要である。それ以外の場合、隣り合う凹部3から発生したピット同士が結合し、あるいはピットが発生しない空隙部分が増えることにより、有効面積が低下する。 To increase the effective area after etching, it is necessary to generate pits in the center of the recesses 3. Otherwise, the effective area will decrease due to the pits generated from adjacent recesses 3 joining together or the increase in void areas where no pits are generated.

つまりD2の値によらず、最大離間距離D1が1.9μm以下の場合に有効面積を増加でき、ひいては大きい静電容量が得られる。 In other words, regardless of the value of D2, when the maximum separation distance D1 is 1.9 μm or less, the effective area can be increased, and thus a large capacitance can be obtained.

なお、以上の説明では、酸化皮膜5の被覆部分であるピット起点部が凹部3の内面の周方向に連続している場合を説明したが、ピット起点部は連続でなく点在していても良い。 In the above explanation, the pit initiation parts, which are the covered parts of the oxide film 5, are continuous in the circumferential direction of the inner surface of the recess 3, but the pit initiation parts may not be continuous but may be scattered.

θ1が20~90°であるピット起点部を有する凹部の割合は90%以上が望ましく、特に95%以上が好ましく、全ての凹部にθ1が20~90°であるピット起点部が存在していることが最も望ましい。 The ratio of recesses having pit starting points with θ1 between 20 and 90° is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more, and it is most preferable that all recesses have pit starting points with θ1 between 20 and 90°.

本実施形態に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材において、アルミニウム基材1を構成するアルミニウムの化学組成は限定されず、電解コンデンサ電極材料として使用されているものを適宜使用することができる。具体的には、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、アルミニウム純度が99.9%以上であることが好ましく、特に99.99%以上が好ましい。アルミニウム材の立方体方位占有率、あるいは(100)の占有率は90%以上が好ましく、95%以上が一層好ましく、特に99.9%以上が最も好ましい。また、電解コンデンサ電極用アルミニウム材の厚さも限定されず、箔と称される200μm以下のアルミニウム材の他、200μmを超えるアルミニウム板も含まれる。前記アルミニウム基材1の表面粗さ(算術平均粗さ)は0.1μm未満が好ましく、特に0.05μm未満が好ましい。
[電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法]
上述した電解コンデンサ電極用アルミニウム材は、例えば以下の方法によって作製することができる。
In the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to this embodiment, the chemical composition of aluminum constituting the aluminum base material 1 is not limited, and materials used as electrolytic capacitor electrode materials can be used as appropriate. Specifically, in order to regulate the amount of impurities and prevent deterioration of etching characteristics due to over-dissolution, the aluminum purity is preferably 99.9% or more, and particularly preferably 99.99% or more. The cube orientation occupancy rate of the aluminum material, or the occupancy rate of (100) is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and most preferably 99.9% or more. In addition, the thickness of the aluminum material for electrolytic capacitor electrodes is not limited, and includes aluminum plates exceeding 200 μm in thickness in addition to aluminum materials called foils having a thickness of 200 μm or less. The surface roughness (arithmetic mean roughness) of the aluminum base material 1 is preferably less than 0.1 μm, and particularly preferably less than 0.05 μm.
[Method of manufacturing aluminum material for electrolytic capacitor electrodes]
The above-mentioned aluminum material for electrolytic capacitor electrodes can be produced, for example, by the following method.

所定の化学組成のアルミニウム鋳塊に対して均質化処理を施し、その後、熱間圧延、冷間圧延、最終焼鈍を順次行って酸化皮膜を形成して、表面に酸化皮膜2を有するアルミニウム基材を作製する。最終焼鈍後に化学研磨や電解研磨を施して表面平滑化を行う場合は、その後に大気中に曝し自然酸化皮膜を生成してアルミニウム基材とする。酸化皮膜2は自然酸化皮膜ではなく、化成処理により生成した化成酸化皮膜であっても良い。 An aluminum ingot of a specified chemical composition is subjected to a homogenization treatment, and then hot rolling, cold rolling, and final annealing are performed in sequence to form an oxide film, producing an aluminum base material having an oxide film 2 on its surface. If the surface is smoothed by chemical polishing or electrolytic polishing after the final annealing, the aluminum base material is then exposed to the atmosphere to form a natural oxide film, resulting in an aluminum base material. The oxide film 2 may not be a natural oxide film, but may be a chemical oxide film formed by chemical conversion treatment.

