JP6946911B2 - めっき用電極および電解金属箔の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、めっき用電極および電解金属箔の製造装置に関する。より詳細には、本発明は、めっき法で電解金属箔を製造するための電極に関すると共に、かかる電極を備えた電解金属箔の製造装置に関する。

金属箔は、従前より工業的に広く利用されており、電気・電子分野でプリント回路材として用いられたり、電気化学分野で電池の集電体として用いられたりしている。かかる金属箔の種類としては、機械的に圧延して得られる圧延箔の他に、電気化学的なめっきで得られる電解金属箔などが存在する。めっきによって金属箔を製造する技術は、電気鋳造（特に“電鋳”）とも称され得る。電鋳では、連続的な金属箔を比較的簡易に得ることができると共に、表面平滑性などの金属箔の特性制御が比較的容易であり、銅箔または銅合金箔などの金属箔の製造に多く用いられている。

電解金属箔の製造では、電気めっきの原理が利用され、めっき用電極が用いられる。図１１に示すように、電解槽５００の電解液５１０に浸漬させためっき用電極５２０と、それと対を成すドラム状の対極５３０とからなる電気めっき装置が用いられる。めっき用電極５２０は、ドラム状の対極５３０に対して向き合うように設けられており、ドラム状の対電極５３０の“円形輪郭”に沿うように湾曲した形態を有する。このようなめっき用電極５２０とドラム状の対極５３０との間で通電させると、対極５３０の表面に金属成分を電解析出させることができる。よって、ドラム状の対極５３０をめっき用電極５２０に対して回転させながら通電を行い、電解析出に起因して形成される金属層を対極５３０から順次剥離することによって金属箔５５０を連続的に得ることができる。

特開平８−２０９３９６号公報 特公平６−４７７５８号公報 国際公開（ＷＯ）第２０１０／０６７７５４号公報 特許第３４６８５４５号公報

本願発明者は、従前の電解金属箔の製造では克服すべき課題が依然あることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者は見出した。

金属箔の電鋳製造においては、めっき用電極として不溶性陽極を用い、かかる陽極を個片化する方式がある。個片化した陽極の複数枚が、基体に取り付けられて使用される。この方式では、電解液を介して陽極が陰極ドラムに対向する状態となるが、本願発明者らは、陽極と陰極との間の距離が大きいと、電解槽の電圧がより高くなり電力コストが上昇する問題が無視できないことを見出した。また、現行の電極構造によっては陽極上の電流分布が不均一になり、電解金属箔の不良を生じる慮も無視できないことも見出した。

特に、個片状の陽極が取り付けられる基体は、電解槽の槽壁の一部を成していることがあり、陽極と陰極との間の距離は、その槽壁の位置に依存し得る。連続的な金属箔製造が行われる電鋳では、コストおよびハンドリングの観点のみならず、湾曲化させる観点が通常重視されるので、“薄い”陽極が用いられる。よって、電鋳の当業者は、その湾曲化に好ましい“薄い”電極の使用を一般に重要視しており、陽極と陰極との間の距離が比較的大きいことを通常意識することはなかった。

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、陽極と陰極との間の距離に関してより好適に対応可能な電鋳技術を提供することである。

本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成されためっき用電極および電解金属箔の製造装置の発明に至った。

本発明では、電解金属箔の製造に用いるめっき用電極であって、
電極部材と、当該電極部材が取り付けられる基体とから少なくとも構成され、
電極部材が、ドラム状の対極と対向する面として肉増面を有することを特徴とする、めっき用電極が提供される。

また、本発明では、上記のめっき用電極を少なくとも有して成る、電解金属箔の製造装置も提供される。

本発明のめっき用電極は、基体に取り付けられる電極部材がドラム状の対極と対向する面として肉増面を有しており、陽極と陰極との間における電極間距離の点でより好適な電鋳技術をもたらす。

具体的には、電極部材の“肉増面”に起因して、金属箔製造の電極間距離がより好適に減じられるので、電解槽の電圧をより低い状態で運転することが可能となり、ひいては電力コストを低減できる。また、本発明では、電極と基体の接触面積が向上するので、めっき用電極上の電流分布がより均一化しやすくなり、製造する金属箔の不良発生を減じることも可能となる。

本発明のめっき用電極を示した模式的断面図（図１（Ａ）：肉厚電極の使用、図１（Ｂ）：薄板電極の使用） 本発明のめっき用電極を示した模式的断面図（図２（Ａ）：肉厚電極の使用、図２（Ｂ）：薄板電極の使用） ビスを示した模式的断面図 “肉厚電極の態様”に係る肉増面を説明するための模式的断面図（図４（ａ）：電極厚さが皿ビスの頭部寸法以上、図４（ｂ）：電極厚さが皿ビスの頭部寸法と同じ） “嵩高をもたらす屈曲した薄板電極の態様”に係る肉増面を説明するための模式的断面図（図５（ａ）：電極の嵩高さが皿ビスの頭部寸法と同じ、図５（ｂ）：電極の嵩高さが皿ビスの頭部寸法と同じであってスペーサ付属） 本発明の肉増に起因する好適な密接状態を“薄い電極”と対比して説明するための模式的断面図 “肉厚電極の態様”に関する好ましい具体例を示した模式的断面図 図７の具体例の有意性を説明するための模式的断面図 本発明の製造装置の例示的な態様を示した模式的斜視図 本発明のめっき用電極であって、基体に対する電極部材の固定化または安定化に寄与する溝を備える態様を示した模式的断面図（図１０（ａ）：スペーサ無し、図１０（ｂ）：スペーサ有り、図１０（ｃ）：特殊形状の皿ビス使用） 電気めっきで連続的な金属箔を製造する態様を説明するための模式的断面図

以下、本発明に係るめっき用電極および電解金属箔の製造装置を詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示される内容は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。

本発明の説明に際して用いる「断面視」といった表現は、めっき用電極の厚み方向に沿って切り取った断面図に相当し、実質的には対象物を側方から捉えた図に相当し得る。別の観点でいえば、「断面視」は、めっき用陽極と対を成す陰極ドラムの回転軸が法線となる面で切り取った図に相当し得る。また、本発明のめっき用電極に関連して直接的または間接的に用いる「上（または上側）」は、使用時にて対極（すなわちドラム状の電極）により近位となる方向を指しており、また、その逆方向が「下（または下側もしくは底側）」に相当する。

