JP2002129371A - Electrode for electrolysis and manufacturing method therefor - Google Patents

Electrode for electrolysis and manufacturing method therefor

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JP2002129371A
JP2002129371A JP2000330898A JP2000330898A JP2002129371A JP 2002129371 A JP2002129371 A JP 2002129371A JP 2000330898 A JP2000330898 A JP 2000330898A JP 2000330898 A JP2000330898 A JP 2000330898A JP 2002129371 A JP2002129371 A JP 2002129371A
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JP
Japan
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titanium
electrode
layer
tantalum
electrolysis
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JP2000330898A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Kamegaya
洋一 亀ケ谷
Shigeki Tsuchiya
茂樹 土屋
Keisuke Sawada
圭祐 澤田
Koki Sasaki
幸記 佐々木
Masayuki Oguri
雅之 小栗
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Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Original Assignee
Ishifuku Metal Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for electrolysis with adequate durability, even when used for water treatment, metal surface treatment, or the like, for which a polarity-switching current waveform is imposed, and to provide a manufacturing method therefor. SOLUTION: The electrode for electrolysis comprises (a) a base substance consisting of titanium, (b) an alloy layer of titanium and tantalum provided on the base substance, (c) a porous tantalum layer formed on the alloy layer, and (d) platinum supported in the porous tantalum layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する分野】本発明は電解用電極及びその製造
方法に関し、更に詳しくは、耐久性に優れた、特に極性
が切り替わる電流波形が付与される水処理、金属表面処
理等の際の電解に有用な電解用電極及びその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for electrolysis and a method for producing the same, and more particularly, to electrolysis in water treatment, metal surface treatment, etc., which is excellent in durability, and in particular, is provided with a current waveform in which polarity is switched. The present invention relates to a useful electrode for electrolysis and a method for producing the electrode.

【0002】[0002]

【従来技術と課題】従来、チタン又はチタン合金よりな
る基体上に、白金族金属や白金族金属酸化物及びバルブ
金属酸化物を被覆した電極が多くの電解工業の分野にお
いて使用されている。しかし、極性が切り替わる電流波
形が付与される水処理、金属の表面処理等の分野では、
極性切替えに対して比較的安定な白金を被覆した電極が
使用されているが、電流密度が高く、貴な電位側で生成
するH+が電極近傍に多く滞在している環境下で卑な電
位に移行すると、チタン基体の腐食が進行し、チタン基
体界面部に導電性の悪い酸化物層が形成され、残存する
電極触媒物質の量が十分であっても電極としての機能が
消失したり、残存する電極触媒物質の密着強度が低下
し、電極触媒物質の脱落が生じて、消耗速度が加速的に
大きくなってしまうという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, electrodes in which a platinum group metal, a platinum group metal oxide and a valve metal oxide are coated on a substrate made of titanium or a titanium alloy are used in many fields of the electrolytic industry. However, in the fields of water treatment, metal surface treatment, and the like, in which a current waveform that switches polarity is applied,
Electrodes coated with platinum, which are relatively stable against polarity switching, are used. However, in environments where the current density is high and H + generated on the noble potential side stays in the vicinity of the electrode, the potential is low. When the transition to, corrosion of the titanium substrate proceeds, an oxide layer having poor conductivity is formed at the titanium substrate interface, and even if the amount of the remaining electrode catalyst substance is sufficient, the function as an electrode is lost, There is a problem that the adhesion strength of the remaining electrode catalyst material is reduced, the electrode catalyst material is dropped, and the consumption rate is accelerated.

【0003】本発明の目的は、従来の電解用電極がもつ
上記の如き問題を解決し、極性が切り替わる電流波形が
付与される水処理、金属表面処理等のための電解用電極
として用いても、十分に耐久性のある電解用電極及びそ
の製造方法を提供することである。
[0003] An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional electrolysis electrode, and to use the electrode as an electrolysis electrode for water treatment, metal surface treatment, or the like to which a current waveform that switches polarity is applied. And a durable electrolytic electrode and a method for producing the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐久性の
ある電解用電極、特に、極性が切り替わる電流波形が付
与される水処理、金属表面処理等のための電解用電極と
して長時間にわたって使用可能な電極を開発すべく種々
検討を重ねた結果、今回、チタンとタンタルの合金層と
その合金層上に形成させた多孔性タンタル層とから成る
中間層が、チタン単体より耐食性が非常に優れているこ
とを発見し、この中間層上に電極触媒物質である白金を
担持させることにより、耐久性に極めて優れた電解用電
極が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have developed a long-lasting electrolysis electrode, particularly an electrolysis electrode for water treatment, metal surface treatment, or the like, to which a current waveform that switches polarity is applied. As a result of various studies to develop an electrode that can be used over a wide range, this time, the intermediate layer consisting of an alloy layer of titanium and tantalum and a porous tantalum layer formed on the alloy layer has much higher corrosion resistance than titanium alone. It has been found that by carrying platinum, which is an electrode catalyst substance, on this intermediate layer, an electrode for electrolysis with extremely excellent durability can be obtained, and the present invention has been completed. .