次に、前記アルミニウム基材1に多数の凹部3を形成して、電解コンデンサ電極用アルミニウム材を作製する。 Next, a large number of recesses 3 are formed in the aluminum base material 1 to produce an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes.

凹部3を形成するために、図9に示すように多数の突起(凸部に相当)101を有する母型100を用い、この母型100を図10に示すようにアルミニウム基材1に押し付けて、突起101に対応する圧痕として凹部3を形成する。母型100において、多数の突起101を上述した凹部3の配置に対応させることにより、アルミニウム基材1の所望位置に所望のパターンで凹部3を形成することができる。 To form the recesses 3, a master mold 100 having numerous protrusions (corresponding to convex portions) 101 as shown in FIG. 9 is used, and this master mold 100 is pressed against the aluminum base material 1 as shown in FIG. 10 to form the recesses 3 as indentations corresponding to the protrusions 101. By aligning the numerous protrusions 101 in the master mold 100 to the arrangement of the recesses 3 described above, the recesses 3 can be formed in the desired pattern at the desired positions on the aluminum base material 1.

母型100の作製は、所望のパターニング加工が可能な微細形状が実現できる製法であればよいが、好ましくは金型加工やリソグラフィー技術を用いて作製する。材質はアルミニウム基材1より硬質であれば、電気導電性の有無に関わらず何でもよい。突起101の形状は錐体、柱体、球体、楕円球体のいずれでも良く、突起の外面形状が凹部3の内面形状となる。 The master mold 100 can be produced by any method capable of producing a fine shape that can be subjected to the desired patterning, but is preferably produced using mold processing or lithography techniques. The material may be any material that is harder than the aluminum base material 1, regardless of whether it is electrically conductive or not. The shape of the protrusions 101 may be any of a cone, cylinder, sphere, or ellipsoid, and the outer shape of the protrusions becomes the inner shape of the recesses 3.

母型100は凹部3の形状に対応した半球状の突起101を有している。この実施形態では、突起101について次のような特徴事項を有している。即ち、突起101の表面には、母型100の縦断面に現れる突起101の輪郭を構成する直線または曲線であって、図11及び図12に示すように、直線の傾きL2(図13の場合)または曲線の接線の傾きL2(図11の場合)と母型100の平面とのなす角度θ2(この角度を傾斜角度θ2ともいう)が20°~90°である直線または曲線で規定されるピット起点部形成部位が含まれている。 The master mold 100 has a hemispherical protrusion 101 that corresponds to the shape of the recess 3. In this embodiment, the protrusion 101 has the following characteristics. That is, the surface of the protrusion 101 includes a pit starting portion formation site that is defined by a straight line or curve that constitutes the outline of the protrusion 101 that appears in a longitudinal section of the master mold 100, and in which the angle θ2 (this angle is also called the inclination angle θ2) between the plane of the master mold 100 and the straight line or curve that forms the slope L2 (in the case of FIG. 13) or the slope L2 (in the case of FIG. 11) of the tangent to the curve is 20° to 90°, as shown in FIG. 11 and FIG. 12.

図11(a)は、図4の凹部3に対応した母型100の形状を示すものであり、同図(b)は母型100を突起101の突出方向側(図11の下側)から見たときの平面図である。図11に示した例では、同図(b)に一点鎖線のハッチングで示すように、ピット起点部形成部位102は突起101の基端部から突出方向の途中の位置までの幅を持って、周方向の全域にわたって環帯状に形成されている。突起101の中央頂部は、傾斜角度θ2が20°より小さく、ピット起点形成部位ではない。 Figure 11 (a) shows the shape of the matrix 100 corresponding to the recess 3 in Figure 4, and Figure 11 (b) is a plan view of the matrix 100 as viewed from the protrusion direction side of the protrusion 101 (the lower side of Figure 11). In the example shown in Figure 11, as shown by the dashed-dotted hatching in Figure 11 (b), the pit start portion formation portion 102 is formed in an annular shape over the entire circumferential area, with a width from the base end of the protrusion 101 to a position halfway in the protrusion direction. The central apex of the protrusion 101 has an inclination angle θ2 smaller than 20°, and is not a pit start portion formation portion.

図12は、図5の凹部3に対応した母型の形状を示すものである。図12では、突起101の形状が円錐または角錐であり、傾斜角度θ2が20°~90°であるピット起点部形成部位は、突起101の表面(外面)の全体に形成されている。 Figure 12 shows the shape of the matrix corresponding to the recess 3 in Figure 5. In Figure 12, the shape of the protrusion 101 is a cone or pyramid, and the pit start portion formation site with an inclination angle θ2 of 20° to 90° is formed on the entire surface (outer surface) of the protrusion 101.

