ゾル・ゲルコーティングとアノード酸化による高機能性複合酸化物皮膜の形成

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本研究は、ゾル・ゲルコーティングとアノード酸化を組み合わせることによりアルミニウム電解コンデンサー用誘電体皮膜の高機能化を目的としており、本年度はSiO_2,Nb_2O_5被覆した電解コンデンサー用エッチング処理済アルミニウム箔のアノード酸化挙動について研究を行った。これまでの実験結果から、ゾル・ゲルコーティングによりバルブ金属酸化物を被覆したアルミニウムをアノード酸化することより、Al-バルブ金属複合酸化物層を含む高誘電性・高耐電圧アノード酸化皮膜が生成することを見出している。しかしながら、アルミニウム電解コンデンサで用いられているアルミニウム箔の表面には、エッチング処理により生成したμm〜nmオーダーのピット(孔)が多数存在する。この孔の内部にバルブ金属酸化物を被覆するには、これまでのDip-coating法では難しく十分に被覆することはできなかった。この結果を踏まえ、本研究では電気泳動ゾル・ゲルコーティングによりSiO_2を被覆したアルミニウムエッチング箔を中性電解質溶液でアノード酸化することにより生成した皮膜の構造および誘電特性を調べた。そして、この結果よりこれまでの研究で得られたアルミニウム-バルブ金属複合酸化物皮膜を比較することにより新規なアルミニウム電解コンデンサー用バリアー型アノード酸化皮膜作成法の可能性を推察した。その結果から、以下のようなことがわかった。(1)電気泳動ゾル・ゲルコーティングによりSiO_2を被覆したアルミニウムエッチング箔をアノード酸化すると、被覆層と素地Alとの界面にAl-Si複合酸化物外層とAl_2O_3内層が生成する。(2)電子顕微鏡によるアルミニウムエッチング箔のピット内におけるSiO_2の被覆状況の観察結果から、SiO_2の均一な被覆には」これまでのDip-coating法より電気泳動法の方が良い。しかしながら、電気泳動のさいにSiO_2ゾル溶液と素地アルミニウムとの間で酸化反応が起こるため、生成した被覆層はSiO_2層/Al_2O_3層の二層構造になる。SiO_2を被覆したアルミニウムを中性電解質溶液でアノード酸化することにより得られた皮膜の並列等価電気容量は、未被覆のAl試料をアノード酸化して得られた皮膜のそれより大きい。これは、Dip-coating法と同様の結果である。