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TW201910563A - 鋁電解電容器用電極及其製造方法 - Google Patents

鋁電解電容器用電極及其製造方法 Download PDF

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TW201910563A
TW201910563A TW107120294A TW107120294A TW201910563A TW 201910563 A TW201910563 A TW 201910563A TW 107120294 A TW107120294 A TW 107120294A TW 107120294 A TW107120294 A TW 107120294A TW 201910563 A TW201910563 A TW 201910563A
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Abstract

本發明的課題在於提供一種耐水和性高可謀求靜電電容的提高之鋁電解電容器用電極，及其製造方法。 　　本發明之解決手段係於製造電解電容器用電極時，在第1水和步驟ST1，在由純水、或以磷濃度成為4質量ppm以下的方式配合磷酸或磷酸鹽的水溶液所構成的溫度70℃以上之第1水和處理液浸漬鋁電極。在第2水和步驟ST2，在以磷濃度成為4質量ppm到5000質量ppm的方式配合磷酸或磷酸鹽而pH為3.0到9.0且溫度為70℃以上的第2水和處理液中浸漬鋁電極。在化學合成步驟ST3，至少包含使鋁電極在硼酸系化學合成液中進行化學合成的硼酸化學合成處理，於鋁電極形成皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜。

Description

鋁電解電容器用電極及其製造方法
本發明係有關在化學合成鋁電極之鋁電解電容器用電極、及其製造方法。
於製造在鋁電極被形成皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜之鋁電解電容器用電極時，在進行把鋁電極浸漬在純水等水和處理液中於鋁電極形成水和皮膜的水和步驟之後，進行使鋁電極在化學合成液中化學合成之步驟。作為化學合成液使用配合了己二酸銨等的有機酸系化學合成液，或硼酸或者包含其鹽的硼酸系化學合成液。化學合成液使用有機酸系化學合成液的場合，比起使用硼酸系化學合成液的場合可得更高的靜電電容。
然而，有機酸系化學合成液的場合，殘留於化學合成皮膜內或鋁電極的多孔質層內的有機酸系化學合成液，在其後的熱去極化處理時會有燃燒而使化學合成皮膜或多孔質層破壞的問題。對此，硼酸系化學合成液，與使用有機酸系化學合成液的場合不同，不會在熱去極化處理時發生燃燒的情形，而且具有火花放電電壓比有機酸系化學合成液更高的優點。
另一方面，關於中高壓化學合成，提出了在水和步驟之後，把鋁電極浸漬於磷酸水溶液等，其後進行化學合成步驟的技術(參照專利文獻1～5)。例如，在記載於專利文獻1的技術，藉由在水和步驟之後，於作為還原劑含有次亞磷酸、亞磷酸或其鹽類等0.05質量百分比(質量%，以下同)至5.0質量%的處理液中把鋁電極在60℃的溫度下浸漬5分鐘，其後進行化學合成步驟，減低漏電流。在記載於專利文獻2的技術，藉由在水和步驟之後，於作為弱酸配合了磷酸的處理液中浸漬鋁電極，其後進行化學合成步驟，提高化學合成皮膜的耐水和性。在記載於專利文獻3～5的技術，藉由在水和步驟之後，於配合了磷酸的處理液浸漬鋁電極，除去在化學合成步驟形成的水和皮膜表面的羽毛狀皮膜，其後進行化學合成步驟。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許3295841號公報 　　[專利文獻2]日本特開昭59-89796號公報 　　[專利文獻3]日本特開昭60-35511號公報 　　[專利文獻4]日本特開昭60-35512號公報 　　[專利文獻5]日本特開昭60-35513號公報
[發明所欲解決之課題]
