JPH0578879A - Metallic anode for electrolytic acid solution containing fluoride or fluoroaniline complex - Google Patents
Metallic anode for electrolytic acid solution containing fluoride or fluoroaniline complexInfo
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- JPH0578879A JPH0578879A JP4044853A JP4485392A JPH0578879A JP H0578879 A JPH0578879 A JP H0578879A JP 4044853 A JP4044853 A JP 4044853A JP 4485392 A JP4485392 A JP 4485392A JP H0578879 A JPH0578879 A JP H0578879A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】アニオン性フルオロ錯体を含有す
る電解質は、金属、たとえば、鉛、スズ、クロムを電解
的に回収する一般技術に通常用いられている。電池のス
クラップから鉛を回収するという特定の場合には、スク
ラップを、テトラフルオロボレートBF4 -およびヘキサ
フルオロシリケートSiF6=を含有する酸性溶液で浸
出させる。これらの溶液の電解によって鉛が固体析出物
として得られ、そのため電解セルは隔膜が不要で、極め
て簡単な構造をしている。しかしながら、この利点は従
来、酸素が発生するアノードのアニオン性フルオロ錯体
の侵食作用に対する基質の抵抗性がほとんどないために
相殺されている。さらに、金属のガルバニック析出に対
して鉛を減少させる二酸化鉛の生成を伴う寄生反応が起
ることがあり、従って系の総合効率が低下する。BACKGROUND OF THE INVENTION Electrolytes containing anionic fluoro complexes are commonly used in the general art of electrolytically recovering metals such as lead, tin and chromium. In the particular case of recovering lead from battery scrap, the scrap is leached with an acidic solution containing tetrafluoroborate BF 4 − and hexafluorosilicate SiF 6 ═. By electrolysis of these solutions, lead is obtained as a solid precipitate, so that the electrolytic cell does not require a diaphragm and has an extremely simple structure. However, this advantage has traditionally been offset by the little resistance of the substrate to the attack of the anionic anionic fluoro complex of the oxygen generating anode. In addition, parasitic reactions can occur with galvanic precipitation of the metal with the formation of lead dioxide which reduces lead, thus reducing the overall efficiency of the system.
【0002】[0002]
【従来の技術】先行技術を入念に考察すると、たとえば
米国特許第3,985,630号、同第4,135,9
97号、同第4,230,545号、同第4,272,
340号、同第4,460,442号、同第4,83
4,851号およびイタリア特許出願第67723A/
82号に教示が認められた。すなわち、下記のように結
論づけることができる。When the prior art is carefully considered, for example, U.S. Pat. Nos. 3,985,630 and 4,135,9.
No. 97, No. 4,230,545, No. 4,272,
No. 340, No. 4,460, 442, No. 4,83
4,851 and Italian Patent Application No. 67723A /
No. 82 taught. That is, the following can be concluded.
【0003】−二酸化鉛で被覆するかまたは単独の炭素
または黒鉛でできたアノードは技術的に公知であるが、
酸素発生という酸化作用によって100時間という範囲
内の幾分限られた活性寿命を示す。これがアノードを取
替える維持費、さら必然的な生産損失に関連する付随的
なコストを高めることは明らかであり、 −二酸化鉛、白金、または白金族金属の酸化物で被覆さ
れたチタンでてきたアノードは炭素または黒鉛に比べれ
ば遥かに程度は少ないけれども、依然として腐食され、
いずれの場合も高い構成コストを相殺するには不十分で
あり、 −白金金属または金属酸化物で被覆したタンタルででき
たアノードはチタンよりははるかに寿命が長いが、製造
コストが極めて高く、 −任意の種類のアノード上への二酸化鉛析出の寄生反応
は、浸出溶液に適当な抑制剤、たとえばリン酸、アンチ
モン酸またはヒ酸を添加して起らないようにすることが
できる。しかし、必要とする量が鉛金属析出物の緻密さ
を損うことがある。この問題は、白金族の金属または金
属酸化物、およびヒ素、アンチモン、ビスマス、スズの
群に含まれる少なくとも1つの元素でできたコーティン
グを有するアノードの力を借りることによって克服され
る。この場合には、二酸化鉛のアノード析出を防ぐため
に著しく少量の抑制剤が必要であって、生成した鉛析出
物の劣化がなくなる。Anodes coated with lead dioxide or made of carbon or graphite alone are known in the art,
It exhibits a rather limited active life in the range of 100 hours due to the oxidizing action of oxygen evolution. It is clear that this adds to the maintenance costs of replacing the anode, as well as the attendant costs associated with the consequential production losses: -Anodes made of titanium coated with lead dioxide, platinum, or platinum group metal oxides. Is far less than carbon or graphite, but is still corroded,
In each case, it is not sufficient to offset the high construction costs, and the anode made of tantalum coated with platinum metal or metal oxide has a much longer life than titanium, but is extremely expensive to manufacture, The parasitic reaction of lead dioxide deposition on any type of anode can be prevented by the addition of suitable inhibitors to the leach solution, such as phosphoric acid, antimonic acid or arsenic acid. However, the required amount may impair the denseness of the lead metal deposit. This problem is overcome by aiding the anode with a coating made of platinum group metals or metal oxides and at least one element from the group of arsenic, antimony, bismuth, tin. In this case, a remarkably small amount of inhibitor is required to prevent the anodic deposition of lead dioxide and the deterioration of the lead deposit formed is eliminated.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように、先行技術
は、広範な産業用途にいずれも必要な特徴である(10
00時間以上の)長寿命のみならず低コストを与えるア
ノードをもたらさないことは明らかである。As described above, the prior art is a feature necessary for a wide range of industrial applications (10).