《本発明のめっき用電極》
本発明のめっき用電極は、電解金属箔の製造に用いられる電極である。かかるめっき用電極は、電鋳のための電極であるといえ、“電鋳用電極”などと称すことができる。また、本明細書でいう「電解金属箔」といった用語は、電気めっきの原理で製造される金属箔のことを実質的に指している。電解金属箔としては、銅、ニッケルおよび鉄から成る群から選択される少なくとも１種を含んで成る金属箔を挙げることができる。典型的な例を１つ挙げると、電解金属箔は銅箔である。

図１（Ａ）および１（Ｂ）に示すように、本発明のめっき用電極１００は、ドラム状の対極２００と対向するように用いられる電極である。金属箔製造の好適例に従うと、本発明のめっき用電極１００は“陽極”に相当する一方、対極２００が“陰極”に相当する。電解金属箔の製造時では陽極と陰極との電極間が通電されることによって、電解析出に起因して陰極上に金属箔（より正確には、金属箔の前駆体となる金属層）が形成される。例えば、陽極として用いられるめっき用電極は、いわゆる不溶性陽極であることが好ましい。不溶性陽極の場合、陽極の溶解によってめっき金属成分が供給されるのではなく、電解槽の電解液に元々含まれる成分がめっき金属成分の供給源となる。

陰極となる対極は、全体としてドラム状を有し、回転可能に設けられている。ここでいう「ドラム状」とは、対極が金属箔の連続製造に資する円筒形状または略円筒形状を有することを指している。一方、陽極となる電極は、ドラム状の陰極と離隔してその一部を囲むように配置されることが好ましい。つまり、本発明に係る陽極のめっき用電極は、その断面視にてドラム輪郭の少なくとも一部に沿うように湾曲した形態を有し得る。図示する態様から分かるように、電解金属箔製造用の電極１００は、断面視にて全体として円弧形状を成している。

本発明のめっき用電極は、電極部材と、その電極部材が取り付けられる基体とから少なくとも構成されている。つまり、図１（Ａ）および１（Ｂ）に示すように、めっき用電極１００は、対極２００と直接的に対向する電極部材１０を有すると共に、その電極部材が固定化される基体２０を有して成る。電極部材１０は、電鋳時において陽極として実質的に機能する部材であって、好ましくは不溶性陽極として機能する部材である。

本発明のめっき用電極は、電極部材が特異な表面レベルを有することを特徴としている。具体的には、本発明のめっき用電極においては、電極部材が、ドラム状の対極に対向する面として肉増面を有している。肉増面は表面レベル（すなわち電極表面高さ）が増した面であるところ、本発明のめっき用電極は、電極部材の表面レベル、特に対を成す陰極ドラムと直接的に対向する表面レベル（すなわち上面レベル）が高いといった特徴を有している。

上記説明から分かるように、本明細書にいう「肉増面」とは、広義には、めっき用電極の表面レベルが、対極により近づくように増した形態を有することを実質的に意味している。狭義には、「肉増面」は、めっき用電極における電極部材の上側主面レベル（基体と直接的に対向する底側主面と反対側に位置する主面のレベル）が対極により近づくように増した形態を有することを実質的に意味している。このようなことから、本発明における「肉増面」は、“リフトレベル面”あるいは“底上げ面”などと称すこともできる。例示すれば、肉増面は、電極部材が基体に取り付けられた状態において、基体の表面（電極部材に対してより近位な取付け基体面）からの離隔距離が例えば２ｍｍよりも大きいレベル、好ましくは３ｍｍよりも大きいレベル（１つ例示として５ｍｍよりも大きいレベル）に位置する面である。かかる離隔距離の上限値は、特に制限はないものの、例えば３０ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍまたは５ｍｍなどである。

電極部材が“肉増面”を有する例示態様としては、図１（Ａ）に示すように電極部材１０が中実の肉厚電極の形態を有している態様が挙げられる。あるいは、図１（Ｂ）に示すように電極部材１０が薄板電極であって、その薄板電極が嵩高くなるように屈曲している形態を有する態様であってもよい。前者は、中実の肉厚電極の大きい厚さに起因して、その肉厚電極の上側表面が“肉増面”に相当することになっており、後者は、薄板電極の嵩高の屈曲形態に起因して、その薄板電極の上側表面が“肉増面”に相当している。

図１（Ａ）および１（Ｂ）に示すように、めっき用電極１００は、電極部材１０を基体２０に取り付けるためのビス３０を更に有して成ることが好ましい。つまり、電極部材１０を基体２０に固定する部材として、本発明のめっき用電極１００は、ビス３０を有して成ることが好ましい。なお、図２（Ａ）および２（Ｂ）に示すように、かかるビス３０はテーパ側面３５を有していることが好ましい。かかる場合、電極部材１０の側面部分１２（図２（Ａ））または肉増面１５（図２（Ｂ））は、ビス３０のテーパ側面３５と相補的な形状を有していることが好ましい。これにより、電極部材とビスとの整合性が向上し、めっき用電極として全体の一体性が増すことになる。また、ある態様では、そのような相補的な関係によって、より隙間のない好適な電極面がもたらされると共に、ビスを介した好適な放熱がもたらされることになる（“放熱”については後ほど詳述する）。

ビス３０は、図３に示すように、頭部３２とねじ切り部３７とから少なくとも構成され、かかる頭部３２の側面３５がテーパ状になっていることが好ましい。具体的には、ビス３０においては頭部３２が下側に向かって（即ち、ねじ切り部３７に向かって）漸次幅寸法を減じるようになっていることが好ましい。電極部材１０の側面部分１２は、そのテーパ状側面３５を備えたビス頭部３２に対して好ましくは相補的な形状となっている（図２（Ａ）参照）。より好ましくは、電極部材１０が基体２０に取り付けられた状態では、電極部材１０の側面部分１２は、ビス３０のねじ切り部３７に接することなくビス３０の頭部３２のテーパ状側面３５に対して相補的に密接している。同様にして、図２（Ｂ）に示すように、電極部材１０の肉増面１５の一部１５Ａは、そのテーパ状側面３５を備えたビス頭部３２に対して好ましくは相補的な形状となっている。より好ましくは、電極部材１０が基体２０に取り付けられた状態において、電極部材１０の肉増面１５の一部１５Ａは、ビス３０のねじ切り部３７に接することなくビス３０の頭部３２のテーパ状側面３５に対して相補的に密接している。

