JP3468545B2 - 電解用電極 - Google Patents

電解用電極

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続めっき装置、金属
箔連続電解製造装置に使用する電解用電極に関するもの
であり、とくに電解面が曲面状の電極に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】めっき鋼板に代表されるような金属の連
続めっきには、連続電気めっき装置による方法が、溶融
亜鉛によるどぶ漬けによる方法と並んで広く利用される
ようななっている。とくに、近年の自動車用耐蝕鋼板を
はじめとする耐食性の大きな鋼板の需要の拡大から重要
性を増している。鋼板の電気めっき装置では、めっき浴
中にめっきすべき金属成分を陽極から溶解する方法に代
えて、不溶性陽極を使用し、めっき浴中への金属成分の
供給は別途行う方法が利用されている。この方法は、任
意の組成の合金めっきが容易であり、まためっき浴の成
分の安定化が容易であるという特性を有している。ま
た、代表的な金属箔の電解製造方法であるプリント配線
基板等に使用する銅箔の電解による製造方法において
も、円筒型の陰極に対向した電解用電極を使用して陰極
上に析出した金属箔を連続的に剥離している。
【0003】金属箔の電解製造において従来から使用さ
れているような半円筒型の陽極を使用する方法が、連続
的な電気めっきにおいても使用されるようになってお
り、平面型の電極から曲面型の電極への移行している。
曲面型の電極は設置面積の面で有利であり、さらに発生
気体の除去が容易であるという特徴も有している。
【0004】これらの電解槽では、設置面積が少なく制
御も容易であるが、電極間隔が一定でない場合には、電
流密度が不均一となり、得られるめっき製品あるいは金
属箔の厚みが不均一となるという問題が生じる。円筒状
の陰極に対向する半円筒状の陽極の間隔を一定に保持す
ることが要求されている。
【0005】従来は、これらの電解槽に使用する不溶性
の陽極としては、鉛または鉛合金が使用されてきた。こ
れは鉛は加工しやすいこと、また比較的安定であるとい
う理由で使用されていた。ところが最近では、電解槽の
電流密度が上昇し、大きな場合には20kA/m2 程度
で運転されるものもあり、鉛や鉛合金は高電流密度の電
気分解では急激に消耗するという問題が生じている。
【0006】また、消耗した鉛や鉛合金がロールの間に
挟まったり、溶出した鉛成分がめっき液中に混入し、電
着層の中に入り製品品質に悪影響を与えることが起きて
いる。そこで、最近では白金族の金属、あるいはその酸
化物を含有する被覆層を、チタンあるいはその合金等の
薄膜形成性金属基体の表面に形成した不溶性陽極が使用
されるようになっている。
【0007】大電流を通電し、均一な電流分布を得るた
めには、薄膜形成性金属基体の厚さは10mmから30
mm程度のものが必要となっている。このような、厚み
が厚い半円筒状の電極の曲率を正確に保持し、電極間距
離精度を0.2〜0.5mmに、好ましくは0mmに保
持しなけらばならず、電極の製造及び電解槽への取付に
は多くの問題点があった。また、板状の電極の場合、電
極間に電解液を供給する空間が必要であり、その部分
は、片側の電極を取り除かなければならず、部分的に陽
極側のみが存在しないために、電界条件が変化し、製品
の品質が変化するという問題点もあわせて有していた。
さらに、電解液の入り口と出口の電界条件の相違を小さ
くするために、電極間距離を大きく設定するか、電解液
の流速を速くする必要があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、曲面を有す
る電解用電極の曲面の精度を電極の作製後にも調整可能
である電解用電極を得ることを目的とし、また陰極との
電極間距離の調整が可能であり、電極面全体にわたり正
確な電極間距離を保持して、安定な電気分解が可能な電
解用電極を提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、円筒状
もしくは半円筒状の対極に対向する電解用電極におい
て、円筒面に対向する曲面を有した電解槽の槽壁の一部
を1/4円筒状の2個の電極基体で形成するとともに、
電極基体の下部の会合部に電解液供給口を有し、電極基