It is clear that it does not result in an anode that gives a low cost as well as a long life (> 00 hours).
【0005】本発明は、低コスト、アニオン性フルオロ
錯体および遊離のフッ化物さえも含有する溶液中での酸
素発生という攻撃的な状態に対するすぐれた抵抗性、必
然的にエネルギー消費が少ない低電解電位の、酸素発生
に対する良好な触媒特性を特徴とするアノードを提供す
ることによって先行技術の欠点の克服を可能にする。The present invention is of low cost, excellent resistance to the aggressive condition of oxygen evolution in solutions containing even anionic fluorocomplexes and even free fluorides, and a low electrolysis potential which necessarily consumes less energy. It is possible to overcome the drawbacks of the prior art by providing an anode characterized by good catalytic properties for oxygen evolution.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のアノードは、オ
キシドまたはオキシフルオリドの保護層を形成すること
によって、不動態化することができる1つ以上の金属ま
たは金属合金、および酸素発生を容易にすることが可能
な適当な元素の1つ以上の化合物でできたマトリックス
を含み、該元素はマトリックス中に包囲されているかも
しくは外面コーティングの形でマトリックスに適用され
ている。該アノードは、テトラフルオロボレートおよび
ヘキサフルオロシリケートのようなフルオロ錯体アニオ
ンまたは遊離フルオリドを含有する溶液から、鉛、ス
ズ、クロムを析出させる電気冶金学的方法に用いるのに
適当である。The anode of the present invention facilitates oxygen evolution by forming one or more metals or metal alloys that can be passivated by forming a protective layer of oxide or oxyfluoride. It comprises a matrix made of one or more compounds of suitable elements which are capable of being encapsulated in the matrix or applied to the matrix in the form of an outer coating. The anode is suitable for use in electrometallurgical processes to deposit lead, tin, chromium from solutions containing fluorocomplex anions such as tetrafluoroborate and hexafluorosilicate or free fluoride.
【0007】また、本発明は、アノードおよびカソード
を備え、テトラフルオロボレートおよびヘキサフルオロ
シリケートのようなアニオン性フルオロ錯体および金属
イオンを含有する酸性溶液を供給した電池中の金属を回
収する電解方法を含み、この場合該アノードは前記のタ
イプである。The present invention also provides an electrolysis method for recovering metals in a battery provided with an acidic solution containing an anionic fluoro complex such as tetrafluoroborate and hexafluorosilicate and a metal ion, which comprises an anode and a cathode. Included, in which case the anode is of the type described above.
【0008】以下の説明は、簡単にするため鉛を電解回
収する特定の事例を考察する。この方法において、電解
すべき浸出溶液は下記の組成を有している。The following discussion considers the particular case of electrolytic recovery of lead for simplicity. In this method, the leach solution to be electrolyzed has the following composition:
【0009】−テトラフルオロホウ酸、HBF4、また
はヘキサフルオロケイ酸、H2SiF6:40−240g
/l; −溶存鉛:40−80g/l; −温度:15−35℃; −電流密度(アノードおよびカソードの):150−2
000A/m2。-Tetrafluoroboric acid, HBF 4 , or hexafluorosilicic acid, H 2 SiF 6 : 40-240 g
/ L; -Dissolved lead: 40-80 g / l; -Temperature: 15-35 ° C; -Current density (for anode and cathode): 150-2
000 A / m 2 .
【0010】電解は、アノードとカソードとの間で生
じ、以下の反応を伴う。Electrolysis occurs between the anode and the cathode and involves the following reactions.
【0011】 −カソード:Pb++(錯体)+2e-−−−>Pb(緻密な金属) −アノード:H2O−2e-−−−>2H++1/2 O2(主反応) Pb++(錯体)+2H2O−2e-−−−>PbO2+4H+(寄生反応) 適当なアノード用元素:チタン、ニオブ、タンタル、タ
ングステンまたはそれらの合金、たとえば −チタン−パラジウム(Pd 0.2%), −チタン−ニッケル(Ni 0.5−1.5%); −チタン−イットリウム −チタン−タンタル(Ta 0.5−5.0%) −チタン−ニオブ(Nb 0.5−5.0%) −チタン−タングステン(W 0.5−5.0%) −銅−タンタル(ニオブ); −チタン−タンタル(ニオブ); さらに、元素粉末を焼結するか、または適当な型の中に
融解して流し込むことによって得られるニッケル−銅合
金は前記溶液と接触すると容易に不動態化すること、す
なわち、銅含有量が2.5ないし30%、より好ましく
は5ないし20%の範囲内にある場合に、該合金はオキ
シドまたはオキシフルオリド不溶性フルオリドの保護層
で被覆されることが見出されたことは驚くべきことであ
った。[0011] - cathode: Pb ++ (complex) + 2e - ---> Pb (dense metal) - anode: H 2 O-2e - --- > 2H + +1/2 O 2 ( main reaction) Pb + + (complex) + 2H 2 O-2e - ---> PbO 2 + 4H + ( parasitic reactions) suitable anode elements: titanium, niobium, tantalum, tungsten, or alloys thereof, for example - titanium - palladium (Pd 0.2 %),-Titanium-nickel (Ni 0.5-1.5%);-titanium-yttrium-titanium-tantalum (Ta 0.5-5.0%)-titanium-niobium (Nb 0.5-5. 0%)-Titanium-Tungsten (W 0.5-5.0%)-Copper-Tantalum (niobium);-Titanium-Tantalum (niobium); Further, sintering elemental powder or in a suitable mold. By melting and pouring into The resulting nickel-copper alloy is readily passivated on contact with the solution, i.e. when the copper content is in the range 2.5 to 30%, more preferably 5 to 20%. It was surprising that it was found to be coated with a protective layer of oxide or oxyfluoride insoluble fluoride.
