JPH01152294A - 不溶性アノード用材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は種々の水溶液電解に使用される不溶性７ノード
用材料の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に水溶液電解、例えばＺｎ、　Ｃｄ、　Ｃｒ、　Ｃ
ｏ。

Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ等の非鉄金属の電解採取では、鉛合金
、黒鉛、チタン上の白金めっき、あるいは白金クラッド
が不溶性アノード用材料として用いられている。また、
他の水溶液電解の例である電気めっきにおいても不溶性
アノードが用いられることがある。

一般には、亜鉛、錫、ニッケル、銅等の電気めっきにお
いて、アノード材料としてはめっきされる金属と同じ金
属、すなわち、例えば亜鉛めっきにおいては亜鉛が、錫
めっきにおいては錫が用いられる。これらのアノードを
前記不溶性アノードに対し可溶性アノードと呼ばれてい
る。しかし、この可溶性７ノードはめっき時における電
解による溶解により消耗するので、めっき素材とアノー
ドとの間隔（極間距離）が広がり浴電圧が上昇する。こ
れによる電力損失を防ぐため極間距離を一定に保つため
の調整、あるいはアノードの取り代えという工程上の煩
雑さを生じている。

このような欠点を解決するための方法に、電解による溶
解の非常に少ない不溶性アノードを使う方法がある。

最近、電気めっき工程における生産性の点から高速めっ
きの必要性が高まっており、この場合、可溶性アノード
であるとアノードの消耗は非常に速くアノードの調整お
よび取り代え作業を頻繁に行なわねばならずこれは電気
めっき工程における生産性の大きな障害となるので、不
溶性アノードの採用が活発である。また、可溶性アノー
ドを採用した場合、アノード電流効率がカソード電流効
率より高いとめっき液中にアノード金属のイオン濃度が
増加し液バランスがくずれ、めっき品の品質低下あるい
はめっきの継続が不可能となることがある。このような
場合には不溶性アノードを採用し液バランスの調整は、
必要な金属イオンを含む溶液の補給により行なうか、あ
るいは可溶性アノードと不溶性アノードの併用により解
決する場合が多く、このような不溶性アノードとしては
前記電解採取の場合と同様の材料が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような電解採取あるいは電気めっき
における不溶性アノード材料に、現在完全に性能上満足
できるものが少なく種々の欠点を有している。

例えば、電解液が硫酸−硫酸塩溶液の場合、不溶性アノ
ードとして鉛合金を用いることが多いが、このアノード
から電解液中に微量溶出する鉛イオンが蓄積されると、
得られた電析物に鉛が含有され種々の悪影響を及ぼすこ
とが知られている。

また、不溶性アノードとして黒鉛を採用した場合、黒鉛
の酸化あるいは黒鉛の脆さに起因する電解液中への脱落
により消耗し黒鉛の寿命が短く、さらに電解液中に脱落
した黒鉛粉により電解液が汚染され種々の悪影響を及ぼ
すという問題がある。

また、白金めっき、あるいは白金クラッドについてはそ
のコストが高く、さらに白金が軟質なため電解液中のス
ラッジ等により摩耗し電解による溶解と加え消耗するた
め予想外に寿命が短いという欠点もある。

また、不溶性アノード電極表層材として比強度および耐
食性に優れたチタンを使用するとチタン表面に不働態膜
が厚く形成され浴電圧の上昇を招き、ついには通電不能
となるという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、ニッケ
ル表面にチタンとニッケルの合金層を形成することによ
り通電中の不働態膜形成を抑制できる不溶性アノード用
材料の製造方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためニッケル基村上にチタ
ンを被覆し、その後熱処理を施すことにより表面にチタ
ンとニッケルの合金層を形成させることを特徴とする不
溶性アノード用材料の製造方法であり、被覆されたチタ
ンの厚さが０．１μｍ以上、１０ａｎ以下とすることを
特徴としている。

そして、ニッケル基材上にチタンを被覆する方法として
はクラッド、蒸着法、溶射を用いることを特徴としてい
る。

次に、本発明について詳細に述べる。

本発明の不溶性アノード電極表面にはチタンを使用する
。チタンは耐食性に優れる材料であるがチタンをアノー
ドとして通電すると、チタン表面に不働態膜が厚く形成
され浴電圧の上昇を招き、ついには通電不能となる。こ
の通電時に厚く形成される不働態膜を抑制するためチタ
ン−ニッケルを合金化することが有効であるが、しかし
チタン−ニッケル合金は加工性が非常に悪いため、不溶
性アノードとして一般に用いられる板や線への加工が困
戴である。

そこで、本発明者らは研究の結果、不溶性アノードとし
ての特性は優れるものの、このように加工性に劣るチタ
ン−ニッケル合金を不溶性アノード用材料として用いる
ことができる製造方法を完成させたものである。

すなわち、ニッケルを板あるいは線に加工した後１表面
をチタンで被覆し、その後熱処理することにより表面に
ニッケルとチタンとの合金層を形成させる方法を得た。

本発明がニッケル基村上にチタンを被覆し熱処理をする
のは表面のチタン層を熱拡散によりチタンとニッケルの
合金層とするためである。表面のチタン層をすべて金属
間化合物とするため、最初に被覆したチタンの厚さに応
じて熱処理の温度と時間を決める必要がある。熱処理は
１通常基材であるニッケルの融点以下の温度６５０℃〜
１４５０℃、好ましくは７５０℃〜１３５０℃で行なわ
れる。