体面に軸方向に向けて千鳥状に配置したリブに、電極触
媒被覆を形成した不溶性電極単体を取付た電解用電極で
ある。また、本発明の多孔性の不溶性電極単体は、棒あ
るいは線をすだれ状にならべたもの、エキスパンデッド
メタル、網状のメッシュ、パンチングメタルと称される
多孔板等の多孔性基体を使用して、表面に電極触媒物質
を被覆したものである。
【0010】本発明の電解用電極を、銅箔製造用の電極
を例にして説明する。銅箔の電解製造装置では、銅が析
出する陰極には、直径が1.5〜3mの円筒型の陰極が
使用されており、円筒のほぼ半分が電解液中に没してお
り、50〜100A/dm2 の電流密度で運転されてい
る。電極間距離は5〜10mmに設定して、電極間距離
の精度は1mm未満に設定されている。
【0011】陽極は、円筒状の陰極に合わせた半円筒状
の金属電極が使用されている。図1に本発明の電解用電
極の斜視図を示す。電極基体1には金属平板を曲面状に
加工した半円筒状の金属が使用されている。電極基体1
の曲面上には、リブ2が設けられており、リブには薄膜
形成性金属の基体上に電極触媒被覆を形成した不溶性金
属電極単体3が取り付けられている。電極基体へのリブ
の取付は、ネジ止め等の着脱可能な取付方法であっても
溶接等によって取付てもよい。また、リブへの不溶性電
極単体の取付もネジ止め、溶接等の手段によって取り付
けることができる。
【0012】図2には、基体上のリブの配置を説明する
ための展開図である。電極基体上に設けるリブの設置個
数は、通電電流値あるいは電極面積等によって適宜定め
ることができる。また、リブを設ける位置は、電解液の
流れを考慮して決定する必要があるが、電極の取扱い、
曲面の形成、および取付後の曲面の修正を考慮すると、
電極の軸方向上に配置されていることが望ましく、それ
によって軸方向の電流分布も均一とすることが可能であ
る。ただし、1枚の長いリブが円筒の軸方向に取り付け
られていると軸方向の電解液の流れが阻害されるので、
比較的幅の小さいものを千島状に配置したものが望まし
い。また、リブの設置によって電解液や気泡の流れを阻
害することを防ぐために、リブとしてエキスパンデッド
メタルや穴明板を使用しても良い。この場合は実質的な
断面積が不足し、リブを通じての電流の供給量が減少す
ることも起こるので、厚みの厚いリブを使用したり、リ
ブの数を増加させることが必要となる。
【0013】リブに取り付ける不溶性電極単体には、エ
キスパンデッドメタル、穴明板、または棒材あるいは線
材をすだれ状に並べた電極等のように、電解液や気泡が
容易に対極とは反対面へ導くような構造の部材を使用す
ることが好ましい。これによって、電極面で発生した気
泡による電解電圧の上昇を防止することが可能となる。
また、これらの部材には、電極を組み立てる際に現場
調整が比較的容易である金属部材を使用することが好ま
しい。また、リブの部分を調整することにより、曲面調
整が可能となるが、調整はリブを削っても曲げても良
い。また、電極基体は、板材を半円筒状に曲面加工した
金属基体である。本発明において、半円筒状の基体は、
円筒の半分のものを意味するのみではなく、板材を曲面
加工し基体面が曲面を有する類似の形状をするものを広
く意味するものである。電極基体は、電解槽内に電解槽
本体とは別体として設置してもよいが、図3に断面図を
示すように、電極基体を電解槽の槽壁の一部とすること
ができる。
【0014】このような構成とすることによって必要と
する電解液の量を減少させ、電解槽を小型化することが
可能となるとともに、電極基体の裏面を実質的に乾燥状
態に保持することが可能となる。したがって、電極基体
に結合する電力供給手段の構造、取付位置の設定が任意
に可能となり、電極面の電流および電圧の分布が均一と
なり、部分的な電極の発熱等や製品に悪影響をおよぼす
ような現象を避けることができる。
【0015】
【作用】円筒状もしくは半円筒状の対極に対向する電解
用電極において、円筒の一部からなる曲面に設けたリブ
に、電極触媒被覆を形成した不溶性電極単体を接合した
ものであり、不溶性電極として棒あるいは線をすだれ状
にならべたもの、エキスパンデッドメタル、網状のメッ
シュ、パンチングメタルと称される多孔板等を基体とし
て表面に電極触媒物質を被覆したものを使用したので、
曲面の調整が容易であり、対極との電極間距離を正確に
保持することができ、高品質の金属箔やめっき製品を得