【0012】上記金属上に形成される保護フィルムの低
い導電率は、高電位、従って、鉛回収プロセスにおい
て、大きなエネルギー消費を生じる。The low electrical conductivity of the protective film formed on the above metals results in high potentials and thus high energy consumption in the lead recovery process.
【0013】タングステンおよびニッケル−銅合金を用
いる場合に、適当な元素を金属マトリックス中に分散さ
せると、酸素発生電位が著しく低下して、エネルギー消
費を鉛製造用工業的用途に実際に受け入れられるレベル
に至らせることが認められている。When using tungsten and nickel-copper alloys, dispersing the appropriate elements in the metal matrix significantly reduces the oxygen evolution potential, making energy consumption practically acceptable for lead-producing industrial applications. Is allowed to reach.
【0014】ニッケル−銅系のアノードの場合の適当な
化合物はNb2O5(1−5%)、NiO(0.5−2
%)、Pr6O11(0.5−2%)、CuO(0.5−
2%)を添加した酸化セリウム(CeO2)およびSb2
O3(0.5−4%)およびCuO(0.5−2%)を
添加した二酸化スズ(SnO2);一方、タングステン
系アノードに対しては、場合により少量の鉄およびニッ
ケル(1−2%)を混合したコバルト(5−35%)、
銅、パラジウムおよびセリウムの添加がより陽性にす
る。Suitable compounds for nickel-copper anodes are Nb 2 O 5 (1-5%), NiO (0.5-2).
%), Pr 6 O 11 ( 0.5-2%), CuO (0.5-
2%) added cerium oxide (CeO 2 ) and Sb 2
O 3 (0.5-4%) and CuO (0.5-2%) added tin dioxide (SnO 2 ); while for tungsten-based anodes optionally small amounts of iron and nickel (1- 2%) mixed cobalt (5-35%),
Addition of copper, palladium and cerium makes it more positive.
【0015】同様の結果は、別法として、金属マトリッ
クスに対する十分な保護を確実に与えるために、酸素発
生に対する電極触媒性能、化学的安定性および恐らく限
られた空孔を示すコーティングを金属マトリックスに適
用することによっても得られる。Similar results have been obtained with the alternative that the metal matrix is provided with a coating exhibiting electrocatalytic performance against oxygen evolution, chemical stability and possibly limited vacancies to ensure that it provides sufficient protection against the metal matrix. It can also be obtained by applying.
【0016】タングステンおよびニッケル−銅合金の場
合には、金属マトリックス中の分散体としてさきに述べ
たような酸化セリウムおよび酸化スズによって適当なコ
ーティングが得られる。その他の合金についても同様
に、適当なコーティングは、考えられる寄生反応を阻止
するための酸素発生用電極触媒として、タングステンま
たはVIB族の他の金属(70−99%)、コバルト(1
−30%)でできたマトリックスを含み、さらに、ニッ
ケル、パラジウム、セリウムおよび銅、もしくは、場合
により該金属の混合物を含む群から選ばれる適当な添加
剤(0.5−2%)を含まなければならないことが、試
験結果から示された。In the case of tungsten and nickel-copper alloys, a suitable coating is obtained with cerium oxide and tin oxide as described above as dispersion in a metal matrix. Similarly for other alloys, a suitable coating may be used as an electrocatalyst for oxygen evolution to prevent possible parasitic reactions, such as tungsten or other metals of group VIB (70-99%), cobalt (1%).
-30%) and a suitable additive (0.5-2%) selected from the group consisting of nickel, palladium, cerium and copper, or optionally a mixture of said metals. The test results showed that this must be done.
【0017】下記実施例は、本発明の種々の態様を示す
が、本発明をそれに限定するものではない。The following examples illustrate various aspects of the present invention, but do not limit the invention thereto.
【0018】[0018]
【0019】[0019]
【実施例1】種々の組成を有するニッケル−銅合金でで
きた直径20mm、長さ100mmのロッド8個を、元
素の粉末(1−10ミクロン)から始めたモノスタティ
ックな(monostatic)側面圧縮法(約250
kg/cm2)により調製し、さらに、不活性雰囲気
中、950−1150℃で6−12時間(好ましくは9
80ないし1080℃で8体−10時間)の次の熱処理
に続き空気中、900−1300℃で100−600時
間(銅含有量が10−15%より多い場合には970−
1000℃で300−400時間が好ましい)の第2の
酸化処理を行った。 同時に、次のように3個の対照試
料を調製した。EXAMPLE 1 Monostatic side compression method starting with 8 powder rods of 20 mm diameter and 100 mm length made of nickel-copper alloys of different composition starting with elemental powder (1-10 microns). (About 250
kg / cm 2 ), and further in an inert atmosphere at 950-1150 ° C. for 6-12 hours (preferably 9
Following the next heat treatment at 80 to 1080 ° C. for 8 to 10 hours), in air at 900 to 1300 ° C. for 100 to 600 hours (970 to 100% if the copper content is more than 10 to 15%).
The second oxidation treatment was performed at 1000 ° C. for 300 to 400 hours). At the same time, three control samples were prepared as follows.