このように、突起101において、傾斜角度θ2が20°~90°であるピット起点形成部位102を規定することにより、前述したように、アルミニウム基材1の凹部3に、傾斜角度θ1が20°~90°のピット起点部を形成でき、これによりエッチング持の拡面率を向上でき、大きな静電容量を実現できる。 In this way, by defining the pit initiation formation portion 102 in the protrusion 101 with an inclination angle θ2 of 20° to 90°, as described above, it is possible to form a pit initiation portion in the recess 3 of the aluminum base material 1 with an inclination angle θ1 of 20° to 90°, thereby improving the surface expansion rate after etching and achieving a large capacitance.

この実施形態では、傾斜角度θ2が20°~90°であるピット起点部形成部位102の突起101側から見た平面視での最大離間距離D3は、1.9μm以下とする必要がある。図11におけるピット起点部形成部位102の最大離間距離D3は、突起101の直径である。また、図12の突起101におけるピット起点部形成部位102の最大離間距離D3は、突起101の基端部の横断面の最大長さである。 In this embodiment, the maximum separation distance D3 in plan view of the pit start portion forming portion 102 with an inclination angle θ2 of 20° to 90° from the protrusion 101 side must be 1.9 μm or less. The maximum separation distance D3 of the pit start portion forming portion 102 in FIG. 11 is the diameter of the protrusion 101. Also, the maximum separation distance D3 of the pit start portion forming portion 102 in the protrusion 101 in FIG. 12 is the maximum length of the cross section of the base end of the protrusion 101.

ピット起点部形成部位102の最大離間距離D3を1.9μm以下とすることにより、アルミニウム基材1の凹部3におけるピット起点部の最大離間距離D1を1.9μm以下とすることができ、前述したように、凹部3を中心にエッチングピットを形成させることができる。 By setting the maximum distance D3 of the pit initiation portion forming portion 102 to 1.9 μm or less, the maximum distance D1 of the pit initiation portion in the recess 3 of the aluminum base material 1 can be set to 1.9 μm or less, and as described above, an etching pit can be formed centered on the recess 3.

なお、以上の説明では、ピット起点部形成部位102が突起101の表面の周方向に連続している場合を説明したが、ピット起点部成部位102は連続でなく点在していても良い。 In the above description, the pit starting portion forming portions 102 are continuous in the circumferential direction of the surface of the protrusion 101, but the pit starting portion forming portions 102 may not be continuous but may be scattered.

傾斜角度θ2が20~90°であるピット起点部形成部位102を有する突起101の割合は90%以上が望ましく、特に95%以上が好ましく、全ての突起101に傾斜角度θ2が20~90°であるピット起点部形成部位102が存在していることが最も望ましい。 The proportion of protrusions 101 having pit start portion forming regions 102 with an inclination angle θ2 of 20 to 90° is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more, and it is most preferable that all protrusions 101 have pit start portion forming regions 102 with an inclination angle θ2 of 20 to 90°.

母型100をアルミニウム基材1に押し付ける際は、突起101とアルミニウム基材1が垂直に触れるようにする。アルミニウム基材1の表面粗さに応じてプレス圧力を強くする必要がある。すなわちアルミニウム基材1が平坦であればプレス圧を低くしても、均一な凹部3を形成させることができる。プレス方法は平面でもロールでもどちらでも構わない。 When pressing the master mold 100 against the aluminum substrate 1, the protrusions 101 and the aluminum substrate 1 are in contact perpendicularly. The pressing pressure must be increased according to the surface roughness of the aluminum substrate 1. In other words, if the aluminum substrate 1 is flat, uniform recesses 3 can be formed even with a low pressing pressure. The pressing method can be either a flat surface or a roll.