本案發明人，檢討使用硼酸系化學合成液製造靜電電容高的鋁電解電容器用電極的結果，得到了在使用硼酸系化學合成液進行化學合成步驟時，如圖6(顯示化學合成皮膜的硼含量與靜電電容的關係之圖)所示，被取入化學合成皮膜內的硼量越多的場合靜電電容越低之新知見解。其理由為使用硼酸系化學合成液進行化學合成的話，吸附於水和皮膜的硼酸離子被取入化學合成皮膜內，結果導致化學合成的介電係數降低的緣故。進而，本案發明人等，得到了往化學合成皮膜內取入硼酸的量，受到化學合成步驟之前在水和步驟形成的水和皮膜的影響之新知見解。此外，為了減少硼酸的取入，使磷強結合於水和皮膜是有效的，為了要這樣，經由很多實驗發現了把施以水和步驟(第1水和步驟)之後的鋁電極以溫度70℃以上且含磷的水溶液使其水和是有效果的。
又，對於在進行化學合成步驟之前形成的水和皮膜，適用專利文獻1～5記載的技術的場合，化學合成皮膜內的硼量的降低並不充分。其理由為記載於專利文獻1～5之任一的技術，在水和步驟形成水和皮膜之後，即使把鋁電極浸漬於含磷的處理液，在含磷處理液浸漬鋁電極時強結合於水和皮膜的磷酸也很少，或者僅有水和皮膜的表層溶解而已。因此，在硼酸系化學合成液中化學合成時，硼酸離子往水和皮膜的吸附無法藉由磷酸結合的水和皮膜來抑制，所以無法抑制磷酸被取入化學合成皮膜中的緣故。
此外，在專利文獻1記載的技術，在水和步驟(第1步驟)之後，於第2步驟，因為在含有0.05質量%到5.0質量%的次亞磷酸、亞磷酸或其鹽類等的處理液浸漬鋁電極，在水和步驟形成的水和皮膜有在第2步驟被溶解之虞。在該場合，水和皮膜的脫水反應導致化學合成皮膜的生成受到抑制，所以化學合成時間變長，因此變長而使硼酸往化學合成皮膜內之取入量也增大的緣故。此外，在專利文獻1記載的技術，於第2步驟，因為在60℃之較低溫度的處理液浸漬鋁電極的緣故，強結合於水和皮膜的磷酸很少，對水和皮膜弱結合的磷酸較多。因此，在其後的化學合成步驟，磷酸變得容易由水和皮膜脫離而溶出至化學合成液中。結果，化學合成液中的磷濃度變高，而有不形成正常的化學合成皮膜，化學合成皮膜中的缺陷增加而耐水和性降低的問題。
有鑑於上述的問題點，本發明的課題在於提供一種耐水和性高可謀求靜電電容的提高之鋁電解電容器用電極，及其製造方法。 [供解決課題之手段]
為了解決前述課題，本發明之鋁電解電容器用電極，係於鋁電極形成皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜，其特徵為：前述化學合成皮膜的含硼量為100質量ppm(百萬分之一)至6000質量ppm，將把10cm×50cm鋁電解電容器用電極在溫度95℃以上的純水浸漬60±1分鐘後，在溫度85±2℃之7質量%(質量百分比)的硼酸水溶液(溫度70±2℃之比電阻為75±3Ωm，且溫度50±2℃pH值為2.7至4.2)中流通2.0±0.2mA的直流定電流時，到達相當於額定皮膜耐電壓的90%的電壓為止之時間(秒)作為耐水和性時，耐水和性為100秒以下。
於相關於本發明的鋁電解電容器用電極，使用硼酸系化學合成液形成化學合成皮膜，所以化學合成皮膜含有硼，但是化學合成皮膜的硼含量為100質量ppm至6000質量ppm為止，與從前例相較，化學合成皮膜的硼含量很少。因此，可以抑制起因於化學合成皮膜中的硼酸或硼的介電係數的降低，可以謀求靜電電容的提高。此外，耐水和性為100秒以下，所以耐水和性優異。
本發明，在皮膜耐電壓為400V以上的場合特別有效。
相關於本發明之鋁電解電容器用電極，切斷前述化學合成皮膜時在切斷面露出的空孔數目為150個/μm2 以下為較佳。根據相關的態樣，切斷化學合成皮膜時在切斷面露出的空孔(缺陷)數目為150個/μm2 以下，與從前例相比較，化學合成皮膜中的缺陷很少。因此，水不容易由化學合成皮膜的表面浸入，所以化學合成皮膜不容易水和劣化，可以提高化學合成皮膜的耐水和性。
相關於本發明的鋁電解電容器用電極之製造方法，特徵為具有：把鋁電極浸漬於由純水、或以磷濃度成為4質量ppm以下的方式配合磷酸或磷酸鹽的水溶液所構成的溫度70℃以上之第1水和處理液的第1水和步驟、於前述第1水和步驟之後，在以磷濃度成為4質量ppm至5000質量ppm的方式配合磷酸或磷酸鹽而pH為3.0至9.0且溫度為70℃以上的第2水和處理液浸漬前述鋁電極的第2水和步驟、以及在前述第2水和步驟之後，至少包含使前述鋁電極在硼酸系化學合成液中進行化學合成的硼酸化學合成處理，於前述鋁電極形成皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜的化學合成步驟。
