JPH0244906B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明は電解槽構造体のニツケルめつき方法に
関するものである。 （従来技術） 塩化アルカリ電解槽や水電解槽の陰極室や陰極
基材等の電解槽構造体には、従来軟鋼、鉄、ステ
ンレス鋼が使用されていた。これらの材料は水素
過電圧が高いので、表面をニツケル、コバルト、
白金、金、銀、ロジウム、ルテニウム、パラジウ
ム、イリジウム等の物質で活性被覆を施すことに
より水素過電圧を改良する方法が提案されてい
る。しかしながら、鉄、軟鋼、ステンレス鋼の様
な鉄系材料を陰極基材に使用した場合、電解中に
鉄が溶出しこの溶出した鉄イオンが陰極基材に電
析し、活性表面を被覆してしまう。その結果電極
の活性が失われ槽電圧が上昇する。 また陰極室の腐蝕が進行すると、やがて陰極室
に穴が空き、電解不能ともなる。 これらの防止策として、陰極室や陰極基材等電
解槽構造体をニツケルめつきする方法が提案され
ている。例えば特開昭59−59890には、鉄系金属
材料からなる陰極表面を活性被覆する前に、還元
剤の存在下無電解ニツケルめつきする方法の記載
があり、同方法で軟鋼、ステンレス等を用いるこ
とができるとしている。但し実施例には軟鋼のみ
で、ステンレスは記載されていない。 ステンレス鋼に無電解ニツケルめつき膜を均一
に付けることは甚だ困難である。一般には、前処
理としてニツケルのストライクめつきを行うこと
が推奨されている（例えば石橋知著「金属表面技
術講座９：無電解メツキ」（朝倉書店）1968年）。 しかしながら複雑な形状のもの、例えば、ステ
ンレス製の反応槽、輸送管、バルブ、ポンプ、熱
交換器、電極、電解槽等のものにストライクめつ
きを均一に施すことは極めて困難であつて種々の
問題がある。 （発明の目的） 本発明者らは、以上の点に鑑み、陰極室や陰極
基材等複雑な形状からなる電解槽構造体を容易に
ニツケルめつきする方法を得る目的で鋭意検討を
行つた。その結果、意外にも、ストライクめつき
処理することなく、酸処理による活性化後直接ニ
ツケルめつきすることにより上記目的を充分達成
し得ることを見出し、本発明を完成したものであ
る。 （発明の構成） 本発明は、陰極室や陰極基材等電解槽構造体の
ステンレス鋼部分をニツケルめつきするに当り、
ストライクめつきによる前処理を行うことなく酸
処理による表面活性化後直接無電解ニツケルめつ
きすることを特徴とする電解槽構造体のめつき方
法である。 本発明の電解槽構造体は通常イオン交換膜法塩
化アルカリ電解に用いられるものであり、陰極室
の構造はフイルタープレス型で単極式、複極式の
いずれでもよい。 本発明のステンレス鋼としてはSUS304、
SUS310S、SUS316等オーステナイト系ステンレ
ス鋼が用いられる。 めつきされる部分は接液部のみでよく、その他
の部分はテープ等でシールする。 無電解ニツケルめつきの前処理として脱脂、ブ
ラスト処理等を施し、酸処理による活性化がスム
ーズになるようにする。酸処理による活性化は塩
酸、硫酸、硝酸、フツ酸、過塩素酸、蓚酸、蟻酸
等の無機又は有機酸の１種又は２種以上の混合液
が使用でき温度30〜90℃、時間10分〜３時間処理
するのが好ましい。 酸処理による活性化後水洗することなく直接無
電解ニツケルめつき浴中でめつきする。水洗工程
を入れると均一なめつき面は得られない。活性化
後直ちに無電解めつき工程を実施し難い場合は、
ポリエチレンシート等で酸処理面をカバーして湿
潤状態を保持し空気中での乾燥を防止すれば活性
状態を保つことができ、無電解ニツケルめつき浴
中で均一な被覆層を得ることができる。これは通
