JP2003502512A - 陰極板 - Google Patents

陰極板

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JP2003502512A
JP2003502512A JP2001505369A JP2001505369A JP2003502512A JP 2003502512 A JP2003502512 A JP 2003502512A JP 2001505369 A JP2001505369 A JP 2001505369A JP 2001505369 A JP2001505369 A JP 2001505369A JP 2003502512 A JP2003502512 A JP 2003502512A
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groove
metal
cathode
sheets
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JP2001505369A
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ディヴィッド ベイリー、
レヴィル ウェイン アームストロング、
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Copper Refineries Pty Ltd
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Copper Refineries Pty Ltd
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 金属の外被を陰極に電着させる方法。金属外被（１２０）は、陰極板（１００）の両面に金属シート（１２２、１２４）を含む。陰極板の１つの端部に沿って溝（１５０）が設けられており、この溝上に及びこの溝に接して付着した金属は折れやすい部分（１４０）を形成する。溝内に付着した金属に脆弱線（Ａ）が形成されるように溝が成形されており、これにより、付着金属の２枚のシートの分離が脆弱線に沿って開始される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、金属の電着に用いる陰極板に関する。
【０００２】 金属を電気的に精錬したり電解採取するための種々の方法及び装置がある。
【０００３】 例えば銅の電着に特に有効な１つの方法は、ステンレススチールの陰極母板に
銅を付着させる、いわゆるＩＳＡ法である。電解によって析出された銅は、まず
陰極を撓ませて銅析出物の少なくとも一部を陰極から分離させ、次いで残りの銅
を楔形剥離又はガスの噴射によって陰極から除去することにより、陰極から剥離
される。
【０００４】 ＩＳＡ法では、陰極母板の底端は一般に、銅の付着を防ぐためにワックスなど
の剥離化合物又はプラスチックのエッジストリップで覆われている。これにより
、電着した銅を、陰極板の両面からほぼ同等の個別のシートとして除去すること
ができる。しかしながら、陰極シートのこのようなワックスの塗布は時間がかか
り、ワックスの塗布と、剥離処理からのワックスの回収及びこれに関連した管理
維持に更にコストがかかる。
【０００５】 これらの難点を回避するために、いくつかの電気的精錬／電解採取作業はいわ
ゆる外被陰極法を用いている。このような方法では、陰極シートの下端にはワッ
クスが塗布されず、電着した金属はシートの両面上及び陰極母板の底端の周りで
成長することができる。
【０００６】 電解析出された金属の外被は、陰極を撓ませ、Ｖの字を形成するようにシート
の両面から金属を引きはがすことによって除去される。次いで、電解析出された
金属の外被間から陰極母板が取り除かれ、次に外被が閉じられてその垂直位置か
ら水平位置まで回転され、積上／結束場へ搬送される。
【０００７】 このような除去処理は、金属の外被を開くための複雑な装置を必要とするだけ
でなく、外被を閉じる前に陰極母板を除去し、積上のために外被を垂直位置から
水平位置に回転させることが必要であり、このような構成は時間がかかり、一般
にＩＳＡ法の剥離工程ほど速くはない。
【０００８】 出願人は、他の関係者と協力して、金属の外被がステンレススチールの母板上
に形成され、次いで２枚の個別シートに剥離される新しい方法を最近開発した。
この方法は、本願と共に出願中の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＦＩ９９／００９７