在相關於本發明之鋁電解電容器用電極之製造方法，在第1水和步驟於鋁電極形成水和皮膜之後，在第2水和步驟，在以磷濃度成為4質量ppm至5000質量ppm的方式配合磷酸或磷酸鹽之第2水和處理液中浸漬鋁電極。此時，第2水和處理液，磷濃度低，pH為3.0到9.0的緣故，在鋁電極上，比起在第1水和步驟形成的水和皮膜的溶解，更多的是磷酸結合的水和皮膜的成長。此外，在第2水和步驟，第2水和處理液的溫度為70℃以上，所以磷酸強結合的水和皮膜會成長。如此進行使形成了水和皮膜的鋁電極進行化學合成的話，化學合成皮膜之硼含量為100質量ppm到6000質量ppm為止，化學合成皮膜的硼含量很少。因此，可以抑制起因於化學合成皮膜中的硼酸或硼的介電係數的降低，可以謀求靜電電容的提高。其理由為在第2水和步驟形成的水和皮膜，磷酸強固地結合，所以抑制化學合成液中的硼酸吸附於水和皮膜，所以可以抑制硼酸被取入化學合成皮膜內的緣故。此外，應該是在第2水和步驟，第2水和處理液的溫度為70℃以上，所以可抑制在化學合成步驟磷酸由水和皮膜脫離而溶出至化學合成液中的緣故。亦即，可以抑制化學合成液中的磷濃度變高，所以化學合成皮膜適切地形成。因而，可以減少化學合成皮膜中的缺陷，所以可提高耐水和性。又，以硼酸系化學合成液進行化學合成的場合，要避免化學合成皮膜含有硼會是困難的，所以各種實驗的結果，化學合成皮膜成為含有至少100質量ppm的硼。
本發明，於前述化學合成步驟，形成皮膜耐電壓為400V以上的化學合成皮膜的場合特別有效。
相關於本發明之鋁電解電容器用電極之製造方法，於前述第1水和步驟及前述第2水和步驟結束的時間點，將藉由前述第1水和步驟及前述第2水和步驟形成於前述鋁電極的水和皮膜的質量相對於前述鋁電極在前述第1水和步驟前的質量之比率設為x質量百分比(x質量%)時，皮膜耐電壓Vf(V)及x質量%，滿足以下的條件式： 　　(0.01×Vf)≦x≦(0.017×Vf+28) 　　為較佳。水和皮膜的量低於前述條件式的下限的話，於化學合成步驟會引起過剩的發熱，無法形成健全的化學合成皮膜。此外，水和皮膜的量高於前述條件式的上限的話，由於形成過厚的水和皮膜妨礙化學合成液浸透化學合成皮膜的缺陷，所以妨礙化學合成皮膜的缺陷的修復。
於相關於本發明之鋁電解電容器用電極的製造方法，在前述化學合成步驟使用的化學合成液的磷濃度以4質量ppm以下為較佳。於化學合成步驟，磷酸會由水和皮膜脫離而溶出至化學合成液，但在該場合，化學合成液的磷濃度超過4質量ppm的話，不形成健全的化學合成皮膜，化學合成皮膜中的缺陷增大，耐水和性降低。對此，化學合成液的磷濃度為4質量ppm以下的話，形成健全的化學合成皮膜，可以使化學合成皮膜中的缺陷減少，所以可提高耐水和性。
於本發明，前述第2水和處理液，可以採用包含正磷酸、次亞磷酸、亞磷酸、二磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、及磷酸三銨之中的1種或2種以上的態樣。 [發明之效果]
於相關於本發明的鋁電解電容器用電極，使用硼酸系化學合成液形成化學合成皮膜，所以化學合成含有硼，但是化學合成皮膜的硼含量為100質量ppm至6000質量ppm為止，與從前例相較，化學合成皮膜的硼含量很少。因此，可以抑制起因於化學合成皮膜中的硼酸或硼的介電係數的降低，可以謀求靜電電容的提高。
在相關於本發明之鋁電解電容器用電極之製造方法，在第1水和步驟於鋁電極形成水和皮膜之後，在第2水和步驟，在以磷濃度成為4質量ppm至5000質量ppm的方式配合磷酸或磷酸鹽之第2水和處理液中浸漬鋁電極。此時，第2水和處理液，磷濃度少，pH為3.0到9.0的緣故，在鋁電極上，比起在第1水和步驟形成的水和皮膜的溶解，更多的是磷酸結合的水和皮膜的成長。此外，在第2水和步驟，第2水和處理液的溫度為70℃以上，所以磷酸強結合的水和皮膜會成長。如此進行使形成了水和皮膜的鋁電極進行化學合成的話，化學合成皮膜之硼含量為100質量ppm到6000質量ppm為止，化學合成皮膜的硼含量很少。因此，可以抑制起因於化學合成皮膜中的硼酸或硼的介電係數的降低，可以謀求靜電電容的提高。此外，第2水和步驟，第2水和處理液的溫度為70℃以上，所以可抑制在化學合成步驟磷酸由水和皮膜脫離而溶出至化學合成液中。亦即，可以抑制化學合成液中的磷濃度變高，所以化學合成皮膜適切地形成。因而，可以減少化學合成皮膜中的缺陷，所以可提高耐水和性。
