JP2013014807A - カソード板 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ廉価に製造することのできる通電性に優れた電解精錬用のカソード板を提供する。
【解決手段】ハンガーバー２と、ハンガーバー２に吊り下げ支持されるプレート本体４とを備え、前記ハンガーバー２から吊り下げ支持されたプレート本体４の電着部４ａが電解液に浸漬されることで、電着部４ａに金属１２が電着する電解精錬用のカソード板１であって、プレート本体４の非電着部４ｂには複数の貫通孔６が形成され、ハンガーバー２およびプレート本体４の非電着部４ｂの少なくとも一部には、ハンガーバー２およびプレート本体４を形成する金属よりも導電性の高い金属がメッキされるとともに、複数の貫通孔６の内部には、メッキされた金属が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解精錬用のカソード板に関し、詳しくは、カソード板のハンガーバーおよびプレート本体の非電着部に銅メッキが形成されているカソード板に関する。

金属の電解精錬では、精錬する金属を含有するアノード板と、精錬する金属または精錬する金属とは異なる金属からなるカソード板とを電解槽に収容し、硫酸を含む電解液にこれらを浸漬した状態で電解を行なうことで、アノード板から溶出した金属をカソード板の表面に電着させ、これを剥離することで板状の金属を精製する。または、アノード板は単なる電極として使用し、電解液中の金属成分をカソード板の表面に電着させ、これを剥離することで板状の金属を精製する方法もある。

例えば、銅の電解精錬法として近年広く普及しているパーマネントカソード法（Permanent Cathode：ＰＣ法）では、ステンレス板をカソード（陰極）、粗銅をアノード（陽極）とし、アノード板とカソード板とを交互に電解槽に浸漬した状態で両電極間に電圧を印加することで、カソード板の両表面に銅を電着させる。または、アノード板は単なる電極として使用し、電解液中の銅成分をカソード板の両表面に電着させる。そして、銅が電着したカソード板を電解槽から引き上げ、電着した銅を剥ぎ取ることで、板状の銅を精製する。

このようなＰＣ法に用いられる従来のカソード板は、例えば図７に示すような形状をなしている。ここで図７は、従来のカソード板を示した斜視図である。

図７に示したように、従来のカソード板１００は、ステンレス製のハンガーバー１０２と、同じくステンレスにより形成され、ハンガーバー１０２に吊り下げ支持されるプレート本体１０４とから構成されている。そして、プレート本体１０４を電解液に浸漬し、ハンガーバー１０２の両端部１０２ａ，１０２ａ（または、いずれか一方の端部１０２ａ）に電圧を印加することで、電解液位ＥＬ以下に浸漬されているプレート本体１０４の電着部１０４ａに電気銅１１０が電着するようになっている。
なお、このようなＰＣ法に用いられるカソード板については、例えば特許文献１に開示されている。

特表２００８−５３３２９６号公報 特開平５−１７９４７８号公報

ところで、上述したハンガーバー１０２およびプレート本体１０４はステンレスによって形成されているが、ステンレスは導電性が低いことから、効率的な電解精錬を行なうためには、カソード板１００の通電性を高める必要がある。例えば、特許文献２には、導電性に優れる銅を芯材とし、その銅の周囲をニッケルクラッドで被覆したハンガーバーを用いることで、通電性および耐腐食性に優れ、ステンレス製のプレート本体との溶接性も良好であるカソード板が開示されている。

しかしながら、上述した特許文献２のカソード板は、製造に手間がかかり、製造費も高価であることから、通電性に優れるカソード板をより簡単に廉価に製造する技術が望まれていた。

本発明はこのような従来の課題に鑑みなされた発明であって、通電性に優れ、簡単かつ廉価に製造することのできる電解精錬用のカソード板を提供することを目的としている。

本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明のカソード板は、
ハンガーバーと、該ハンガーバーに吊り下げ支持されるプレート本体とを備え、前記ハンガーバーから吊り下げ支持された前記プレート本体の電着部が電解液に浸漬されることで、該電着部に金属が電着する電解精錬用のカソード板であって、
前記プレート本体の非電着部には複数の貫通孔が形成され、前記ハンガーバーおよび前記プレート本体の非電着部の少なくとも一部には、前記ハンガーバーおよびプレート本体を形成する金属よりも導電性の高い金属がメッキされるとともに、前記複数の貫通孔の内部には、該メッキされた金属が充填されていることを特徴とする。

このような本発明のカソード板によれば、ハンガーバーおよびプレート本体の非電着部に、ハンガーバーおよびプレート本体を形成する金属材料よりも導電性に優れた金属がメッキされているため、通電性に優れたカソード板とすることができる。また、プレート本体の非電着部に複数の貫通孔を形成し、この貫通孔にも金属が充填されるようにメッキが施されるため、非電着部両面の金属メッキが、貫通孔を介して一体的に形成される。したがって、金属メッキが剥がれ難く、後述する電着金属の剥離工程においても金属メッキが剥がれることがない。

