多孔性铝体、铝电解电容器和多孔性铝体的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种形成有具有充分的抗弯强度、且表现出较低的漏电流值的质量良好的阳极氧化膜的多孔性铝体、使用该多孔性铝体的铝电解电容器、和该多孔性铝体的制造方法。本发明的多孔性铝体（10）具有：铝箔（20）；和叠层在铝箔（20）的至少一个面上的铝多孔质层（30）。铝箔（20）的厚度为10～50μm，铁含量不足1000重量ppm，硅含量为500～5000重量ppm。铝多孔质层（30）是将铁含量不足1000重量ppm且硅含量为50～3000重量ppm的铝粉体烧结而形成的层。
【专利说明】多孔性铝体、绍电解电容器和多孔性铝体的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在铝箔的至少一个面上具备铝多孔质层的多孔性铝体、使用该多孔性铝体的铝电解电容 器和该多孔性铝体的制造方法。
【背景技术】
[0002]作为铝箔的用途，提出了铝电解电容器的电极、将被污染的大气净化的催化剂的载体等。铝箔通过在盐酸等蚀刻液中的蚀刻使表面积扩大后，由于阳极氧化在表面形成有
氧化膜。
[0003]在专利文献I中，提出了在铝箔上烧结铝粉体而叠层有铝多孔质层的结构的多孔性铝体。该多孔性铝体具有不需要进行使用盐酸等的蚀刻处理的优点。
[0004]在专利文献2中，提出了通过使用硅含量为100~3000重量ppm的铝粉体形成多孔性铝体，提高多孔性铝体的抗弯强度的技术。
[0005]专利文献1:日本特开平2-267916号公报
[0006]专利文献2:日本特开2011-52291号公报
【发明内容】
[0007]当制造具备多孔性铝体的铝电解电容器时，具有卷绕多孔性铝等工序。所以，需要使多孔性铝体为规定以上的抗弯强度。然而，仅用专利文献2所记载的技术，有时不能获得具备需要的抗弯强度的多孔质铝体。此外，专利文献1、2所记载的多孔性铝体，存在其漏电流值较大的情况。
[0008]本发明的课题在于提供一种能够形成具有充分的抗弯强度、且表现出较低的漏电流值的质量良好的阳极氧化膜的多孔性铝体、使用该多孔性铝体的铝电解电容器和该多孔性铝体的制造方法。
[0009]为了解决上述课题，本发明提供一种多孔性铝体，其具有铝箔和叠层在该铝箔的至少一个面上的铝多孔质层，上述多孔性铝体的特征在于:上述铝箔的厚度为10~50i!m、铁含量不足1000重量ppm且娃含量为500~5000重量ppm,上述招多孔质层是将招粉体烧结而形成的层，上述招粉体的铁含量不足1000重量ppm且娃含量为50~3000重量ppm。
[0010]此外，本发明的多孔性铝体的制造方法，其特征在于，包括:第一工序，在厚度为10~50 i! m、铁含量不足1000重量ppm且硅含量为500~5000重量ppm的铝箔的至少一面上形成由包含铝粉体的组成物构成的膜，其中，上述铝粉体的铁含量不足1000重量ppm且硅含量为50~3000重量ppm ;第二工序，将上述膜在560°C以上660°C以下的温度下烧结，形成铝多孔质层。
[0011]本发明的多孔性铝体使用特定的组成的铝箔和铝粉体，所以漏电流值较低，铝箔和铝粉体之间的烧结性提高，抗弯强度较高。
[0012]即，铝箔的铁含量和铝多孔质层使用的铝粉体的铁含量不足1000重量ppm。对铝多孔质层进行阳极氧化时，能够形成表现出较低的漏电流值的质量良好的阳极氧化膜。[0013]此外，铝箔的硅含量为500~5000重量ppm，铝多孔质层使用的铝粉体的硅含量为50~3000重量ppm。当对硅含量在上述范围的铝箔和铝粉体进行烧结时，能够获得铝箔和铝多孔质层(铝粉体)的较高的接合强度(烧结强度)。由此，多孔性铝体具备较高的抗弯强度。