【0020】−1つは400型で他は焼結によって得ら
れる試料に用いられる条件で酸化したK500型の工業
用モネル(R)を基材とする直径が20mmで長さが10
0mmの2個のロッド −ニトレート浴からのガルバニック析出によって得たベ
ータPbO2析出物を被覆した工業用黒鉛でできた10
×100×1mmの1枚のシート。-1 is a 400 type and the other is a K500 type industrial Monel (R) , which is oxidized under the conditions used for the sample obtained by sintering, and has a diameter of 20 mm and a length of 10
10 made of technical graphite coated with beta PbO 2 precipitate obtained by galvanic precipitation from two 0 mm rod-nitrate baths 10
One sheet of × 100 × 1 mm.
【0021】焼結ロッドおよび対照試料は、電池スクラ
ップからの金属鉛回収に用いる典型的な電解質であるフ
ルオロボリック溶液からの電解におけるアノードとして
試験した。Sintered rods and control samples were tested as anodes in electrolysis from fluorobolic solutions, a typical electrolyte used to recover metallic lead from battery scrap.
【0022】操作条件および試験結果を次の表1.1お
よび1.2に示す。The operating conditions and test results are shown in Tables 1.1 and 1.2 below.
【0023】[0023]
【表1.1】 [Table 1.1]
【0024】[0024]
【表1.2】 上記の結果から次の考察が導かれる。[Table 1.2] The following considerations can be derived from the above results.
【0025】−ベータPbO2上の酸素発生は、400
ないし1000A/m2の電流密度において、2.07
ボルトから2.24ボルトを占める電位(PO)におい
て生じる。これらの値よりも低い腐食電位(PC)を有
する任意の物質は不安定性(溶解する傾向)を特徴とす
る。種々の電位は参照標準水素電極(NHE)を示す。-Oxygen evolution on beta PbO 2 is 400
2.07 at a current density of 1000 to 1000 A / m 2.
It occurs at a potential (PO) that occupies 2.24 volts from volts. Any material with a corrosion potential (PC) lower than these values is characterized by instability (propensity to dissolve). The different potentials indicate the reference standard hydrogen electrode (NHE).
【0026】−銅含有量が5ないし20%の物質は酸素
発生下で安定である。Materials with a copper content of 5 to 20% are stable under oxygen evolution.
【0027】焼結ではなくて、流し込みワックスを用い
て成形して得られる同様の物質は同様の挙動を示した。Similar materials obtained by molding with cast wax rather than sintering exhibited similar behavior.
【0028】[0028]
【実施例2】焼結ニッケル−銅合金でできた直径20m
m、長さ100mmのロッド12個を、実施例1で述べ
た方法で、ただし酸化スズおよび酸化セリウム系の予備
成形粉末(顔料)の添加である点だけが異なる方法で調
製した。電解条件ならびに、アノード電位、300時間
後1000A/m2における水素発生のV(NHE)、
鉛に基づいて計算した陰極誘導電流効率%、および腐食
下の物質の安定性/不安定性によって表わした試験結果
を表2.1および2.2に示す。Example 2 Diameter 20 m made of sintered nickel-copper alloy
Twelve m, 100 mm long rods were prepared by the method described in Example 1, but with the addition of a tin oxide and cerium oxide based preforming powder (pigment). Electrolysis conditions and anode potential, V (NHE) of hydrogen generation at 1000 A / m 2 after 300 hours,
The test results, expressed in terms of% cathodic induced current efficiency calculated based on lead, and stability / instability of the material under corrosion are shown in Tables 2.1 and 2.2.
【0029】[0029]
【表2.1】 [Table 2.1]
【0030】[0030]
【表2.2】 Ni−Cu合金について得られた結果から次の結論が導
かれる。[Table 2.2] The following conclusions are drawn from the results obtained for the Ni-Cu alloys.
【0031】二酸化スズ: −添加剤のないSnO2上の腐食 −Sb2O3を添加したSnO2上で酸素を発生させなが
ら作動させると、作動300時間後に目に見える腐食は
存在しない。二酸化セリウム −添加剤のないCeO2上のアノード腐食 −添加剤を含むCeO2について、酸素を発生させなが
ら°作動させると、作動3 00時間後に目に見える腐
食は存在しない −電極触媒活性は次の順序に従って増大する CeO2<CeO2+Ta2O5<CeO2+Ta2O5+N
iO<CeO2+Ta2O5+NiO+Pr6O11 同様の結果は、電極触媒性コーティングによって被覆さ
れ、マトリックスに包囲された分散体に用いられる粒子
と同じ組成を有するNi−Cu構造物で、該コーティン
グが適当な前駆物質を含むペイントの熱分解によって適
用される場合に得ることができる。また、リン酸の僅か
2g/lの添加が100%のカソード誘導電流効率を確
実にすることを指摘することができるが、このことはア
ノードに二酸化鉛が生成しないことを意味する。 Tin dioxide: -Corrosion on SnO 2 without additives-When operated with oxygen evolution on SnO 2 with Sb 2 O 3 , there is no visible corrosion after 300 hours of operation. Anodic corrosion on without additive CeO 2 - - cerium dioxide for CeO 2 including additives, if to ° operated while generating oxygen, corrosion visible after actuation 3 00 hours is absent - electrocatalytic activity following CeO 2 <CeO 2 + Ta 2 O 5 <CeO 2 + Ta 2 O 5 + N
iO <CeO 2 + Ta 2 O 5 + NiO + Pr 6 O 11 Similar results were obtained with a Ni-Cu structure having the same composition as the particles used for the dispersion surrounded by the electrocatalytic coating and surrounded by the matrix. Can be obtained when applied by thermal decomposition of paints containing suitable precursors. It can also be pointed out that the addition of only 2 g / l of phosphoric acid ensures a cathode induced current efficiency of 100%, which means that no lead dioxide is produced at the anode.