本発明のめっき用電極における電極部材は、“肉増面”に起因して、電極表面レベルが高くなっている。例えば、電極部材において肉増面から「電極部材と基体との接触レベル」までの垂直距離寸法が、ビスにおけるテーパ側面の設置部分に相当するテーパ高さ寸法またはそれよりも大きくなっている。図４および図５に示す態様でいえば、肉増面１５を基準にして、それから「電極部材１０と基体２０との接触レベル」までの垂直距離寸法Ｈ１が、ビス３０のテーパ高さ寸法Ｈ２と実質的に同じであるか、またはそれよりも大きくなっているといえる。かかる説明から分かるように、本明細書で用いる「垂直距離寸法」といった用語に関する“垂直”は、肉増面（特に非屈曲部分における肉厚面）に対して法線または垂線となる方向を意味している。

図４（ａ）および（ｂ）の態様に従って説明すると、中実の肉厚電極１０Ａの上側表面レベルから、その肉厚電極１０Ａが基体２０と接触する面までの最短距離寸法Ｈ１は、ビス３０のテーパ高さ寸法Ｈ２以上となっていてよい。また、図５（ａ）および（ｂ）の態様では、嵩高の屈曲形態を有する薄板電極１０Ｂの上側表面レベルから、その薄板電極１０Ｂが基体２０と接触するポイント１８におけるレベルまでの最短距離寸法Ｈ１が、ビス３０のテーパ高さ寸法Ｈ２と実質的に同じになっていてよい。

このような寸法特徴を有する“肉増面”は、金属箔製造における陽極と陰極との電極間距離に関してより好適に寄与する。つまり、電極部材の“肉増面”に起因して、電極間距離をより減じることができ、電解槽の電圧をより低い状態で運転することが可能となる。よって、金属箔製造時の電力コストを低減できるようになる。また、電極間距離をより減じることができるので、めっき用電極における電流分布がより均一化しやすくなり、製造される金属箔の不良発生を減じることも可能となり得る。

本発明のめっき用電極は、“肉増面”に起因して、電極部材の側面部分の断面輪郭または肉増面の断面輪郭が特徴的な形態を有し得る。ある好適な態様では、電極部材の断面視にて電極部材の側面部分または肉増面の輪郭が屈曲した形態を有している。

より具体的には、図４（ａ）の態様のように、中実の肉厚電極１０Ａの側面部分１２（特に、ビスと直接的に対向する側面部分１２）の断面輪郭が屈曲した形態を有していてよい。また、図５（ａ）の態様のように、嵩高い立体形態を有する薄板電極１０Ｂの肉増面１５の断面輪郭の一部１５’（特に、ビス頂面に隣接する部分１５’）が屈曲した形態を有していてよい。このような屈曲した形態は、高いレベルの“肉増面”に起因するので、金属箔製造における陽極と陰極との間の距離低減により好適に資する特徴であるといえる。

本発明のめっき用電極は、好ましくはビスと共に用いられるものであるところ、電極部材に関連して好適な取り付け形態を有している。例えば、ビスによって電極部材が基体に取り付けられた状態では、ビスの頂面と電極部材の肉増面とが面一となる。図４に示す態様に従っていえば、中実の肉厚電極１０Ａの上側表面レベルがビス３０の頂面レベル（頭部の上側面レベル）と実質的に同一となり得る。また、図５に示す態様では、嵩高の屈曲形態を有する薄板電極１０Ｂの上側表面レベルがビス３０の頂面レベル（頭部の上側面レベル）と実質的に同一となり得る。このような“面一”によって、より滑らかな電極面がもたらされ得る。図４および図５から分かるように、本発明では、“肉増面”であるがゆえ、電極部材において肉増面からの基体との接触レベルまでの垂直距離寸法Ｈ１がビス３０のテーパ高さ寸法Ｈ２またはそれよりも大きくなりつつも、ビス３０の頂面と電極部材１０の肉増面とが面一となる。このような特徴もまた、高いレベルの“肉増面”に起因するので、電鋳における電極間の距離低減により好適に資する特徴であるといえる。

本発明のめっき用電極における「電極部材」、「基体」および「ビス」について詳述しておく。

電極部材は、上述したように、電鋳時にて実質的に陽極として機能する部分であって、好ましくは不溶性陽極である。電極部材の材質は、特に制限するわけではないが、バルブ金属であってよい。より具体的にいえば、電極部材は、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、タングステン、ビスマスおよびアンチモンから成る群から選択される少なくとも１種の金属を含んで成っていてよい。あくまでも例示であるが、耐食性および／または汎用性などの観点から、ある好適な態様に従った電極部材はチタンまたはチタン合金を含んで成る。

電極部材は、“肉増面”を有するところ、その肉増面から基体との接触面または接触レベルまでの垂直距離寸法（即ち、図４および図５の“Ｈ１”）は、好ましくは２ｍｍよりも大きく、より好ましくは３ｍｍよりも大きくなっている。かかる垂直距離寸法の上限値は、特に制限はないものの、例えばショート防止などの観点から３０ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍまたは５ｍｍであってよい。

なお、電極部材の表面は電極触媒を含んでいてよい。例えば、白金族金属またはその酸化物が電極部材の表面にコーティングされていてもよい。つまり、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウムおよびオスミウムから成る群から選択される少なくとも１種の白金族金属、および／または、それら白金族金属の酸化物を少なくとも含んで成る電極触媒が電極部材の肉増面に対して設けられていてもよい。そのような電極触媒層が設けられる場合、触媒層が実質的に肉増面の表面を成し得る。あくまでも１つの例示にすぎないが、ある好適な態様に従った電極部材にはイリジウム元素およびタンタル元素を含んで成る触媒が用いられる。

