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

溶胶-凝胶涂层和阳极氧化形成高功能复合氧化膜

• 批准号: 02J00132
• 负责人: 渡辺 恵司
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka Prefecture University (2004)Okayama University (2003)Hokkaido University (2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J00132/
• 关键词: アルミニウム; アノード酸化皮膜; 電解コンデンサー; ゾル・ゲル法; 電気泳動; 複合酸化物皮膜; 電解エッチング; 誘電特性; Nb_2O_5; SiO_2; 積層被覆; Al-Nb-Si複合酸化物層; ゾル・ゲルコーティング; アノード酸化; アルミニウム電解コンデンサー; SiO_2(酸化シリコン); 高機能性金属酸化物; 並列等価電気容量; 絶縁破壊電位

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。

は, this study ゾ ル · ゲ ル コ ー テ ィ ン グ と ア ノ ー ド acidification を group み close わ せ る こ と に よ り ア ル ミ ニ ウ ム electrolytic コ ン デ ン サ ー body skin membrane with induced electricity の high functional purpose を と し て お り, this year's は SiO_2, Nb_2O_5 coating し た electrolytic コ ン デ ン サ ー with エ ッ チ ン グ 処 Richard 済 ア ル ミ ニ ウ ム foil の ア ノ ー ド acid The 挙 movement に て て て research を line った. こ れ ま で の be 験 results か ら, ゾ ル · ゲ ル コ ー テ ィ ン グ に よ り バ ル ブ acidification content を metal coating し た ア ル ミ ニ ウ ム を ア ノ ー ド acidification す る こ と よ り, Al - バ ル ブ layer metal composite acidification content を high む induced electrical, high electric resistance 圧 ア ノ ー ド acidification skin membrane が generated す る こ と を shows し て い る. し か し な が ら, ア ル ミ ニ ウ ム electrolytic コ ン デ ン サ で with い ら れ て い る ア ル ミ ニ ウ ム foil surface に の は, エ ッ チ ン グ 処 Richard に よ り generated し た mu m ~ nm オ ー ダ ー の ピ ッ ト (hole) が most す る. こ の hole の internal に バ ル ブ acidification content を metal coating す る に は, こ れ ま で の Dip - coating method で は difficult し く very に coating す る こ と は で き な か っ た. Tread こ の results を ま え, this study で は electric 気 swimming ゾ ル · ゲ ル コ ー テ ィ ン グ に よ り SiO_2 を coating し た ア ル ミ ニ ウ ム エ ッ チ ン グ foil を neutral electrolyte solution で ア ノ ー ド acidification す る こ と に よ り generated し た の skin membrane structure お よ び induced electrical characteristics を adjustable べ た. そ し て, こ の results よ り こ れ ま で の study で ら れ た ア ル ミ ニ ウ ム - バ ル ブ metal composite acidification content skin membrane を compare す る こ と に よ り new rules な ア ル ミ ニ ウ ム electrolytic コ ン デ ン サ ー with バ リ ア ー type ア ノ ー ド acidification method of skin membrane made の possibility を push examine し た. Youdaoplaceholder0 そ result ら ら the following is ような ような とがわ った った った った. (1) electricity 気 swimming ゾ ル · ゲ ル コ ー テ ィ ン グ に よ り SiO_2 を coating し た ア ル ミ ニ ウ ム エ ッ チ ン グ foil を ア ノ ー ド acidification す る と, coating layer と element to Al と の interface に Al - Si composite acidification content outer と Al_2O_3 inner が generated す る. (2) electronic 顕 micromirror に よ る ア ル ミ ニ ウ ム エ ッ チ ン グ foil の ピ ッ ト within に お け る SiO_2 の coating conditions の 観 examine results か ら, SiO_2 の な uniform coating に は "こ れ ま で の Dip - coating method よ り 気 swimming method の party が い" good ". し か し な が ら bathing, electricity 気 の さ い に SiO_2 ゾ と ル solution element to ア ル ミ ニ ウ ム と の acid treatment against 応 で が up こ る た め, generate し た coating は SiO_2 layer/Al_2O_3 の layer structure に な る. SiO_2 を coating し た ア ル ミ ニ ウ ム を neutral electrolyte solution で ア ノ ー ド acidification す る こ と に よ り have ら れ た skin membrane の parallel 価 は 気 capacity, such as not covering の Al sample を ア ノ ー ド acidification し て must ら れ た skin membrane の そ れ よ り big き い. Youdaoplaceholder2 れ, the same as the と results of the Dip-coating method である.

项目成果

渡辺恵司, 坂入正敏, 高橋英明, 平井伸治: "ゾル・ゲル法によりSiO_2を被覆したアルミニウムのアノード酸化 -新規な高耐電圧アノード酸化皮膜の作製-"表面技術. 54巻3号(掲載予定). (2002)

Keiji Watanabe、Masatoshi Sakairi、Hideaki Takahashi、Shinji Hirai：“溶胶-凝胶法阳极氧化 SiO_2 涂层铝 - 新型高压阳极氧化膜的制备 -”Surface Technology，第 54 卷，第 3 期。即将出版）（2002）

渡辺恵司, 坂入正敏, 永田晋二, 平井伸治, 高橋英明: "ゾル・ゲルコーティング/アノード酸化によるAl-Nb複合酸化物皮膜の形成"表面技術. 掲載予定につき未定. (2004)

Keiji Watanabe、Masatoshi Sakairi、Shinji Nagata、Shinji Hirai、Hideaki Takahashi：“通过溶胶凝胶涂层/阳极氧化形成 Al-Nb 复合氧化物膜” 出版时间表待定。

渡辺恵司, 坂入正敏, 高橋英明, 平井伸治: "ゾル・ゲルコーティング/アノード酸化によるAl-Si複合酸化皮膜の作製"日本金属学会報「まてりあ」. 39巻12号. 911 (2003)

Keiji Watanabe、Masatoshi Sakairi、Hideaki Takahashi、Shinji Hirai：“通过溶胶-凝胶涂层/阳极氧化制备 Al-Si 复合氧化物膜”日本金属学会通报“材料”第 39 卷，第 12. 911 期。 (2003)

ゾル・ゲルコーティング/アノード酸化によるAl-Nb複合酸化物皮膜の形成

溶胶凝胶涂覆/阳极氧化形成Al-Nb复合氧化膜

• 发表时间: 2004
• 期刊: 表面技術 55巻3号
• 作者: 渡辺恵司;坂入正敏;高橋英明;永田晋二;平井伸治
• 通讯作者: 平井伸治

高橋英明, 坂入正敏, 渡辺恵司, 菊地竜也, 山田雅史: "バルブ金属アノード酸化皮膜の微細構造とマイクロ・ナノテクノロジーへの応用"表面技術. 54巻7号. 436-441 (2003)

Hideaki Takahashi、Masatoshi Sakairi、Keiji Watanabe、Tatsuya Kikuchi、Masashi Yamada：“阀金属阳极氧化膜的微观结构及其在微/纳米技术中的应用”Surface Technology Vol. 7. 436-441 (2003)。