JPH03166395A - 改良されたプレートアノード - 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】 大きな物体の連続的な電気化学的被覆（例えば鋼コイル
のめっき）に対して非犠牲アノードを使用することはよ
く知られている．代表的な電着プロセスは電気亜鉛めっ
きである．このような電着の場合、支持体金属（例えば
、コイルから供給されるシートの形態のｔＳ＞に対し、
しばしば高い線速度で電気化学的被覆プロセスが施され
る．このようなプロセスに対するアノードを設計する場
合、電解賞の流れだけでなく他の動力学等の特性も考慮
に入れなければならない、ということが知られている． 例えば米国特許第４，６４２，１７３号明細書には、電
気亜鉛めっき操作に対する高エネルギー要件だけでなく
、電解質の流れパターンの調整と方向づけをも考慮する
ことによって設計された電極が開示されている．該特許
に記載の構造物においては、電流供給ポスト（ａ　ｃｕ
ｒｒｅｎｔ　ｆｅｅｄ　ｐｏｓｔ）に取り付けられたシ
ート・コネクター（ｓｈｅｅｔ　ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ
）上にて、延伸板状（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ　Ｉａａ＋ｅ
ｌ！ａｒ）アノードが棒状の電流分配器の近くに位置せ
しめられている． さらに電解による電気亜鉛めっき操作においては、プレ
ート状のアノードを使用することが知られている．米国
特許第４，４６９．５６５号明細書では、非水平状態に
配向された金属ストリップがプレート状アノードと向か
いあった形で示されている．電着は、ストリップカソー
ドとプレートアノードとの間の電解質の流れによって進
行する．アノードプレートを使用する場合、そして特に
種々の幅の金属ストリップにめっきしようとする場合、
幅の狭いストリップの周縁に対するめっきがうまくいか
ないことがある．このため、米国特許第４，１１９．５
１５号明細書では、アノードの取り替えを行う必要なく
アノードを種々の幅のストリップに応じてｉｌ１節でき
るよう、内部の鼓形プレートを外部の補足的なＵ一形プ
レートと共に使用することを提唱している． しかしながら、電気亜鉛めっきのような電着操作におい
て使用することができるアノード構造物であって、操作
が経済的に行え、アノード接合部においてすしの形成や
プレートの付着を起こすことなく均一な電着が得られ、
さらにアノードの再被覆も含めて取り替えや修理が簡単
で且つコストがかからないようなアノード構造物の必要
性がなおも叫ばれている．さらに、連続的なエネルギー
供給（本エネルギー供給は、プレートアノード表面の均
一性を損なうことなく行うことができる）を可能にする
確実な電気的接触を有したアノード構造物が必要とされ
ている．例えば、鋼コイルを電気亜鉛めっきするのに有
用な電解質中にアノードが配置され、そしてコイル状の
鋼がアノード面の前及びその近くを袋速に移動する場合
、アノードとカソードとの間隔に関して最良の均一性を
保持することが特に望ましい． 高効率で堅牢な改良されたアノード構造物を作製した．
本アノード構造物を使用すると、可動カソード上に付着
形威された被膜においてすしの形成や付着物の堆積が起
こりにくくなる．本アノード構造物は確実な電気的接触
によって作動させることができるが、アノード表面の均
一性が損なわれることはない． 一般的なＢ様においては、本発明は、 シート又はストリップの形態の可動カソード上に被膜を
電着させるのに使用すべくなされた少なくとも１つの面
を有する固定されたアノード手段、を含んだ少なくとも
実質的に平面状で不撓性のアノード構造物であって、 前記固定アノード手段が、複数のプレートアノ一ドセグ
メントを有するセグメント化されたプレートアノードを
含み、前記複数のプレートアノードセグメントが合わさ
って前記可動シートカソード又は可動ストリップカソー
ドと向き合った関係の広くてフラットなアノード面を与
え、このとき改良点が、前記アノードセグメントを横切
って延びていて前記カソードの移動方向に関してバイア