【0032】[0032]
【実施例3】ニッケル−銅合金でできた直径が20mm
で長さが100mmのロッド4個を、酸化スズおよび/
または酸化セリウム系粉末(直径40−60ミクロン)
とともに成分金属を流し込むことによって得た。該試料
を、実施例2に述べた条件および方法によってフルオロ
ボリック溶液の電解用アノードとして試験した。結果を
表3.1に示す。Example 3 Diameter of 20 mm made of nickel-copper alloy
4 rods 100 mm in length with tin oxide and /
Or cerium oxide powder (diameter 40-60 microns)
It was obtained by pouring the component metals together. The sample was tested as an anode for electrolysis of fluorobolic solutions by the conditions and methods described in Example 2. The results are shown in Table 3.1.
【0033】[0033]
【表3.1】 表3.1に記載した試料は、また、Cu20(10)−Ni
80(90)でできた金属構造物が、添加剤を含むSnO2ま
たはCeO2の添加後、酸素発生用アノードとして用い
た場合に、いかなる目に見える腐食も生じない。[Table 3.1] The samples listed in Table 3.1 were also Cu 20 (10) -Ni
The metallic structure made of 80 (90) does not cause any visible corrosion when used as an oxygen generating anode after addition of SnO 2 or CeO 2 with additives.
【0034】[0034]
【実施例4】種々の含有量のコバルト、ニッケルおよ鉄
を添加した工業用タングステンロッド15個を、実施例
2に示すようなフルオロボリック溶液の電解における酸
素発生用アノードとして使用した。試験結果を表4.1
に示す。EXAMPLE 4 Fifteen industrial tungsten rods containing various contents of cobalt, nickel and iron were used as an anode for oxygen generation in the electrolysis of a fluorobolic solution as shown in Example 2. The test results are shown in Table 4.1.
Shown in.
【0035】[0035]
【表4.1】 これらの結果から次の結論が導かれる。[Table 4.1] The following conclusions are drawn from these results.
【0036】−タングステンは、フルオロボリック溶液
中のアノードとして使用するとき安定である(不動態
化) −少量のCo,Ni,Feのような元素は酸素発生に対
する電極触媒活性を機能する −下記の系列は電極触媒活性が次の順序で増大すること
を示す:Fe<Ni<Co<Co+Ni+Fe −各添加剤またはそれらの混合物ごとの限界濃度しきい
値は、不動態化または腐食現象が生じる値を上回ること
が認められた タングステン構造物に、実施例2に示したような電極触
媒性コーティングを適用することによって同様の結果を
得ることができる。-Tungsten is stable when used as an anode in fluorobolic solutions (passivation) -Small amounts of elements like Co, Ni, Fe function electrocatalytically for oxygen evolution- The series show that the electrocatalytic activity increases in the following order: Fe <Ni <Co <Co + Ni + Fe-The limiting concentration threshold for each additive or mixture thereof is the value at which the passivation or corrosion phenomenon occurs. Similar results can be obtained by applying an electrocatalytic coating as shown in Example 2 to the tungsten structures found to exceed.
【0037】[0037]
【実施例5】直径20mm、長さ100mmのロッド6
個に次のようなラベルをつけて、 実施例2、No.6のような試料1 実施例2、No.12のような試料2 実施例3、No.3のような試料3 実施例3、No.4のような試料4 実施例4、No.4のような試料5 実施例4、No.11のような試料6 鉛イオンおよびリン酸を含むフルオロシリック溶液の電
解用アノードとして使用した。Example 5 A rod 6 having a diameter of 20 mm and a length of 100 mm
The following labels are attached to the individual pieces, and the second embodiment, No. Sample 1 as in Example 6, Example 2, No. Sample 2 as No. 12 Example 3, No. Sample 3 as in Example 3, Example 3, No. Sample 4 as in Example 4, Example 4, No. Sample 5 as in Example 4, Example 4, No. Sample 6 such as 11 was used as an anode for electrolysis of a fluorosilicic solution containing lead ions and phosphoric acid.
【0038】電解条件を表5.1に示す。The electrolysis conditions are shown in Table 5.1.
【0039】[0039]
【表5.1】 試験結果を表5.2に示す。[Table 5.1] The test results are shown in Table 5.2.
【0040】[0040]
【表5.2】 [Table 5.2]
【0041】[0041]
【実施例6】不動態化可能な金属マトリックスならびに
タングステンおよびコバルト系コーティングを有するア
ノード6個を調製し、さらに4個のアノードは、後記の
ような試験も行った。工業用純チタンの100×10×
1mmのシート状のアノードはサンドブラストをかけ、
試料1ないし3はさらに沸とう20%HCl中で化学ピ
クリングを行った。すべての試料は次に種々のコーティ
ングを被覆して、実施例2に示した条件と同じ条件で試
験を行った。アノードの説明および試験結果は表6.1
および6.2に示す。Example 6 Six anodes having a passivable metal matrix and tungsten and cobalt based coatings were prepared, and four more anodes were also tested as described below. 100 × 10 × of pure titanium for industrial use
1mm sheet-shaped anode is sandblasted,
Samples 1-3 were further chemically pickled in boiling 20% HCl. All samples were then coated with various coatings and tested under the same conditions as given in Example 2. Anode description and test results are given in Table 6.1.
And 6.2.