９の主題である。この新しい方法を、添付の図１Ａ乃至図１Ｄ及び図２Ａ乃至図
２Ｄを参照して手短に説明する。
【０００９】 電解析出された金属外被を陰極母シートから剥離する際の最初の工程では、両
面の析出外被を陰極シートから少なくとも部分的に分離する。この点に関連して
図１Ａ乃至図１Ｄを参照する。外被で覆われた陰極は、陰極母シート１０上に付
着し、折れやすい部分４０によって下端に沿って結合された陰極シート２０及び
３０を含む。母シートをまず撓ませて、シート２０及び３０の少なくとも上端部
５０を分離させる。
【００１０】 図１Ｄに示されるような部分的に分離された外被は、次いで図２Ａ及び図２Ｂ
に示されるような剥離作業を受ける。部分的に分離されたシート２０及び３０は
、剥離装置内のローラ又は搬送ベルト５０上に配置される。この装置は、楔形剥
離器又は空気噴射器１３０を含む。これらの楔形剥離器１３０は、シート２０及
び３０と陰極母シート１０との間の隙間に入る。楔形剥離器１３０は、電着した
外被のシート２０及び３０を陰極母シート１０から剥離する。しかしながら、シ
ート２０及び３０はなおも、図２Ｂに示されるように陰極シート１０の底端に沿
って延びる折れやすい部分４０によって結合している。電着した金属外被をほぼ
同等のシートに完全に分離するために、これらのシート２０及び３０はグリッパ
２５及び３５によって保持され、図２Ｂに示されるほぼ垂直の位置から図２Ｃに
示されるほぼ水平の位置まで、折れやすい部分４０を軸にして回転される。この
回転により、付着した金属がほぼ同等の２枚のシートに分離される。多くの場合
、シート２０及び３０を垂直位置から水平位置まで一回回転させれば、これらの
シートを分離させるのに十分である。シート２０及び３０の、互いからの及び陰
極母板からのこの分離を、グリッパ２５及び３５によって以下のように確認する
ことができる。シート２０及び３０を図２Ｃに示される水平位置になお保持する
グリッパは、図２Ｄに示されるように各々のシートをわずかに外方向に引張るよ
うになっている。シート２０及び３０がグリッパと共に外方向に移動すると、シ
ート２０及び３０の分離が確認される。しかしながら、グリッパを外方向に移動
させる力が大きすぎたり単にグリッパが移動しない場合は、シート２０及び３０
が折れやすい部分４０によって実際に分離されておらず、従って（図２Ｃに示さ
れるように）シートの更なる回転が必要でありうることを示している。
【００１１】 シート２０及び３０の更なる操作／回転が必要である場合、グリッパ２５及び
３５を用いたこの装置は、前述のシートの分離の確認が行われるまでシート２０
及び３０を上方向及び下方向に回転させる。
【００１２】 陰極シート２０及び３０がほぼ同等の個別シートに分離された後は、積上及び
その後の処理のためにシートを搬送し、この装置から出すことは簡単である。
【００１３】 付着した金属の外被を２枚の個別シートに分離するのが非常に難しい場合があ
る。後に理解されるように、シート部分を繰り返し回転させたり振動させると時
間がかかり、この処理の全体的な効率が下がる。
【００１４】 図３を参照すると、陰極母板１０の端部の周りに延びる付着した金属を有する
陰極母板１０の溝１５が示されている。この溝１５は、本願と共に出願中の国際
特許出願番号ＰＣＴ／ＦＩ９９／００９７９に述べられるような「成長効果方法
」として陰極母板の底端に形成されている。しかしながら、溝１５を用いても、
付着した金属は陰極板からきれいに剥離されない、即ちほぼ同等の２枚のシート
２０及び３０に分割されない場合があることを、出願人は見出した。説明すると
、図３に示されるように、金属外被は、一方のシートにリップ２５が伴うように
２枚のシートに分離することが時々ある。このリップは、母板１０の殆ど端部全
体の周りに延びている。金属シート２０及び３０間の破断線３５は、母板の下端
部の好適な折れやすい領域４０内ではなく、本質的に陰極母板１０の一方の面上
にある。
【００１５】 本発明の目的は、従来技術の欠点の少なくとも１つを克服するか又は改善し、
従来技術に対する有用な代替物を提供することである。
【００１６】 第１の態様では、本発明は金属の外被を陰極に電着させる方法を提供し、外被
は、折れやすい部分によって少なくとも１つの端部で結合された陰極の両面に付
着した金属を含むとともに、付着した金属を陰極から分離してほぼ同等の２枚の
シートにするために、折れやすい部分を軸にして付着した金属外被の両面を回転
させることによって陰極から除去可能であり、陰極板に溝を設けることを含み、
これにより、溝の上又は溝に接して付着した金属が折れやすい部分を形成し、溝
