JPH0647758B2 - 電解槽と陽極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気メッキ、エレクト
ロウィニング、電解仕上げおよび電解加工のような用途
のための電解槽の陽極に関し、殊に寸法的に安定な活性
陽極表面を有する陽極に関する。

【０００２】

【従来の技術】寸法的に安定した電極は公知である。
「寸法的に安定な」という語は、電極が使用中、消耗し
ないことを意味する。代表的に、寸法的に安定な電極
は、基盤と基盤表面上の被膜とを有する。基盤と被膜
は、電極が浸される電解液の腐食作用に耐えなければな
らない。基盤の適当な材料は、チタン、タンタラム、ジ
ルコニウム、アルミニウム、ニオビウムおよびタングス
テンのようなバルブメタルである。これらの金属は電解
液および電解槽内の使用条件に対して耐性がある。望ま
しいバルブメタルはチタンである。

【０００３】バルブメタルは表面が酸化して、バルブメ
タルの電気抵抗を増すことがある。従って、電極基盤に
導電性の電解触媒被膜を施すことが慣例である。被膜
は、不動態化することなく、長時間にわたって電解液に
電流を伝導し続ける能力がある。そのような被膜は、触
媒金属、つまり、プラチナ、パラジウム、イリジウム、
ルテニウム、ロジュウムおよびオスミウムのようなプラ
チナ族の酸化物を含むことができる。

【０００４】エレクトロウィニング槽のような電解槽の
ための陽極は、槽陰極の形状にほぼ合致しているが、陰
極からは隔置される大きな表面の形をとる。陰極がドラ
ム軸線上で回転自在の比較的大型の円筒ドラムの形を有
する放射形槽の場合、陽極は、陰極の比較的大きな部分
にわたって円周方向に重なる円筒形同心表面を有する。
寸法的に安定な金属のそのような大型の陽極を、陽極と
陰極の間に均一な隙間を得るのに必要な公差内で、製作
することは困難である。それは、バルブメタルが弾性を
有し、精密公差内の所定曲率に圧延するのが困難である
からである。バルブメタルを被膜することは、被膜を熱
処理しなければならず、熱処理がさらに所要の曲率から
陽極を歪ませることがあるので、問題をさらに大きくす
る。

【０００５】米国特許第４，３１８，７９４号明細書は
メタルウィニングのための放射形電解槽を開示する。複
数の、寸法的に安定な細長い陽極帯板が円筒形陰極から
隔置されて、槽電解液内に配置される。陽極帯板は、陰
極の軸線に平行に縦方向に延在する。各帯板の幅は比較
的狭く、陰極の小さな表面、つまり円弧、の範囲にしか
円周方向に共同延在しない。複数の幅狭の帯板を使用す
ることにより、各帯板を圧延する公差は厳しくなくな
る。代表的に、帯板の幅は、約２〜４ｉｎ（５．１〜１
０．２ｃｍ）である。

【０００６】米国特許第４，６４２，１７３号明細書は
電気メッキ槽を開示する。槽は、陽極を越して縦方向に
引かれる細長い帯板の上に金属を沈着させるための、寸
法的に安定な陽極を有する。陽極は電解溶液の中に浸さ
れて、帯板に向けられる活性表面を有する。活性表面
は、帯板の進路に合致するが、それからは隔置される境
界内に全て入るように支持される、複数の薄板を含む。
各薄板は一つの縁にそって支持材に溶接され、薄板の反
対側の縁は帯板に対面する。支持材に溶接されているの
で、薄板の交換は容易ではない。そのうえ、薄板は相互
に隔置されていて、連続、またはほぼ連続する陽極表面
を提示しない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、槽内で移動自
在の陰極表面を有する陰極と、該陰極から隔置される陽
極と、該陰極および陽極の間に電解液を維持する装置と
を含む電解槽に関する。陽極は、陰極表面の移動方向に
直角な、少なくとも１個の、寸法的に安定な細長い陽極
帯板を含む。陽極帯板は横方向に撓み自在であり、成形
された第一の形態を有する。支持装置が陽極帯板を支持
し、成形された第一の形態とは異なる第二の支持された
形態に、陽極帯板を撓ませる。第二の支持された形態の
陽極帯板は、陰極から実質的に均等に隔置される。放射
形槽においては、陽極は、陽極の縦寸法に直角な断面形
が円弧形である形態に撓んでいる。