(鋁電解電容器用電極) 　　在本發明，於鋁電解電容器用電極之製造，係在鋁電極的表面進行化學合成來製造鋁電解電容器用電極。作為鋁電極，可以採用在鋁芯材的雙面層積蝕刻鋁箔之箔、燒結鋁粉體而成的多孔質層之多孔性鋁電極等。蝕刻鋁箔之箔，通常具備被形成通道狀凹坑(pit)的多孔質層。多孔性鋁電極，例如於厚度10μm～200μm之鋁芯材的兩面分別形成每1層厚度為5μm～1000μm的多孔質層。相關的多孔質層，為燒結平均粒徑D50為0.5μm至100μm的鋁粉體而成之層，鋁粉體相互間維持空隙同時燒結。
(鋁電解電容器之構成) 　　在使用完成化學合成的鋁電極(鋁電解電容器用電極)來製造鋁電解電容器，例如，係使由完成化學合成的鋁電極(鋁電解電容器用電極)所構成的陽極箔、與陰極箔中介分隔件捲繞而形成電容器元件。其次，將電容器元件浸漬在電解液(糊漿)。然後，將含電解液的電容器元件收納在外殼內，用封口體將外殼封口。於相關構成的鋁電解電容器，化學合成皮膜的耐水和性低的話，鋁電解電容器用電極於保存中化學合成皮膜會因為空氣中的水分而劣化，使鋁電解電容器的特性降低。此外，製造鋁電解電容器之後，化學合成皮膜因為電解液中的水分而劣化的話，會使鋁電解電容器的可信賴性降低。從而，對於鋁電解電容器用電極要求很高的耐水和性。
此外，取代電解液而使用固體電解質之場合，係在由完成化學合成的鋁電極(鋁電解電容器用電極)所構成的陽極箔的表面形成固體電解質層之後，在固體電解質層的表面形成陰極層，然後，利用樹脂等予以包裝。此時，設置電性地接續在陽極的陽極端子與電性地接續在陰極層的陰極端子。該場合，有複數枚陽極箔被層積。在相關構成的鋁電解電容器，鋁電解電容器用電極的耐水和性低的話，會因為透過樹脂等外裝而侵入的水分使化學合成皮膜劣化，所以對鋁電解電容器用電極要求高的耐水和性。
(鋁電解電容器用電極之製造方法) 　　圖1係顯示適用本發明的鋁電解電容器用電極的製造方法之步驟圖。圖2係於適用本發明的鋁電解電容器用電極的製造方法，顯示化學合成液中的磷濃度與耐水和性的關係之圖。圖3係顯示適用本發明的鋁電解電容器用電極之製造方法在水和步驟(第1水和步驟及第2水和步驟)產生的鋁水和皮膜量的適切範圍之圖。
如圖1所示，適用本發明的鋁電解電容器用電極之製造方法，於第1水和步驟ST1，使蝕刻鋁箔之箔，或者燒結鋁粉體而成的多孔質層被層積於鋁芯材的兩面之多孔性鋁電極等之鋁電極，浸漬於溫度70℃以上，更具體而言，浸漬於溫度70℃至100℃為止之第1水和處理液，於鋁電極形成水和皮膜。
在第1水和步驟ST1使用的第1水和處理液，由純水、或以磷濃度成為4質量ppm以下的方式配合磷酸或磷酸鹽的水溶液所構成。第1水和處理液包含著磷酸或磷酸鹽，是指把正磷酸、次亞磷酸、亞磷酸、二磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、及磷酸三銨之中的1種或2種以上添加於純水。第1水和處理液的pH為6.0～7.5。又，第1水和處理液的磷濃度超過4質量ppm的話，第1水和步驟ST1之水和皮膜的生成量變少，所以開始化學合成的時間點之水和皮膜的厚度不足，變得無法形成健全的化學合成皮膜。
其次，進行第2水和步驟ST2。在第2水和步驟ST2，在以磷濃度成為4質量ppm到5000質量ppm的方式配合磷酸或磷酸鹽的第2水和處理液中浸漬鋁電極。結果，在鋁電極成長水和皮膜。亦即，第2水和處理液，雖含有磷，但磷濃度少，pH為3.0到9.0的緣故，在鋁電極上，比起在第1水和步驟形成的水和皮膜的溶解，更多的是磷酸結合的水和皮膜的成長。亦即，第2水和處理液的磷濃度或pH值脫離前述條件的話，第2水和步驟ST2之水和皮膜的生成量變少，極端的場合，會發生水和皮膜的溶解。結果，在開始化學合成的時間點之水和皮膜的厚度不足，變得無法形成健全的化學合成皮膜。
第2水和處理液，包含正磷酸、次亞磷酸、亞磷酸、二磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、及磷酸三銨之中的1種或2種以上，pH為3.0到9.0。進行第2水和步驟ST2時的溫度為70℃以上，更具體而言為70℃到100℃。