上記のような手法で母型100を押し込むことによって凹部3を形成する過程で、凹部3の内面が、アルミニウム基材1の平面との傾斜角度θ1で20°以上になると、酸化皮膜2に応力がかかり凹凸やボイド、亀裂等が生じた酸化皮膜5となる。さらに深く母型100を押し込むと、角度が大きくなるほど酸化皮膜5が引き伸ばされやすくなり平均的な厚みが減少する。
前述したように、酸化皮膜5の凹凸やボイド、亀裂等を発生させ、平均的な厚みを減少させるには、突起101の傾斜角度θ2ひいては凹部3の傾斜角度θ1は20°~90°が必要であり、特に好ましい傾斜角度θは40°~90°である。
母型100の突起101の形状がいかなる形状であっても、母型100を垂直に押し付けた際に、アルミニウム基材1は塑性変形となるために傾斜角度θ1に90°以上の角度をつけることは原理上不可能である。
In the process of forming the recesses 3 by pressing the master die 100 in the above-described manner, if the inner surface of the recesses 3 has an inclination angle θ1 of 20° or more with respect to the plane of the aluminum base material 1, stress is applied to the oxide film 2, resulting in the oxide film 5 having irregularities, voids, cracks, etc. If the master die 100 is pressed further deeply, the oxide film 5 becomes more easily stretched as the angle increases, and the average thickness decreases.
As described above, in order to generate irregularities, voids, cracks, and the like in the oxide coating 5 and reduce the average thickness, the inclination angle θ2 of the protrusions 101 and, in turn, the inclination angle θ1 of the recesses 3 need to be 20° to 90°, and a particularly preferable inclination angle θ is 40° to 90°.
Regardless of the shape of the protrusions 101 of the mother die 100, when the mother die 100 is pressed vertically, the aluminum base material 1 undergoes plastic deformation, and therefore it is impossible in principle to set the inclination angle θ1 to an angle of 90° or more.

作製した電解コンデンサ電極用アルミニウム材は、その後拡面率向上のためのエッチングが施される。凹部3の内面の酸化皮膜5における凹凸やボイド、亀裂では、エッチング時に反応性が高いため優先的にエッチングピットが形成される。そのため凹部3を中心としたエッチングピットの起点となり、結晶粒の(100)面に対して平行もしくは垂直に浸食が進行しトンネルピットが形成される。規則的に配列した所望の凹部3に対してエッチングピットを発生させることで、エッチングピットの結合やエッチングピットの空隙領域による有効面積の低下を減らすことが可能となる。すなわち所望の凹部3におけるピット発生率の向上が有効面積を向上させることにつながる。 The aluminum material for electrolytic capacitor electrodes thus produced is then etched to improve the surface area expansion ratio. Etching pits are preferentially formed in the irregularities, voids, and cracks in the oxide film 5 on the inner surface of the recesses 3, because they are highly reactive during etching. As a result, the recesses 3 become the starting point for etching pits, and erosion progresses parallel or perpendicular to the (100) plane of the crystal grains to form tunnel pits. By generating etching pits in the desired recesses 3 that are regularly arranged, it is possible to reduce the reduction in effective area due to the joining of etching pits and the void areas of the etching pits. In other words, improving the pit occurrence rate in the desired recesses 3 leads to an improvement in the effective area.

所望の位置の凹部3に対するピット発生率は、トンネルピット形成前の初期ピット形成時点で判断が可能である。ここでいう初期ピットとはピット径と深さが0.1μm~2μmのファセット型のピットである。
エッチング条件は限定されず、電気化学エッチングでも良いし化学エッチングでも良い。一例として初期ピット形成の条件を示す。電気化学エッチングの処理液として、塩酸水溶液、あるいは塩酸水溶液に硫酸、硝酸、リン酸を添加した液を例示できる。処理液温度は15℃~80℃が好ましい。また、アルミニウム材の対極にはアルミニウム材よりも十分に面積の大きい白金電極またはカーボン電極を用い、好ましい電流値は100mA/cm~3000mA/cmあり、好ましい電流印加時間は0.01s~30.0sである。
The pit occurrence rate for the recess 3 at the desired position can be judged at the time of forming the initial pit before the formation of the tunnel pit. The initial pit here is a facet-type pit with a pit diameter and depth of 0.1 μm to 2 μm.
The etching conditions are not limited, and may be electrochemical etching or chemical etching. As an example, the conditions for forming the initial pits are shown below. Examples of the treatment liquid for electrochemical etching include an aqueous hydrochloric acid solution, or a solution in which sulfuric acid, nitric acid, or phosphoric acid has been added to an aqueous hydrochloric acid solution. The treatment liquid temperature is preferably 15°C to 80°C. In addition, a platinum electrode or a carbon electrode having an area sufficiently larger than that of the aluminum material is used as the counter electrode for the aluminum material, and the preferred current value is 100mA/ cm2 to 3000mA/ cm2 , and the preferred current application time is 0.01s to 30.0s.