【０００８】本発明はまた、一実施例において、斬新な
陽極形態にある。陽極は、電解液内で寸法的に安定であ
る。陽極は、活性陽極表面と、該活性陽極表面の両側縁
に沿う、縦方向に延在するフランジとを有する細長い溝
形材の形状をとる。活性陽極表面は、それを撓み自在に
する厚さを有する。成形された第一の形態とは異なり、
また活性陽極表面を陰極から均等に隔置させる第二の、
支持された形態に、活性陽極表面を撓ませるように、支
持装置が陽極フランジに係合する。

【０００９】望ましくは、電解槽は、陰極から均等に隔
置される円弧または平面の中に配置される複数の細長い
陽極を含む。

【００１０】本発明は、陽極が実質的に連続な表面を画
成し、電解液流が陽極と陰極によって画成される通路に
閉じ込められる電解槽に、有用である。

【００１１】本発明はまた、陽極が槽内の電解液に浸さ
れている電解槽に、有用である。

【００１２】

【実施例】添付図面を参照しつつ、以下の明細書を熟読
することにより、本発明の他の特徴が当業者に明らかと
なるであろう。

【００１３】本発明の電解槽は、亜鉛のような金属が移
動中の陰極帯板上に沈積される電気沈積工程に殊に有用
である。そのような工程の例は、鋼のロールから送られ
る帯板の上に亜鉛が連続的にめっきされる電気めっきで
ある。

【００１４】しかし、本発明の電解槽は、他の電気沈積
工程、例えばカドミウム、ニッケル、錫のような他の金
属およびニッケル亜鉛のような合金のめっき、または、
電気沈積箔、例えば電子および電気機器のプリント回路
の製造に使用される銅の箔、の製作にも使用することが
できる。銅箔は、電解液から、回転中の陰極の表面に電
気沈積される。箔は、電解液の外に出て、陰極の表面か
ら剥がされて、全て公知の態様でロール上にコイルの形
に巻かれる。

【００１５】いま一つの電気沈積工程は、予め製作され
た箔、例えば銅箔、を表面処理することである。プリン
ト回路板に使用される時、銅箔は絶縁性基盤に結合され
る。電気沈積銅箔は、表面が比較的滑らかであるから、
接着性が乏しい。基盤と箔の間の機械的結合特性を高め
るために、銅箔を表面処理することが従来の実務であ
る。そのような処理の一つは、銅または酸化銅の粒子の
樹枝状の層を箔の表面に形成することである。いま一つ
のそのような処理は、樹枝状表面の形態を取り込むけれ
ども、樹枝状表面をそのままに維持する助けとなる固定
層を樹枝状層の上に形成することを含む。

【００１６】本発明の槽は、電解加工、電解仕上げ、陽
極処理、エレクトロフォレシス、およびエレクトロピッ
クリングのような非めっき工程にも使用することができ
る。本発明の電解槽の陽極は、蓄電池および燃料電池の
ような用途にも、また塩素および苛性ソーダの電解製造
のような工程にも使用できる。

【００１７】本発明の装置の他の具体的用途は、当業者
にとって自明である。

【００１８】上記工程の全てにおいて、陽極と陰極の隙
間を注意ぶかく調整することが必要である。例えば、電
気めっきにおいて、これは電気めっきされる層の厚みを
或る程度制御する。電気沈積箔の製作において、これは
箔の厚みを或る程度制御する。本発明は、主として、陽
極／陰極隙間の制御に関係する。

【００１９】図１ないし図９、特に図１および図２に示
すような本発明の実施例を参照すると、本発明による電
気沈積装置の槽１０が図示される。例証の目的上、電気
沈着箔の製作のための電気沈着装置が説明される。槽１
０は、図２に鎖線で示す円筒形陰極１２を包む。槽１０
は、端末支柱１６、１８によって支持される凹形殻体１
４を有する。殻体１４は陰極１２を受承する室２０を画
成する。殻体１４の端は、支柱１６、１８にボルト止め
される円形端末板２２、２４によって、塞がれる。端末
板２２、２４は枕台２６、２８を支持し、枕台は、電気
沈積装置が完全に組み立てられた時、円筒形陰極１２を
支持する。円筒形陰極１２は、枕台２６、２８に公知の
態様で回転自在に据え付けられる軸線方向支持軸を有す
る。陰極が殻体１４に部分的に包まれるように、枕台２
６、２８が端末板２２、２４上に配置される。