内に付着した金属に脆弱線が形成されるように溝が成形され、これにより、付着
した金属の２枚のシートの分離が脆弱線に沿って開始される。
【００１７】 第１の実施の形態では、溝はＶ字形に成形されており、脆弱線がＶ字形の弧内
に形成されている。
【００１８】 別の実施の形態では、Ｖ字形の溝の弧は７５乃至１０５°の間であり、最も好
ましくは、Ｖ字形の溝の弧はほぼ９０°である。
【００１９】 本発明の出願人は、陰極母板の溝のサイズ及び形状が、付着した金属外被を陰
極から分離してほぼ同等の２枚のシートにできることに影響を及ぼすことを確認
した。
【００２０】 溝の適切な寸法決め及び成形により、電着した外被の２つの面の間に脆弱線を
確実に設けることができ、これにより、付着した金属外被シートの２つの別個の
面の分離又は分割が溝内の脆弱線上で開始される。
【００２１】 脆弱線が溝内に形成されないと、破断線が溝の範囲の外側で始まる場合があり
、時には、図３に示されるように母板の端部を周って陰極母板の金属外被の外側
まで広がり続ける場合がある。次いで、これらのシートは折れやすい領域の外側
の一点で破断しうる。このような破断線を折れやすい領域外に有すると、剥離処
理に難点が生じる。第１に、このことによって２枚のシートの分割が非常に難し
くなりうる。場合によっては、これらのシートを分離させるために数回回転させ
るか又は振動させることが必要となりうる。これは明らかに望ましくないことで
あり、これによって剥離機械内での板の滞留時間が長くなり、生産が低下する。
【００２２】 更に、折れやすい領域外に破断線を有すると、実質的に対称的でない、又はサ
イズが同等ではない２枚のシートが形成される。図３に示されるように、一方の
シートは本質的に平らであるが、もう一方のシートは小さなリップ又はかぎ状の
端部を有する。結果として生じる、起伏のある端部を有するシートは見た目が悪
く、特に高速のオートメーション化した機械での処理は難しい。
【００２３】 出願人は、２枚のシート間に延びる脆弱線が溝の範囲内に残るよう溝のサイズ
及び形状を調整できることを見出した。溝の形状は、溝内に付着した金属の成長
を許容する一方で、なお２枚のシートを容易に分離することのできる釣り合いの
とれたものである。
【００２４】 実に、別の実施の形態では、付着した金属が溝全体を実質的に埋めることので
きるように溝を成形することができる。更に別の実施の形態では、金属が溝の頂
点に直接接して付着することのできるように、溝が成形される。
【００２５】 別の態様では、本発明は金属の電着用陰極板を提供しており、この陰極板は、
少なくとも１つの端部に沿った溝を有し、使用の際、溝内に付着した金属に脆弱
線が形成されるように前記溝が成形されており、陰極からの金属の剥離の際、金
属の外被のほぼ同等の２枚のシートへの分離が脆弱線に沿って開始される。
【００２６】 文脈が他のものを明確に必要としない限り、説明及び請求の範囲全体にわたり
、「含む(comprise)」、「含んだ(comprising)」などといった単語は、限定的又
は網羅的な意味、即ち「これを含むがこれに限定されない(including, but not
limited to)」といった意味とは対照的に、包含的な意味に解釈される。
【００２７】 添付の図面を参照しながら、本発明の一例として説明する。
【００２８】 図１Ａ乃至図２Ｄ及び図３は全て従来技術のメカニズムに関連しており、前述
されている。
【００２９】 溝に脆弱線を形成し、付着した金属外被をほぼ同等の、好ましくは対称的な２
枚のシートに確実に破断できるように、母板の下端に溝を形成することが可能で
あることを、出願人は見出した。
【００３０】 図４を参照すると、下端に沿って形成されたＶ字形の溝１５０を有する陰極母
板１００が示されている。簡潔にするために、図４に示される溝１５０の弧は９
０°であるが、前述から理解されるように、溝がＶ字形であったり溝の弧が９０
°に等しいことは必須ではない。
【００３１】 Ｖ字形の溝１５０の形状及びサイズは、いくつかの機能を果たすように設計さ
れている。その主な機能とは、付着した金属外被１２０を母板１００から分離し
てほぼ同等の２枚のシート１２２及び１２４にすることである。
【００３２】 この機能がＶ字形の溝によって提供される態様を説明する。当業者には明白で
あるように、例えば銅の電気的精錬用の電解槽内に母板１００が配置される場合
、母板１００は銅の陽極間に配置され、電解液に実質的に浸漬される。陽極から
の銅は電解液に入り、陰極上に再び付着する。一般に、完全な付着を行うために
、陰極は電解槽内に５乃至１４日間配置されたままになる。
【００３３】 銅の結晶が金属陰極に付着する際、これらは付着面に対してほぼ直角に付着す