基体は、電極部材が固定化される電鋳部材であるところ、金属材質から成っていることが好ましい。例えば、そのような電極基体がバルブ金属を含んで成っていてよい。つまり、電極部材が固定化される基体は、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、タングステン、ビスマスおよびアンチモンから成る群から選択される少なくとも１種の金属を含んで成っていてよい。あくまでも例示にすぎないが、ある好適な態様に従った基体はチタンまたはチタン合金を含んで成る。チタンまたはチタン合金は、耐食性などの観点から好ましいからである。基体の厚さは、電鋳に使用される電極部材の固定化に資するものであれば特に制限はなく、例えば１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度であってよい。なお、図９に示す態様から分かるように、基体２０は電解槽５０の槽壁の少なくとも一部を成していてよい。例えば、電解液を溜めておくのに直接的に資する槽内壁が湾曲形態（特に断面視円弧状）を有しており、その湾曲形態の槽内壁の少なくとも一部が基体となっていてよい。

ビスは、電極部材と基体との相互の固定化に用いられるところ、金属材質から成っていてよい。例えば、ビスがバルブ金属を含んで成っていてよい。つまり、ビスは、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、タングステン、ビスマスおよびアンチモンから成る群から選択される少なくとも１種の金属を含んで成っていてよい。あくまでも例示であるが、ある好適な態様に従ったビスは、耐食性および／または汎用性などの観点からチタンまたはチタン合金を含んで成る。

図３に示すように、ビス３０は、頭部３２とねじ切り部３７とから少なくとも構成され、かかる頭部３２の側面３５がテーパ状になっていることが好ましい。図３に示すテーパ角度αは、好ましくは１０°〜８０°、より好ましくは２０°〜７０°、さらに好ましくは３０°〜６０°である。このテーパ側面は、例えば機械加工によって設けることができる。あるいは、市販のテーパー付きビスをそのまま用いてもよい。テーパ側面３５が設けられている頭部３２の高さ寸法Ｈ２（図３参照）は、本発明の肉増面の実現化に寄与すべく、従前のものよりも大きくなっていてよい。つまり、ある好適な態様に従ったビスは、当業者（特に電解金属箔の製造における当業者）の通常の認識で大きいとされる高さ寸法の頭部を備えているといえる。例えば、頭部３２の高さ寸法Ｈ２は、２ｍｍよりも大きく、好ましくは３ｍｍよりも大きい。かかるビスの頭部の高さ寸法の上限値は、特に制限はないものの、例えば３０ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍまたは５ｍｍであってよい。

本発明のめっき用電極は、種々の態様で具現化され得る。代表的には、上述した「肉厚電極の態様」および「嵩高をもたらす屈曲した薄板電極の態様」として具現化できる。

（肉厚電極の態様）
かかる態様では、図４に示すように、電極部材１０が中実の肉厚電極１０Ａとなっている。つまり、電鋳（特に電解金属箔の製造）の当業者にとって薄いと考えられる電極厚さでなく、かかる当業者の認識として通常大きいと考えられる厚さの電極が電極部材を成している。例えば、中実の肉厚電極１０Ａは、その厚さがビスにおけるテーパ側面の設置部分に相当するテーパ高さ寸法となっているか、あるいは、それよりも大きくなっていてよい。換言すれば、中実の肉厚電極の厚さは、ビスの頭部の高さ寸法以上となっていてよい。さらにいえば、肉厚電極の厚さはビスのテーパ側面の設置部分により基体に固定化する強度を持つようになっていてもよい。これは、中実の肉厚電極の厚さは、ビスのテーパ側面の設置部により基体へ固定化するための強度をもつために、例えばビス頭部３２の高さ寸法Ｈ２の５０％以上が望ましいことを意味している。つまり、中実の肉厚電極は、ビスのテーパ側面による支持でもって肉厚電極を基体へと固定化又は取付けできる強度を有する厚さとなっていてよい（その場合、中実の肉厚電極の厚さは例えばビス頭部３２の高さ寸法Ｈ２の５０％以上となっていてよい）。

このような肉厚電極の厚さは、電極部材の“肉増面”の実現に好適に寄与し、金属箔製造における陽極と陰極との電極間距離に関してより好適に寄与する。つまり、かかる肉厚電極の厚さに起因して、電極間距離をより減じることができ、電解槽の電圧をより低い状態で運転することが可能となる。よって、金属箔製造時の電力コストを低減できる。また、電極間距離をより減じることのみならず、電極の厚さが増すことで、通電時のめっき用電極上の電流分布がより均一化しやすくなり、製造する金属箔の不良発生を減じることも可能となり得る。

あくまでも例示にすぎないが、中実の肉厚電極の具体的な厚さは、例えば２ｍｍよりも大きく、好ましくは３ｍｍよりも大きい。かかる中実の肉厚電極の上限値は、特に制限はないものの、例えば３０ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍまたは５ｍｍなどであってよい。当業者（特に電解金属箔の製造における当業者）の通常の認識に鑑みると、このような厚さは、電解金属箔の製造に用いる陽極としては大きいものである。従前の電極厚さが約１ｍｍ程度であるところ、本発明に係る中実の肉厚電極は、従前のめっき電極の少なくとも２倍よりも大きく、好ましくは３倍よりも大きいといえ、端的には従前の電極厚さの２倍〜３０倍、好ましくは３倍〜２０倍（例えば、３倍〜１０倍、３倍〜８倍または３倍〜５倍）などとなっている。このような従前よりも厚い電極は、当業者にとってみれば、加工（特にビス用穴のための加工）が通常しにくいと想起され、従前では電解金属箔の陽極電極として実際に用いられるものではなかった。この点、本発明は、そのような従来の常識にとらわれず、敢えて積極的に大きい電極厚さを用いることを通じて為されたものであるといえる。