[0014]另一方面，铝箔的厚度为10~50i!m，所以能够获得适当的强度的多孔性铝体。即使铝箔的厚度超过50 u m,表面积和强度也不会提高，厚度多余地增大。当铝箔的厚度不足10 y m时，多孔性铝体的强度较低。
[0015]本发明中，优选上述铝粉体的平均粒径为I~lOym。由此，能够有效地扩大多孔性铝体的表面积。当铝粉体的平均粒径不足Ium时，铝粉体之间的间隙过窄，作为电极等不发挥作用的无效部分增大。当铝粉体的平均粒径超过10 y m时，铝粉体之间的间隙过宽，表面积的扩大不充分。
[0016]本发明中，也可以在上述铝箔的两个面形成上述铝多孔质层。
[0017]本发明中，也可以在上述铝多孔质层形成阳极氧化膜。该多孔性铝体用作铝电解电容器的阳极等。该情况下，在上述第二工序后包括对上述铝多孔质层进行阳极氧化的第 三工序。
[0018]本发明的多孔性铝体具备:铁含量不足1000重量ppm且硅含量为500~5000重量PPm的铝箔；和铁含量不足1000重量ppm且硅含量为50~3000重量ppm的铝多孔质层。因此，能够形成可以获得较高的抗弯强度并且表现出较低的漏电流值的质量良好的阳极氧化膜。此外，因为铝箔的厚度为10~50i!m，所以能够获得适当的强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是表示应用了本发明的多孔性铝体的截面结构的说明图。
[0020]图2是表示应用了本发明的多孔性铝体的表面结构的说明图。
[0021]附图标记说明
[0022]10......多孔性铝体
[0023]20......铝箔
[0024]30......铝多孔质层
【具体实施方式】
[0025](多孔性铝体的结构)
[0026]图1是表示应用了本发明的多孔性铝体的截面结构的说明图，是利用电子显微镜将多孔性铝体的截面放大至600倍拍摄的照片。图2是表示应用了本发明的多孔性铝体的表面结构的说明图，是利用电子显微镜对多孔性铝体的表面拍摄的照片。其中，图2中，表示了对多孔性铝体的表面放大1000倍的照片、和放大3000倍的照片。
[0027]多孔性铝体10具有铝箔20、和叠层在铝箔20的至少一个面上的铝多孔质层30。图1、2所示的多孔性铝体10具有叠层在铝箔20的两个面上的铝多孔质层30。
[0028]铝箔20的厚度能够为10~50 ii m，图1中，表示使用厚度为约30 y m的铝箔20的多孔性铝体10。此外，图1中，表示形成有厚度为约50 的铝多孔质层30的多孔性铝体10。[0029]此处，铝箔20的铁含量不足1000重量ppm且硅含量为500?5000重量ppm。这是因为铝箔20的硅含量不足500重量ppm时，抗弯强度降低，超过5000重量ppm时，漏电流值升高。进而，铝箔20的硅含量为500?3000重量ppm时，能够获得较高的静电电容，所以进一步优选。
[0030]此外，铝多孔质层30是将铁含量不足1000重量ppm且硅含量为50?3000重量ppm的铝粉体烧结而形成的层。铝粉体在相互维持空隙的同时烧结。这是因为铝多孔质层30的硅含量不足50重量ppm时，抗弯强度降低，超过3000重量ppm时，漏电流值升高。进而，招多孔质层30的娃含量为50?1000重量ppm时,能够获得较高的静电电容,所以进一步优选。
[0031]铝粉体的形状不特别限定，大致球状、不定形状、鳞片状、纤维状等均能够适当使用。特别是为了维持铝粉体之间的空隙，优选由大致球状颗粒构成的粉体。优选铝粉体的平均粒径为I?10 ii m。