る。これは、図４に矢印で示されている。一般に、銅は出来るだけ速く陰極に付
着するように抵抗及び障害の最も少ない経路をとる。従って、銅がＶ字形の溝１
５０内ではなく陰極板１００の外側表面１０２及び１０４上に付着するのがより
容易であることが理解されるであろう。しかしながら、銅の外被を母板１００か
ら除去する際、金属外被の対向面を前述のように引張ることにより、破断又は亀
裂は母板１００の下端の折れやすい領域１４０において始まるため、銅をＶ字形
の溝に付着させることは重要である。この亀裂の開始はＶ字形の溝１５０の頂点
で始まることが望ましい。従って、銅をＶ字形の溝の頂点に接して付着させ、脆
弱線がＶ字形の溝１５０の弧の間に延びることができるように、Ｖ字形の溝１５
０を成形することが好ましい。
【００３４】 特定の溝のサイズ及び形状により、付着した金属の「対称的な」剥離が可能に
なり、その他のサイズ及び形状ではこれが不可能であることを、出願人は見出し
た。例えば、９０°±１５°の弧を有するＶ字形の溝により、Ｖ字形の溝の弧の
間に点線Ａで示すような脆弱線を設ける一方で、銅がＶ字形の溝内で成長するこ
とができる。次に、付着した金属外被を取り除く際、Ｖ字形の溝内の脆弱線Ａの
位置により、付着した金属のほぼ同等の２枚のシートへの剥離が、折れやすい領
域１４０内の脆弱線又は破断線に沿って開始される。
【００３５】 図４に示される溝１５０を、図５及び図６に示されるＶ字形の溝と比較するこ
とができる。
【００３６】 図５には、浅いＶ字形の溝６０が示されている。このＶ字形の溝６０の形状で
は、銅の付着に対する抵抗が図４に示される溝１５０ほど大きくない。従って、
銅はＶ字形の溝６０に非常に容易に付着する。これは望ましいことである。しか
しながら、溝６０の形状により、脆弱線の長さ、従って有効性が減少することを
出願人は見出した。従って、金属外被の２つの面の間に形成される結合がより強
くなり、この金属外被をほぼ同等の２枚のシートに分割することがより難しくな
る。このようなシートを分離させるには、剥離機械において回転又は振動サイク
ルを数回行うことが必要であり、場合によっては、図３に示されるような態様に
類似した態様でシートが分割することが、実験によって実際に示された。
【００３７】 図６では、溝７０はより狭くより深い。これにより、図４のＶ字形の溝１５０
又は図５のＶ字形の溝６０に入る銅イオンの付着に対する抵抗がより大きくなる
。銅がＶ字形の溝７０全体に付着しない場合があり、特にＶ字形の溝の頂点付近
に付着しない場合がある。これにより、Ｖ字形の溝にかかる金属の橋８０が生じ
る。Ｖ字形の溝にかかるこの金属の橋により、Ｖ字形の溝の弧に脆弱線を形成で
きなくなる。橋８０は、金属外被の２つの面を強く結合するように作用し、これ
により、前と同じように、２枚のシートに分離するために回転又は振動サイクル
を数回必要とする付着金属が生じる場合があり、この２枚のシートはほぼ同等の
サイズでない可能性が最も高い。
【００３８】 電解採取方法に特に好適な本発明の別の実施の形態では、脆弱線を画定するた
めに更に作用するガス状物質を溝の弧内に捕らえるように、Ｖ字形の溝を寸法づ
け及び成形することができる。
【００３９】 本発明の趣意又は範囲から逸脱せずに、本明細書中に述べた方法及び装置に対
して変形物を生じることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図１Ｂ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図１Ｃ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図１Ｄ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図２Ａ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図２Ｂ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図２Ｃ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図２Ｄ】 出願人によって開発され、説明のためだけに含まれる、電着した金属外被の剥
離方法の端面図である。
【図３】 付着した金属外被が２枚の個別シートに部分的に剥離された、陰極母板の端面
図である。
【図４】 本発明の実施の形態の端面図である。
【図５】 陰極板の異なる形状の底端を示す端面図である。