【0005】かくして、本発明は、(a)チタンよりなる
電極基体、(b)該電極基体表面に設けたチタンとタンタ
ルとの合金層、(C)該合金層上に形成させた多孔性タン
タル層、及び(d)該多孔性タンタル層に担持させた白金
を含んで成ることを特徴とする電解用電極を提供するも
のである。
Thus, the present invention relates to (a) an electrode substrate made of titanium, (b) an alloy layer of titanium and tantalum provided on the surface of the electrode substrate, and (C) a porous tantalum formed on the alloy layer. And (d) platinum supported on the porous tantalum layer.

【0006】本発明はまた、チタン基体表面に放電被覆
加工によってタンタルを分散してチタンとタンタルの合
金層を形成させ、該合金表面層中のチタンの一部を溶出
させて、該チタン基体上にチタンとタンタルの合金層を
介して多孔性タンタル層を形成した後、該多孔性タンタ
ル層に白金を担持させることを特徴とする電解用電極の
製造方法を提供するものである。
The present invention also provides a method of forming a titanium-tantalum alloy layer by dispersing tantalum on the surface of a titanium substrate by electric discharge coating, and eluting a part of the titanium in the alloy surface layer to form a titanium alloy on the titanium substrate. After forming a porous tantalum layer via an alloy layer of titanium and tantalum, and then supporting platinum on the porous tantalum layer.

【0007】以下、本発明の電解用電極及びその製造方
法についてさらに詳細に説明する。
Hereinafter, the electrode for electrolysis of the present invention and the method for producing the same will be described in more detail.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明においては、電極基体とし
てチタンが使用される。使用するチタン基体は、通常行
なわれているように、予め前処理することが望ましい。
そのような前処理の具体例としては、例えば、以下に述
べるものが挙げられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, titanium is used as an electrode substrate. It is desirable that the titanium substrate to be used is pre-treated in advance, as is usually done.
Specific examples of such preprocessing include, for example, the following.

【0009】先ず、チタン基体の表面をアルコールによ
る洗浄及び/又はアルカリ溶液中での電解により脱脂し
た後、フッ化水素濃度が1〜20重量%のフッ化水素酸
又はフッ化水素酸と硝酸、硫酸等の他の酸との混酸で処
理することにより、チタン基体表面の酸化膜を除去する
とともにチタン結晶粒界単位の粗面化を行なう。該酸処
理は、チタン基体の表面状態に応じて常温ないし約40
℃の温度において数分間ないし十数分間行なうことがで
きる。なお、粗面化を十分に行なうためにブラスト処理
を併用してもよい。
First, after the surface of the titanium substrate is degreased by washing with alcohol and / or electrolysis in an alkaline solution, hydrofluoric acid having a hydrogen fluoride concentration of 1 to 20% by weight or hydrofluoric acid and nitric acid are used. By treating with a mixed acid with another acid such as sulfuric acid, an oxide film on the surface of the titanium base is removed and the surface of the titanium crystal grain boundary unit is roughened. The acid treatment is carried out at room temperature to about 40 ° C. depending on the surface condition of the titanium substrate.
The reaction can be carried out at a temperature of ° C. for several minutes to over ten minutes. Note that blasting may be used in combination to sufficiently perform surface roughening.

