JP2000178798A

JP2000178798A - 電解電極及び電解電極の製造方法

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Publication number: JP2000178798A
Application number: JP10358709A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kano; 一幸加納
Original assignee: KANO SEISAKUSHO KK
Current assignee: KANO SEISAKUSHO KK
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-06-27
Anticipated expiration: 2018-12-17
Also published as: JP4169848B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電解電極の電流分布を均一化させ、省電力を
実現し、不良品率を低減させ、電極の長寿命化によるコ
スト低減を実現する。【解決手段】銅芯２に表面積を増大させる機械加工工
程と、銅芯２の表面にチタン層３と容易に固溶する金属
をめっきするめっき工程と、銅芯２の表面にフラックス
を施すフラックス付着工程と、前記銅芯２をチタン層３
で被覆する被覆工程と、銅芯２とチタン層３を低周波加
熱加工する低周波加熱工程と、チタン層３の表面をスエ
ージング加工するスエージング加工工程と、前記チタン
層３の表面に不溶解金属を被覆する表面処理工程と、か
らなることを特徴とするめっき電極の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解電極の長寿命
化によるコスト低減、電流分布の均一化を特徴とする電
解電極及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、めっきの一種としてのクロムめっ
き陽極の材質には、鉛と錫の合金等が用いられている。
また、クロムめっきは、図１０（ａ）、図１１（ａ），
（ｂ）に示す通り、めっき浴槽８０に陽極５０と、被ク
ロムめっき物及び陰極１００とがめっき液７０に浸漬さ
れ、陽極５０と、被クロムめっき物及び陰極１００とが
電源９０を介して接続され、被めっき物の表面がめっき
されるようになっている。めっき浴の陽極として、Ｆ
ｅ，Ｐｂ，Ｔｉの外周にＰｔを被覆したもの（クラッド
と呼ばれる）、カーボンが一般的に採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、電流が流れやすいところから流れて行くので、
電流分布が不均一化し、また、陽極電流の抵抗損失が大
きいため電力を消費する。電流分布が不均一であるため
製品の不良品率が減らない。電極の消耗が不均一である
ため電極の寿命が短いといった欠点がある。さらにスラ
ッジが発生し、廃棄物処理費用が高くなるおそれがあ
る。

【０００４】したがって、本発明は、電解電極の電流分
布を均一化させて、不良品率を低減させ、電極の長寿命
化によるコスト低減を実現することを目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
発明は、良導電性の長尺状の金属芯の外面に前記金属芯
よりも導電性が低く、かつ、電解液に不溶性の被覆金属
を圧着、又は圧延してなることを特徴とする電解電極で
ある。電解陽極であるから、電解質浴、例えば、脱脂
浴、めっき浴等に適用される。前記金属芯の材質は、Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｆｅ又はそれらの合金（例えば、Ｃｕ
の場合、リン青銅等の銅合金など）から選択されるもの
が挙げられる。また、被覆金属は、Ｐｂ，Ｆｅ，Ｎｉ，
Ｃｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｉｎ，Ｔｈ，又はそれらの合金、或いはステンレス
から選択されるものが挙げられる。前記金属芯と、前記
被覆金属との材質の組み合わせは、電解の種類によって
前記各群からそれぞれ選択するものである。また、Ｔｉ
については、その外表面に金属を被覆したもの、例え
ば、クラッド又はめっき物でもよく、これについては、
例えば、Ｔｉ−Ｐｔ，Ｔｉ−Ｐｄ，Ｔｉ−Ｒｈの組み合
わせが挙げられる。なお、圧延の例として鍛伸が挙げら
れる。

【０００６】こうして、電解電極を、金属芯の周囲に被
覆金属層を被覆した二重構造とすることにより、電解電
極に均一な電流を流すことができ、長寿命の電極とな
り、電極全体の抵抗を顕著に低下させることができるの
である。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記被覆金属の外
表面に前記金属芯よりも導電性が低く、かつ、前記電解
液に不溶性の金属酸化物を被覆してなることを特徴とす
る請求項１に記載の電解電極である。前記金属酸化物と
しては、ＰｂＯ_２,ＩｒＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＰｂＯ_２，
ＩｒＯ_２／Ｔａ_２Ｏ_５（複合膜）等が挙げられる。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記一体に結合し
た電解電極に接続された、前記被覆金属と同一の金属か
らなる金属ケースを備えたことを特徴とする電解電極で
ある。