其次，進行化學合成步驟ST3，於鋁電極化學合成皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜。其次，以純水洗淨鋁電極後，進行乾燥的話，可以得到形成化學合成皮膜的電解電容器用鋁電極。在相關的化學合成步驟ST3，藉由水和皮膜的脫水反應，與鋁的陽極氧化反應雙方形成化學合成皮膜。
在化學合成步驟ST3，至少包含使鋁電極在硼酸系化學合成液中進行化學合成的硼酸化學合成處理。亦即，在化學合成步驟ST3，亦可使所有的步驟為進行在硼酸系化學合成液中之化學合成，亦可組合硼酸系化學合成液中之化學合成，與使用了己二酸銨等有機酸的有機酸系化學合成液中的化學合成。硼酸系化學合成液，為包含硼酸或其鹽類的水溶液，在90℃測定的比電阻從10Ωm到1500Ωm，化學合成液的液溫從40℃到95℃的條件下對鋁電極進行化學合成。有機酸系化學合成液的場合，於50℃測定的比電阻從5Ωm到500Ωm的水溶液中，於液溫從40℃到90℃的條件下對鋁電極進行化學合成。
組合硼酸系化學合成液中的化學合成與有機酸系化學合成液中的化學合成的場合，例如在化學合成電壓，或者比化學合成電壓還低的電壓為止進行了有機酸系化學合成液中的化學合成之後，再進行硼酸系化學合成液中的化學合成。在化學合成的途中切換化學合成液的種類的場合，以純水洗淨鋁電極。又，作為在硼酸系化學合成液以外的化學合成液中的化學合成，亦可組合磷酸系化學合成液之化學合成與硼酸系化學合成液中的化學合成。
使用任一種化學合成液的場合，在化學合成步驟的途中，都是進行1次以上的減極步驟，與再化學合成步驟。作為減極步驟，進行加熱鋁電極之熱去極化處理、或將鋁電極浸漬在含磷酸離子的水溶液等之液中去極化處理等之去極化處理。於熱去極化處理，例如，處理溫度為450℃～550℃、處理時間為2分鐘～10分鐘。於液中去極化處理，係在20質量%～30質量%磷酸的水溶液中，於液溫60℃～70℃之條件下接受皮膜耐電壓5分鐘～15分鐘，浸漬鋁電極。又，於液中去極化處理，對鋁電極並不施加電壓。也可以在昇壓直到化學合成電壓的途中，進行在含磷酸離子的水溶液中浸漬鋁電極之中間處理。在相關的中間處理，在液溫從40℃到80℃、以60℃測定的比電阻從0.1Ωm到5Ωm之磷酸水溶液，於3分鐘到30分鐘的時間浸漬鋁電極。根據這樣的中間處理，可以更有效率地將在化學合成步驟ST3析出的氫氧化鋁除掉。此外，可以藉由中間處理，將磷酸離子取入化學合成皮膜內，因而可以提升對於浸漬到沸騰水或酸性溶液的耐久性等，可以有效果地提昇化學合成皮膜的安定性。
在本型態，把在化學合成步驟ST3使用的化學合成液之磷濃度管理為4質量ppm以下。在化學合成步驟ST3使用的化學合成液的磷濃度超過4質量ppm的場合，如圖2所示，化學合成皮膜的成長不能健全地進行，所以化學合成皮膜中的缺陷量增大而耐水和性惡化。
此外，在本型態，於第1水和步驟ST1及第2水和步驟ST2結束的時間點，水和皮膜的量，把藉由第1水和步驟ST1及第2水和步驟ST2而增加的質量的比例x以下式(數式1)表示時，由圖3實線L11所示的x的下限，到圖3虛線L12所示x的上限為止的範圍為佳。
更具體地說，化學合成皮膜的最終皮膜耐電壓為Vf(V)，第1水和步驟ST1及第2水和步驟ST2所增加的質量的比例為x時，顯示x的下限之實線L11，以下式： 　　x=(0.01×Vf) 　　來表示。此外，顯示x的上限之虛線L12，以下式： 　　x=(0.017×Vf+28) 　　來表示。
亦即，在本型態，皮膜耐電壓Vf(V)及比例x(質量%)，以滿足以下條件式： 　　(0.01×Vf)≦x≦(0.017×Vf+28) 　　的方式，設定第1水和步驟ST1及第2水和步驟ST2的條件為較佳。水和皮膜的量為適切的話，於化學合成步驟ST3可以很少的電量形成充分厚的化學合成皮膜。對此，x低於前述條件式的下限的話，於化學合成步驟ST3會引起過剩的發熱，無法形成健全的化學合成皮膜。
