JP2018188679A - 電極構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
<電極構造体及びその製造方法>
図1及び図2に示すように、実施形態1に係る電極構造体1は、電極板2と、当該電極板2を支持する給電体3とを備えている。
電極構造体1をめっき用の陽極として用いる場合、電極構造体1を陽極、被めっき材(図示せず)を陰極とし、電解槽(図示せず)内に配置する。被めっき材は、例えば鉄、鋼板、銅、ニッケル等の導電性の金属のコイル、板、ワイヤー等である。陽極−陰極間距離は、めっき条件により適宜変更され得るが、例えば10mm〜50mmとすることができる。なお、給電体裏面3Bには通電ケーブル(図示せず)が取り付けられている。電解液の種類、濃度、液量等の条件は、一般的に用いられる電解液の条件を使用することができるが、電極構造体1の使用用途により適宜変更され得る。なお、電解液の温度は、例えば電解液を電解槽と電解槽の外に設けられたヒータ装置との間を循環させることで、所望の温度を保持することができ、例えば高速亜鉛めっきの場合、約60℃に保持することができる。電解条件は、電極構造体1の使用用途により適宜変更され得るが、例えば高速亜鉛めっきの電解条件は、電流密度100A/dm2〜500A/dm2とすることができる。
本実施形態に係る電極構造体1を電解めっき用陽極として使用した場合、その電極寿命は、間隙C1を設けていない電極構造体1を使用した場合と比較して、1.5倍以上、より好ましくは2倍以上延命され得る。
以下、本発明に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態1と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態1,2では、セグメント電極板21及び給電体3は、接触面44,45において互いに接触している構成であったが、接続部4の強度を高める観点から、図6に示すように、電極板側接触面44と給電体側接触面45との間にワッシャ48を介して両者を接合する構成としてもよい。この場合、接触面44,45は各々ワッシャ48の表面と接触することから接触面が増加するので、これらの接触面での発熱を抑えるよう、ボルト止め時に表面がわずかに変形するような、例えば、タンタルのような柔らかさを有し且つ耐食性の金属製のワッシャ48を使用することが望ましい。ワッシャ48は、金属は具体的には例えばTaやTa/Nb合金、白金、パラジウム、金等の白金族金属を用いることができる。ワッシャ48の表面には、例えば白金被膜を設けるなどの通電保持処理を行うことが望ましい。
<実施例1>
電極板2として、縦200mm×横200mm、厚さ15mmのチタン板の片面にIr/Ta酸化物からなる厚さ約20μmの電極被覆を施して電極表面としたものを用いた。また、給電体3として、縦200mm×横200mm、厚さ30mmのチタン板を用いた。接続部4として、給電体3の中央に直径55mm、高さ3mmの給電体ボス部を設け、その中央にM12ボルト固定用のボルト穴を設けるとともに、ボルト穴以外の表面を機械加工して平坦化し、厚さ0.1μmの白金めっきを行って給電体側接触面を得た。また、電極板2の電極裏面は、機械加工して平滑とした。そして、電極板2の中央部には給電体取付用のボルト挿通孔を設けた。電極板2はボルト挿通孔に挿通されたM12チタンボルトにより給電体3の給電体ボス部に取付固定した。なお、電極板2−給電体3間の距離は3mmである。
給電体の電極固定部分に高さを設けず電極裏面と共に給電体電極固定部全面を機械加工し、同じくM12ボルトで固定した電極構造体を用意した以外は、実施例1と同様の方法により測定を行った。
実施例1及び比較例1ともに、電解液温度は60℃である。
<比較例2>
図7及び図8に示すように、セグメント電極板21として、縦100mm×横100mm、厚さ15mmのチタン板の片面にIr/Ta酸化物からなる厚さ約20μmの電極被覆を施して電極表面21Aを形成したものを4枚用意した。このセグメント電極板の電極裏面の中央に、接続部4を設けるため、直径25mm高さ2mmの電極板ボス部を設け、その電極板ボス部の中央にM10チタンボルト締結用のボルト挿通孔を設けた。電極板ボス部のボルト挿通孔以外の表面を機械加工して平滑化し、電極板側接触面を得た。
セグメント電極板21−給電体3間の間隙C1を埋めるPTFE板を除去した以外は、比較例2と同様の方法で測定を行った。
間隙C1を埋めるPTFE板及び隣接するセグメント電極板21間の間隔C2を埋めるPTFE板を除去した以外は、比較例2と同様の方法で測定を行った。
比較例2及び実施例2,3の結果を表1に示す。
<実施例4〜7、比較例3>
図9及び図10に示す電極構造体1を使用し、比較例2と同一の条件で電解を行い、電極板−給電体間の距離による電極表面温度の変化を調べた。
<実施例8及び比較例4>
電極板2の裏面からの冷却により電極寿命が延命されることを確認するため、実際の連続高速亜鉛めっきラインでの運転試験を行った。
比較例4のセグメント電極板−給電体間に間隙のない電極構造体は3ヶ月で寿命に達した。一方、実施例8の給電体−電極板間に4mmの間隙を有するものでは、9ヶ月以上経過しても初期性能を維持することが判った。
2 電極板
21 セグメント電極板
21A 電極表面
21B 電極裏面
3 給電体
3A 給電体表面
3B 給電体裏面
4 接続部
41A 電極板ボス部(凸状部)
41B 給電体ボス部(凸状部)
42 ボルト挿通孔
43 ボルト(取付部材)
44 電極板側接触面(接触面)
45 給電体側接触面(接触面)
46 ボルト穴
48 ワッシャ
C1 間隙
C2 間隔
C21 第1間隔
C22 第2間隔
Claims (10)
- チタン又はチタン合金を基材とする電極板と、
前記電極板を支持する給電体と
を備え、
前記電極板と前記給電体とは、接続部を介して密着固定されており、
電解液に浸漬したときに、前記接続部以外の前記電極板と前記給電体との間に該電解液が通液可能となるように、前記電極板と前記給電体との間に間隙が設けられており、
前記電極板と前記給電体との前記間隙は1mm以上20mm以下であることを特徴とする電極構造体。 - 前記電極板は、複数に分割された複数のセグメント電極板からなり、
隣接する前記セグメント電極板間には1mm以上3mm以下の間隔が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電極構造体。 - 前記電極板は、複数に分割された複数のセグメント電極板からなり、
前記接続部は、
前記セグメント電極板及び前記給電体の少なくとも一方に設けられた凸状部と、
前記凸状部において前記電極板と前記給電体とを取付固定する取付部材とを備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電極構造体。 - 前記取付部材は、ボルトであることを特徴とする請求項3に記載の電極構造体。
- 前記給電体を介して前記電極板に定格電流で通電したときに、前記接続部における電流密度は、0.3A/mm2以上1.0A/mm2以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電極構造体。
- 前記接続部の通電方向に垂直な断面の形状は、前記給電体に前記電極板を取付固定した状態で前記電解液に浸漬したときに前記間隙に通液される電解液の流れが層流となる形状であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電極構造体。
- 前記接続部における前記電極板及び前記給電体の接触面は白金族金属により被覆されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電極構造体。
- 前記接続部における前記電極板及び前記給電体は、ワッシャを介して接合されている
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電極構造体。 - 前記ワッシャが表面に白金を被覆したタンタルからなることを特徴とする請求項8に記載の電極構造体。
- 電解めっき用陽極であることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の電極構造体。
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