以下に本発明の実施例と比較例を示す。 The following are examples of the present invention and comparative examples.

アルミニウム基材1に突起付母型100を用いて凹部3を形成することにより、以下の実施例及び比較例に示す各種の電解コンデンサ電極用アルミニウム材を作製した。 By forming recesses 3 in an aluminum substrate 1 using a protrusion-equipped master die 100, various aluminum materials for electrolytic capacitor electrodes were produced as shown in the following examples and comparative examples.

アルミニウム基材1はいずれも、(組成)Si : 22 ppm, Fe : 16 ppm, Cu : 59 ppm, Al 純度99.99%からなる厚みが130μmのアルミニウム箔であり、表面に厚さ0.003μmの酸化皮膜2が形成されている。また、アルミニウム基材1の表面の算術平均粗さRaは0.05である。
(実施例1)
ニッケルからなり、表面に高さが1.8μmの多数の角錐状突起101が3.0μm間隔で形成されている母型100を、前記アルミニウム基材1に面圧20MPaで押し付けて、アルミニウム基材1の表面に角錐状突起101に対応する凹部3を形成した。母型100の各突起101は傾斜角度θ2が54°のピット起点部形成部位102を有しており、ピット起点部形成部位102の最大離間距離D3は0.3μmであった。
(実施例2)
表面に高さが1.9μmの多数の半球状突起101が3.0μm間隔で形成されている母型100を、前記アルミニウム基材1に面圧100MPaで押し付けて、アルミニウム基材1の表面に球状突起101に対応する凹部3を形成した。母型100の各突起101は傾斜角度θ2が最大90°のピット起点部形成部位102を有しており、ピット起点部形成部位102の最大離間距離D3は1.9μmであった。
(実施例3)
表面に高さが0.5μmの多数の角錐状突起101が3.0μm間隔で形成されている。前記アルミニウム基材1に前記母型の面圧40MPaで押し付けて、アルミニウム基材の表面に角錐状突起101に対応する凹部3を形成した。母型100の各突起101は傾斜角度θ2が20°のピット起点部形成部位102を有しており、ピット起点部形成部位102の最大離間距離D3は0.7μmであった。
(比較例1)
表面に高さが0.5μmの多数の角錐状突起101が3.0μm間隔で形成されている母型100を、前記アルミニウム基材1に面圧5MPaで押し付けて、アルミニウム基材1の表面に角錐状突起101に対応する凹部3を形成した。母型100の各突起101は傾斜角度θ2が19°であり、ピット起点部形成部位102は形成されていなかった。
(比較例2)
表面に高さが0.9μmの多数の角錐状突起101が3.0μm間隔で形成されている母型100を、前記アルミニウム基材1に面圧100MPaで押し付けて、アルミニウム基材1の表面に角錐状突起101に対応する凹部3を形成した。母型100の各突起101は傾斜角度θ2が30°のピット起点部形成部位102を有しており、ピット起点部形成部位102の最大離間距離D3は2.0μmであった。
Each aluminum substrate 1 is an aluminum foil having a thickness of 130 μm and a composition of Si: 22 ppm, Fe: 16 ppm, Cu: 59 ppm, and Al purity of 99.99%, and has an oxide film 2 having a thickness of 0.003 μm formed on its surface. The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the aluminum substrate 1 is 0.05.
Example 1
A master mold 100 made of nickel and having numerous pyramidal protrusions 101 with a height of 1.8 μm formed on its surface at intervals of 3.0 μm was pressed against the aluminum base 1 with a surface pressure of 20 MPa to form recesses 3 corresponding to the pyramidal protrusions 101 on the surface of the aluminum base 1. Each protrusion 101 of the master mold 100 had a pit origin formation site 102 with an inclination angle θ2 of 54°, and the maximum separation distance D3 of the pit origin formation sites 102 was 0.3 μm.
Example 2
A master mold 100 having a large number of hemispherical protrusions 101 with a height of 1.9 μm formed on its surface at intervals of 3.0 μm was pressed against the aluminum base material 1 with a surface pressure of 100 MPa to form recesses 3 corresponding to the spherical protrusions 101 on the surface of the aluminum base material 1. Each protrusion 101 of the master mold 100 had a pit origin formation site 102 with a maximum inclination angle θ2 of 90°, and the maximum separation distance D3 of the pit origin formation sites 102 was 1.9 μm.
Example 3
A large number of pyramidal protrusions 101 with a height of 0.5 μm were formed on the surface at intervals of 3.0 μm. The mother mold was pressed against the aluminum base material 1 with a surface pressure of 40 MPa to form recesses 3 corresponding to the pyramidal protrusions 101 on the surface of the aluminum base material. Each protrusion 101 of the mother mold 100 had a pit origin formation portion 102 with an inclination angle θ2 of 20°, and the maximum separation distance D3 of the pit origin formation portions 102 was 0.7 μm.
(Comparative Example 1)
A master mold 100 having numerous pyramidal protrusions 101 with a height of 0.5 μm formed on its surface at intervals of 3.0 μm was pressed against the aluminum base material 1 with a surface pressure of 5 MPa to form recesses 3 corresponding to the pyramidal protrusions 101 on the surface of the aluminum base material 1. Each protrusion 101 of the master mold 100 had an inclination angle θ2 of 19°, and no pit origin formation sites 102 were formed.
(Comparative Example 2)
A master mold 100 having numerous pyramidal protrusions 101 with a height of 0.9 μm formed on its surface at intervals of 3.0 μm was pressed against the aluminum base 1 with a surface pressure of 100 MPa to form recesses 3 corresponding to the pyramidal protrusions 101 on the surface of the aluminum base 1. Each protrusion 101 of the master mold 100 had a pit origin formation portion 102 with an inclination angle θ2 of 30°, and the maximum separation distance D3 of the pit origin formation portions 102 was 2.0 μm.