[0032]该多孔性铝体10，能够获得与现有的蚀刻箔同等或其以上的静电电容。特别是，本实施方式的多孔性铝体10，能够代替中高压用的电容器的具有较粗的蚀痕的蚀刻箔使用。
[0033]将多孔性铝体10用作铝电解电容器的阳极的情况下，在铝多孔质层30上形成阳极氧化膜。这时，在铝箔20上，具有从铝多孔质层30露出的部分的情况下，在铝箔20上也形成阳极氧化膜。
[0034](制造方法)
[0035]应用了本发明的多孔性铝体10的制造方法是，首先，在第一工序中，在厚度为10?50 ii m、铁含量不足1000重量ppm且硅含量为500?5000重量ppm的铝箔20的至少一面上形成由包括的招粉体的组成物构成的膜,其中上述招粉体的铁含量不足1000重量ppm且硅含量为50?3000重量ppm。优选铝粉体的平均粒径为I?10 ii m。铝箔20和铝粉体也可以含有铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、铬(Cr)、锌(Zn)、钛(Ti)、钒(V)、镓(Ga)、镍(Ni)、硼(B)、锆(Zr)等元素中的一种或两种以上。该情况下，优选这些元素的含有量分别为100重量ppm以下,特别是50重量ppm以下。
[0036]铝粉体通过雾化法、熔体旋转法、旋转圆盘法、旋转电极法、其它的急冷凝固法等制造。在这些方法中，工业生产优选雾化法，特别是气体雾化法。在雾化法中，通过使熔融金属雾化而获得粉体。
[0037]上述组成物也可以根据需要包含树脂粘合剂、溶剂、烧结助剂、表面活性剂等。这些均能够使用公知或者市售的。优选含有树脂粘合剂或溶剂中的至少一种并作为膏状组成物使用。由此，能够高效地形成皮膜。作为树脂粘合剂，能够适当使用例如羧基改性聚烯烃树脂、乙酸乙烯树脂、氯乙烯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、乙烯醇树脂、缩丁醛树月旨、氟乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、尿素树脂、酚醛树脂、丙烯腈树脂、硝化纤维树脂、石蜡、聚乙烯蜡等合成树脂或蜡、焦油、胶、漆、松脂、蜜蜡等天然树月旨，或蜡。这些粘合剂具有各自因分子量、树脂的种类等而在加热时挥发的、和因热解其残渣与铝粉一同残留的，能够根据静电特性等要求区分使用。
[0038]调制上述组成物时，也可以添加溶剂。作为溶剂能够单独或混合使用水、乙醇、甲
苯、酮类、酯类等。
[0039]此外，上述皮膜的形成，能够根据组成物的性质和状态等适当选择公知的方法。例如，在组成物是粉末(固体)的情况下，在基材上形成(或热压接)其压坯即可。该情况下，能够使压坯通过烧结固化，并且使铝粉固定到铝箔20上。此外，是液状(膏状)的情况下，能够用辊涂、刷涂、喷涂、浸溃等涂敷方法形成皮膜，此外，也能够用公知的印刷方法形成皮膜。此外，可以根据需要，使膜在20°C以上300°C以下的范围内的温度下干燥。
[0040]膜的厚度不特别限定，一般是20 iim以上1000iim以下，特别优选为20iim以上200iim以下。在厚度不足20 iim的情况下，有时不能获得要求的静电电容。此外，在厚度大于1000 的情况下，有时发生与箔的密合性不良或在后工序中发生龟裂。
[0041]此外，对于铝箔20，也可以在形成皮膜之前，进行使铝箔20的表面粗糙化的工序。该粗糙化的方法能够使用例如清洗、蚀刻、喷砂等公知的技术。