常ステンレス鋼表面を覆つている不働態酸化膜が
酸処理によつて除去されるので直接無電解めつき
を施すことにより均一なめつきが可能となると考
えられる。 無電解ニツケルめつき液は通常のものでよく、
例えば塩化ニツケル、硫酸ニツケル等に次亜リン
酸ナトリウム、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリ
ウム、オキシ酢酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、
クエン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、リン
ゴ酸、ホウ酸、塩化アンモニウム等の還元剤、錯
化剤、緩衝剤を加えて調整したものが用いられ
る。 また、めつき液に分散剤として、例えば酸化チ
タン、炭化けい素、炭化タングステン、酸化ジル
コニウム、窒化けい素等を加えて耐蝕性、耐摩耗
性を改善したものを用いてもよい。 無電解ニツケルめつきは通常の条件で行われ
る。例えば80〜100℃で、めつき膜厚が５〜200μ
ｍ好ましくは10〜100μｍまでめつきされる。 めつき液の濃度管理及びPH管理は自動で行うこ
とが好ましい。めつき液は通常ポンプ送液される
ので撹拌機により撹拌しながらめつきする。液撹
拌が充分でない場合は、不活性ガス等により適宜
バブリングしてもよい。 陰極室や陰極基材等電解槽構造体に無電解ニツ
ケルめつきを行つた後、陰極基材表面を低水素過
電圧の物質でコーテイングすることにより、省エ
ネルギー型電解槽を作ることが可能となる。 好ましいコーテイング材料としては例えばニツ
ケル、コバルト、白金、金、銀、ロジウム、ルテ
ニウム、パラジウム、イリジウム等が挙げられ、
電気めつき、溶射、熱分解等の方法により陰極基
材表面にコーテイングすることができる。 ステンレス鋼製の陰極室とニツケルの陰極基材
とを組合わせて用いる場合は陰極室を無電解ニツ
ケルめつきし、陰極基材は低水素過電圧の活性被
覆を行つてからこれを陰極室に溶接してもよい。 このようにして本発明の方法によつて得られる
ニツケルめつき膜は、ストライクめつきによる前
処理を施したものと比較しても殆んど差異のない
均一な被覆層である。 （発明の効果） 本発明の方法によつて陰極室や陰極基材等電解
槽構造体のステンレス鋼部分をストライクめつき
による前処理工程を省略して酸処理後直接無電解
ニツケルめつきすることにより、複雑な形状のも
のでも極めて簡単な操作で被覆層の均一な厚さの
ものが得られるので、本発明は量産に適した経済
的にも有利な方法であつて産業的意義が極めて大
きいということができる。 以下更に具体的に実施例で説明する。 実施例 １ SUS304よりなる単極式イオン交換膜電解槽の
陰極室（高さ1000×長さ1500×幅50mm）に
SUS304製エキスパンドメタル（サイズ1000×
1500mm、目開き12.5mmlw×7.0mmsw、lwは長径、
swは短径）を溶接し次の方法により無電解ニツ
ケルめつきを行つた。トリクレンによる脱脂後、
接液部以外はテープでシールし15％HClに50℃で
２時間処理し活性化を行なつた。活性化後水洗せ
ずに直接無電解ニツケルめつき液浴中に移した。
液組成は塩化ニツケル30ｇ／、次亜リン酸ナト
リウム10ｇ／、ヒドロキシ酢酸ナトリウム50
ｇ／でありPH４〜６温度90℃で３時間めつきを
行つた。液濃度及びPHは自動管理システムで行つ
た。めつきは均一にされていた。次にロダンニツ
ケル80ｇ／、クエン酸120ｇ／、塩化アンモ
ニウム50ｇ／、温度30℃電流密度5A／ｄm²で
30分間ニツケル−イオウめつきの活性被覆した。