スカットされている少なくとも１つのバイアスカットエ
ッジ（ｂｉａｓ　ｃｕｔ　ｅｄｇｅ）　、を有する少な
くとも１つのアノードセグメントを含むことにある、 前記アノード構造物 に関する． 本発明のアノードは、カソード上に付着物（例えば亜鉛
を含有した付着物等の金属付着物）を形成させるような
電解槽中の電着操作において特に有用である．このよう
な操作の代表的なものとしては、鋼ストリップ等の支持
体金属ストリップの電気亜鉛めっきがある．本発明のア
ノードは、カソードが可動カソード（例えば、ストリッ
プの形態のコイル状鋼に対する電気亜鉛めっき操作の場
合のような鋼の可動シート）であるときの電着操作にお
いて特に有用である．便宜上、アノードは電着操作での
使用に関して説明されることが多く、また単純且つ明確
に示す意味でこのような操作は電気亜鉛めっき操作と呼
ばれることが多い．しかしながら、周知のように、アノ
ードは他のＴ！１着プロセス（例えば、カド１ウム、ニ
ッケル、スズ、及びニッケル／亜鉛合金によって代表さ
れる金属合金等の金属の付着）を使用した電解槽にて、
並びに陽極酸化処理、電気泳動、及びエレクトロビック
リング（ｅｌｅｃｔｒｏｐｉｃｋｌｉｎｇ）のような電
着以外の操作にて使用されることもある． 図面に関して、各図面における同じ構戒要素に対しては
同じ識別番号を使用している．第ＩＡ図には、従来技術
によるセグメン化されたプレートアノードが１にて概略
的に示されている．示されているアノードは、５つのプ
レートアノードセグメント２から構威されている．単純
化して示しているために、電気供給手段やアノード支持
体手段等は図示されていない．可動カソードは、アノー
ドセグメントの面を横切り、図面の矢印Ａで示された方
向に移動する．第１図を参照すると、本発明のバイアス
カットされたプレートアノード３が示されている．しか
しながら、本プレートアノード３（本発明でない場合に
は一般に長方形である）はバイアスカットエッジ４を有
する．電流分配器によりアノード３に電流が供給され、
該電流分配器はパスワーク（ｂｕｓｓｗｏｒｋ）を通っ
て電源に繋がっている（これらは全て図示せず）．第２
のアノードセグメント（図示せず）は、プレートアノー
ド３のバイアス力ットエッジ４に相対して位置決めする
ためのバイアスカットエッジを有している．このように
、プレートアノード３を構威している一組のセグメント
がある．プレートアノード３は、電解質供給手段（図示
せず）に接続された電解質供給オリフィス５によって貫
通されている．さらにプレートアノード３は、支持体構
造物（図示せず）の所定の位置に保持されている．プレ
ートアノード３のバイアスカットエッジ４は、電解質供
給オリフィス５から離れて配置されている．言うまでも
ないが、バイアスカットエッジに対しては、配置及びカ
ットの角度に関して多くの変形が可能である．１つの広
いアノードプレートにおいては、いくつかのバイアスカ
ットエッジが存在し、そのうちのいくつかのエッジは交
差してもよい．第２図を参照すると、本発明のバイアス
カットブレートアノード３に対するこれら変形の１つが
示されている。本プレートアノード３（本発明でない場
合には一般に長方形である）は、４つのプレートセグメ
ント７．　８．　９．及び１０から構威されており、各
プレートセグメントがバイアスカットエフジ４を有して
いる．電流は、前述した場合と同様にプレートアノード
３に供給される．２つのプレートセグメント９と１０に
は、電解質供給オリフィス５が貫通している．さらにプ
レートセグメン｝　７，　８，　９．及び１０は、支持
体構造物（図示せず）の所定の位置に保持されている．
プレートセグメント７，　８．　９，及びｌＯのバイア
スカットエッジ４は、電解賞供給オリフィス５から離れ
て配置されている． 第３図を参照すると、本発明のバイアスカットプレート
アノード３に対する他の変形が示されている。本プレー
トアノード３（本発明でない場合には一般に長方形であ
る）は、２つのプレートセグメン｝１１と１４から構威
されており、各プレートセグメントは２つのバイアスカ
ットエッジ４を有している．アノードセグメント１１に
は、電解質供給オリフィス５が貫通している．アノード