【0042】[0042]
【表6.1】 [Table 6.1]
【0043】[0043]
【表6.2】 チタン上の通常のコーティング、たとえばバルブ金属
(valve metals)、貴金属(たとえばP
t)および二酸化鉛(ベータPbO2)で安定化した貴
金属酸化物(たとえばRuO2およびIrO2)は数十時
間後も機械的(PbO2)および/または化学的(P
t,IrO2,RuO2)に不安定であって、被覆されず
に残っている基質部分の必然的な腐食を伴う。タングス
テン系コーティングは数分後に不動態化した。コバルト
系コーティングは数時間後に腐食したが、コバルト含量
がほぼ10%のタングステン−コバルト系コーティング
は腐食も不動態化も示さなかった。コバルト含量がさら
に少ないとタングステンの不動態化作用が経時的に支配
的になるのを妨げないが、コバルト含量がさらに多い
と、残留コーティングの機械的不安定性を生じる溶解が
認められる。[Table 6.2] Conventional coatings on titanium such as valve metals, precious metals (eg P
t) and noble metal oxides stabilized with lead dioxide (beta PbO 2 ) (eg RuO 2 and IrO 2 ) are mechanical (PbO 2 ) and / or chemical (PbO 2 ) even after tens of hours.
t, IrO 2 , RuO 2 ) is unstable, with the consequent corrosion of the remaining uncoated substrate part. The tungsten-based coating was passivated after a few minutes. The cobalt-based coating corroded after a few hours, but the tungsten-cobalt-based coating with a cobalt content of approximately 10% showed neither corrosion nor passivation. A lower cobalt content does not prevent the passivation effect of tungsten from prevailing over time, whereas a higher cobalt content reveals dissolution which causes mechanical instability of the residual coating.
【0044】[0044]
【実施例7】工業用純チタンの10×10×1mmのシ
ート15枚をコリンドン(corindone)(圧
力:7気圧;基質からのスプレーピストルの距離:30
−35cm;研摩剤粒子:不規則形、鋭角、平均粒径約
300ミクロン)でサンドブラストした後、プラズマジ
ェットまたはサーモスプレー法でドーピング元素として
ニッケル、パラジウムおよび銅を含むタングステンおよ
びコバルトコーティングを被覆した。このようにして得
た試料を、実施例2に示した条件と同じ条件でテトラフ
ルオロホウ酸鉛溶液の電解におけるアノードとして使用
した。アノードの特性を表7.1に、関連結果を表7.
2に示す。Example 7 Fifteen industrial 10 × 10 × 1 mm sheets of pure titanium were used for corindone (pressure: 7 atm; distance of spray pistol from substrate: 30).
-35 cm; Abrasive particles: irregular shape, acute angle, average particle size about 300 micron), followed by plasma jet or thermospray coating with tungsten and cobalt coatings containing nickel, palladium and copper as doping elements. The sample thus obtained was used as an anode in the electrolysis of a lead tetrafluoroborate solution under the same conditions as shown in Example 2. The characteristics of the anode are shown in Table 7.1 and the relevant results are shown in Table 7.1.
2 shows.
【0045】[0045]
【表7.1】 [Table 7.1]
【0046】[0046]
【表7.2】 試験結果から、考えられる組合せ中の最低量のニッケ
ル、パラジウム、銅(1−1.5%)はコーティングの
化学的および電気化学的安定性を向上させるということ
ができる。添加剤ごとの最適濃度は、最良の性能に対応
させて1−1.5%の範囲内で求められた。上記濃度の
ニッケル、銅およびパラジウムの存在は、コバルトのア
ノード浸出が起らないようにするか、またはともかく著
しく低減させる。上記元素の複合的存在、たとえば1−
1.5%の量までのNi+PdまたはNi+Cuは作動
電位を安定化させる。この効果はコーティングをサーモ
スプレーで適用する場合に特に顕著である。[Table 7.2] From the test results, it can be said that the lowest amount of nickel, palladium, copper (1-1.5%) in the possible combinations improves the chemical and electrochemical stability of the coating. The optimum concentration for each additive was determined within the range of 1-1.5% corresponding to the best performance. The presence of the above concentrations of nickel, copper and palladium renders the anodic leaching of cobalt no longer occurring or, in any case, significantly reduces it. Complex existence of the above elements, for example 1-
Ni + Pd or Ni + Cu up to 1.5% stabilize the operating potential. This effect is particularly pronounced when the coating is applied by thermospray.
【0047】[0047]
【実施例8】工業用チタンおよびチタン合金でできたシ
ート(100×10×1mm)17枚を実施例7に示し
た方法によって調製し、プラズマまたはサーモスプレー
法によって、W+Co,W+Co+Ni,W+Co+N
i+Pd,W+Co+Ni+Cu系の析出物を被覆し
た。試料は実施例2に示した電解条件におけるアノード
として試験したが、ただし2倍の陽極電流密度(200
0A/m2)で行った。試料の特性は表8.1に、一方
試験結果は表8.2に示す。Example 8 Seventeen sheets (100 × 10 × 1 mm) made of industrial titanium and titanium alloy were prepared by the method shown in Example 7, and W + Co, W + Co + Ni, W + Co + N were prepared by the plasma or thermospray method.
i + Pd, W + Co + Ni + Cu based precipitates were coated. The sample was tested as an anode in the electrolysis conditions set forth in Example 2, except that the anode current density was doubled (200
0 A / m 2 ). The properties of the samples are shown in Table 8.1, while the test results are shown in Table 8.2.
【0048】[0048]
【表8.1】 [Table 8.1]
【0049】[0049]
【表8.2】 2000A/m2で得られた結果ら次の考察を得る。[Table 8.2] The following considerations are obtained from the results obtained at 2000 A / m 2 .