ある好適な態様では、ビス３０によって肉厚電極１０Ａが基体２０に取り付けられた状態で肉厚電極１０Ａが基体２０に全面接触しており、特にそれらが互いに密接している（図４参照）。図４から分かるように、肉厚電極１０Ａは非屈曲な形態を有するところ、かかる肉厚電極１０Ａの下側主面と基体２０の上側主面とが密接している。好ましくは実質的に隙間なく液密状態で肉厚電極の下側主面と基体の上側主面とが互いに密接している。これは、電極部材が薄い電極である場合と比較して顕在化し得る特徴である。これにつき詳述する。仮に電極部材が肉厚でなく薄い電極であった場合には、ビスによる電極部材を基体に固定化するに際しては、ビス固定の点締め付けに起因して薄い電極部材が程度の差はあれ撓んでしまう虞がある（図６の“薄い電極の場合”参照）。これにより、基体に取り付けられた薄い電極部材では、基体との間に微小な隙間が形成され得ることになる（一般に図示される態様では、たとえ密接しているように描かれていても、実際には微小は隙間が生じているか、あるいは生じやすい状態となっている）。この点、本発明では、肉厚電極の大きい厚さに起因して、電極部材により高い剛性がもたらされ、ビス固定の点締め付けによって電極部材が撓みにくくなっている（図６の“本発明”参照）。よって、肉厚電極１０の下側主面と基体２０の上側主面とが互いに好適に密接することができ、好ましくは実質的に隙間なく液密にそれらが密接できる。これは、本発明のめっき用電極を用いると電流分布がより均一化しやすくなり、製造する金属箔の不良発生を減じ易くなることを意味している。また、肉厚電極１０Ａの場合、そもそも大きい電極厚さ（従前の薄い電極よりも厚い電極）に起因して通電時の電流分布が良くなるので、より均一なめっきがもたらされ得る。さらには、肉厚電極１０Ａの場合、電極部材が基体に取り付けられた状態では肉厚電極の厚み側面とビスの頭部側面とが互いに密接した状態となり得るので（図６の“本発明”参照）、その点でも通電時の電流分布が良くなって均一なめっきが達成され易くなる。

また、電極部材が中実の肉厚電極である場合、その肉厚に起因して、電極側面とビスとが特異的な形状関係を有し得る。具体的には、図４に示すように、肉厚電極１０Ａの肉厚側面１２にはビス３０のテーパ側面３５と相補的な形状を含み得る。つまり、非屈曲形態を有する肉厚電極１０Ａの肉厚化に寄与する側面とビス３０の頭部の側面とが互いに相補的な形状を有しており、電極部材が基体に取り付けられた状態ではそれら肉厚電極の厚み側面とビスの頭部側面とが互いに密接した状態となる。このような形態では、肉厚電極の側面を介して好適な放熱がなされる点で有利な効果が奏され得る。具体的には、電鋳時においては通電に起因して電解液の温度が上昇するのでその昇温を抑えることが求められ得るが、本発明では肉厚電極と、その側面と密接するビスを介して槽外へと好適に放熱させることができる。

本発明のめっき用電極で用いる肉厚電極は、導電性の母材をアルカリや有機溶剤を用いて脱脂洗浄の後、ブラスト処理等で機械的な表面処理または酸やアルカリを用いた化学的な表面処理もしくは機械的処理と化学的処理を双方組み合わせた表面処理を経て、基体に電極触媒の塗布焼成を行う。この電極触媒の構成としては、白金族金属又はその酸化物とバルブ金属（チタン、タンタル、ニオブ、タングステン、ジルコニウム）及び錫からなる群より選ばれた１種類以上の金属の酸化物との混合酸化物が好適である。代表的な例としては、イリジウム−タンタル混合酸化物、イリジウム−タンタル−チタン混合酸化物等を挙げることができる。電極活物質の被覆は、上記の如くの電極活物質を含む溶液を塗布、乾燥、焼成の順に施すことで作製でき、所定の触媒量までこの塗布から焼成までの工程を繰り返すことで不溶性陽極を得ることができる。そのように得られた肉厚電極に対して機械加工または化学エッチングなどによってビス用穴を設け、その穴を介してビスで肉厚電極を基体に取り付けることで、電解金属箔の製造に供するめっき用電極を得ることができる。また、上記の如くの電極活物質を含む溶液を塗布する前に、肉厚電極の導電性母材に対して機械加工または化学エッチングなどによってビス穴用の穴を設けても良い。

電極部材が中実の肉厚電極となる場合の好ましい具体例を図７を参照して説明しておく。かかる具体例では、基体２０に対してザグリ穴２６が設けられている。ザグリ穴２６はテーパ状凹部の形態を有していてよく、それゆえ、図示されるように全体としてビスと同様の形態を有する凹部が基体２０に設けられていてよい（本明細書における「ザグリ穴」は“基体凹部”または“テーパ状凹部”などと称すことができる）。このようにザグリ穴２６が設けられているといえども、“中実の肉厚電極”に起因して、ザグリ穴２６はビス３０で完全に埋められていない。つまり、ある好適な一例では、ビス頭部３２が電極部材１０のテーパ側面に引っ掛かるような形態でビス３０が基体２０のザグリ穴面２６’（ザグリ穴２６を形作っている底面２６’）から離隔して配置されている。これは、電極部材１０が基体２０に取り付けられた状態において、ビス３０（特にビス頭部３２）と電極部材１０と基体２０とに囲まれた領域に空間２８（特にテーパ状ザグリ穴に起因したテーパ空間２８）が設けられていることを意味している。図示する態様から分かるように、互いに密接したビス頭部３２と電極部材１０との組合せが、ザグリ穴の形成領域に空間２８（付加的には、基体のねじ切り穴の領域にも空間２９）を残しつつ又は供しつつ基体２０と一体化している。このような態様であっても、好ましくはビス３０の頂面と電極部材１０の肉増面１５とが面一となっている。また、肉厚電極１０Ａの肉厚側面１２はビス３０のテーパ側面３５と相補的な形状を含み得る。中実の肉厚電極１０Ａは、その厚さがビスにおけるテーパ側面の設置部分に相当するテーパ高さ寸法となっているか、あるいは、それよりも大きくなっていてよい（ただし、中実の肉厚電極１０Ａは、上述のようにビス頭部が電極のテーパ側面に引っ掛かるような形態になるのであれば、図７の下側括弧内に示すように肉厚電極１０Ａがテーパ高さ寸法未満となっていてもよい。なお、このような図から分かるように、ザグリ穴がテーパ状であれば、ビス頭部との干渉を好適に回避できるのでビスを電極部材厚さに応じてより下方へと位置付けることができる）。あくまでも例示にすぎないが、図７の態様に従った電極部材１０の厚みは、例えば３〜８ｍｍ程度であってよい。