また、上記発明において、
前記ハンガーバーおよびプレート本体がステンレスによって形成され、前記メッキが銅メッキであることが望ましい。

このような構成であれば、本発明のカソード板を、ＰＣ法における銅の電解精錬に用いられるカソード板として好適に用いることができる。

本発明によれば、ハンガーバーおよびプレート本体の非電着部に、ハンガーバーおよびプレート本体を形成する金属材料よりも導電性に優れた金属でメッキされているため、通電性に優れたカソード板とすることができる。また、プレート本体の非電着部に複数の貫通孔を形成し、この貫通孔にもメッキによって金属が充填されるため、非電着部両面の金属メッキが、貫通孔を介して一体的に形成される。したがって、金属メッキが剥がれ難く、後述する電気銅の剥離工程においても金属メッキが剥がれることがない。

また、本発明のカソード板は、プレート本体の非電着部に複数の貫通孔を形成し、この貫通孔を含むプレート本体の非電着部およびハンガーバーに金属メッキを施すことで製造することができるため、簡単かつ廉価に製造することができる。

図１は本発明のカソード板を示した斜視図である。 図２は本発明のカソード板を示した正面図である。 図３は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図４は、図３のａ部の拡大断面図である。 図５は、本発明のカソード板から電気銅を剥離する工程を説明するための図である。 図６は、本発明のカソード板における貫通孔の変形例を説明するための図である。 図７は、従来のカソード板を示した斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明に過ぎない。

本発明のカソード板は、パーマネントカソード法（ＰＣ法）による銅の電解精錬に特に好適に用いられるものである。よって以下の説明では、本発明のカソード板がＰＣ法による銅の電解精錬に用いられる場合を例にして説明する。

図１は本発明のカソード板を示した斜視図、図２は本発明のカソード板を示した正面図である。また、図３は図１のＡ−Ａ線における断面図、図４は図３のａ部の拡大断面図である。

図１〜図３に示したように、本発明のカソード板１は、長尺の棒状部材であるハンガーバー２と、矩形状の板状部材であるプレート本体４とから構成されている。プレート本体４は、その一辺部がハンガーバー２の軸方向に溶接されており、ハンガーバー２を上方に持ち上げた際に、ハンガーバー２から吊り下げ支持されるようになっている。

本発明においてハンガーバー２の形状は特に限定されるものではないが、一例としての長さは約１３００ｍｍであり、その断面は中空長方形状をなしている。また、プレート本体４の形状も特に限定されるものではないが、一例として１辺が約１０００ｍｍの正方形状であり、その厚みは３〜５ｍｍ程度である。また、プレート本体４は、ハンガーバー２の軸方向の中央部分に溶接されており、ハンガーバー２の両端部２ａ，２ａは約１５０ｍｍほど突出している。

本実施形態において、これらハンガーバー２およびプレート本体４は、ともにステンレスによって形成されている。しかしながら、本発明のカソード板１の材質はこれに限定されず、精錬する金属の種類により、適宜好適な材質を選択することができる。例えば、銅の電解精錬の場合には、ステンレスの他に、銅、チタンなどが採用可能であり、亜鉛の電解精錬の場合には、アルミニウムなどが採用可能である。また、ハンガーバー２とプレート本体４とを異なる材料に形成することも可能であるが、両者は同じ材質で形成されていた方が、ハンガーバー２とプレート本体４との溶接性が良好であるため好ましい。

また、プレート本体４の両側辺部は絶縁部材８によって被覆されている。また、プレート本体４のハンガーバー２との接続部近傍には、２つの開口５が形成されている。この開口５は、例えばカソード板１をフォークリフトで搬送する際のフォーク挿入口や、カソード板１を釣り上げる際に吊り具の一部を挿入するための挿入口として利用されるものである。

そして、カソード板１を不図示の電解槽に浸漬し、ハンガーバー２の両端部２ａ，２ａ（または、いずれか一方の端部１０２ａ）に不図示の陰極端子を接続して電圧を印加すると、電解液位ＥＬ以下に浸漬されているプレート本体４の電着部４ａに電気銅１０が電着するようになっている。なお本発明において、プレート本体４の電着部４ａと非電着部４ｂとの違いは、電解精錬時に電解液に浸漬される部分か否かだけであり、構造的に違いはない。精錬工場および精錬ラインによっても異なるが、通常はプレート本体４の上部１００ｍｍぐらいが電解液に浸漬されない非電着部４ｂとなり、それ以外の部分が電着部４ａとなる。

また、本発明のカソード板１では、図１〜図３に示したように、ハンガーバー２およびプレート本体４の非電着部４ｂの途中まで、銅メッキ１２が形成されている。銅はステンレスと比べて導電性が高く、このような銅メッキをハンガーバー２およびプレート本体４の非電着部４ｂに形成することで、通電性に優れたカソード板１とすることができる。なお、非電着部４ｂの全部に銅メッキ１２を形成することも可能であるが、電気銅１０と銅メッキ１２との間に所定の離間距離があった方が、後述する剥離工程において、電気銅１０を剥離させるのが容易となる。