【００２０】槽殻体１４および端末板２２、２４は従っ
て、鋼および銅のような、引張り強度の高い導電性金属
から作られることが望ましい。円筒形陰極１２は任意の
従来形のものであることができる。銅箔の電解沈積ため
の陰極は、代表的には、電解槽に使用するのに適した表
面層を有する、鋼または銅のような金属のドラムであ
る。表面層の適当な金属の例は、「ハステロイ（Ｈａｓ
ｔｅｌｌｏｙ）（ユニオンカーバイド社の強力ニッケル
系耐蝕合金の商品名）」、ステンレス鋼、チタン、ジル
コニウム、およびタンタラムである。

【００２１】図示の殻体１４は実質的に半円形である
が、他の殻体形態を使用できることは、当業者の理解す
るところである。例えば、殻体は陰極１２の回りに１８
０°以上、例えば２６０°の範囲に円周方向に延在する
ように、作ることができる。一般に、殻体１４は円形で
あって、殻体１４の全表面が、殻体に包まれる陰極１２
から等距離に隔置される。殻体の端末板２２、２４は取
外し自在である。それ故に、陰極を上方からでなく、端
から殻体の中に挿入するすることができることになる。
もしも、殻体１４が１８０°より広く陰極を包んでいる
ならば、この組立てモードは殊に有益である。

【００２２】金属の電解沈積における運用において、金
属の薄膜が殻体１４内の電解液から回転する陰極１２の
表面上に沈積される。電解液から金属薄膜が生じた時、
図示されない装置が、陰極から薄膜をはぎ取り、薄膜を
ロールの形に巻く。金属薄膜の製造以外の電解工程に図
１および図２の装置を使用できることは、当業者にとっ
て自明である。

【００２３】再び図１および図２を参照すると、殻体１
４はその内面に複数の細長い陽極板３２が裏打ちされ
る。陽極板３２の細部が図６に示される。実質的に、陽
極板３２は、端３４、３６、側縁３８、４０および活性
陽極表面４２を有する、細長い矩形部材である。陽極板
は、後述するように、殻体１４にホルト止めされる。図
１、図２および図４に示すように、殻体１４の全体内面
は陽極板３２で裏打ちされる。一つの板の縁３８、４０
（図６）が隣の板の縁３８、４０に接触するように、陽
極板が配置される。よって、陽極板の全部が、陰極軸線
と同軸線上で陰極表面から隔置される円弧の中に共存
し、該円弧は、図１ないし図９の例では、陰極の円周の
約１８０°にわたる。

【００２４】陽極板３２は、寸法的に安定な電極であ
る。寸法的に安定な電極は、陽極板が浸される電解液の
腐食作用に耐える能力のある基盤を有する。基盤にとっ
て望ましい材料は、チタン、タンタラム、ジルコニウ
ム、アルミニウム、ニオビウムおよびタングステンのよ
うなバルブメタルである。これらの金属は、電解液およ
び電解槽内の条件に対して耐性がある。望ましいバルブ
メタルはチタンである。

【００２５】バルブメタルはその表面が酸化して、電気
抵抗を増し、陽極を不動態化する。よって、不動態化さ
れない電導性電解被膜を基盤に施すことが慣例である。
そのような被膜は、プラチナ、パラジウム、イリジウ
ム、ルテニウム、ロジウムおよびオスミウムのようなプ
ラチナ族金属の触媒性金属、または酸化物を含むことが
できる。被膜はまた、チタンまたはタンタラムまたは他
のバルブメタルの酸化物のような結合性または保護性物
質を、電極基盤にプラチナ族金属または酸化物を結合す
るのに十分な量、含むことが望ましい。そのような寸法
的に安定な陽極の一例は、ルテニウムおよびチタンを含
む電解被膜を被覆されたチタン基盤である。