(鋁電解電容器用電極) 　　如參照圖6所說明的，取入化學合成皮膜內的硼量較多的場合，靜電電容有降低的傾向。另一方面，在本實施型態製造的鋁電解電容器用電極，使用硼酸系化學合成液形成化學合成皮膜，所以化學合成含有硼，但是化學合成皮膜的硼含量為100質量ppm至6000質量ppm為止，化學合成皮膜的硼含量很少。因此，可以抑制起因於化學合成皮膜中的硼酸或硼的介電係數的降低，可以謀求靜電電容的提高。
其理由應該如以下所述。在本型態，於圖1所示的第1水和步驟ST1於鋁電極形成水和皮膜之後，在第2水和步驟ST2，在以磷濃度成為4質量ppm至5000質量ppm的方式配合磷酸或磷酸鹽之第2水和處理液中浸漬鋁電極，使水和皮膜成長。此時，第2水和處理液的溫度為70℃以上，所以磷酸強結合的水和皮膜會成長。因此抑制化學合成液中的硼酸吸附於水和皮膜，所以可以抑制硼酸被取入化學合成皮膜內。
此外，在第2水和步驟ST2，第2水和處理液的溫度為70℃以上，所以磷酸強結合的水和皮膜會成長。因此，可抑制在化學合成步驟ST3磷酸由水和皮膜脫離而溶出至化學合成液中。亦即，可以抑制化學合成液中的磷濃度變高，所以化學合成皮膜適切地形成。因而，可以減少化學合成皮膜中的缺陷，所以可提高耐水和性。
此外，於本型態之鋁電解電容器用電極，如參照圖4及圖5所說明的，切斷化學合成皮膜時在切斷面露出的缺陷(空孔)數目為150個/μm2 以下，進而缺陷的數目為100個/μm2 以下。亦即，水不容易由化學合成皮膜的表面浸入，所以化學合成皮膜不容易水和劣化，可以提高化學合成皮膜的耐水和性。
(化學合成皮膜中的缺陷檢查方法) 　　圖4係顯示鋁電解電容器用電極之化學合成皮膜中的空孔(缺陷)的檢查方法之說明圖。圖5係鋁電解電容器用電極的化學合成皮膜中的空孔(缺陷)之說明圖。又，在圖5，為使空孔的存在容易理解，顯示以FE-SEM觀察空孔多的化學合成皮膜的剖面之照片。
於圖4(a)及圖5，顯示對於在蝕刻鋁箔之箔上形成化學合成皮膜之鋁電解電容器用電極，以沿著表面的方式切斷化學合成皮膜的場合，通道狀凹坑(pit)以黑色區域顯示。此外，凹坑的周圍存在著化學合成皮膜。此外，如圖5所示，在化學合成皮膜的切斷面露出空孔(缺陷)，所以可量測每1μm2 之空孔數目。
又，如圖4(b)所示，亦可使化學合成皮膜沿著凹坑切斷，在此場合，在化學合成皮膜的切斷面露出空孔(缺陷)，所以可量測每1μm2 之空孔數目。
(實施例) 　　其次，說明本發明之實施例等。於表1，顯示鋁電解電容器用電極之製造條件(條件1～13)之第1水和步驟ST1及第2水和步驟ST2的條件(磷濃度、pH、溫度、時間)。於表2，顯示鋁電解電容器用電極之製造條件(條件1～13)之化學合成步驟ST3的條件(硼酸濃度、硼酸銨濃度、磷濃度、pH、溫度)。於表3，顯示對應於鋁電解電容器用電極的製造條件(條件1～13)之鋁電解電容器用電極的特性(硼含量、靜電電容比、耐水和性)。
於條件1～13之任一，作為鋁電極，都使用了平均粒徑D50為3μm的鋁粉體燒結而成的多孔質層分別於鋁芯材的雙面層積50μm之多孔性鋁電極。
在第1水和步驟ST1使用的第1水和處理液，及在第2水和步驟ST2使用的第2水和處理液之磷濃度與pH，以85%的正磷酸與氨水調整。
在化學合成步驟ST3使用的化學合成液，為使硼酸及硼酸銨溶解於純水之硼酸系化學合成液，於化學合成步驟ST3之全體，使用硼酸系化學合成液進行了化學合成。此外，在化學合成步驟ST3，進行了1回往40g/L、70℃的正磷酸水溶液之浸漬，與3回根據500℃的熱處理之去極化處理。化學合成電壓為600V。
硼含量，係把化學合成後的鋁電極(鋁電解電容器用電極)以9M硫酸溶解之後，藉由ICP發光分析定出硼量(Xbmg)。把與前述進行同樣化學合成的其他試樣準備了與前述相同的面積而測定質量之後，浸漬於使溴溶解於甲醇的溶液溶解以金屬形態存在的鋁，測定了溶解後的化學合成皮膜的質量(X0mg)。使用這些數值，由以下公式算出硼含量。 　　硼含量=(Xb/X0)×106 質量ppm
耐水和性的測定，係以規定於EIAJ RC 2364A的「鋁電解電容器用電極箔之試驗方法」測定的結果，例如，耐水和性，顯示在95℃以上的純水中浸漬60±1分鐘之後施加定電流時之升壓到皮膜耐電壓為止的時間(秒/s)。更具體地說，將10cm×50cm鋁電解電容器用電極在溫度95℃以上的純水浸漬60±1分鐘後，在溫度85±2℃之7質量%(質量百分比)的硼酸水溶液(溫度70±2℃之比電阻為75±3Ωm，且溫度50±2℃pH值為2.7至4.2)中流通以2.0±0.2mA的直流定電流時，到達相當於額定皮膜耐電壓的90%的電壓為止之時間(秒)作為耐水和性。