基体２０にザグリ穴２６が設けられた態様に係る本発明の利点について、薄い電極部材の場合と比較して説明しておく。図８に示すように、相対的に薄い電極部材１１（例えば、チタンからなる１ｍｍ程度の厚さの電極部材）は、実際にはビス係合部で鋭角状に曲がり難くなっており、接点が限定されてしまう虞がある。つまり、そのような曲げに付された薄い電極部材１１は、ビス係合部における接点が限定される場合があり（例えば図８に示す点線囲いの部分に限定されてしまう場合があり）、基体との接触の観点では所望になっているといえない場合がある。このようなことから、薄い電極部材は、通電時の電流分布の点で更に向上を図る余地があるといえる。この点、本発明の中実の肉厚電極の場合、図７に示す態様から分かるように、ビス係合部における接点は実質的に一様となるので、通電時の電流分布の点で好ましい状態となり得る。

また更にいえば、図７に示すような本発明の態様は、電極部材１０と基体２０との互いの取付けの点で好ましい。具体的には、ビス３０（特にビス頭部３２）の下方に空間２８が位置付けられているので、ビスをより下方に変位させるべくより強く締め付けることができ、肉厚電極１０の下側主面と基体２０の上側主面とを互いにより強く密接させることができる。好ましくは隙間なく液密にそれらを密接させることができる（図６を参照して説明したように、肉厚電極は、その大きい厚さに起因して、電極部材により高い剛性がもたらされているので、より強く締め付けたとしても電極部材自体が撓みにくくなっている）。よって、この点においても、電流分布がより均一化しやすく、結果として、製造する金属箔の不良発生が減じられ易いといえる。

（嵩高をもたらす屈曲した薄板電極の態様）
図５に示すように、かかる態様の電極部材１０は、薄板電極１０Ｂとなっており、特に嵩高くなるように屈曲した薄板電極１０Ｂの形態を有している。つまり、厚さが実質的に一定となった薄板電極１０Ｂが屈曲することで電極部材が全体として嵩高くなっている（即ち、一定厚さの電極部材が屈曲してめっき用電極が嵩高くなっているといえる）。かかる態様では、電鋳（特に電解金属箔の製造）の当業者にとって薄いと考えられる電極厚さであるものの、その薄い電極が立体的に嵩高くなるように部分的に屈曲した形態となっている。薄板電極１０Ｂの厚さ自体は、“薄板”ゆえ、３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下であり、例えば、１．５ｍｍ以下あるいは１．０ｍｍ以下である（下限値は特に制限はないものの、例えば０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ程度であってよい）。このように薄い厚さであるにもかかわらず、立体的に嵩高くなるように部分的に屈曲した薄板電極は、その最上レベルと最下レベルとの間の寸法が好ましくはビスのテーパ高さ寸法となっているか、あるいはそれよりも大きくなっている。端的にいえば、全体として嵩高くなるように屈曲した薄板電極の最大立体厚さは、ビスの頭部の高さ寸法以上となっていてよい。

立体的に嵩高くなるように一部屈曲していることに起因して、電極部材がビスで基体に取り付けられた状態では薄板電極と基体との間に離隔空間が形成される。図５に示す形態から分かるように、薄板電極１０Ｂの非屈曲部と基体２０とが互いに離隔した状態となっており、それによって電極部材１０の“肉増面”がもたらされている。換言すれば、立体的に全体として嵩高くなるように屈曲した薄板電極では、薄板電極と基体との間の空間が、“肉増面”の実現に好適に寄与し、金属箔製造の陽極と陰極との間の距離に関して有意な役割を果たす。よって、図５に示す態様であっても電極間距離をより減じることができ、電解槽の電圧をより低い状態で運転することが可能となる。つまり、金属箔製造時の電力コストを低減できる。

“肉増面”ゆえ、すなわち、薄板電極の立体的に嵩高い屈曲形態ゆえ、ビスによって電極部材が基体に取り付けられた状態では、薄板電極の厚さ（薄板電極自体の厚さ）と離隔空間の厚さとの和が、好ましくはビスにおけるテーパ側面の設置部分に相当するテーパ高さ寸法となっているか、あるいはそれよりも大きくなっている。これは、立体的に嵩高い屈曲形態を有する薄板電極の厚さ（薄板電極自体の厚さ）と離隔空間の厚さとの和がビスの頭部の高さ寸法以上となっているともいえる。

あくまでも例示にすぎないが、立体的に嵩高く屈曲した薄板電極の態様では、基体の表面と薄板電極の肉増面（すなわち、電極の上側主面）との間の距離は、例えば２ｍｍよりも大きく、好ましくは３ｍｍよりも大きい。かかる距離の上限値は、特に制限はなく、例えば３０ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍまたは５ｍｍであってよい。例示にすぎないが薄板電極自体の厚さが例えば１ｍｍ以下である場合、薄板電極と基体との間の離隔空間における隙間寸法（電極の非屈曲部分の厚さに沿った方向の寸法）は、１ｍｍ以下となり得、好ましくは２ｍｍ以下となり得る（その上限値は、例えば２９ｍｍ、１９ｍｍ、１４ｍｍ、９ｍｍ、７ｍｍまたは４ｍｍとなり得る）。

本発明のめっき用電極で用いられる立体的に嵩高い薄板電極は、例えば電解金属箔の陽極電極として常套的に用いられている小さい厚さの電極を外力を利用して局所的な曲げ形成または局所的な凹部形成に付すことによって得ることができる。そのように得られた嵩高い薄板電極に対して機械加工または化学エッチングなどによってビス用穴を設け（特に局所的な曲げ部・凹部の箇所にビス用穴を設け）、その穴を介してビスで薄板電極を基体に取り付けると、電解金属箔の製造に供する本発明のめっき用電極を得ることができる。なお、ビス用穴の形成に局所的な外力を伴う場合では、ビス用穴の形成に際して局所的な曲げまたは凹部を形成してもよい。