陽極には陰極と同形状のPt−Ir合金被覆チタン電
極を使用した。 この陰極のイオン交換膜電解槽にセツトして電
解試験を行つた。陽極に同形状の酸化ルテニウム
被覆チタン電極をイオン交換膜にデユポン社製の
ナフイオン901を使用し極間距離３mmで電解した。
電解条件は次の通りであつた。 陽極液NaCl濃度 250ｇ／ 陰極液NaOH濃度 30〜32wt％ 温 度 80℃ 電流密度 25A／ｄm² 300日間の運転期間中槽電圧は3.18〜3.20Vでほ
ぼ安定しており水素過電圧も平均で150ｍＶであ
り、陰極液中の鉄イオン濃度は0.1ppm以下であ
つた。 実施例 ２ SUS304製の単極式イオン交換膜電解槽の陰極
室を実施例１と同様の方法で無電解ニツケルめつ
きをした。この陰極室にニツケル製のエキスパン
ドメタル（サイズ1000×1500mm、目開き12.5mmlw
×7.0mmsw）上に白金の熱分解めつきした陰極基
材を溶接により取りつけた。白金の熱分解めつき
は次の条件で行つた。 H₂PtCl₆・6H₂O 2.0ｇ ラベンダー油 25ml エチルアルコール 15ml 上記めつき液をニツケルラス上にハケ塗りし
120℃で乾燥後450℃の電気炉で10分間焼成を行な
つた。 見掛け面積に白金が3.0ｇ／m²付着するまでコ
ーテイングをくり返した。この様にして活性化し
た陰極基材をニツケルメツキしたSUS304製の陰
極室を溶接した。この活性化した陰極を実施例１
と同一の条件で電解した。１年間運転を継続した
が槽電圧は3.08〜3.12Vでほぼ安定であつた。ま
た水素過電圧は80〜100ｍＶでほとんど変化せず
陰極液中の鉄イオン濃度は0.1ppm以下であつた。 比較例 １ 前記実施例１において、15％HClによる活性化
処理をしなかつた以外は実施例１と同様に試験し
た結果を表１に示した。 比較例 ２ 前記実施例１において、15％HClによる活性化
処理後大気中で24時間放置乾燥した以外は実施例
１と同様に試験した結果を表１に示した。 比較例 ３ 前記実施例１において、15％HClによる活性化
処理後水洗した以外は実施例１と同様に試験した
結果を表１に示した。

【表】 は多数のピンホールが認められた。
比較例 ４ 前記実施例１記載と同一のイオン交換膜電解槽
の陰極室の接液部を次の条件でニツケルストライ
クめつきした。 塩化ニツケル 240ｇ／ 濃塩酸 125ｇ／、 電流密度 5A／ｄm² 液温 20℃ めつき時間 10分間 陽極 ニツケル板 陰極液の出入口ノズルは十分にストライクめつ
きされなかつた。次に、無電解ニツケルめつきを
した。出入口ノズル部分には多数のピンホールが
認められた。更にニツケル−イオウめつきをし
て、実施例１と同様の条件で電解したところ、陰
極液中の鉄イオン濃度は1.2ppmであつた。 比較例 ５ 実施例１と同様の単極式イオン交換膜電解槽の
陰極に無電解ニツケルめつきをせずにニツケル−
イオウめつきの活性被覆を実施例１と同様に行な
つた。 この陰極を実施例１と同一の条件で電解した。
初期の電槽電圧は3.20Vであつたが徐々に上昇し
30日目には3.45Vになつた。また鉄イオン濃度は
初期より平均で1.8ppmであつた。電解槽を解体
して調べたところ、陰極基材表面は電析した鉄で
覆われていた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 陰極室や陰極基材等電解槽構造体のステンレ
   ス鋼部分をニツケルめつきするに当り、ストライ
   クめつきによる前処理を行うことなく酸処理によ
   る表面活性化後湿潤状態を保持し水洗せずに直接
   無電解ニツケルめつきすることを特徴とする電解
   槽構造体のめつき方法。