【0010】次いで、このように酸処理されたチタン基
体表面を濃硫酸と接触させて、該チタン結晶粒界内部表
面を突起状に細かく粗面化するとともに、該チタン基体
表面に水素化チタン層を形成させる。使用する濃硫酸は
一般に40〜80重量%、このましくは50〜60重量
%の濃度のものが適当であり、この濃硫酸には必要によ
り、処理の安定化を図る目的で少量の硫酸ナトリウムそ
の他の硫酸塩等を添加してもよい。該濃硫酸との接触
は、通常、チタン基体を濃硫酸の浴中に浸漬することに
より行なうことができ、その際の浴温は一般に約100
〜約150℃、好ましくは約110〜約130℃の範囲
内の温度とすることができ、また浸漬時間は通常約0.
5〜約10分間、好ましくは約1〜約3分間で十分であ
る。この硫酸処理により、チタン結晶粒界内部表面を突
起状に細かく粗面化するとともに、チタン基体の表面
に、次工程までの大気中での再酸化を防止するためのご
く薄い水素化チタンの被覆を形成させることができる。
このように酸処理されたチタン基体表面を水洗し、乾燥
する。
Next, the surface of the titanium substrate thus treated with acid is contacted with concentrated sulfuric acid to roughen the inner surface of the titanium crystal grain boundary into fine protrusions, and to form a titanium hydride layer on the surface of the titanium substrate. Is formed. The concentration of the concentrated sulfuric acid used is generally 40 to 80% by weight, preferably 50 to 60% by weight. If necessary, a small amount of sodium sulfate may be used for the purpose of stabilizing the treatment. Other sulfates and the like may be added. The contact with the concentrated sulfuric acid can be usually performed by immersing the titanium substrate in a concentrated sulfuric acid bath, and the bath temperature at that time is generally about 100.
To about 150 ° C., preferably about 110 to about 130 ° C., and the immersion time is usually about 0.
Five to about ten minutes, preferably about one to about three minutes, is sufficient. By this sulfuric acid treatment, the inner surface of the titanium crystal grain boundary is finely roughened into a projection shape, and the surface of the titanium substrate is coated with a very thin titanium hydride to prevent reoxidation in the air until the next step. Can be formed.
The surface of the titanium substrate thus treated with acid is washed with water and dried.

【0011】本発明によれば、このようにして適宜前処
理されたチタン基体表面にチタンとタンタルとの合金層
が設けられる。
According to the present invention, an alloy layer of titanium and tantalum is provided on the surface of the titanium substrate appropriately pretreated as described above.

【0012】チタン中にタンタルが分散した合金層の形
成は、例えば、該チタン基体を陰極とし、且つタンタル
を陽極棒として該チタン基体表面を走査して放電被覆加
工することにより行なうことができる。放電被覆加工に
使用するタンタル陽極棒の直径は、通常、1〜10mmの
範囲内で選択することができるが、作業効率等の観点か
ら一般に直径が4mm以上のものが好適である。
The formation of an alloy layer in which tantalum is dispersed in titanium can be performed, for example, by performing discharge coating by scanning the surface of the titanium substrate using the titanium substrate as a cathode and tantalum as an anode bar. The diameter of the tantalum anode rod used for the electric discharge coating process can be usually selected within a range of 1 to 10 mm, but a diameter of 4 mm or more is generally preferable from the viewpoint of working efficiency and the like.

【0013】また、放電被覆条件は、使用するタンタル
陽極棒の径によって異なり、例えば、直径6mmのタンタ
ル陽極棒を使用する場合には、放電パルスは200〜6
00Hz、そしてコンデンサー容量は100〜400μ
Fとすることができる。このようにして1dm2当たり5
〜30分間放電被覆加工を行なうことにより、該チタン
基体の表面にタンタルが分散したチタン合金層を形成す
ることができる。この時、上記の如くして濃硫酸中で生
成されたチタン基体表面のごく薄い水素化チタン被覆
は、放電被覆加工時に発生する熱で分解される。
The discharge coating conditions vary depending on the diameter of the tantalum anode rod used. For example, when a tantalum anode rod having a diameter of 6 mm is used, the discharge pulse is 200 to 6 μm.
00Hz, and the capacitor capacity is 100-400μ
F. Thus, 5 per dm 2
By performing discharge coating for up to 30 minutes, a titanium alloy layer in which tantalum is dispersed can be formed on the surface of the titanium substrate. At this time, the very thin titanium hydride coating on the titanium substrate surface generated in the concentrated sulfuric acid as described above is decomposed by the heat generated during the discharge coating process.

【0014】以上の如くして形成されるチタンとタンタ
ルの合金層は、少なくとも20μm、好ましくは60μ
m以上の厚みにしておくことが望ましい。該合金層の厚
みが20μm未満では、白金被覆前の濃硫酸処理後にチ
タン基体の腐食を十分に防げる合金層の厚さが得られ難
い。一方、該合金層の厚みの上限には特に制限はない
が、必要以上に厚くしても、それに伴うだけの効果が得
られず、経済的に不利になるので、通常、150μm以
下、好ましくは120μm以下が適当である。
The titanium-tantalum alloy layer formed as described above has a thickness of at least 20 μm, preferably 60 μm.
It is desirable that the thickness be not less than m. If the thickness of the alloy layer is less than 20 μm, it is difficult to obtain a thickness of the alloy layer that can sufficiently prevent corrosion of the titanium substrate after the concentrated sulfuric acid treatment before coating with platinum. On the other hand, the upper limit of the thickness of the alloy layer is not particularly limited. However, even if the alloy layer is thicker than necessary, the effect associated therewith cannot be obtained and it is economically disadvantageous. 120 μm or less is appropriate.