【０００９】請求項４記載の発明は、良導電性の長尺状
の金属芯の表面積を増大させる機械加工工程と、前記金
属芯の表面に接合度を高めるための金属を被覆する被覆
工程と、前記金属芯の表面にフラックスを施すフラック
ス付着工程と、前記金属芯の表面に、該金属芯よりも導
電性が低く、かつ、電解液に不溶性の被覆金属を被覆す
る被覆工程と、前記金属芯及び被覆金属を低周波加熱加
工する低周波加熱工程と、前記被覆金属の表面にスエー
ジング加工を行うスエージング加工工程と、からなるこ
とを特徴とする電解電極の製造方法である。ここでいう
機械加工工程は、ローレット加工、転造加工、ねじ切り
加工等が好適である。前記金属芯及び被覆金属の断面が
円形であることが好適であるが、断面形状は限定される
わけではない。低周波加熱工程とスエージング加工工程
により、前記被覆工程の金属と被覆金属とが一体化、例
えば合金化することで接合強度が高まる。

【００１０】請求項５記載の発明は、前記電解電極を、
前記被覆金属と同一の金属からなる金属ケースに接続す
る接続工程と、からなることを特徴とする請求項４記載
の電解電極の製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を参照して、本
発明の実施形態のめっき電極及びその製造方法について
説明する。まず、図１（ａ），（ｂ）に示す通り、断面
円形で線状電極１は、補助電極の場合は、その径は、１
〜３０ｍｍの範囲（例えば２ｍｍ）、通常電極の場合
は、一般的には、補助電極よりも太くする。線状電極１
は、表面積を増大させる機械加工処理をした円柱形状の
銅芯２（場合により銀芯でも良い）を、チタン層３で均
一厚みで被覆し、チタン層３の外周を酸、アルカリにも
溶けない不溶解金属層４で２〜５μｍの均一厚みでめっ
き又は溶射等により被覆したものである。不溶解金属層
４は、クラッドが例示され、また、材質については、Ｔ
ｉ−Ｐｔ，Ｔｉ−Ｐｄ，Ｔｉ−Ｒｈ等の組み合わせが挙
げられる。これに代えて又は加えて、ＰｂＯ_２，ＩｒＯ
_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＰｂＯ_２，ＩｒＯ_２／Ｔａ_２Ｏ_５（／
は複合膜を意味する。）等でも良い。銅芯２は、後述の
通り、ローレット加工又は転造等、表面積を増大させつ
つ、表面を苛めて硬化させ、金属めっき処理、フラック
ス処理を施してから、チタン層３を被覆し、低周波誘導
加熱処理、スエージング加工を施したものである。製造
工程の例は後述する。

【００１２】実施形態では、銅芯２が６０％程度、チタ
ン層３が４０％程度、不溶解金属層４は、残り０．１％
程度の厚みに設定されている。不溶解金属層４は、本
来、厚くするのが好適であるが、白金等、高価であるか
ら薄くしてコストを削減している。銅芯２の下端は、チ
タン層３で閉端されたもの、開端のもの双方が含まれ
る。予め加工しておいても良いし、任意寸法で切って使
用しても良い。特注で製作することもある。チタン層３
は、１００％純粋なものでも良いし、チタンに他の成分
が補助的に入ったものでも良いし、さらには、チタン合
金でも可能である。例えば、前述の白金等を混ぜたチタ
ン層３でも良い。