【００２６】基盤はまた、チタンのようなバルブメタル
を爆発工程によりクラッド、またはめっきされた後、活
性酸化表面を被膜された鋼または銅のような金属である
ことができる。

【００２７】陽極板３２は、適度のボルト締め力によっ
て少量撓むことのできるように十分な可撓性を有する、
薄肉、弾力性の、圧延その他によって成形された板であ
る。板３２は、電気接続部から陽極活性面全体にわたっ
て電流を流すのに十分な厚さと、板が自立性を有し、外
力がなければ、圧延その他の成形法によって与えられた
形状を維持することができるのに十分な厚さとを有する
べきである。広義には、例えば、陽極板３２の厚さは約
０．０１０〜０．５ｉｎ（０．２５〜１２．５ｍｍ）で
ある。圧延その他で成形された、薄い被膜を施されたチ
タン板の厚さは約０．２０〜０．２５ｉｎ（５．０８〜
６．３５ｍｍ）である。板の厚さが薄いほど、装着が容
易で、材料費が安くなる。

【００２８】側縁３８、４０の間の陽極板３２の幅の具
体的寸法は重要ではない。図６の例では、陽極板は比較
的幅広で、約２４ｉｎ（６１ｃｍ）である。

【００２９】親の特許願第４２５，０８４号明細書に開
示されるように、各陽極板３２は、殻体１４内に縦に配
置される、数個の、端どうし突合わせた分割片３２ａ、
３２ｂ、３２ｃを含むことができる。分割片は、偏倚さ
れた、例えば陰極１２上に電解沈積される金属薄膜の進
行方向に対して傾いた、分離線４４によって分割されて
いる。これは、エッジ効果による、金属の電解沈積の不
均一性を排除する。陽極板３２の端３４から端３６まで
は比較的長く、陽極板を分割片３２ａ、３２ｂ、３２ｃ
に分割することは、成形と装着を助ける。

【００３０】図７は、殻体１４への陽極板３２の取付け
方法および槽１０の補足細部を示す。図７を参照する
と、槽殻体１４は内張５８を有する。内張５８は殻体１
４の全体内面を覆い、複数の陽極板３２と殻体１４の間
にある。図１ないし図９において、内張５８は電解槽に
適した任意の内張材であることができる。内張は、高い
ジュロメータ固さ、例えばショア・ジュロメータで約９
５±５を有し、加工自在であることが望ましい。内張５
８は、殻体１４の内面に焼付けられることが望ましい。
一つの内張材は天然ゴムから製作される。他の適当な材
料は、ネオプレンおよびＥＤＰＭ（エチレン−プロピレ
ン・ジエン 単量体から作られたテルポリマー・エラス
トマー）である。内張５８の目的は、電解液による腐食
から殻体１４を保護することである。

【００３１】活性陽極表面４２とは反対の陽極板３２の
下側６０には、複数の隔置されたボス６２が溶接され
る。図６では、ボス６２は破線で示される。図示のよう
にボス６２は全て陽極板の中心線上に整合する。各陽極
板分割片３２ａ、３２ｂ、３２ｃは３個づつのボスを有
することが望ましい。必要あれば、このボスの数を増す
ことができる。ボス６２はチタンのようなバルブメタル
から作られることが望ましい。ボス６２には孔があけら
れて、めねじがきられている。ボルト６２が、ボス６２
に整合する殻体１４の孔６６を通して延在し、ボス６２
の中にねじこまれて、陽極板３２を殻体１４に固定す
る。ボルト６４は鋼または銅合金から作られることがで
き、望ましくは、腐食およびすり傷に対する抵抗性を与
えるために、テフロン（イー・アイ・ジュポン・ド・ヌ
ムール社（Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎ ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ
＆ Ｃｏ．）の商標）のような絶縁性、耐電解液被膜を
被覆される。内張５８は、ボス６２を受承するようにさ
れた、孔６６に整合する開口部６８を有する。同様に、
殻体１４の内側は、ボス６２を受承するように箇所７０
にざぐりを有する。内張５８は、Ｏリング・シール７４
を受承するように、箇所７２にざぐりを有する。シール
７４のための適当なシール材は、ビニリデン・フロライ
ドおよびヘクサフロロプロピレンの共重合体を基礎とす
るフロロエラストマーであるヴァイトン Ｖｉｔｏｎ
（イー・アイ・ジュポン・ド・ヌムール社の商標）であ
る。Ｏリング・シール７４は、陽極板３２の下側に当接
し、ボルト６４の回りの、槽１０からの電解液の漏れを
防ぐ。