【0015】チタンとタンタルとの合金層を形成させた
該チタン基体は、次いで濃硫酸と接触させて、合金層表
面の薄い酸化被膜と深さ数μm〜約50μmまでで且つ合
金層の厚さの1/2以下の合金層中のチタンを溶出さ
せ、該チタン基体上にチタンとタンタルの合金層を介し
て多孔性タンタル層を形成させる。
The titanium substrate on which the alloy layer of titanium and tantalum is formed is then brought into contact with concentrated sulfuric acid to form a thin oxide film on the surface of the alloy layer with a depth of several μm to about 50 μm and a thickness of the alloy layer. The titanium in the alloy layer of 1/2 or less is eluted to form a porous tantalum layer on the titanium substrate via an alloy layer of titanium and tantalum.

【0016】使用する濃硫酸は一般に40〜80重量
%、好ましくは50〜60重量%の濃度のものが適当で
あり、この濃硫酸には必要により、処理の安定化を計る目
的で少量の硫酸ナトリウムその他の硫酸塩等を添加して
もよい。該濃硫酸との接触は通常チタン基体を濃硫酸の
浴中に浸漬することにより行なうことができ、その際の
浴温は一般に約100〜約150℃、好ましくは約11
0〜約130℃の範囲内の温度とすることができ、ま
た、浸漬時間は通常約5秒間〜数分間、好ましくは約
0.5〜約1分間で十分である。
The concentration of the concentrated sulfuric acid used is generally 40 to 80% by weight, preferably 50 to 60% by weight. If necessary, a small amount of sulfuric acid may be used for the purpose of stabilizing the treatment. Sodium and other sulfates may be added. The contact with the concentrated sulfuric acid can be usually carried out by immersing the titanium substrate in a concentrated sulfuric acid bath, and the bath temperature is generally about 100 to about 150 ° C, preferably about 11 ° C.
The temperature can be in the range of 0 to about 130 ° C, and the immersion time is usually about 5 seconds to several minutes, preferably about 0.5 to about 1 minute.

【0017】以上の如くして該チタン基体上にチタンと
タンタルの合金層を介して多孔性タンタル層を形成させ
る。この層は後述する白金コーティング物との結合性を
強化するものである。
As described above, a porous tantalum layer is formed on the titanium base via the alloy layer of titanium and tantalum. This layer enhances the bonding property with the platinum coating described later.

【0018】以上の如くして形成される多孔性タンタル
層に白金を担持させる。この担持は、例えば、該多孔性
タンタル層表面に、白金化合物を含むアルコール溶液を
該多孔性タンタル層に該溶液を浸透させ、このように溶
液を浸透させた多孔性タンタル層を、通常は乾燥させた
後、熱分解する。
The platinum is supported on the porous tantalum layer formed as described above. This loading is performed, for example, by allowing an alcohol solution containing a platinum compound to penetrate the porous tantalum layer with the solution on the surface of the porous tantalum layer, and drying the porous tantalum layer, which is thus impregnated with the solution, usually by drying. After that, it is thermally decomposed.

【0019】ここで使用する白金化合物は、以下に述べ
る熱分解条件下で分解して白金に転化しうる化合物であ
り、具体的には例えば、塩化白金、塩化白金酸、ジニト
ロジアンミン白金等が挙げられ、中でもジニトロジアン
ミン白金が好適である。一方、これらの白金化合物を溶
解するための溶媒としては、特に低級アルコールが好適
であり、例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル等が有利に用いられている。
The platinum compound used herein is a compound which can be converted to platinum by decomposition under the following pyrolysis conditions, and specific examples thereof include platinum chloride, chloroplatinic acid and dinitrodiammineplatinum. Among them, dinitrodiammineplatinum is preferred. On the other hand, as a solvent for dissolving these platinum compounds, lower alcohols are particularly suitable, and for example, methanol, ethanol, propanol and the like are advantageously used.