立体的に嵩高く屈曲した薄板電極の態様は、離隔空間４０にスペーサ６０を有していてよい（図５（ｂ）参照）。つまり、ビス３０によって電極部材１０が基体２０に取り付けられた状態において、薄板電極１０Ｂの非屈曲部と基体２０との間の空間４０を部分的に占めるスペーサ６０が設けられてよい。かかるスペーサが設けられることによって、電鋳時において薄板電極の嵩高い形態が経時的により好適に維持され易くなる。

スペーサの材質は、“離隔空間”の維持に供するものであれば特に制限はない。よって、スペーサは、金属材、樹脂材および／またはセラミック材を含んでなるものであってよい。“離隔空間”がより好適に維持され易い点でいえば、ある程度の剛性を有することが好ましい。１つ例示すると、スペーサは中実の金属ブロックであってよい。また、スペーサは、いわゆる“かねたわし”の形態を有するものであってもよく、スペーサに適度な弾力特性がもたらされていてもよい。スペーサの材質が金属材である場合、薄板部材とスペーサと基体とを通る放熱経路が好ましくは形成され得、電鋳時にて電解液で発生する熱をスペーサを介して槽外へと逃がすことができる。スペーサの固定手法は特に制限はない。別個の手段によって固定化されてよいものの、ビスに起因して薄板電極の非屈曲部と基体との間にもたらされる挟持力でもってスペーサが固定化されてよい。

ビスによって電極部材が基体に取り付けられた状態では、立体的に嵩高く屈曲した薄板電極は、その非屈曲の部分が基体と離隔しているものの、屈曲部が基体と接することが好ましい。また、例えば図５（ｂ）に示す態様から分かるように、立体的に嵩高く屈曲した薄板電極１０Ｂの屈曲部１０Ｂ_屈曲は、ビスのテーパ側面３５と互いに密接していることが好ましい。特に、立体的な嵩高さに寄与する薄板電極１０Ｂの屈曲部１０Ｂ_屈曲と、ビス３０の頭部３２の側面３５とが液密状態で互いに密接した状態となることが好ましい。薄板電極の屈曲部を介して好適な放熱がなされ得る点で有利な効果が奏されるからである。具体的には、電鋳時には通電に起因して電解液の温度が上昇するので昇温を抑えることが求められ得るが、薄板電極の屈曲部、およびその屈曲部と密接するビスを介して槽外へと好適に熱を逃がすことができる。なお、かかる薄板電極の屈曲部１０Ｂ_屈曲は、図５（ｂ）に示すように、ビス３０に接していると共に基体２０にも接している。よって、薄板電極の屈曲部は、ビスを介してだけでなく、基体を介しても電鋳時に電解液で生じる熱を外部へと好適に逃がすことができる。この点に鑑みれば、薄板電極の屈曲部は、電気めっき放熱部と称することもできる。

本発明のめっき用電極では、上述の「肉厚電極の態様」および「嵩高をもたらす屈曲した薄板電極の態様」の如何に拘わらず、電極部材が個片化された形態を有していてよい。つまり、電極部材１０が複数の個片化されたサブ電極１０’の組合せから構成され、そのサブ電極１０’の各々が基体２０に取り付けられる形態であってもよい（図９参照）。かかる場合、そのサブ電極１０’の各々がビス３０によって基体２０に固定化されることになる。

このようなサブ電極の態様では、電極の触媒活性が失活もしくは剥離したり、あるいは、電極部材が腐食もしくは損傷したりする等の不都合が生じた際、その対象となるサブ電極のみを交換できる。つまり、個片化されたサブ電極の態様では、めっき用電極の保守または補修などの点で利便性が増すことになる。

好ましくは、サブ電極１０’の各々が基体の湾曲形状に沿う形態を有している。換言すれば、サブ電極１０’の各々は、基体に固定化した際（又は取り付けられた場合）に基体湾曲に沿う形態を有していることが好ましい。複数のサブ電極が互いに組み合わされて得られる電極部材は、全体として対極のドラム輪郭と陽極の離隔距離を等しく維持する形態を有することが望まれる。肉厚電極１０Ａを個片化したサブ電極１０’が基体の湾曲形状に沿う形態を有することで（図９参照）、ビス３０によってサブ電極１０’を基体２０に固定化すると、サブ電極１０’と基体２０を隙間なく密接させることができる。しかし、サブ電極１０’の厚みが小さい薄板電極１０Ｂにおいては、サブ電極１０’をビス３０によって基体２０へ固定化することでサブ電極１０’が基体形態に追従変形しうる場合には予め湾曲形状に沿う形態を有さなくても良い（例えば、サブ電極の各々が非湾曲形態またはフラット形態を有していてもよい）。

《本発明の電解金属箔の製造装置》
本発明の装置は、電解金属箔を製造するための装置であり、上述のめっき用電極を少なくとも有して成る。つまり、本発明に係る電解金属箔の装置は、陽極として上述のめっき用電極１００、および、陰極としてドラム状の対極２００を有して成る（図９参照）。

本発明の装置において、陽極として用いられるめっき用電極は、電極部材とそれが取り付けられる基体とから少なくとも構成されており、かかる陽極の電極部材が、陰極のドラム状の対極と対向する面として“肉増面”を有する。

本発明の製造装置は、“肉増面”に起因して、陽極のめっき用電極が陰極の対極に対してより近づいた位置関係又はより近傍の位置関係を有する。それゆえ、本発明の製造装置を用いると、電解槽の電圧をより低い状態で運転することができ、電力コストを低減できる。また、陽極として導電性母材の厚みを増すことで、通電時にめっき用電極上の電流分布がより均一化しやすくなり、製造される金属箔の不良発生を減じることも可能である。あくまでも例示にすぎないが、本発明の電解金属箔の装置では、陽極と陰極との間の離隔距離（両電極の近位面間の距離）は好ましくは５〜２５ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍ、更に好ましくは６〜１５ｍｍ（例えば、６ｍｍ〜１０ｍｍ程度）となっている。

金属箔の製造に際しては電気めっきが行われる。よって、本発明の装置は、電解槽を更に有して成る。かかる電解槽内に「陽極としてめっき用電極」および「陰極としてドラム状の対極」が互いに一定の距離を隔てて配置されている。電解槽５０の槽壁の少なくとも一部がめっき用電極の基体２０となっていてよい。つまり、電解槽の槽壁の一部が円弧状に湾曲しており、そのように湾曲した槽壁がめっき用電極の基体を兼ねていてよい。