セグメント１１と１４は、支持体構造物（図示せず）の
所定の位置に保持されている．追加のアノードセグメン
ト（図示せず）は、図面の上部バイアス力ットエッジ４
に相対してこのような追加のセグメントを位置決めする
ためのバイアス力ットエッジを有しており、これにより
全体としてほぼ長方形のプレートアノード３が得られる
．セグメント１１と１４の各バイアスカットエッジ４は
、電解質供給オリフィス５から離れて配置されている． プレートアノード３を作製するとき、各バイアスカット
エッジ４の端部には金属だけが存在していなければなら
ない．すなわち、これらのエッジ４は互いに絶縁されて
おらず、従ってプレートアノード３を据え付ける場合、
これらのエッジにおいては金属と金属が相対している．
一般に、プレートアノード３をセグメントとして製造・
据え付けする際には、各工７ジ４の間にエア・ギャップ
（ａｉｒ　ｇａｐ）が存在する．作動時、このようなギ
ャップには実質上電解質が充填されている．電解質は、
ギャップにおけるプレートセグメント間の電気的接触を
保持するよう作用しうる．しかしながら、バス・バー（
ｂｕｓ　ｂａｒｓ）は通常、業界において従来そうであ
るように、プレートアノード３の幅方向を横切って電流
を供給するよう設計されていると考えられる． 図面において詳細に示されているように、各バイアスカ
ットエッジ４は、直線状の連続的エッジである．さらに
、最良の被覆効率を得るためには、プレートアノード３
の各セグメントが少なくとも１つのバイアスカットエッ
ジ４を有しているのが好ましい。従って、金属ストリッ
プに向かい合った外側エッジにおけるプレートセグメン
ト、及び中心におけるプレートセグメントは、全て少な
くとも１つのバイアスカソトエッジを有しているのが好
ましい．アノード据え付けの際のこれらのエッジは、高
効率を得るため一般にはできるだけ近接される．通常、
隣接セグメントエッジ間のギャップの幅は、０．００１
インチ以下〜最大約０．０３インチの範囲である．最も
効率の良いめっきを行うには、バイアスカットエッジに
おけるセグメント間のギャップ距離が０．００１−　０
．００５インチであるのが好ましい． さらに図面において詳細に示されているように、バイア
スカフトエッジは通常、金属ストリップの移動路に対し
て鋭角となっている．図面においては、示されている角
度は約４０〜約７０″である。これらのエッジは、カソ
ードの移動路の方向に対して約３０〜約７０゜の角度と
なっているのが有利である．最も経済的なプレート付着
層を得るためには、このような角度は約４０〜約６０＠
の範囲が好ましい．プレートアノードセグメントは、第
２図における中央の垂直線によって表わされている如く
、可動カソードの移動路に対して斜めに配置してもよい
し、あるいは第ＩＡ図にて示されている如く、カソード
の移動路に沿って配置してもよい。

バイアスカットされたプレートアノード３に関して、使
用されている構威物質は環境において消滅しえないもの
であり、該物質としては、チタン、コロンビウム、及び
タンタル等の耐熱金１２１（例えばチタンで被覆した鋼
のような、チタン被覆又はチタンめっきの金Ｒ）がある
． プレートアノード３の活性表面は、最良のアノード活性
を得るためには、電気触媒被膜を含んでいるのが好まし
い．こうしたアノード活性は、白金又は他の白金族金属
の被膜により得られるし、あるいはまた白金属金属の酸
化物、マグネタイト、フェライト、コバルトスピネル、
もしくは金属酸化物混合物による被膜のような種々の活
性酸化物被膜（これらは電気化学業界においてアノート
用被膜として開発されているものである）によっても得
られる．被膜用としての白金族金属又は金属酸化物混合
物については、例えば米国特許第３，２６５，５２６；
　３，６３２，４９８；　３，７１１．３８５；及び４
，５２８．０８４号各明細書の１つ以上に一般的に記載
されている．さらに具体的に言えば、このような白金族
金属とし゜ζは、白金、パラジウム、ロジウム、イリジ
ウム、ルテニウム、及びこれらの合金等がある。金属酸
化物混合物としては、これらの白金族金属の少なくとも
１種の酸化物を、バルブメタル又は他の非貴金属の少な