【0020】なお、ジニトロジアンミン白金は、低級ア
ルコールに直接溶解しないので、はじめに硝酸水溶液に
溶解し、その水溶液を濃縮乾固させた後、低級アルコー
ルに溶解するのが好都合である。その際の硝酸水溶液中
の硝酸濃度は、一般に100〜600g・dm-3、好ましく
は200〜500g・dm-3の範囲内とすることができる。
ジニトロジアンミン白金が室温で硝酸水溶液に溶解しに
くい場合には、約70〜約100℃、好ましくは約80
〜約95℃の範囲内の温度に加熱して溶解することがで
きる。
Since dinitrodiammineplatinum does not directly dissolve in lower alcohols, it is convenient to first dissolve in nitric acid aqueous solution, concentrate the aqueous solution to dryness, and then dissolve in lower alcohols. The concentration of nitric acid in the aqueous nitric acid solution at that time can be generally in the range of 100 to 600 g · dm −3 , preferably in the range of 200 to 500 g · dm −3 .
If dinitrodiammine platinum is difficult to dissolve in an aqueous nitric acid solution at room temperature, it may be used at about 70 to about 100 ° C, preferably about 80 ° C.
It can be dissolved by heating to a temperature in the range of ~ 95 ° C.

【0021】硝酸溶液中におけるジニトロジアンミン白
金の濃度は、金属換算で一般に 1〜200g・dm-3、好ま
しくは20〜150g・dm-3の範囲内とすることができ
る。白金濃度が1g・dm-3より低いと、濃縮の作業効率が
悪くなり、また、200g・dm-3を越えると、硝酸水溶液
にジニトロジアンミン白金を溶解しにくくなる傾向がみ
られる。
[0021] The concentration of dinitrodiammineplatinum in nitric acid solution is generally 1-200 g · dm -3 in terms of a metal, preferably in the range of 20 to 150 g · dm -3. When the platinum concentration is lower than 1 g · dm −3 , the efficiency of the enrichment operation deteriorates. When the platinum concentration exceeds 200 g · dm −3 , dinitrodiammine platinum tends to be difficult to dissolve in the nitric acid aqueous solution.

【0022】このようにして調製されるジニトロジアン
ミン白金の硝酸水溶液は約50〜約100℃、好ましく
は約70〜約90℃で濃縮することができるが、すみや
かに行なうため、該濃縮は減圧下で行なってもよい。濃
縮は実質的に乾固するまで行なうことができる。
The nitric acid aqueous solution of dinitrodiammine platinum thus prepared can be concentrated at about 50 to about 100 ° C, preferably about 70 to about 90 ° C. May be performed. Concentration can be performed until substantially dry.

【0023】低級アルコール溶液中における白金化合物
の金属濃度は、一般に20〜200g・dm-3、好ましくは4
0〜150g・dm-3の範囲内とすることができる。該金属
換算濃度が20g・dm-3より低いと電極触媒担持効率が悪
くなり、また200g・dm-3を超えると電極触媒が凝集し
やすく、触媒活性、担持強度、担持量の均一性等の問題
が生じる可能性がある。
The metal concentration of the platinum compound in the lower alcohol solution is generally 20 to 200 g · dm −3 , preferably 4 to 200 g · dm −3 .
It can be in the range of 0 to 150 g · dm -3 . The terms of metal concentration is low and the electrode catalyst carrying efficiency is worse than 20 g · dm -3, also 200 g · dm -3 electrode catalyst tends to aggregate exceeds, catalytic activity, carrying strength, uniformity, etc. loading amount Problems can arise.

【0024】多孔性タンタル層に該白金化合物溶液を含
浸させた基体は、必要により約20〜約100℃の範囲
内の温度で乾燥させた後、酸素含有ガス雰囲気中、例え
ば大気中で熱分解する。熱分解は、例えば電気炉、ガス
炉、赤外線炉等の適当な加熱炉中で、一般に約300℃
〜約500℃、好ましくは約350〜約450℃の範囲
内の温度に加熱することによって行なうことができる。
The substrate having the porous tantalum layer impregnated with the platinum compound solution is dried, if necessary, at a temperature in the range of about 20 to about 100 ° C., and then thermally decomposed in an oxygen-containing gas atmosphere, for example, in the air. I do. Pyrolysis is carried out in a suitable heating furnace such as an electric furnace, a gas furnace, an infrared furnace, etc., generally at about 300 ° C.
To about 500 ° C, preferably from about 350 to about 450 ° C.

【0025】必要に応じて、溶液の浸透−乾燥−熱分解
の工程を繰り返し行ない、所定量の白金を担持させるこ
とができる。白金の担持量は厳密に制限されるものでは
ないが、通常0.02〜2g・dm-2、好ましくは0.1〜
0.5g・dm-2の範囲内とすることができる。
If necessary, the steps of solution permeation-drying-pyrolysis can be repeated to carry a predetermined amount of platinum. The amount of platinum supported is not strictly limited, but is usually 0.02 to 2 g · dm −2 , preferably 0.1 to 2 g · dm −2 .
It can be in the range of 0.5 g · dm -2 .