また、図１〜図３に示したように、プレート本体４の非電着部４ｂには、断面円形の複数の貫通孔６が形成されている。そして、図４に拡大して示したように、銅メッキ１２は貫通孔６の内部にも充填され、非電着部４ｂ両面の銅メッキ１２が、貫通孔６を介して一体的に形成される。よって、銅メッキ１２が非電着部４ｂから剥がれ難くなり、非電着部４ｂから銅メッキ１２が剥がれることがない。

一方、このような貫通孔６が形成されていないと、カソード板１を繰り返し利用する過程において、非電着部４ｂから銅メッキ１２が剥がれてしまうことがある。特に、電気銅１０の剥離工程では、図５に示したように、プレート本体４の下端部およびハンガーバー２の軸方向の両端部２ａ，２ｂを固定した状態で、プレート本体４に水平力Ｆを作用させてプレート本体４を変形させるフレキシングが行なわれる。この際、貫通孔６が形成されていないと、図５のｂ部に示したように、フレキシング時に非電着部４ｂから銅メッキ１２が剥がれてしまうことがある。

このように本発明のカソード板１では、プレート本体４の非電着部４ｂに複数の貫通孔６が形成され、この貫通孔６に金属が充填されるように銅メッキ１２が施されるため、非電着部４ｂ両面の銅メッキ１２が貫通孔６を介して一体的に形成される。したがって、銅メッキ１２が剥がれ難く、電気銅１０の剥離工程においても、銅メッキ１２が剥がれないようになっている。また、本発明のカソード板１は、プレート本体４の非電着部４ｂに複数の貫通孔６を形成し、この貫通孔６を含むプレート本体４の非電着部４ｂおよびハンガーバー２に銅メッキ１２を施すことで製造されるため、簡単かつ廉価に製造することができる。

本発明において、銅メッキ１２の厚みは特に限定されないが、プレート本体４の板厚と同じ程度の厚みに形成されるのが好ましく、例えば３〜５ｍｍの範囲に形成される。また貫通孔６の直径ｄは、貫通孔６の内部に銅メッキ１２が隙間なく形成される程度の大きさであればよく、特に限定されるものではないが、銅メッキ１２の厚みと同じ程度の直径で形成されているのが好ましい。一方、貫通孔６の直径ｄが大き過ぎると、貫通孔６の内部が銅メッキ１２で満たされずに空洞ができてしまうことがあり好ましくなく、反対に貫通孔６の直径が小さ過ぎると、銅メッキ材の表面張力などの影響によって、貫通孔６の内部に銅メッキ１２が十分に充填されないことがあり好ましくない。

また貫通孔６は、図１および図２に示したように、ハンガーバー２の軸方向と平行に、ハンガーバー２とプレート本体４との接続部の全長にわたって配列されるのが好ましい。また貫通孔６の配置間隔は、貫通孔６の孔径などに応じて適当な間隔とすることが可能であるが、例えば、プレート本体４の板厚の１０〜２０倍程度の範囲が好適である。またこの際、図４に拡大して示したように、貫通孔６を銅メッキ１２の下端部１２ａの近傍に形成することで、銅メッキ１２をより剥がれ難くすることができる。

以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、貫通孔６は断面円形に形成されているが、本発明において貫通孔６の断面形状は特に限定されず、例えば図６の（ａ）に示したように楕円形状であってもよい。また図示しないが、貫通孔６の断面形状を例えば正方形や長方形に形成することも可能である。

また、上述した実施形態では、貫通孔６がハンガーバー２の軸方向と平行に１列に配列されているが、本発明において貫通孔６の配列はこれに限定されず、例えば、図６の（ｂ）に示したように、２列に配列されていてもよく、図示しないが３列以上に配列されていてもよい。また、図６の（ｂ）に示したように、例えば千鳥状に配列されていてもよいものである。

また、上述した実施形態では、金属メッキが銅メッキ１２である場合を例に説明したが、本発明においてメッキされる金属の種類はハンガーバー２およびプレート本体４よりも導電性の高い金属であればよく、銅メッキに限定されるものではない。

１ カソード板
２ ハンガーバー
２ａ，２ａ ハンガーバーの両端部
４ プレート本体
４ａ 電着部
４ｂ 非電着部
５ 開口
６ 貫通孔
８ 絶縁部材
１０ 電気銅
１２ 銅メッキ
１２ａ 下端部
１００ カソード板
１０２ ハンガーバー
１０４ プレート本体
１０４ａ 電着部
１１０ 電気銅

Claims (2)

1. ハンガーバーと、該ハンガーバーに吊り下げ支持されるプレート本体とを備え、前記ハンガーバーから吊り下げ支持された前記プレート本体の電着部が電解液に浸漬されることで、該電着部に金属が電着する電解精錬用のカソード板であって、
   前記プレート本体の非電着部には複数の貫通孔が形成され、前記ハンガーバーおよび前記プレート本体の非電着部の少なくとも一部には、前記ハンガーバーおよびプレート本体を形成する金属よりも導電性の高い金属がメッキされるとともに、前記複数の貫通孔の内部には、該メッキされた金属が充填されていることを特徴とするカソード板。
2. 前記ハンガーバーおよびプレート本体がステンレスによって形成され、前記メッキが銅メッキであることを特徴とする請求項１に記載のカソード板。

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