【００１３】＜線状電極１の製造方法＞線状電極１の製
造方法は、まず、円柱形状の銅芯２を用意し、その表面
積を増大させる機械加工処理をする（図２（ａ）参
照）。すなわち銅芯２に表面積増大処理と表面硬化処理
（表面に傷をつける）を施す。表面を苛めて硬くし電流
の流れをより一層良くするためである。ロ−レット加工
又は転造等を施せば、１個の処理で、表面硬化と、表面
積増加処理をおこなうことができ、銅芯２の表面に凹凸
を形成し、ファスナー効果で接着力を増大させる。銅芯
２のメッシュの程度は様々に設定できる（図２（ｂ）参
照）。

【００１４】銅芯２に表面処理を施す（図２（ｃ）参
照）。例えば、チタン層３との接合強度を上げたり接合
を容易にすることができるような金属をめっきし、後述
の工程において、チタン層３と合金化させ金属的に接合
させる。図示の通り、めっき液が含浸された含浸スポン
ジを使う。ハンダコートでも良い。

【００１５】銅芯２の表面にフラックス（flux）付着処
理を施す（図２（ｄ）参照）。フラックス付着処理によ
り表面酸化物を除去し、濡れ性を向上させる。

【００１６】銅芯２の形状に適合した形状に成形した中
空円筒形状のチタン層３を用意し、銅芯２をチタン層３
の中空部に挿入し線状電極１とする。チタン層３の厚み
は均等とする。なお、銅芯２の形状に適合した形状に成
形した板状のチタン層３を用意し、銅芯２に巻きつけて
も良く、被覆方法は様々な技術が採用できる。なお、こ
こで、必要により、適宜、圧着しても良い。

【００１７】線状電極１の低周波誘導加熱処理をおこな
う（図２（ｅ）参照）。目的は銅芯２の接合強度を上げ
るためである。

【００１８】線状電極１のスエージング加工を行う（図
２（ｆ）参照）。即ち、周囲から力を加え、界面の接合
を良くし、チタン層３中の欠陥を取り除く。スエージン
グ加工とは、鍛伸（swaging）とも呼ばれ、材料（棒
材）の一部を軸方向に直角方向から順次圧縮し長さを増
加させる自由鍛造をいう。

【００１９】こうして成形した線状電極１から様々に加
工して多様な形態の電極を製造するのである。本実施形
態の線状電極１は、亜鉛めっき、クロムめっき、電解め
っき等、ほとんどすべてのめっき陽極又は陰極として適
用できる。陰極酸洗浄の陽極としても使用できる。ま
た、被めっき物や用途によって陽極、陰極にも適用でき
る。用途によって、コイル、直線状いろいろな形態を取
り得る。基本的には陽極に適用されるが、錆取り等のた
めの陰極電解洗浄の場合、陰極での適用が可能である。
陰極電解洗浄とは、製品を陰極にして、製品の表面から
水素を発生させ、その水素とともに油、酸化物などの汚
れを表面から離脱させるものである。湿式の表面洗浄で
は、最も高い洗浄度の表面が得られる。

【００２０】＜電極の具体的適用例１＞通常電極５とし
ては、線状電極１の銅芯２に電流の供給口となる取付部
６をろうづけ又は溶接等で接合するものが挙げられる
（図３（ａ），（ｂ）参照）。その形態としては、様々
な形態の電極５１，５２，５３が例示できる（図４参
照）。なお、銅芯２の下端部は、上記圧接でチタン層３
により被覆しても良いし、又は、酸素溶接、プラズマ溶
接、イナート溶接等の溶接加工により、チタン層３を接
合させても良い。通常電極５は、陽極として、めっき液
７の満たされためっき槽８に浸漬され、電源９を介して
めっき液７中の被めっき製品１０（陰極）と接続される
（図５参照）。