【図６】 陰極板の異なる形状の底端を示す端面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 アームストロング、 レヴィル ウェイン オーストラリア国 4814 クィーンズラン ド アナンデイル ウィスタリア コート ５ Ｆターム(参考） 4K058 AA30 BA21 BB04 EB01 EB14 FA03

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属の外被を陰極に電着させる方法であって、前記外被は、
    折れやすい部分によって少なくとも１つの端部で結合された前記陰極の両面に付
    着した金属を含むとともに、前記付着した金属を前記陰極から分離してほぼ同等
    の２枚のシートにするために、前記折れやすい部分を軸にして前記付着した金属
    外被の両面を回転させることによって前記陰極から除去可能であり、 前記陰極板に溝を設けることを含み、これにより、前記溝の上又は溝に接して
    付着した金属が前記折れやすい部分を形成し、 前記溝内に付着した金属に脆弱線が形成されるように前記溝が成形され、これ
    により、前記付着した金属の２枚のシートの分離が前記脆弱線に沿って開始され
    る、 金属の外被を陰極に電着させる方法。
  2. 【請求項２】 前記溝がＶ字形に成形されており、前記脆弱線が前記Ｖ字形
    の弧内に形成されている、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記溝の面が互いから７５乃至１５０°離れている、請求項
    １又は請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記溝の面が互いから９０°離れている、前述の請求項のう
    ちいずれか一項記載の方法。
  5. 【請求項５】 金属を前記溝の前記頂点に直接接して付着させることができ
    るように前記溝が成形されている、前述の請求項のうちいずれか一項記載の方法
    。
  6. 【請求項６】 付着した金属が前記溝全体を実質的に埋めることができるよ
    うに前記溝が成形されている、前述の請求項のうちいずれか一項記載の方法。
  7. 【請求項７】 金属の付着の際に、前記陰極板の下から上昇する気体を捕ら
    えるように前記溝が成形されている、前述の請求項のうちいずれか一項記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 少なくとも１つの端部に沿った溝を有し、使用の際、前記溝
    内に付着した金属に脆弱線が形成されるように前記溝が成形された、金属の外被
    の電着用陰極板であって、 前記陰極からの金属の剥離の際、前記金属の外被のほぼ同等の２枚のシートへ
    の分離が前記脆弱線に沿って開始される、 陰極板。
  9. 【請求項９】 前記溝がＶ字形に成形されており、前記脆弱線が前記Ｖ字形
    の弧内に形成されている、請求項８記載の陰極板。
  10. 【請求項１０】 前記溝の面が互いから７５乃至１５０°離れている、請求
    項８又は請求項９記載の陰極板。
  11. 【請求項１１】 前記溝の面が互いから９０°離れている、請求項８乃至請
    求項１０のうちいずれか一項記載の陰極板。
  12. 【請求項１２】 金属を前記溝の前記頂点に直接接して付着させることがで
    きるように前記溝が成形されている、請求項８乃至請求項１１のうちいずれか一
    項記載の陰極板。
  13. 【請求項１３】 付着した金属が前記溝全体を実質的に埋めることができる
    ように前記溝が成形されている、請求項８乃至請求項１２のうちいずれか一項記
    載の陰極板。
  14. 【請求項１４】 金属の付着の際に、前記陰極板の下から上昇する気体を捕
    らえるように前記溝が成形されている、請求項８乃至請求項１３のうちいずれか
    一項記載の陰極板。
  15. 【請求項１５】 添付の図面及び／又は例に示される本発明の実施の形態の
    うちいずれか一つを参照して本明細書中に実質的に述べられる、金属の外被を陰
    極に電着させる方法。
  16. 【請求項１６】 添付の図面及び／又は例に示される本発明の実施の形態の
    うちいずれか一つを参照して本明細書中に実質的に述べられる、金属の外被の電
    着用陰極板。
JP2001505369A 1999-06-18 2000-06-16 陰極板 Pending JP2003502512A (ja)

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