以上により作製した実施例、比較例に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材について、AFMで凹部3の形状を確認したところ、実施例1~3、比較例2では、母型100の突起101の傾斜角度θ2に対応する、傾斜角度θ1が20~90°のピット起点部が凹部3に形成されていた。また実施例1~3では、ピット起点部の平面視での最大離間距離D1はいずれも1.9μm以下であり、比較例3では最大離間距離D1が1.9μmを超えていた。比較例2では、傾斜角度θ1が20~90°のピット起点部は形成されていなかった。
その後、各電解コンデンサ電極用アルミニウム材に対し、6mol/Lの液温35℃の塩酸水溶液中に浸漬させて、800mA/cmの電流で0.5秒間の条件で電解エッチング処理を行い、純水で洗浄して乾燥させた。
When the shapes of the recesses 3 of the aluminum materials for electrolytic capacitor electrodes according to the Examples and Comparative Examples prepared as described above were confirmed by AFM, it was found that in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, pit origin portions with inclination angles θ1 of 20 to 90°, which correspond to the inclination angle θ2 of the protrusions 101 of the matrix 100, were formed in the recesses 3. In addition, in Examples 1 to 3, the maximum separation distance D1 in a plan view of the pit origin portions was 1.9 μm or less in all cases, while in Comparative Example 3, the maximum separation distance D1 exceeded 1.9 μm. In Comparative Example 2, no pit origin portions with inclination angles θ1 of 20 to 90° were formed.
Thereafter, each aluminum material for electrolytic capacitor electrodes was immersed in a 6 mol/L aqueous hydrochloric acid solution at a liquid temperature of 35°C, and electrolytic etching was performed under conditions of a current of 800 mA/ cm2 for 0.5 seconds, followed by washing with pure water and drying.

エッチング処理を施した電解コンデンサ電極用アルミニウム材のエッチングピットの発生状態をSEMで観察した。 The occurrence of etching pits in etched aluminum material for electrolytic capacitor electrodes was observed using a SEM.

その結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.

Figure 0007705277000001
Figure 0007705277000001

表1に示すように、実施例1~3に係る電解コンデンサ電極用アルミニウム材では、85%以上の凹部3について、それらの中心部にエッチングピットが発生していた。このため、拡面率が大きく高い静電容量が得られることが予想されるものであった。 As shown in Table 1, in the aluminum materials for electrolytic capacitor electrodes according to Examples 1 to 3, etching pits occurred in the center of 85% or more of the recesses 3. For this reason, it was expected that a large surface expansion ratio and high capacitance would be obtained.