【0050】−コーティングの化学的または機械的脱離
によって偶然に電解質に接触したチタン構造物は著しく
腐食される。このマイナスの挙動は3成分系または4成
分系析出物の場合にはそれほど重大ではないが、その理
由は、これらの析出物、とくにサーモスプレー法によっ
て得られた場合により緻密になるからである。Titanium structures that come into contact with the electrolyte by accident due to chemical or mechanical desorption of the coating are significantly corroded. This negative behavior is less significant in the case of ternary or quaternary precipitates, since these precipitates are more dense, especially when obtained by the thermospray method.
【0051】−チタン−イットリウム(Y 0.35
%)試料は、同一のコーティングを有する工業用チタン
試料と比べて同様の挙動を示す −チタン−パラジウム(Pd 0.20%)試料および
チタン−ニッケル(Ni1.5%)試料はすぐれた安定
性を示す。経時的に安定なアノード電位から知ることが
できるように腐食は軽微:すなわち、実際に電位が上が
ることはコーティングの不動態化の徴候であるが、電位
の低下は基質の腐食を示す。-Titanium-Yttrium (Y 0.35
%) Samples show similar behavior compared to technical titanium samples with identical coatings-titanium-palladium (Pd 0.20%) and titanium-nickel (Ni 1.5%) samples have excellent stability. Indicates. Corrosion is minor as can be seen from the stable anodic potential over time: the actual increase in potential is an indication of passivation of the coating, whereas a decrease in potential indicates corrosion of the substrate.
【0052】[0052]
【実施例9】チタン、タンタル、ニオブ、タングステン
製、およびニッケル(90%)−銅(10%)合金製の
シート(100×10×1mm)5枚を、実施例7に示
したような表面処理後、プラズマジェットによって適用
したW(89)+Co(10)+Ni(0.5)+Pd
(0.5)のコーティングで被覆した。試料は実施例8
に示した条件と同じ条件で、テトラフルオロホウ酸鉛溶
液の電解におけるアノードとして試験した。試験結果は
表9に示す。鉛のカソード析出効率は100%であっ
た。Example 9 Five sheets (100 × 10 × 1 mm) made of titanium, tantalum, niobium, tungsten, and a nickel (90%)-copper (10%) alloy were used as shown in Example 7. After treatment, W (89) + Co (10) + Ni (0.5) + Pd applied by plasma jet
Coated with (0.5) coating. The sample is Example 8.
It was tested as an anode in the electrolysis of a lead tetrafluoroborate solution under the same conditions as shown in. The test results are shown in Table 9. The cathode deposition efficiency of lead was 100%.
【0053】[0053]
【表9.1】 試験結果から次の考察が導かれる。[Table 9.1] The following conclusions are derived from the test results.
【0054】−基質をタンタル、タングステン、または
Ni(90)−Cu(10)合金で作る場合には、良好
な安定性および該基質に適用したコーティングの一定ア
ノード電位が経験される。If the substrate is made of tantalum, tungsten or a Ni (90) -Cu (10) alloy, good stability and a constant anodic potential of the coating applied to the substrate are experienced.
【0055】−チタン製の基質は不安定で、コーティン
グのアノード電位は経時的に急速に低下する。The titanium substrate is unstable and the anodic potential of the coating drops rapidly over time.
【0056】−ニオブ製基質の場合には、アノード電位
が経時的にわずかに低下するとともに中間的状況が経験
される。In the case of niobium substrates, the anode potential drops slightly with time and an intermediate situation is experienced.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントニオ・ニドラ イタリア共和国 20100 ミラノ,ビア・ フアルネツテイ 5 (72)発明者 カルロ・トライニ イタリア共和国 20100 ミラノ,ビア・ ピサーニ・ドツシ 31 (72)発明者 ウルデリコ・ネボオシ イタリア共和国 20100 ミラノ,ビア・ パラデイーニ 5 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Antonio Nidra 20100 Milan, Via Fuarneteti 5 (72) Inventor Carlo Traini Italy 20100 Milan, Via Pisani Dotushi 31 (72) Inventor Urderico Nebosi Italy 20100 Milan, Via Paradani 5
Claims (18)
体、たとえばテトラフルオロボレートおよびヘキサフル
オロシリケートを含有する溶液から酸素を発生させる、
不動態化可能な金属マトリックスおよび電極触媒性化合
物を含み、少なくとも1つの添加剤を含有するアノード
において、該電極触媒性化合物がコバルト、二酸化セリ
ウム、または酸化スズを含んで成る群中で選ばれること
を特徴とするアノード。1. Oxygen is generated from a solution containing a fluoride or anionic fluoro complex such as tetrafluoroborate and hexafluorosilicate,
In an anode comprising a passivable metal matrix and an electrocatalytic compound, containing at least one additive, said electrocatalytic compound being selected in the group comprising cobalt, cerium dioxide or tin oxide. An anode characterized by.
ニッケル、銅、鉄、パラジウムおよびセリウムの群中で
選ばれる少なくとも1つからなることを特徴とする請求
項1のアノード。2. The anode according to claim 1, wherein the electrocatalytic compound comprises cobalt and at least one selected from the group of nickel, copper, iron, palladium and cerium.
よび酸化ニオブ、酸化ニッケル、酸化プラセオジム、酸
化銅の群中で選ばれる少なくとも1つからなることを特
徴とする請求項1のアノード。3. The anode according to claim 1, wherein the electrocatalytic compound comprises cerium dioxide and at least one selected from the group consisting of niobium oxide, nickel oxide, praseodymium oxide and copper oxide.
化アンチモンまたは酸化銅の群中で選ばれる少なくとも
1つからなることを特徴とする請求項1のアノード。4. The anode according to claim 1, wherein the electrocatalytic compound comprises at least one selected from the group consisting of tin oxide and antimony oxide or copper oxide.