【００２１】＜電極の具体的適用例２＞次に補助電極１
１としては、線状電極１をコイル電極１２とする（図６
（ａ）参照）。表面積を大きくするため、コイルにした
ものである。そして、コイル電極１２を多数の孔１３が
開けられたプラスチック、例えば透明塩化ビニール樹脂
製の接触防止筒１４（場合により、接触防止リング等の
他の構造でも良い。）に挿入し、コイル電極１２の先端
に電流の供給口となる取付部１５が装着されているもの
である（図６（ｂ）参照）。ショート防止のためであ
る。なお、銅芯２の下端部は、上記圧接でチタン層３に
より被覆しても良いし、又は、酸素溶接、プラズマ溶
接、イナート溶接等の溶接加工により、チタン層３を接
合させても良い。細い線状としたのは、狭い場所や、小
さなもの等、通常電極５では、めっきが不充分となるよ
うな箇所に補助的に用いるためである。例えば、自動車
部品であるシュートホブ１６の一部をカバー（マスキン
グ）して、一部にクロムめっきを行うのである（図７
（ａ），（ｂ），（ｃ）参照）。シュートホブ１６の根
元にめっきが付かないことがあるため、開閉可能な陰極
１７に、陽極として補助電極１１を装着するのである
（図８参照）。シュートホブ１６は、ピン１８（図７
（ａ）参照）に挿脱可能である。この補助電極１１を適
用した例を図９に示す。通常電極５は、陽極として、め
っき液７の満たされためっき槽８に浸漬され、電源９を
介してめっき液７中の陰極１７に接続され、陰極１７に
保持されたシュートホブ１６がめっきされる。さらに、
ガソリンを給油するアダプタの内面を亜鉛めっき等する
場合にも使うことができる。なお、めっきに使用する電
圧は低ければ低いほど良好である。陰極の電流密度は、
めっき面積、電極の大きさ、めっき液等の条件によりい
ろいろ設定可能である。

【００２２】（実施形態の効果）図１１（ａ），（ｂ）
は従来のものの電流分布を示すものであるが、本実施形
態では、図１１（ｃ），（ｄ）に示す通り、電流分布が
均一となる。なお、図１１（ｂ），（ｄ）のものは、パ
イプ形状の陰極１００’，１０’の中心に陽極５０’，
５’が配置されたものである。従来の電極では、２週間
しか使えないが、本実施形態では、線状電極１から製造
される各種電極を１年以上継続使用することができる。
つまり寿命は、１００倍位となる。また、従来のよう
に、チタンと白金だけでは、チタンに電流が流れないの
で、電極が発熱し、白金がはがれてしまうが、銅芯２の
働きで、そのようなことが防止できる。大幅なコスト削
減、省電力を図ることができる。さらに、線状電極１の
生産アップにより、標準仕様にでき、標準品として市場
に供給することができ、費用対効果の面で有利である。
補助電極１１により、通常電極５では、被めっき製品の
めっきの難しい箇所（形状の複雑な箇所等）にも、めっ
きができるようになり、めっき範囲が拡大する。また、
クロムめっき、電解めっき、亜鉛めっき等、様々なめっ
きにも適用できる。

【００２３】以下、図１２〜図１６を参照して、本発明
の実施形態のニッケルめっき電極及びその製造方法につ
いて説明する。図１２ないし図１４に示す通り、ニッケ
ルめっき陽極１０１は、銅芯電極要素１０２がチタンケ
ース１０５に溶接で接続されたものである。即ち、ニッ
ケルめっき陽極１０１は、表面積を増大させる機械加工
処理をした銅芯１０３を、被覆材としてのチタン層１０
４で外面から圧着して一体に結合して銅芯電極要素１０
２と、該銅芯電極要素１０２が溶接されたチタンケース
１０５とからなることを特徴とする。そして、チタンケ
ース１０５に銅芯電極要素１０２を接合（スポット溶接
等の溶接が好ましい）するものである。

【００２４】銅芯電極要素１０２は、その製造工程は、
前述した図２に示す工程と同様である。まず、表面積を
増大させる機械加工処理をした円柱形状の銅芯１０３
を、チタン層１０４で均一厚みで被覆したものである。
銅芯１０３は、前述の通り、ローレット加工又は転造
等、表面積を増大させつつ、表面を苛めて硬化させ、金
属めっき処理、フラックス処理を施してから、チタン層
１０４を被覆し、低周波誘導加熱処理、スエージング加
工を施したものである（図２参照）。銅芯１０３の働き
により、下まで電気が均一に流れる。