表1～3所示的條件1～13之中，條件1、2、9、10、12、13為本發明之實施例，條件3～7、11為比較例，條件8為從前例。
如表1～3所示，在條件1～4、9、10～13，於第1水和步驟ST1，把鋁電極浸漬於第1水和處理液之後，於第2水和步驟ST2，浸漬於溫度95℃之第2水和處理液，所以化學合成皮膜中的硼含量為6000質量ppm以下。亦即，以條件8(從前例)為基準的場合，靜電電容增大5%以上。
此外，條件1～4、9、10～13之中，在條件1、2、9、10、12、13(實施例)，化學合成液中的磷濃度分別為0質量ppm、4質量ppm，所以可形成缺線很少的化學合成皮膜。更具體地說，切斷化學合成皮膜時在切斷面露出的空孔數目為150個/μm2 以下。因此，根據條件1、2、9、10、12、13，可以得到耐水和性為100秒以下的優異的鋁電解電容器用電極。
對此，在條件3、4(比較例)，化學合成液中的磷濃度分別為8質量ppm、20質量ppm，所以有化學合成皮膜的缺陷增大，耐水和性降低的傾向。其理由應該是存在於化學合成液中的磷酸離子導致化學合成皮膜與鋁有部分溶解，未形成健全的化學合成皮膜，使得缺陷增大的緣故。在條件3、4，切斷化學合成皮膜時在切斷面露出的空孔數目超過了150個/μm2 。
亦即，針對化學合成液中的磷濃度，維持4質量ppm以下為佳。於前述檢討，在條件12(實施例)，靜電電容增加11%的理由，應該是第2水和步驟ST2使用的第2水和處理液的pH為3.2，比其他實施例還要低，所以水和皮膜與磷酸良好地反應，強結合的磷酸比其他實施例還要多很多，所以抑制硼的取入的效果很大的緣故。
另一方面，在條件5(比較例)，在第1水和步驟ST1浸漬於磷為20ppm(4ppm以上)的水和處理液，所以藉由磷酸的存在而阻礙水和反應，未形成充分厚的水和皮膜。因此，化學合成時間很長，化學合成皮膜中的硼含量超過了6000質量ppm，以條件8(從前例)為基準的場合，靜電電容只增加3%而已。此外，於化學合成皮膜存在多數的缺陷，所以有耐水和性降低的傾向。又，切斷化學合成皮膜時在切斷面露出的空孔數目為150個/μm2 以上。
此外，在條件6(比較例)，在第2水和步驟ST2之水和處理液的溫度為30℃，所以未被形成磷酸強結合的水和皮膜，化學合成皮膜中的硼含量超過6000質量ppm，靜電電容未增大。
此外，在條件11(比較例)，在第2水和步驟ST2使用的水和處理液的pH比3.0還低，所以溶解在第1水和步驟ST1形成的水和皮膜的作用很強，耐水和性降低。
此外，在條件7(比較例)，在第2水和步驟ST2的水和處理液的溫度為30℃，在第2水和步驟ST2使用的水和處理液的磷濃度為4000質量ppm。因此，化學合成皮膜中的硼含量為6000質量ppm以下，以條件8(從前例)為基準的場合，靜電電容增加4%。但是，在第2水和步驟ST2之水和處理液的溫度為30℃，所以磷與水和皮膜之結合很弱，容易由鋁電極往化學合成液溶出磷酸。因此，以同一化學合成液對鋁電極反覆進行5次以上的化學合成的話，化學合成液中的磷濃度增大到5質量ppm。結果，由條件1～4之比較結果可知，化學合成皮膜的耐水和性降低。亦即，針對在第2水和步驟ST2使用的水和處理液(第2水和處理液)，磷濃度為4質量ppm到5000質量ppm，且溫度為70℃以上為較佳。對此，在條件13(實施例)，對於條件7僅把第2水和處理液的溫度變更為95℃而已，與水和皮膜強結合的磷酸變多，所以磷酸不容易溶出至化學合成液。因此，如在條件7所見，化學合成的反覆不會發生磷濃度上升。
(其他實施型態) 　　在前述實施型態，於化學合成步驟ST3之前，作為水和步驟進行了第1水和步驟ST1及第2水和步驟ST2，但在第2水和步驟ST2之後進而進行1次或複數次水和步驟(第3水和步驟)亦可。在此場合，在第3水和步驟使用的水和處理液，磷濃度為0～5000質量ppm，pH為3.0～9.0，溫度為70℃以上。
在前述實施例，作為鋁電極，使用在鋁芯材的雙面層積燒結鋁粉體而成的多孔質層之多孔性鋁電極，但使用蝕刻鋁箔之箔的場合也得到同樣的結果。