【0026】以下、実施例により本発明をさらに具体的
に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【0027】[0027]

【実施例】実施例1 JIS2種相当のチタン板素材 (t5×100×100mm) を
エチルアルコールで脱脂洗浄した後、20℃の8重量%
フッ化水素酸水溶液中で2分間処理し、次いで120℃
の60重量%硫酸水溶液中で3分間処理した。次いで、
チタン基体を硫酸水溶液から取り出し、窒素雰囲気中で
冷水噴霧し、急冷した後、乾燥させた。次いで、該チタ
ン基体を陰極として、φ6mmのタンタル棒陽極を用い
て、アルゴン雰囲気中で15分間放電させ、チタン基体
表面層にタンタルが分散した厚さ約70μmのチタン−
タンタル合金層を形成させた。
EXAMPLE 1 A titanium plate material (t5 × 100 × 100 mm) equivalent to JIS 2 was degreased and washed with ethyl alcohol, and then 8% by weight at 20 ° C.
Treated in aqueous hydrofluoric acid for 2 minutes, then 120 ° C
In a 60% by weight aqueous sulfuric acid solution for 3 minutes. Then
The titanium substrate was taken out of the aqueous sulfuric acid solution, sprayed with cold water in a nitrogen atmosphere, quenched, and then dried. Next, using the titanium substrate as a cathode, a tantalum rod anode having a diameter of 6 mm was used to discharge for 15 minutes in an argon atmosphere.
A tantalum alloy layer was formed.

【0028】さらに、120℃の60重量%硫酸水溶液
中で10秒間処理し、表面からの深さ5μm程度までの
合金層中のチタンを溶出させ、該チタン基体上にチタン
とタンタルとの合金層を介して多孔性タンタル層を形成
させた。
Further, a treatment is performed for 10 seconds in a 60% by weight sulfuric acid aqueous solution at 120 ° C. to elute titanium in the alloy layer up to a depth of about 5 μm from the surface, and an alloy layer of titanium and tantalum is formed on the titanium substrate. To form a porous tantalum layer.

【0029】次いで、白金濃度50g・dm-3に調整したジ
ニトロジアンミン白金のエタノール溶液を0.4cm3秤量
し、それを該多孔性タンタル層に浸透させた後、室温で
10分間乾燥し、更に350℃の大気中で10分間加熱
して、白金化合物を熱分解した。この浸透−乾燥−熱分
解を9回繰り返し、該多孔性タンタル層上に0.2gの
白金を担持させて実施例電極−1を作製した。
Next, 0.4 cm 3 of an ethanol solution of dinitrodiammineplatinum adjusted to a platinum concentration of 50 g · dm -3 was weighed, penetrated into the porous tantalum layer, and dried at room temperature for 10 minutes. The platinum compound was thermally decomposed by heating in the air at 350 ° C. for 10 minutes. This infiltration-drying-pyrolysis was repeated 9 times, and 0.2 g of platinum was supported on the porous tantalum layer to prepare Example electrode-1.

【0030】さらに、上記実施例と同様にしてチタン基
体を前処理した後、0.2gの白金を電気めっきして比
較例電極−1を作製した。
Further, after pretreating the titanium substrate in the same manner as in the above example, 0.2 g of platinum was electroplated to prepare a comparative example electrode-1.

【0031】このようにして得られた電極を次の条件下
で100時間電解した後と、更に超音波洗浄機で2分間
処理した後の白金の消耗率を表1に示す。 <電解条件> 電解液 :1M H2SO4−1M Na2SO4 電流密度:100A・dm-2 対極 :Pt 極間距離:10mm
Table 1 shows the consumption rate of platinum after electrolysis of the electrode thus obtained under the following conditions for 100 hours and further after treatment with an ultrasonic cleaner for 2 minutes. <Electrolysis conditions> Electrolyte solution: 1 MH 2 SO 4 -1 M Na 2 SO 4 Current density: 100 A · dm −2 Counter electrode: Pt Distance between electrodes: 10 mm

