JPH06146052A - 金属箔の電解による製造方法 - Google Patents
金属箔の電解による製造方法Info
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Abstract
を有する陽極の長寿命化をはかるとともに鉛等の不純物
の混入のない金属箔を電解製造する。 【構成】 陽極として白金族金属酸化物を含有する電極
活性物質を有する不溶性金属陽極を使用し、陰極に電解
浴中から金属を析出させることによる金属箔の電解によ
る製造方法において、電解液中に1〜20ppmの鉛成
分を含有させるか、あるいは0.1〜20ppmの鉛と
0.2〜1ppmのフッ素成分を含有する電解液を使用
して電解を行うことによって、電解液中から白金族金属
酸化物を含有する電極活性被覆上に安定な二酸化鉛層を
形成しながら金属箔を電解製造する。 【効果】 陽極寿命の長寿命化と、鉛の含まれない金属
箔を得ることができる。
Description
使用する銅箔等の金属箔の連続製造方法に関するもので
ある。
は用途に応じて種々のものがあるが、圧延によって製造
する方法と、電解によって製造する方法が代表的なもの
である。 電子回路用のプリント基板に使用される銅箔
は、そのほとんどが電解により製造されている。これ
は、電解銅箔の場合、その原料として安価なスクラップ
銅のようなものを使用しても、電解精錬の原理で析出す
る銅箔の純度が向上すること、また広い面積にわたって
均一な厚さの箔が容易に得られる。更に、電解によって
析出した金属の組織は電子回路を形成する目的に適して
おり、アスペクト比の大きなエッチングを行いやすいと
いう特徴を有しており、しかも圧延によるものに比べて
安価である等が理由となっている。
断面図で示すように、電解槽2内の電解浴3中に下部を
浸漬した大型の陰極ローラー4を陰極とし、不溶性の陽
極5を対極として電流を通電し、陽極の電解液供給スリ
ット6から、電解液を供給しながらローラーの表面に連
続的に金属をメッキしながら析出した金属銅7を金属を
ローラー表面から連続的にはぎ取っていく方法であり、
得られる銅箔8の平均的な厚さは、供給する電流値によ
り容易に制御することが可能であり、薄い箔を容易に作
ることができるという特徴を有している。
あるが、初期は陽極として鉛合金を使用し、鉛製のドラ
ム型陰極の表面に銅を電解析出させ、それをはぎとりな
がら巻きとっていくという方法で連続的に製造してい
た。しかし、鉛合金陽極は不溶性ではあると言っても、
その消耗速度が数mg/Ah程度と極めて大きい。そし
て、陽極の消耗とともに鉛が電解液である硫酸酸性硫酸
銅中へ溶解するが、硫酸中では溶解度が小さいため不溶
解性の硫酸鉛の粒子として液中に存在する。その結果、
電解によって得られる銅には、あたかも粒子を分散した
メッキのような状態で銅箔中に混入し、悪影響を及ぼす
ことがしばしばあった。とくに、厚さが25μm以下の
薄い銅箔の製造では大きな問題となっていた。
めに、炭酸ストロンチウム等を添加して鉛成分を共沈さ
せ、沈澱物を濾過によって分離する方法等が行われてい
たが、鉛合金電極の溶解そのものを防止する方法ではな
いために、鉛合金電極の溶解が引き続きおこることによ
る電解液の汚染を防ぐことができず、また陽極の溶解の
結果、長期間には陰極と陽極との電極間距離を一定に保
てないという問題が現れ、電解槽、電解液の整備をしば
しば行わなければならないという問題が起こっていた。
決のために、白金族金属あるいは金属酸化物を含有する
電極活性物質の被覆をチタン、チタン合金等の薄膜形成
性金属の基体上に被覆した不溶性金属電極が陽極として
使用されるようになった。この不溶性金属電極の電極物
質の電解による消耗は、1〜0.1mg/kAh、また
はそれ以下であり、鉛に比較して1千分の1ないしは1
万分の1程度であり、電極の溶解による電解液あるいは
製品の金属箔の汚染は事実上全くなくなった。また、こ
れらの不溶性金属電極は極めて安定であり、数千時間ほ
とんどそのままで使い続けることが可能であり、電極の
劣化も多くの場合は、電極活性物質の劣化ではなく、電
極基体と電極活性物質の被覆の間に、不働性酸化膜の生
成によって起こっている。
解製造において、電極寿命の長期化とともに電解浴中に