此外，前述實施例以外也檢討各種條件的結果，只要滿足前述條件，於皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜，得到可以提高靜電電容，進而提高化學合成皮膜的耐水和性的結果。特別是皮膜耐電壓為400V以上的化學合成皮膜，於化學合成中有缺陷難以被修復的問題，但是滿足前述條件的話，可得可以抑制缺陷等的發生，可提高耐水和性等的結果。
ST1‧‧‧第1水和步驟
ST2‧‧‧第2水和步驟
ST3‧‧‧化學合成步驟
圖1係顯示適用本發明的鋁電解電容器用電極的製造方法之步驟圖。 　　圖2係於適用本發明的鋁電解電容器用電極的製造方法，顯示化學合成液中的磷濃度與耐水和性的關係之圖。 　　圖3係顯示適用本發明的鋁電解電容器用電極之製造方法在水和步驟(第1水和步驟及第2水和步驟)產生的鋁水和皮膜量的適切範圍之圖。 　　圖4係顯示鋁電解電容器用電極之化學合成皮膜中的空孔(缺陷)的檢查方法之說明圖。 　　圖5係鋁電解電容器用電極的化學合成皮膜中的空孔(缺陷)之說明圖。 　　圖6係顯示化學合成皮膜的硼含量與靜電電容的關係之圖。

Claims (8)

  1. 一種鋁電解電容器用電極，係於鋁電極形成皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜，其特徵為： 　　前述化學合成皮膜的含硼量為100質量ppm(百萬分之一)至6000質量ppm，將把10cm×50cm鋁電解電容器用電極在溫度95℃以上的純水浸漬60±1分鐘後，在溫度85±2℃之7質量%(質量百分比)的硼酸水溶液(溫度70±2℃之比電阻為75±3Ωm，且溫度50±2℃之pH值為2.7至4.2)中流通2.0±0.2mA的直流定電流時，到達相當於額定皮膜耐電壓的90%的電壓為止之時間(秒)作為耐水和性時，耐水和性為100秒以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之鋁電解電容器用電極，其中 　　前述皮膜耐電壓為400V以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之鋁電解電容器用電極，其中 　　切斷前述化學合成皮膜時在切斷面露出的空孔數目為150個/μm2 以下。
  4. 一種鋁電解電容器用電極之製造方法，其特徵為具有： 　　把鋁電極浸漬於由純水、或以磷濃度成為4質量ppm以下的方式配合磷酸或磷酸鹽的水溶液所構成的溫度70℃以上之第1水和處理液的第1水和步驟、 　　於前述第1水和步驟之後，在以磷濃度成為4質量ppm至5000質量ppm的方式配合磷酸或磷酸鹽而pH為3.0至9.0且溫度為70℃以上的第2水和處理液浸漬前述鋁電極的第2水和步驟、以及 　　在前述第2水和步驟之後，至少包含使前述鋁電極在硼酸系化學合成液中進行化學合成的硼酸化學合成處理，於前述鋁電極形成皮膜耐電壓為200V以上的化學合成皮膜的化學合成步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項之鋁電解電容器用電極之製造方法，其中 　　在前述化學合成步驟，形成皮膜耐電壓為400V以上的化學合成皮膜。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之鋁電解電容器用電極之製造方法，其中 　　於前述第1水和步驟及前述第2水和步驟結束的時間點，將藉由前述第1水和步驟及前述第2水和步驟形成於前述鋁電極的水和皮膜的質量相對於前述鋁電極在前述第1水和步驟前的質量之比率設為x質量百分比(x質量%)時，皮膜耐電壓Vf(V)及x質量%，滿足以下的條件式：(0.01×Vf)≦x≦(0.017×Vf+28)。
  7. 如申請專利範圍第4至6項之任一項之鋁電解電容器用電極之製造方法，其中 　　在前述化學合成步驟使用的化學合成液之磷濃度為4質量ppm以下。
  8. 如申請專利範圍第4至7項之任一項之鋁電解電容器用電極之製造方法，其中 　　前述第2水和處理液，包含正磷酸、次亞磷酸、亞磷酸、二磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、及磷酸三銨之中的1種或2種以上。
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