ることができる。
【0016】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に
説明する。 実施例1 直径2.5m、幅1.6mの円筒型の陰極を有する連続
電解銅箔製造装置用の円筒型の陰極を取り囲むようにし
た1/4円筒状の板厚10mmのチタンからなる陽極基
体に、縦10mm、横200mm、厚さ2mmのリブを
円周方向に200mmの間隔で1列に取付け、隣接する
列のリブは一直線上には位置せず、相互に隣接する列の
リブの間隔の中央の位置に位置するように取り付けた。
【0017】このリブ上に、縦10mm、横5mm、厚
さ1.5mmの開口率50%のロールしたエキスパンデ
ッドメタルを酸洗によって表面を粗面化して活性化した
後、イリジウムとタンタルが50:50(モル比)とな
るように塩化イリジム、塩化タンタルとを希塩酸に溶解
した塗布液を塗布し、490℃で15分間焼成した。こ
の操作を15回繰り返して陽極基体の表面に電極被覆を
形成して、電極単体を作製した。得られた電極単体を先
に製造した電極基体上のリブに正確な曲面が得られるよ
うに調整しながらスポット溶接した。このようにして作
成した電極2枚を円筒状の陰極の周囲に取り付け、2個
の電極の下部の会合部に液の供給口を設け、会合部には
50mmの間隔を設けた。また、2枚の電極で円筒部の
180度を取り囲み、陰極および陽極の距離は7mmに
保持した。
【0018】次いで、硫酸銅・5水和物270g/lと
硫酸110g/l残部が水からなる電解液を2個の電極
の下部の会合部から40cm/秒の流速で供給し、電解
電圧3.5V、電流密度60A/dm2 で160秒間電
解した。円筒状の陰極から得られた銅箔は、電解液の流
入部の厚みが37μmであり、電解液の出口部分の厚み
は33μmであった。
【0019】比較例 電極基体に電極被覆物質を形成して、2個の電極の会合
部から電解液を供給し、陽極と陰極の間隔を10mmと
して実施例1と同様に電解をしたところ、陰極から得ら
れた銅箔の厚みは、電解液の流入部で40μm、電解液
の流出部では29μmであった。
【0020】
【発明の効果】円筒状もしくは半円筒状の対極に対向す
る電解用電極として、エキスパンデッドメタル、網状の
メッシュ、パンチングメタル等の多孔板等電極被覆を形
成した不溶性電極単体を、半円筒状等の円筒の一部から
なる基体の曲面に設けたリブに取り付けたので、曲面の
調整が容易であり、対極との電極間距離を正確に保持す
ることができ、また、電極に多孔性材料を使用している
ので、電極を介した電解液の供給が可能となるので、従
来必須であった電解液の供給口部分にも、電極を取り付
けることができる。それによって、電解部全面にわたり
均一な電解が可能となり、製品の品質の向上が期待でき
る。また、多孔性電極と電極基体との間に電解液が満た
されるために、陰極と陽極との距離を小さくすることが
できる。さらに、電解反応により発生した気泡は、電極
の対向電極とは反対側に容易に除去することが可能とな
り液の実質的な抵抗を減らし、低い電圧での電解が可能
となり、高品質の金属箔、めっき製品を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極の一実施例を示す斜視図である。
【図2】電極基体上のリブの配置を説明する展開図であ
る。
【図3】電極基体を槽壁とした電解槽の断面を示す図で
ある。
【符号の説明】 1…電極基体、2…リブ、3…不溶性金属電極単体

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状もしくは半円筒状の対極に対向す
    る電解用電極において、円筒面に対向する曲面を有した
    電解槽の槽壁の一部を1/4円筒状の2個の電極基体で
    形成するとともに、電極基体の下部の会合部に電解液供
    給口を有し、電極基体面に軸方向に向けて千鳥状に配置
    したリブに、電極触媒被覆を形成した不溶性電極単体を
    取付たことを特徴とする電解用電極。
  2. 【請求項2】 不溶性電極単体が、多孔性金属基体の表
    面に電極触媒被覆を形成したことを特徴とする請求項1
    記載の電解用電極。
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