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】上記表1に示す結果より、本発明の実施例
電極−1は、電流密度が大きい条件下でもチタン基体界
面の劣化を防ぎ、電解後も密着強度が安定な電極である
ことが分かる。 実施例2 JIS2種相当のチタン板素材 (t5×100×100mm) を
エチルアルコールで脱脂洗浄した後、20℃の8重量%
フッ化水素酸水溶液中で2分間処理し、次いで120℃
の60重量%硫酸水溶液中で3分間処理した。次いで、
チタン基体を硫酸水溶液から取り出し、窒素雰囲気中で
冷水噴霧し、急冷した後、乾燥させた。次いで、該チタ
ン基体を陰極として、φ6mmのタンタル棒陽極を用い
て、大気中で20分間放電させ、チタン基体表面層にタ
ンタルが分散した厚さ約100μmの合金層を形成させ
た。
From the results shown in Table 1 above, it can be seen that the electrode of Example 1 of the present invention prevents deterioration of the interface with the titanium substrate even under conditions of high current density, and is an electrode having stable adhesion strength even after electrolysis. . Example 2 A titanium plate material (t5 x 100 x 100 mm) corresponding to JIS 2 was degreased and washed with ethyl alcohol, and then 8% by weight at 20 ° C.
Treated in aqueous hydrofluoric acid for 2 minutes, then 120 ° C
In a 60% by weight aqueous sulfuric acid solution for 3 minutes. Then
The titanium substrate was taken out of the aqueous sulfuric acid solution, sprayed with cold water in a nitrogen atmosphere, quenched, and then dried. Next, the titanium substrate was used as a cathode, and discharge was performed in the atmosphere for 20 minutes using a tantalum rod anode having a diameter of 6 mm to form an alloy layer having a thickness of about 100 μm in which tantalum was dispersed on a titanium substrate surface layer.

【0034】さらに、120℃の60重量%硫酸水溶液
中で1分間処理し、表面の薄い酸化被膜と深さ30μm
程度までの合金層中のチタンを溶出させ、該チタン基体
上にチタンとタンタルの合金層を介して多孔性タンタル
層を形成させた。
Further, it is treated for 1 minute in a 60% by weight aqueous sulfuric acid solution at 120 ° C.
Titanium in the alloy layer was eluted to a degree, and a porous tantalum layer was formed on the titanium substrate via an alloy layer of titanium and tantalum.

【0035】次いで、白金濃度50g・dm-3に調整したジ
ニトロジアンミン白金のエタノール溶液を0.4cm3秤量
し、それを該多孔性タンタル層に浸透させた後、室温で
10分間乾燥し、更に400℃の大気中で10分間、白
金化合物を熱分解した。この浸透−乾燥−熱分解を9回
繰り返し、該多孔性タンタル層上に0.2gの白金を担
持させて実施例電極−2を作製した。
Then, 0.4 cm 3 of an ethanol solution of dinitrodiammineplatinum adjusted to a platinum concentration of 50 g · dm -3 was weighed, penetrated into the porous tantalum layer, and dried at room temperature for 10 minutes. The platinum compound was thermally decomposed in the air at 400 ° C. for 10 minutes. This infiltration-drying-pyrolysis was repeated 9 times, and 0.2 g of platinum was supported on the porous tantalum layer to prepare Example electrode-2.

【0036】さらに、上記実施例と同様にしてチタン基
体を前処理し、白金濃度50g・dm-3に調整したジニトロ
ジアンミン白金のエタノール溶液を調製した後、この塗
布液を用いて前記実施例におけると同様の工程を9回繰
り返して比較例電極−2を作製した。
Further, a titanium substrate was pre-treated in the same manner as in the above embodiment to prepare an ethanol solution of dinitrodiammineplatinum adjusted to a platinum concentration of 50 g · dm -3 , and this coating solution was used in the above embodiment. The same process as described above was repeated 9 times to produce Comparative Example Electrode-2.

【0037】更に、チタン基体をアセトンにより脱脂し
た後、80℃のシュウ酸で12時間エッチング処理し、
次にTaCl5 0.50g、濃HCl 1.0cm3、n-ブチ
ルアルコール 10.0cm3の液組成のタンタルのアルコ
ール溶液を塗布した。これを電気炉に入れ、アルゴンガ
スで炉内雰囲気を置換した後、10℃・min-1の昇温速度
で100℃まで上げて10分間保持し、更に15分間で
490℃まで昇温し、490℃で20分間保持して焼成
した。この操作を5回繰り返して、チタン基体上に金属
タンタルの中間層を形成させ、次いで、白金濃度50g・
dm-3に調整したジニトロジアンミン白金のエタノール溶
液を調製した後、この塗布液を用いて前記実施例におけ
るのと同様の工程を9回繰り返して比較例電極−3を作
製した。
Further, after the titanium substrate was degreased with acetone, it was etched with oxalic acid at 80 ° C. for 12 hours.
Then TaCl 5 0.50 g, conc. HCl 1.0 cm 3, was applied an alcohol solution of tantalum liquid composition of n- butyl alcohol 10.0 cm 3. This was placed in an electric furnace, and the atmosphere in the furnace was replaced with argon gas. After that, the temperature was raised to 100 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C. · min −1 and held for 10 minutes, and further raised to 490 ° C. for 15 minutes. It was kept at 490 ° C. for 20 minutes and fired. This operation was repeated five times to form an intermediate layer of metal tantalum on the titanium substrate.
After preparing an ethanol solution of dinitrodiammineplatinum adjusted to dm -3 , the same steps as in the above example were repeated nine times using this coating solution to prepare comparative example electrode-3.