ックスが、タングステン、タンタル、ニオブ、チタン、
それらの合金またはそれとパラジウム、ニッケル、イッ
トリウムおよびニッケル含量が5ないし20%を占める
ニッケル−銅合金との合金で作られることを特徴とする
請求項1のアノード。5. At least the outer metal matrix is tungsten, tantalum, niobium, titanium,
2. The anode according to claim 1, characterized in that it is made of their alloys or alloys thereof with palladium, nickel, yttrium and nickel-copper alloys whose nickel content accounts for 5 to 20%.
ックス中に合金または分散体として存在することを特徴
とする請求項1のアノード。6. The anode according to claim 1, wherein the electrocatalytic compound is present as an alloy or dispersion in the metal matrix.
ックスに適用されたコーティングの形をなすことを特徴
とする請求項1のアノード。7. The anode of claim 1, wherein the electrocatalytic compound is in the form of a coating applied to the metal matrix.
含み、かつ前記電極触媒性化合物がコバルトおよびニッ
ケル、銅、鉄、パラジウム、セリウムを含む群中で選ば
れる少なくとも1つから成ることを特徴とする請求項6
のアノード。8. The metal matrix comprises tungsten, and the electrocatalytic compound comprises at least one selected from the group consisting of cobalt and nickel, copper, iron, palladium, cerium. 6
Anode.
の濃度が70ないし99重量%を占めることを特徴とす
る請求項5のアノード。9. The anode according to claim 5, wherein the concentration of tungsten in the metal matrix is 70 to 99% by weight.
を占めることを特徴とする請求項8のアノード。10. The cobalt concentration is 1 to 30% by weight.
The anode of claim 8, wherein the anode comprises
量%を占めることを特徴とする請求項8のアノード。11. The anode according to claim 8, wherein the concentration of the additive is 0.5 to 2% by weight.
0重量%の銅含有量を有するニッケル−銅合金を含み、
かつ前記電極触媒性化合物が酸化ニオブ、酸化ニッケ
ル、酸化プラセオジム、酸化銅それ自体またはそれらの
混合物中より選ばれる少なくとも1つの酸化物によりド
ーピングされた二酸化セリウムを含むことを特徴とする
請求項6のアノード。12. The metal matrix is 5 to 2
Comprising a nickel-copper alloy having a copper content of 0% by weight,
And the electrocatalytic compound comprises cerium dioxide doped with at least one oxide selected from niobium oxide, nickel oxide, praseodymium oxide, copper oxide itself or mixtures thereof. anode.
ンまたは銅含有量が5ないし20重量%のニッケル−銅
合金を含み、かつ前記コーティングが、前記電極触媒性
化合物として、酸化ニオブ、酸化ニッケル、酸化プラセ
オジム、酸化銅またはそれらの混合物の群中で選ばれる
少なくとも1つの添加剤を含有する二酸化セリウムを含
むことを特徴とする請求項7のアノード。13. The metal matrix comprises a nickel-copper alloy having a tungsten or copper content of 5 to 20% by weight, and the coating comprises, as the electrocatalytic compound, niobium oxide, nickel oxide, praseodymium oxide, 8. The anode of claim 7, comprising cerium dioxide containing at least one additive selected from the group of copper oxides or mixtures thereof.
ンまたは銅含有量が5ないし20重量%を占めるニッケ
ル−銅合金を含み、かつ前記コーティングが、前記電極
触媒性化合物として、酸化アンチモンまたは酸化銅また
はそれらの混合物中から選ばれる少なくとも1つの添加
剤を含有する二酸化スズを含むことを特徴とする請求項
7のアノード。14. The metal matrix comprises a nickel-copper alloy having a tungsten or copper content of 5 to 20% by weight, and the coating comprises, as the electrocatalytic compound, antimony oxide or copper oxide or a mixture thereof. 8. The anode of claim 7, comprising tin dioxide containing at least one additive selected from the mixture.
0重量%を占める銅含有量のニッケル−銅合金を含み、
かつ前記コーティングが前記電極触媒性化合物として、
ニッケル、銅、鉄、パラジウム、セリウムの群中で選ば
れる少なくとも1つの添加剤を含有するタングステンお
よびコバルトを含むことを特徴とする請求項7のアノー
ド。15. The metal matrix is 5 to 2
Including a nickel-copper alloy having a copper content of 0% by weight,
And the coating as the electrocatalytic compound,
8. The anode of claim 7, comprising tungsten and cobalt containing at least one additive selected from the group nickel, copper, iron, palladium, cerium.
イオンおよびフルオリドまたはアニオン性フルオロ錯体
を含有する溶液が供給される電池中で行う金属の電解回
収方法において、前記アノードが請求項1ないし15に
記載されたアノードであることを特徴とする方法。16. A method for electrolytic recovery of metal carried out in a battery, comprising an anode and a cathode, and supplied with a solution containing a metal ion and a fluoride or anionic fluoro complex, wherein the anode is described in any one of claims 1 to 15. The method is characterized in that it is an anode.
請求項16の方法。17. The method of claim 16, wherein the metal is lead.
ムのリン酸を添加することを特徴とする請求項17の方
法。18. The method of claim 17, wherein up to 2 grams of phosphoric acid per liter is added to the solution.
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IT91A003249 | 1991-12-04 |
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JP2007538152A (en) * | 2004-05-20 | 2007-12-27 | デ・ノラ・エレートローディ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | Anode for oxygen release |
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- 1992-02-28 EP EP92103474A patent/EP0501512A1/en not_active Withdrawn
- 1992-03-02 JP JP4044853A patent/JPH0578879A/en active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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CA2061390A1 (en) | 1992-09-02 |
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