【００２５】図１４に示すチタンケース１０５は、チタ
ン製エキスパンドメタルから金網ケースに角型ボックス
に曲げて成形したものが好適である。チタンケース１０
５に投入されるニッケルチップ１０６がチタン層１０４
に接触してイオン化する。チタン層１０４の電気抵抗は
高いが、銅芯電極要素１０２により、電圧降下が著しく
緩和され、末端での電気供給が十分となるので、銅芯電
極要素１０２が均一な電流密度となり、めっき厚の均一
化につながる。従来、流入電流が１００％とすると、上
側の方が７０％を消費、下側の方が３０％を消費する分
布となっているが、これを改善できる。

【００２６】実施形態では、銅芯１０３が６０％程度、
チタン層１０４が４０％程度に設定されている。銅芯１
０３の下端は、チタン層１０４で閉端されたもの、開端
のもの双方が含まれる。予め加工しておいても良いし、
任意寸法で切って使用しても良い。特注で製作すること
もある。チタン層１０４は、１００％純粋なものでも良
いし、チタン層１０４に他の成分が補助的に入ったもの
でも良いし、さらには、チタン合金でも可能である。例
えば、白金等を混ぜたチタン層１０４でも良いこともあ
る。

【００２７】＜ニッケルめっき陽極１０１の適用例＞図
１４に示す通り、ニッケルめっき陽極１０１は、１つの
チタンケース１０５に銅芯電極要素１０２が縦方向に溶
接されたものである。図１５、図１６に示す通り、ニッ
ケルめっき陽極１０１がめっき槽１０８の両側に吊下用
線状導電部材１１１（プラス電気）に吊り下げて配置さ
れ、被めっき製品及び陰極１１０が真中の吊下用線状導
電部材１１２（マイナス電気）に吊り下げて配置されて
いる。必要によってはチタンケース１０５を５０ないし
１００個等、多数、配置したものもある。めっき液槽
は、１０ｍないし２０ｍ程度のものもある。理論的には
銅芯電極要素１０２に３３倍の電気が流れ、めっき厚の
均一性を確保する。ニッケルチップ１０６を目視し、こ
れが溶けるとニッケルチップ１０６を適宜追加する。ニ
ッケルチップ１０６でなく、その他、ニッケルの塊でも
良い。なお、めっきに使用する電圧は低ければ低いほど
良好である。陰極の電流密度は、めっき面積、電極の大
きさ、めっき液等の条件によりいろいろ設定可能であ
る。

【００２８】（実施形態の効果）本実施形態では、電極
を従前と比較して長期間継続使用することができ、大幅
なコスト削減、省エネルギーに資する。また３０μのめ
っき厚でめっきする場合、厚みの誤差は、±１μ以下に
なる等、めっき厚が均等になる。

【００２９】なお、本発明は、上述の実施の形態又は実
施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
を逸脱しない範囲に於て、改変、追加等を加えることが
出来るものであり、それらの変更等も本発明の技術的範
囲に含まれることとなる。例えば、図１７（ａ），
（ｂ）に示す通り、本発明の電解電極には、２つのタイ
プがあり、電解の種類、性質、製品の種類等によって、
使い分けることができる。即ち、図１７（ａ）は、タイ
プ１のものであり、不溶解金属層４が形成されていない
もの、図１７（ｂ）はタイプ２のものであり、不溶解金
属層４が設けられたものである。被覆金属がＴｉの場合
については、その外表面に金属を被覆したもの、例え
ば、クラッド又はめっき物でもよく、これについては、
例えば、Ｔｉ−Ｐｔ，Ｔｉ−Ｐｄ，Ｔｉ−Ｒｈの組み合
わせが挙げられる。さらに、場合により、図２（ｃ）,
（ｄ）の工程を省略することもある。図２（ｅ）,
（ｆ）の工程の順序は交換することもある。