これに対し、母型100の突起101の傾斜角度θ2が20度未満の比較例1及びピット起点部形成部位102の平面視での最大離間距離D3が1.9μmを超える比較例2では、中心部にエッチングピットが発生していた凹部3の割合はそれぞれ50%と70%であり、実施例に較べて拡面率が小さく静電容量に劣ることが予想されるものであった。 In contrast, in Comparative Example 1, in which the inclination angle θ2 of the protrusions 101 of the matrix 100 was less than 20 degrees, and in Comparative Example 2, in which the maximum separation distance D3 in a plan view of the pit initiation portion formation portion 102 exceeded 1.9 μm, the proportions of recesses 3 in which etching pits had occurred in the center were 50% and 70%, respectively, and it was expected that the surface expansion rate would be smaller than in the examples, resulting in inferior capacitance.

本発明の母型は、エッチングによって高い拡面率が得られる電解コンデンサ電極用アルミニウム材を製造するのに有用である。 The master mold of the present invention is useful for producing aluminum material for electrolytic capacitor electrodes that can achieve a high surface area expansion ratio by etching.

1 アルミニウム基材
2 酸化皮膜
3 凹部
4 酸化皮膜
5 酸化皮膜
100 母型
101 突起(凸部)
102 ピット起点部形成部位
Reference Signs List 1 Aluminum substrate 2 Oxide film 3 Recess 4 Oxide film 5 Oxide film 100 Mother mold 101 Protrusion (protruding portion)
102 Pit starting point formation site

Claims (5)

表面に多数の凸部を有する母型であって、
前記母型の平面と垂直な断面に現れる凸部の輪郭を構成する直線または曲線であって、前記直線の傾きまたは曲線の接線の傾きと前記母型の平面とのなす角度が20°~90°である直線または曲線で規定されるピット起点部形成部位を有し、
表面に酸化皮膜が形成されたアルミニウム基材に押し付けられることにより前記アルミニウム基材にエッチングピットの形成予定部である多数の凹部を形成させ、前記凹部に対応する前記母型の凸部の表面全体における前記ピット起点部形成部位の平面視での最大離間距離が1.9μm以下である母型を用い、
前記母型を、表面に酸化皮膜が形成されたアルミニウム基材に押し付けることにより前記アルミニウム基材にエッチングピットの形成予定部である多数の凹部を形成させることを特徴とする、前記凹部の内面が前記酸化皮膜で被覆された状態で電解エッチングまたは化学エッチングが実施される電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。
A master mold having a large number of protrusions on its surface,
a pit origin forming portion defined by a straight line or a curve constituting the outline of a convex portion appearing in a cross section perpendicular to the plane of the matrix, the angle between the inclination of the straight line or the inclination of a tangent to the curve and the plane of the matrix being 20° to 90°;
a mother mold is used, which is pressed against an aluminum base having an oxide film formed on its surface to form a large number of recesses in the aluminum base, which are intended to form etching pits, and which has a maximum separation distance in a plan view of 1.9 μm or less between the portions in the entire surface of the protrusions of the mother mold corresponding to the recesses, between the portions in the entire surface of the protrusions of the mother mold where the pit origin portions are to be formed ;
A manufacturing method of an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, in which electrolytic etching or chemical etching is performed with the inner surfaces of the recesses covered with the oxide film, characterized in that the master mold is pressed against an aluminum base having an oxide film formed on its surface, thereby forming a large number of recesses in the aluminum base, where etching pits are to be formed .
前記酸化皮膜は自然酸化皮膜または化成酸化皮膜であることを特徴とする請求項に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。 2. The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to claim 1 , wherein the oxide film is a natural oxide film or a chemically-formed oxide film. 電解エッチングまたは化学エッチングにより、前記母材のピット起点部形成部位によって前記アルミニウム基材の凹部に形成されたピット起点部を起点としてエッチングピットを形成可能であることを特徴とする請求項またはに記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法。 3. The method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to claim 1 , characterized in that an etching pit can be formed by electrolytic etching or chemical etching, starting from a pit initiation portion formed in a recess of the aluminum base by a pit initiation portion formation site of the base material. 前記凹部の形状は、前記アルミニウム基材に押し付けられる母型に形成された多数の凸部の形状に対応していることを特徴とする請求項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材の製造方法。 4. The method for manufacturing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to claim 1 , wherein the shape of the recesses corresponds to the shape of a large number of protrusions formed on a matrix that is pressed against the aluminum base material. 請求項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材の製造方法によって製造された電解コンデンサ電極用アルミニウム材に、前記凹部の内面が前記酸化皮膜で被覆された状態で電解エッチングまたは化学エッチングを実施することを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極材の製造方法。 5. A method for producing an aluminum electrode material for electrolytic capacitors , comprising the steps of: subjecting an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes produced by the method for producing an aluminum material for electrolytic capacitor electrodes according to any one of claims 1 to 4 to electrolytic etching or chemical etching in a state in which the inner surface of the recess is covered with the oxide film .
JP2021086123A 2021-05-21 2021-05-21 Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors Active JP7705277B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021086123A JP7705277B2 (en) 2021-05-21 2021-05-21 Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021086123A JP7705277B2 (en) 2021-05-21 2021-05-21 Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022178962A JP2022178962A (en) 2022-12-02
JP7705277B2 true JP7705277B2 (en) 2025-07-09