スクラップ銅等の金属原料から混入する鉛成分が、金属
箔中に硫酸鉛の粒子等として混入することを防止して、
長期にわたり安定して金属箔の電解製造を行うことを目
的とするものである。
金族金属酸化物を含有する電極活性物質を有する不溶性
金属陽極を使用し、硫酸酸性溶液からなる電解浴中おい
て陰極に金属を析出させることによる金属箔の電解によ
る製造方法において、電解液中に1〜20ppmの鉛成
分を含有させるか、あるいは0.1〜20ppmの鉛成
分と0.2〜1ppmのフッ素成分を含有する電解液を
使用して金属箔の製造を連続的に行う方法である。
気分解によって金属箔を電解製造すると、陽極の白金族
金属酸化物を含有する電極活性物質の被覆の表面に二酸
化鉛が析出する。そして、二酸化鉛の厚さが数十μm程
度であると、二酸化鉛の被覆が形成されても、陽極の電
位は二酸化鉛の有する電位よりもはるかに低く、もとの
白金族金属酸化物を含有する活性被覆の電極電位にごく
近い電位に保持され、しかも電解液中に鉛成分が存在し
ていれば、二酸化鉛が電解中も補充され続ける可能性を
見出し、本発明に至ったものである。
金属酸化物の被覆を有する不溶性金属電極の酸素発生電
位は、硫酸鉛から二酸化鉛を生成する平衡電位である標
準水素電極に対して1.6V近傍の電位であるが、この
電位で生成する鉛化合物は、電解条件によっては不安定
なものを形成する場合もあり、必ずしも電極表面に二酸
化鉛を安定的に形成することができるものではなかっ
た。ところが、電解液中の鉛成分の濃度を所定の値とす
ることによって、陽極表面に安定的に二酸化鉛が析出
し、しかも析出した二酸化鉛は陽極としての作用をする
ので、陽極寿命の増大にもつながる。
なって析出し、その後二酸化鉛へと酸化されて陽極とし
て安定に作用するものと見られている。電解液中に存在
する鉛成分は、1〜20ppmとすることが好ましく、
1ppmよりも少ないと陽極表面へ析出する二酸化鉛の
析出速度が小さく電極表面に安定な二酸化鉛が析出しな
いので、充分な効果は得られない。また20ppmを超
えると、電解液中において、硫酸鉛の粒子を生成し、液
中を浮遊するようになり、金属箔中へ分散して取り込ま
れ、金属箔の性能の劣化につながるので好ましくない。
鉛成分が少ない場合には、電解液中に鉛化合物を添加し
たり、あるいは電解液中に金属鉛を存在させて溶解させ
ても良い。また、電解液中での鉛成分の存在形態は、鉛
イオンとして存在していても他の形態であってもよい。
ッ素を含有する原子団の成分が含まれていると、陽極の
酸素発生電位が上昇し、電解液中に鉛成分があれば容易
に安定な二酸化鉛の析出が起こるので、電解液中の鉛成
分の濃度は、フッ素成分が存在しない場合よりも低くて
も効果が得られ、鉛成分が0.1〜20ppmの範囲で
効果が得られ、電解液中のフッ素成分の濃度は、0.2
〜1ppmであることが好ましい。使用することが可能
なフッ素成分には、F- 、BF4 -、SiF6 2-等が挙げ
られ、これらのイオンを発生する化合物を溶液中に添加
すると良い。一方、フッ素成分が電解液中に存在して
も、陰極で析出する金属箔には影響を及ぼすことはない
が、フッ素成分は電極基体として使用するチタンを腐食
するので、フッ素成分の濃度は1ppm以下とすること
が好ましい。また、0.2ppm以下であると二酸化鉛
の生成を高める効果が小さい。
白金族の金属酸化物を含有する電極活性被覆を有する陽
極は、二酸化鉛が形成されていない陽極と同等の電位を
保持しているが、二酸化鉛は電解液中に金属箔の特性向
上のために添加される有機物等に対しては、耐食性が大
きいので電極の長寿命化に大きく寄与する。
化物を形成するイリジウムが望ましく、これにタンタル
等を加えた複合酸化物を被覆をすることによって陽極電
位を安定化し、また消耗を少なくすることができる。ま
た、これらの複合酸化物は表面結晶相がルチル型なので
表面に二酸化鉛の形成が容易となり、安定な二酸化鉛が
得られるという特徴も有している。
の薄膜形成性金属の基体上には、各種の酸素不透過性層
を形成することができるが、とくにチタンとタンタルの
半導性複合酸化物が好ましく、さらに、これらの酸化物
系のものに白金を加えても良い。
性物質を有する不溶性金属電極を使用し、陰極に電解浴
中から金属を析出させることによる金属箔の電解による