くとも１種の酸化物と組み合わせたものが含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、従来技術によるセグメント化されたアノー
ドの正面図である． 第１図は、本発明によるバイアス力ットアノードの正面
図である． 第２図は、本発明によるバイアス力ットアノードに対す
る１つの変形の正面図である。 第３図は、本発明によるバイアスカットアノードに対す
るさらに他の変形の正面図である．ＦＩＧ．　１ ＦＩＧ．　ＩＡ ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シート又はストリップの形態の可動カソード上に被
   膜を電着させるのに使用すべくなされた少なくとも１つ
   の面を有する固定されたアノード手段、を含んだ少なく
   とも実質的に広い面を有する不撓性のアノード構造物で
   あって、 前記固定アノード手段が、複数のプレートアノードセグ
   メントを有するセグメント化されたプレートアノードを
   含み、前記複数のプレートアノードセグメントが合わさ
   って前記可動シートカソード又は可動ストリップカソー
   ドと向き合った関係の広いアノード面を与え、 そして改良点が、前記アノードセグメントを横切って延
   びていて前記カソードの移動方向に関してバイアスカッ
   トされている少なくとも１つのバイアスカットエッジ、
   を有する少なくとも１つのアノードセグメントを含むこ
   とにある、 前記アノード構造物。 ２、前記バイアスカットエッジが、前記セグメントの幅
   寸法全体にわたって連続的な直線の形で延びている、請
   求項１記載のアノード構造物。 ３、前記プレートアノードに対する全てのアノードセグ
   メントが少なくとも１つのバイアスカットエッジを有す
   る、請求項１記載のアノード構造物。 ４、前記アノードセグメントの前記バイアスカットエッ
   ジが、第２のアノードセグメントのバイアスカットエッ
   ジと相対して位置せしめられている、請求項１記載のア
   ノード構造物。 ５、前記アノードセグメントの相対したバイアスカット
   エッジが、約０．０２５４〜約０．７６２ｍｍ（約０．
   ００１〜約０．０３インチの非絶縁ギャップによって隔
   てられている、請求項４記載のアノード構造物。 ６、電着工程中において、前記ギャップが少なくとも実
   質的に電解質で満たされる、請求項５記載のアノード構
   造物。 ７、隣接したアノードセグメントが、前記ギャップを横
   切って導電的に接触している、請求項６記載のアノード
   構造物。 ８、前記バイアスカットエッジが、前記アノードセグメ
   ントを通って前記可動カソードの移動路の方向に対し約
   ３０〜約７０゜の角度にて延びている、請求項１記載の
   アノード構造物。 ９、前記固定アノード手段が前記の広いアノード面を貫
   通した少なくとも１つの電解質入口オリフィスを含み、
   前記バイアスカットエッジが前記オリフィスから離れて
   配置されている、請求項１記載のアノード構造物。 １０、前記の広いアノード面に電解質を供給するための
   電解質供給手段が前記電解質入口オリフィスと繋がって
   いる、請求項９記載のアノード構造物。 １１、前記の広くてフラットなアノード面が電気触媒被
   膜を有する活性アノード面である、請求項１記載のアノ
   ード構造物。 １２、前記の電気触媒被膜が、白金族の金属を含有する
   か、あるいは白金族金属の酸化物、マグネタイト、フェ
   ライト、及びコバルト酸化物スピネルからなる群から選
   ばれる少なくとも１種の酸化物を含有する、請求項１１
   記載のアノード構造物。 １３、前記の電気触媒作用による被膜が、バルブメタル
   の少なくとも１種の酸化物と白金族金属の少なくとも１
   種の酸化物との酸化物混合物質を含有する、請求項１１
   記載のアノード構造物。 １４、前記プレートアノードセグメントが曲げられ、そ
   して前記の曲げられたセグメントが曲線状のカソードと
   同心関係にて離れて配置される、請求項１記載のアノー
   ド構造物。