Family

ID=84238908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021086123A Active JP7705277B2 (en) 2021-05-21 2021-05-21 Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7705277B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002110475A (en) 2000-09-26 2002-04-12 Hideki Masuda Method of manufacturing electrode foil for electrolytic capacitor
JP2005290402A (en) 2004-03-31 2005-10-20 Mitsubishi Alum Co Ltd Aluminum foil for electrolytic capacitor and surface treatment method of aluminum foil
JP2007042789A (en) 2005-08-02 2007-02-15 Hitachi Aic Inc Method of manufacturing electrode foil for electrolytic capacitor
JP2015079913A (en) 2013-10-18 2015-04-23 ニチコン株式会社 Method for manufacturing electrode foil for electrolytic capacitor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3995769B2 (en) * 1997-08-29 2007-10-24 秀樹 益田 Method for producing electrode foil for electrolytic capacitor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002110475A (en) 2000-09-26 2002-04-12 Hideki Masuda Method of manufacturing electrode foil for electrolytic capacitor
JP2005290402A (en) 2004-03-31 2005-10-20 Mitsubishi Alum Co Ltd Aluminum foil for electrolytic capacitor and surface treatment method of aluminum foil
JP2007042789A (en) 2005-08-02 2007-02-15 Hitachi Aic Inc Method of manufacturing electrode foil for electrolytic capacitor
JP2015079913A (en) 2013-10-18 2015-04-23 ニチコン株式会社 Method for manufacturing electrode foil for electrolytic capacitor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022178962A (en) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2124274B1 (en) Reformed battery grids
JPH10121292A (en) Method for producing porous anodized alumina film
JP6337999B2 (en) Electrode foil, wound capacitor, electrode foil manufacturing method, and wound capacitor manufacturing method
WO1998009005A1 (en) Method of manufacturing porous anodized alumina film
TW200805435A (en) Post structure, semiconductor device and light emitting device using the structure, and method for forming the same
JP7705277B2 (en) Method for manufacturing aluminium material for electrolytic capacitor electrodes, and method for manufacturing aluminium electrode material for electrolytic capacitors
JP7754641B2 (en) Aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, method for producing same, and method for producing aluminum electrode material for electrolytic capacitors
JP4422207B2 (en) Method for producing electrode for lithium secondary battery
JP7754642B2 (en) Aluminum material for electrolytic capacitor electrodes, method for producing same, and method for producing aluminum electrode material for electrolytic capacitors
KR100856746B1 (en) Manufacturing method of titania thin film
JP4288730B2 (en) Lead storage battery manufacturing method and lead storage battery grid manufacturing apparatus
JP4749079B2 (en) Method for producing electrode foil for electrolytic capacitor
JP7628057B2 (en) Method for producing aluminum material for electrolytic capacitor electrodes and method for producing aluminum electrode material for electrolytic capacitors
JP3995769B2 (en) Method for producing electrode foil for electrolytic capacitor
JPH0534081B2 (en)
JP3593970B2 (en) Method for producing electrode foil for electrolytic capacitor
JP2022178960A (en) Aluminum material for electrolytic capacitor electrodes and method for producing the same
TW202441539A (en) Electrode foil, method for producing electrode foil, and method for producing wound capacitor
JP2021075738A (en) Surface processing method of aluminum foil
JP4852869B2 (en) Method for producing electrode plate current collector for lead acid battery
JP3776788B2 (en) Aluminum foil for electrolytic capacitor electrode and manufacturing method thereof
JP2005290402A (en) Aluminum foil for electrolytic capacitor and surface treatment method of aluminum foil
JP2006294296A5 (en)
TWI920890B (en) Electrode materials of aluminum batteriesand manufacturing method thereof
JP4421765B2 (en) Manufacturing method of electrode foil for aluminum electrolytic capacitor

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20211028

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240318

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250303

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250603

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7705277

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02