[0042]接着，在第二工序中，将膜在560°C以上660°C以下的温度下烧结。烧结时间根据烧结温度等不同，但通常能够在5~24小时程度范围内适当决定。烧结气氛不特别限制，可以是例如真空气氛、不活泼性气体气氛、氧化性气体气氛(大气)、还原性气氛等任一种。特别优选为真空气氛或还原性气氛。此外，关于压强条件，也可以是常压、减压或加压中的任一种。其中，组成物中(皮膜中)含有树脂粘合剂等有机成分的情况下，优选在第一工序后、第二工序前，预先在100°C以上至600°C以下的温度范围内进行保持时间为5小时以上的加热处理(脱脂处理)。此时的加热处理气氛不特别限定，可以是例如真空气氛、不活泼性气体气氛或氧化性气体气氛中的任一种。此外，压强条件也可以是常压、减压或加压中的任一种。
[0043]此外，将多孔性铝体10用作铝电解电容器的阳极的情况下，在第一工序和第二工序后的第三工序中，在铝多孔质层30上形成阳极氧化膜。此时，在铝箔20上，在从铝多孔质层30露出的部分也形成阳极氧化膜。
[0044]为了使用该已经阳极氧化的多孔性铝体10制造铝电解电容器，首先，使由已经阳极氧化的多孔性铝体10构成的阳极箔与阴极箔隔着隔板卷绕形成电容器元件。接着，将电容器元件浸溃到电解液中。之后，将包含电解液的电容器元件收纳在外壳中，利用封口体将外壳封口。`
[0045](本实施方式的主要效果)
[0046]如以上所说明，在本实施方式中，铝箔20的硅含量为500~5000重量ppm，铝多孔质层30所使用的铝粉体的硅含量为50~3000重量ppm。因此，在烧结时，能够获得铝箔20与铝多孔质层30 (铝粉体)的较高的接合强度(烧结强度)，多孔性铝体10具备较高的抗弯强度。因此，在制造多孔性铝体10时、对多孔性铝体10进行阳极氧化时、和使用已经阳极氧化的多孔性铝体10制造铝电解电容器时，能够抑制多孔性铝体10弯折等不良的发生。
[0047]此外，因为铝箔20的铁含量和铝多孔质层30所使用的铝粉体的铁含量不足1000重量ppm，所以在对铝多孔质层30进行了阳极氧化时，能够形成质量良好的阳极氧化膜。即，铁含量为1000重量ppm以上时，以残留于阳极氧化膜中的粗大的Al-Fe类金属间化合物为起点，漏电流增大，但当铁含量不足1000重量ppm时，不发生该漏电流值的增大。
[0048]进而，因为铝箔20的厚度为10~50i!m，所以能够获得适当的强度。即使铝箔20的厚度超过50 iim，表面积和强度也不会提高，所以作为铝箔20多余地变厚。此外，当铝箔20的厚度不足10 ii m时，多孔性铝体10的强度较低。
[0049]此外，因为铝粉体的平均粒径为I~IOy m，所以能够有效地扩大表面积。铝粉体的平均粒径不足I U m时，铝粉体之间的间隙过窄，作为电极等不发挥作用的无效部分增大。铝粉体的平均粒径超过IOum时，铝粉体之间的间隙过宽，表面积的扩大不充分。SP，通过阳极氧化，形成膜耐压为200V以上的阳极氧化膜时，空隙被掩埋，静电电容降低。另一方面，当平均粒径超过10 y m时，空隙部变得过大，表面积降低，不能获得要求的静电电容。其中，铝粉体的平均粒径能够用激光衍射式粒度分布仪测定。
[0050](实施例)
[0051]接着，说明本发明的实施例。首先，在厚度30 iim、宽度500mm的铝箔的两个面上形成平均粒径等不同的铝粉体，在保持空隙并以每份厚度40 烧结的铝多孔质层，制造多孔性铝体。更具体而言，将铝粉体60重量部与纤维素类粘合剂40重量部(溶剂:甲苯，7重量％是树脂部分)混合，获得固形成分60重量％的组成物后，使用缺角轮涂布机(CommaCoater)将该成分涂敷到铝箔(JIS1N30-H18)的两个面，形成膜(第一工序)。