【００３０】

【発明の効果】請求項１ないし５に記載の発明によれ
ば、電解電極の電流分布を均一化し、省電力を実現し、
不良品率を低減させ、電極の長寿命化によるコスト低減
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態を示す線状電極の
正面図、（ｂ）は同線状電極の縦断面図である。

【図２】（ａ）は線状電極の転造工程を示す説明図、
（ｂ）は転造のメッシュの程度を示す説明図、（ｃ）は
めっき工程の説明図、（ｄ）はフラックス付着工程の説
明図、（ｅ）は低周波誘導加熱工程の説明図、（ｆ）は
スエージング工程の説明図である。

【図３】（ａ）は通常電極の斜視図、（ｂ）は同電極の
横断面図である。

【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、通常電極の種々の
態様を示す斜視図である。

【図５】通常電極の使用例を示す説明図である。

【図６】（ａ）はコイル電極の正面図、（ｂ）は補助電
極の斜視図である。

【図７】（ａ）はシュートホブが取り付けられ、蓋の開
いた状態の陰極を示す斜視図、（ｂ）はシュートホブの
斜視図、（ｃ）は陰極の側面図である。

【図８】陰極に補助電極が取り付けられた状態の斜視図
である。

【図９】通常電極と補助電極の使用例を示す説明図であ
る。

【図１０】（ａ）は従来のめっきの欠点を示す説明図、
（ｂ）は本発明の特徴を示す説明図である。

【図１１】（ａ），（ｂ）は従来のめっきの電流分布を
示す説明図、（ｃ），（ｄ）は本実施形態の電流分布を
示す説明図である。

【図１２】（ａ）は銅芯電極要素の斜視図、（ｂ）は同
銅芯電極要素の横断面図である。

【図１３】同銅芯電極要素の縦断面図である。

【図１４】ニッケルめっき陽極の斜視図である。

【図１５】ニッケルめっき陽極の使用例を示す正面説明
図である。

【図１６】ニッケルめっき陽極の使用例を示す平面説明
図である。

【図１７】（ａ）はタイプ１の電解電極の縦断面図、
（ｂ）はタイプ２の電解電極の縦断面図である。

【符号の説明】

１線状電極２銅芯３チタン層４不溶解金属層５通常電極６取付部５１，５２，５３電極７めっき液８めっき槽９電源１０被めっき製品１１補助電極１２コイル電極１３孔１４接触防止筒１５取付部１６シュートホブ１７陰極１８ピン１０１ニッケルめっき陽極１０２銅芯電極要素１０３銅芯１０４チタン層１０５チタンケース１０６ニッケルチップ１０７めっき液１０８めっき槽１１０被めっき製品及び陰極１１１吊下用線状導電部材１１２吊下用線状導電部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】良導電性の長尺状の金属芯の外面に前記
金属芯よりも導電性が低く、かつ、電解液に不溶性の被
覆金属を圧着、又は圧延してなることを特徴とする電解
電極。
【請求項２】前記被覆金属の外表面に前記金属芯より
も導電性が低く、かつ、前記電解液に不溶性の金属酸化
物を被覆してなることを特徴とする請求項１に記載の電
解電極。
【請求項３】前記一体に結合した電解電極に接続され
た、前記被覆金属と同一の金属からなる金属ケースを備
えたことを特徴とする電解電極。
【請求項４】良導電性の長尺状の金属芯の表面積を増
大させる機械加工工程と、前記金属芯の表面に接合度を高めるための金属を被覆す
る被覆工程と、前記金属芯の表面にフラックスを施すフラックス付着工
程と、前記金属芯の表面に、該金属芯よりも導電性が低く、か
つ、電解液に不溶性の被覆金属を被覆する被覆工程と、前記金属芯及び被覆金属を低周波加熱加工する低周波加
熱工程と、前記被覆金属の表面にスエージング加工を行うスエージ
ング加工工程と、からなることを特徴とする電解電極の製造方法。
【請求項５】前記電解電極を、前記被覆金属と同一の
金属からなる金属ケースに接続する接続工程と、からなることを特徴とする請求項４記載の電解電極の製
造方法。