【0038】このようにして得られた電極を実施例電極
−1とともに次の条件下で電解した時の電極寿命を表2
に示す。 <電解条件> 電解液 :1M H2SO4−1M Na2SO4 電流波形:+100A・dm-2で80秒間電解後、−1
0A・dm-2で20秒間電解の繰り返し 対極 :Pt 極間距離:10mm
The electrode life obtained when the electrode thus obtained was electrolyzed together with the electrode of Example 1 under the following conditions is shown in Table 2.
Shown in <Electrolysis conditions> Electrolyte solution: 1 MH 2 SO 4 -1 M Na 2 SO 4 Current waveform: After electrolysis at +100 A · dm −2 for 80 seconds, −1
Repetition of electrolysis at 0 A · dm -2 for 20 seconds Counter electrode: Pt Distance between electrodes: 10 mm

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】この表2に示す結果より、チタン基体の腐
食が進行しやすい酸性液中、卑な電位環境下にさらされ
ても、耐食性に優れた実施例電極は、長寿命であること
が分かる。
From the results shown in Table 2, it can be seen that the electrode of the embodiment having excellent corrosion resistance has a long life even when exposed to a low potential environment in an acidic solution in which corrosion of the titanium base is apt to proceed. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25F 7/00 C25F 7/00 S (72)発明者 澤田 圭祐 埼玉県草加市青柳2丁目12番30号 石福金 属興業株式会社草加第一工場研究部 (72)発明者 佐々木 幸記 埼玉県草加市青柳2丁目12番30号 石福金 属興業株式会社草加第一工場研究部 (72)発明者 小栗 雅之 埼玉県草加市青柳2丁目12番30号 石福金 属興業株式会社草加第一工場研究部 Fターム(参考) 4D061 DA01 DA10 DB20 EA02 EB02 EB30 EB31 EB35 4K011 AA11 AA13 AA21 AA26 AA31 DA01 4K044 AA06 AB02 BA02 BA08 BB13 BB14 BC02 CA34 CA35 CA53 CA64 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C25F 7/00 C25F 7/00 S (72) Inventor Keisuke Sawada 2-12-30 Aoyagi, Soka City, Saitama Prefecture Research Department, Soka First Plant, Ishifuku Kinzoku Kogyo Co., Ltd. 2-12-30 Aoyagi, Soka City Ishifuku Kin Sangyo Kogyo Co., Ltd. Soka 1st Factory Research Department F-term (reference) 4D061 DA01 DA10 DB20 EA02 EB02 EB30 EB31 EB35 4K011 AA11 AA13 AA21 AA26 AA31 DA01 4K044 AA06 AB02 BA02 BA08 BB13 BB13 CA35 CA53 CA64

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)チタンよりなる電極基体、(b)該電極
基体表面に設けたチタンとタンタルとの合金層、(C)該
合金層上に形成させた多孔性タンタル層、及び(d)該多
孔性タンタル層に担持させた白金を含んで成ることを特
徴とする電解用電極。
1. An electrode substrate made of titanium, (b) an alloy layer of titanium and tantalum provided on the surface of the electrode substrate, (C) a porous tantalum layer formed on the alloy layer, and d) An electrode for electrolysis, comprising platinum supported on the porous tantalum layer.
【請求項2】 チタン基体表面に放電被覆加工によって
タンタルを分散してチタンとタンタルの合金層を形成さ
せ、該合金表面層中のチタンを溶出させて、該チタン基
体上にチタンとタンタルの合金層を介して多孔性タンタ
ル層を形成した後、該多孔性タンタル層に白金を担持さ
せることを特徴とする電解用電極の製造方法。
2. An alloy layer of titanium and tantalum is formed by dispersing tantalum on the surface of a titanium substrate by electric discharge coating to form an alloy layer of titanium and tantalum, and eluting titanium in the alloy surface layer. A method for producing an electrode for electrolysis, comprising forming a porous tantalum layer through a layer, and then supporting platinum on the porous tantalum layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104528887A (en) * 2014-11-03 2015-04-22 北京师范大学 Preparation method of Ti/SnO2-Sb thin film electrode for sewage deep treatment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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