[0052]接着，在使膜干燥后，通过将铝箔在氩气气氛中在温度635°C烧结7小时，制造多孔性铝体(第二工序)。烧结后的多孔性铝体的厚度为约130 (铝箔:30i!m+铝多孔质层30:每个面50 u m)。
[0053]接着，在硼酸类化成液中对多孔性铝体进行阳极氧化处理(第三工序)。
[0054]此外，从阳极氧化前的多孔性铝体适量提取特性测定用的采样，测定抗弯强度。抗弯强度按照日本电子机械工业会规定的MIT型自动抗弯试验法(EIAJ RC-2364A)进行。
[0055]MIT型自动抗弯试验装置使用由JIS P8115规定的装置，弯折次数是各电极材料断裂的弯折次数，按弯曲90°为I次、恢复原状为2次、向相反方向弯曲90°为3次、恢复原状为4次地计数。而且，抗弯强度的测定结果不足规定次数的视为抗弯强度“不合格”，从阳极氧化的对象中排除，对于抗弯强度的测定结果是规定次数以上的，视为抗弯强度“良”，作为阳极氧化的对象。
[0056]此外，对于阳极氧化后的多孔性铝体，按照JEITA规格，进行了静电电容和膜耐压的测定。其中，采样的膜耐压均为410V前后。此外，在与化学合成液相同条件的硼酸类溶液中施加膜耐压的0.9倍的电压，测定10分钟后的电流值作为漏电流值。表1中表示其结果。其中，在表1中，“Al粉体”表示铝粉体，“粒径”表示平均粒径。“Fe量”表示铁含量(重量ppm), “Si量”表示娃含量(重量ppm)。
[0057]【表1】
[0058]
【权利要求】
1.一种多孔性铝体，其具有铝箔和叠层在该铝箔的至少一个面上的铝多孔质层，所述多孔性铝体的特征在于: 所述铝箔的厚度为10~50 i! m、铁含量不足1000重量ppm且硅含量为500~5000重量 ppm, 所述铝多孔质层是将铝粉体烧结而形成的层， 所述招粉体的铁含量不足1000重量ppm且娃含量是50~3000重量ppm。
2.如权利要求1所述的多孔性铝体，其特征在于: 所述铝粉体的平均粒径为I~IOii m。
3.如权利要求1所述的多孔性铝体，其特征在于: 所述铝多孔质层叠层在所述铝箔的两个面上。
4.如权利要求1所述的多孔性铝体，其特征在于: 所述铝粉体的平均粒径为I~IOii m， 所述铝多孔质层叠层在所述铝箔的两个面上。
5.如权利要求1~4中任一项所述的多孔性铝体，其特征在于: 在所述铝多孔质层上形成有阳极氧化膜。
6.一种铝电解电容器，其特征在于: 具有权利要求1~5中任一项所述的多孔性铝体作为阳极。
7.—种多孔性铝体的制造方法，其特征在于，包括: 第一工序，在厚度为10~50 ii m、铁含量不足1000重量ppm且硅含量为500~5000重量ppm的铝箔的至少一个面上形成由包含铝粉体的组成物构成的膜，其中，上述铝粉体的铁含量不足1000重量ppm且硅含量为50~3000重量ppm ;和 第二工序，将所述膜在560°C以上660°C以下的温度下烧结，形成铝多孔质层。
8.如权利要求7所述的多孔性铝体的制造方法，其特征在于: 所述铝粉体的平均粒径为I~IOii m。
9.如权利要求7或8所述的多孔性铝体的制造方法，其特征在于: 包括在所述第二工序之后对所述铝多孔质层进行阳极氧化的第三工序。
【文档编号】H01G9/045GK103658660SQ201310450303
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】片野雅彦, 吉田祐也, 田口喜弘, 平敏文, 目秦将志 申请人:日本轻金属株式会社, 东洋铝株式会社