製造方法において、電解液中に1〜20ppmの鉛成分
を含有させるか、あるいは0.1〜20ppmの鉛と
0.2〜1ppmのフッ素成分を含有する電解液を使用
して電解を行うことによって、電解液中から白金族金属
酸化物を含有する電極活性被覆上に安定な二酸化鉛層を
形成して、電極寿命の長寿命化とともに電解液中から金
属箔中へ鉛成分が混入して金属箔の特性の劣化を防止す
るものである。以下に実施例を示し、本発明を詳細に説
明する。
液の重量に対して4ppmに相当するゼラチンを添加し
て電解液とした。
ムを使用し、10mmの電極間隔で半円周状の陽極を設
けた。
0.2μmの白金からなる酸素不透過性層を形成し、さ
らに酸素不透過性層上には、イリジウムとタンタルがI
r:Ta=70:30の比率の複合酸化物からなる電極
活性物質を熱分解法で被覆を形成した。
において、60℃で20A/dm2の電流密度で、標準
水素電極に対して1.58Vを示し、酸素不透過性層と
して形成した白金の影響のないものであった。
液中の鉛の濃度を変化させ、電流密度60A/dm
2 で、電解液温度45℃で電解によって減少した銅イオ
ンを補充して銅成分の濃度を一定に保持しながら連続的
に電解を行い1,000時間後の陽極の付着物の様子を
表1に示す。
pmにおいて、電極表面に鉛の析出がみられ、とくに1
0〜20ppmでは、二酸化鉛が析出して、電極として
の作用をしており、また1〜5ppmの場合には、更に
1,000時間電解したところ、析出した白色の硫酸鉛
の半分程度が二酸化鉛に転化し、電極物質としての作用
をしている。
ところ1ppmで10,000時間5ppmで15,0
00時間以上の電解が可能であった。一方、鉛を含まな
いもの、0.5ppm以下のものは鉛の析出はなく、そ
れぞれ5,000時間、6,500時間の寿命であっ
た。また、鉛が30ppmのものは液中に硫酸鉛の沈澱
が生じ、得られた銅箔に硫酸鉛が析出していた。なお、
陽極寿命は、電解電圧が電解初期よりも1V上昇した時
点を寿命とした。実施例2 電解液中に濃度の異なるケイフッ化ナトリウム(Na2
SiF6 )を加えて、電解液中にフッ素を加えた点を除
いて、実施例1と同様にして電解を行った。電解液中の
フッ素の濃度と電極電位の関係を図1に示す。フッ素の
濃度が0.2ppm以上において、陽極電位の上昇が顕
著となる。また、フッ素の濃度と陽極寿命の関係を、フ
ッ素成分の無添加の場合を1として図2に示す。
なるので、フッ素の濃度は0.2〜1ppmとすること
が好ましいことがわかった。そこで、電解液中のフッ素
の濃度を0.8ppmとして実施例1と同様に電解を行
い、陽極の付着物の様子を表2に示す。ただし、30p
pm以上では、電解液中に沈澱が生じた。
を含有する電極活性物質を有する不溶性金属電極を使用
し、1〜20ppmの鉛成分を含有するか、あるいは
0.1〜20ppmの鉛成分と0.2〜1ppmのフッ
素成分を含有する電解液を使用して電解を行うことによ
って、電解液中の鉛成分を安定な二酸化鉛層を陽極上に
形成することによって、電極寿命の長寿命化とともに電
解液中から金属箔中へ鉛成分の混入による金属箔の特性
の劣化を防止することができる。
る。
図である。
図である。
ローラー、5…陽極、6…電解液供給スリット、7…金
属銅、8…銅箔
Claims (3)
- 【請求項1】 硫酸酸性溶液から電解によって陰極上に
金属箔を析出させる金属箔の電解による製造方法におい
て、陽極として白金族金属酸化物を含有する電極活性物
質の被覆を有する電極を使用し、電解液中にフッ素成分
が存在しないときには、電解液中の鉛成分を1〜20p
pmとし、電解液中にフッ素成分が存在する場合には、
フッ素成分を0.2〜1ppm、鉛成分を0.1〜20
ppm存在させて電解を行うことを特徴とする金属箔の
電解による製造方法。 - 【請求項2】 電解液が、硫酸酸性の硫酸銅溶液であ
り、銅箔の電解製造方法であることを特徴とする請求項
1記載の金属箔の電解による製造方法。 - 【請求項3】 陽極の電極活性物質の被覆の白金族金属
酸化物が酸化イリジウムであることを特徴とする請求項
1記載の金属箔の電解による製造方法。
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