そして、この合金層は表面からニッケル母材へ向かって
順にＴｉ、Ｎｉ、Ｔ１Ｎｉ、Ｔ１Ｎｉ、と３層から構成
される。これら３種類の金属間化合物を別々に作製し、
試験したところ、いずれもアノードとして通電した場合
の浴電圧の上昇が認められないことがわかった。

さらに、不溶性アノードには成分金属の溶出がないこと
も要求されこの点に関してはＴｉ、Ｎｉが最も優れてい
ることがわかった。よってＴｉ、Ｎｉは不溶性アノード
としての特性に非常に優れるものであり、本発明方法に
より製造された電極表面は最外層がＴｉ、Ｎｉであるた
め、非常に有利である。

また、好ましくは被覆されたチタンの厚さを０．１　μ
ｍ以上、１０ｎｍ以下とする理由は、０．１μｍ未満で
あると熱処理後形成されるチタンとニッケルの化合物が
薄いため不溶性アノードとしての寿命が短＜、ｉｏａｍ
を越すと熱処理に非常な長時間を要し経済的ではないか
らである。

そして、チタン基材を被覆する方法としてクラッド、蒸
着、溶射を選んだのは、これらの方法であるとチタンを
容易に均一な厚みで被覆することができるからである。

〔実施例〕

以下、本発明に係る製造方法により製造した不溶性アノ
ード用材料に関する具体的実施例について説明する。

本発明の方法により製造した実施例材料および比較材料
の電解採取、あるいは電気めっきにおける不溶性アノー
ド性能を調べるために、１００日間連続通電した後のア
ノード物質の重量変化を求める実験を行なった。

電解採取、あるいは電気めっきにおける電解液としでは
硫酸浴あるいは塩酸浴が一般的であるから、本実験も硫
酸３０ｖｏｕ％、あるいは塩酸３０ｖｏＩ１％溶液中で
アノードとして通電実験を実施した。そしてこの実験に
おいては液温を５０℃として対極（カソード）には５Ｕ
Ｓ３０４板を用い、電流密度１０Ａ／ｄイ、極間距離５
ａ１１として電解し、浴電圧の経時変化および１００日
間連続通電した後のアノード物質の重量変化を求めた。

第１表 この実験は、第１表に示す各種条件で本発明方法に係る
不溶性アノードである供試材Ｎα１乃至Ｎα４をつくり
、比較材料である供試材Ｎα５乃至Ｎα７と比較実験を
行なった。

上記実験の結果は第２表および第１図に示すとおりであ
った。

第２表 この実験結果から次の事実が明らかとなった。

■本実施例材料である供試材Ｎα１乃至Ｎα４はニッケ
ルの被覆方法が電気めっき、クラッド、蒸着のいずれも
１００日間通電後の重量減が硫酸浴では０　、３１　ｍ
ｇ／ｄｉ以下であり、塩酸浴においても０．４１■／ｄ
ｎ（以下と微量であり、長期にわたり浴電圧が安定して
いる。

■なかでもチタンの厚さが　１．３μｍの供試材Ｎα３
は硫酸浴、塩酸浴のいずれでも少ない重量減を示した。

■チタン板に５μｍの白金めっきを施した供試材＆５は
重量減が本実施例より大きく、他の比較例に比べれば少
量であるが摩耗し易く高価なため経済的に問題がある。

■黒鉛、鉛の比較材料の供試材Ｎα６およびＮα７はい
ずれも重量減が大きく電解液の汚染が著しく進み、浴電
圧も大幅に上昇した。

また、通電日数に対する浴電圧の変化は第１図に示した
とおりであり、図においてＡはＮα６およびＮα７の供
試材のものであり、Ｂは本実施例Ｈａ　１乃至Ｎｏ　４
の供試材のものを示している。

以上のとおり上記実験により本発明方法により製造され
た不溶性アノードはいずれも１００日間通電後の重量減
が微量であり、長期にわたり不働態膜が形成されること
がなく浴電圧が安定しており、また電解液中への脱落が
ないため電解液に悪影響を及ぼすこともない。

〔発明の効果〕

上記の本発明によれば、ニッケル基材上にチタンを被覆
し、その後基材であるニッケルの融点以下の温度６５０
℃〜１４５０℃、好ましくは７５０°Ｃ〜１３５０℃で
熱処理を施すことにより表面にチタンとニッケルの合金
層を形成させるようにしたので、電解採取、あるいは電
気めっきに使用できる不溶性アノード用材料を容易に製
造することができるとともに１本発明により製造された
不溶性アノードは長期にわたり不働態膜が形成されるこ
となく浴電圧が低く安定しており、電流効率、エネルギ
ー効率が良く、極めて優れた不溶性アノード用材料が得
られる。

また、本発明の方法は従来の白金めつきや白金クラッド
などに比べて単価も安く経済性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例材料および比較材料の通電
日数に対する浴電圧の変化を示した実験結果のグラフで
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケル基材上にチタンを被覆し、その後熱処理
   を施すことにより表面にチタンとニッケルの合金層を形
   成させることを特徴とする不溶性アノード用材料の製造
   方法。
2. （２）被覆されたチタンの厚さが０．１μｍ以上、１０
   ｍｍ以下とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載された不溶性アノード用材料の製造方法。
3. （３）ニッケル基材にクラッド、蒸着、溶射によりチタ
   ンを被覆することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載された不溶性アノード用材料の製造方
   法。