電解槽では、陰極としてドラム状の対極が回転自在に設けられる。つまり、陰極が回転ドラムとして電解槽に設けられている。具体的には、陰極の回転ドラムの略下半分以上が電解槽の電解液（すなわち、めっき液）に浸漬されるように設けられることが好ましい。ドラム状の陰極自体は、電解金属箔製造に常套的なものであってよい。金属箔製造時においては、陰極のドラムが回転し、それが電解液に接触する際に電着がなされる。ドラムの回転に起因して、電解液に接触した陰極ドラムの一部が空気中へと露出されることになるが、その際にドラム表面から機械的に電着層が剥離される。これによって、所望の金属箔を得ることができる。金属箔は連続的に得ることができるので、それを巻き取るための適当なリール手段が設けられていてもよい。

本発明の製造装置は、電極への給電のためのブスバーを更に有して成る。例えば、ブスバーが、めっき用電極の電極部材および／または基体に対して取り付けられていてよい。このようなブスバーによって、陽極と陰極との間に直流電流を流すことができ、所望の電鋳を実施することができる。また、基体などは、電解液の供給に資する供給口（例えば間隙部）を有していてよい。かかる供給口を介して、消費されるめっき成分を適宜補充することができる。

本発明の製造装置のより詳細な事項、更なる具体的な態様などその他の事項は、上述の《本発明のめっき用電極》で説明しているので、重複を避けるために説明を省略する。

以上、本発明の各種態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく、特許請求の範囲に規定される発明の範囲から逸脱することなく種々の態様が当業者によって具現化され得ると理解されよう。

例えば、本発明では、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、電極部材１０の固定化または安定化のための溝２５が基体２０に設けられていてもよい。つまり、電極部材１０が基体２０に取り付けられた状態において、電極部材１０における“ビス穴の近傍部分１９”が嵌まり込む溝２５が基体２０に設けられていてよい。かかる場合、電極部材１０（特に薄板電極１０Ｂ）の近傍部分１９がビス３０と基体２０との間で挟持されるようになるので、基体に取り付けられる電極部材の固定化または安定化が助力され得る。なお、図示する態様から分かるように、溝２５は、ある態様では基体２０に対してザグリ穴に相当し得るので、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す態様は、電極部材１０（特に薄板電極１０Ｂ）の固定化または安定化にザグリ穴が好適に利用された態様であるともいえる。

図１０（ｃ）に示すように、ビス３０の頭部に非テーパ部分が含まれていてもよい。かかる場合、ビス３０と基体２０との間で挟持される電極部材１０（特に薄板電極１０Ｂ）の部分をより増やすことができる（つまり、図示する態様から分かるように、ビス３０と基体２０との間で挟持される電極部材１０（１０Ｂ）の近傍部分１９を増やすことができる）。よって、基体に取り付けられる電極部材の固定化または安定化がこの点でも助力され得る。

本発明に係るめっき用電極は、電気めっきが実施される様々な分野で利用することができる。特には、電気めっきで金属箔を製造する電鋳で好適に利用できる。あくまでも例示にすぎないが、プリント回路材または二次電池の電極集電体に用いられる金属箔を製造する電解装置の陽極として、本発明に係るめっき用電極を好適に利用することができる。

１０ 電極部材
１０’ 個片化されたサブ電極
１０Ａ 肉厚電極
１０Ｂ 薄板電極
１２ 電極部材の側面部分
１５ 肉厚面
２０ 基体
３０ ビス
４０ 空間（離隔空間）
３５ ビスのテーパ側面
６０ スペーサ
１００ めっき用電極
２００ 対極
Ｈ１ 肉増面から基体との接触レベルまでの垂直距離寸法
Ｈ２ ビスのテーパ高さ寸法

Claims (10)

1. 電解金属箔の製造に用いるめっき用電極であって、
   前記めっき用電極は、電極部材と、該電極部材が取り付けられる基体とから少なくとも構成されており、
   前記電極部材が、ドラム状の対極と対向する面として肉増面を有しており、
   前記電極部材を前記基体に前記取り付けるためのビスを更に有して成り、該ビスがテーパ側面を有し、前記電極部材の側面部分が該テーパ側面と相補的な形状を有しており、
   前記基体にはザグリ穴が設けられ、互いに密接したビス頭部と前記電極部材との組合せが、該ザグリ穴の領域に空間を残しつつ該基体と一体化しており、
   前記電極部材は、厚さが２ｍｍよりも大きい中実の肉厚電極である、めっき用電極。
2. 前記電極部材において前記肉増面から前記基体との接触レベルまでの垂直距離寸法が、前記ビスにおける前記テーパ側面の設置部分に相当するテーパ高さ寸法またはそれよりも大きくなっている、請求項１に記載のめっき用電極。
3. 前記電極部材の断面視にて前記電極部材の側面輪郭が屈曲した形態を有する、請求項１または２に記載のめっき用電極。
4. 前記電極部材が前記ビスによって前記基体に前記取り付けられた状態において、前記ビスの頂面と前記電極部材の前記肉増面とが面一となる、請求項１に記載のめっき用電極。
5. 前記肉厚電極の厚さが前記ビスの前記テーパ側面の設置部分により前記基体に固定化する強度を持つ、請求項１に記載のめっき用電極。
6. 前記肉厚電極の厚さが前記ビスの前記テーパ側面の設置部分に相当するテーパ高さ寸法またはそれよりも大きくなっている、請求項１に記載のめっき用電極。
7. 前記電極部材が、複数の個片化されたサブ電極の組合せから構成されており、該サブ電極の各々が前記基体に前記取り付けられる、請求項１〜６のいずれかに記載のめっき用電極。
8. 前記サブ電極の各々が前記基体に固定化した際に基体湾曲に沿う形態を有する、請求項７に記載のめっき用電極。
9. 前記めっき用電極が陽極であって、前記対極が陰極である、請求項１〜８のいずれかに記載のめっき用電極。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のめっき用電極を少なくとも有して成る、電解金属箔の製造装置。

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