【００３２】後述するように、陽極板３２への電流は、
殻体１４から陽極ボス６２を通る。これらの陽極ボス
は、ざぐり７０の底面に着座する接触リング７６に当接
する。接触リングは殻体１４から陽極ボス６２に電流を
伝える。リングは、ローレットをかけた銅リング、また
は図７ａに示すような圧縮リングであることができる。
図７ａを参照して、接触リング７６は銅合金帯板７８を
含む。銅合金帯板７８は、コイルバネの形状に巻かれ、
図示のようにシェブロン（山形模様）の断面形を有す
る。銅帯板７８の巻き層の間に、繊維強化重合体または
ゴムの充填材８０が配置される。ボルト６４を回すこと
によって陽極板３２が殻体１４に向かって引張られる
と、ボルト６４に係合されるボス６２が接触リング７６
をざぐり７０の座面に押し付けることになる。接触リン
グに働く圧力は０〜１２，０００ ｌｂ（０〜５，４５
４．５ ｋｇ）の圧縮力であることができる。これは、
図７ａに示すように、接触リングの銅合金帯板７８を圧
縮し、殻体１４のざぐり面７０およびボス６２との接触
を良くさせ、この圧縮力は、接触電圧を減ずる恐れのあ
る、形成された酸化物層を破る。

【００３３】図８を参照して、陽極板３２はその縁３
８、４０において、支持帯板９０によって密封される。
支持帯板９０は、内張５８の露出表面に加工された平行
溝９２の中に挿入される。溝９２は支持帯板９０を保持
する。支持帯板９０は、内張５８の露出表面より少し上
方に突き出るほどの厚さを有する。隣合わせの陽極板３
２の対向する縁３８、４０は支持帯板９０の露出表面に
着座する。支持帯板９０はチタン帯またはガラス繊維で
あることができる。それらは非圧縮性であるから、荷重
負担能力がある。支持帯板９０は、電解沈積装置の端板
２２、２４の間で、陽極板３２と同じ範囲に、縦方向に
延在し、端板２２、２４の間の距離全体にわたって、隣
合わせの陽極板３２の対向する縁３８、４０を密封す
る。端板２２、２４もまたその内面に、殻体内張５８に
似た内張（図示せず）が施される。これは、陽極板３２
をその端３４、３６（図６）において密封して、槽１０
を電解液の漏れに対して密封する。斜め分割４４が用い
られる場合には、その箇所に同様な密封が用いられる。

【００３４】本発明による電解沈積装置に陽極板３２を
組込む方法は、図８、図８ａ、図７を参照すれば明らか
である。最初に、陽極板３２は、図８ａに実線で示され
るように、偏平、または近似偏平の形態に圧延される。
陽極板に望まれる最終形態によって決まるが、陽極板は
凸形形態または凹形形態に圧延されることができる。つ
ぎに、ボス６２をボルト６４に整合させて、陽極板３２
を殻体１４の中に置く。ボルト６４をボス６２に係合さ
せる。この時点で、陽極板３２の側縁３８、４０は、内
張５８の内側で、縁支持帯板９０に当接する（図８）。
ボルト６４をボス６２にねじ込む。これは、ボス６２を
殻体１４に向けて引張り、陽極板３２を図８ａに破線で
示す形態に撓ませる。陽極板３２がボス６２において接
触リング７６に当たるか、または接触する時、陽極板３
２は所要の形態、例えば殻体１４と同じ形態を有する。

【００３５】１個の陽極板３２に使用されるボルト６４
と陽極ボス６２の数は重要である。ボルト６４と陽極ボ
ス６２は、陽極板１４を殻体１４に向けて均等に引張る
ように、つまり、陽極板に波形が生じないように、陽極
板３２の縦方向の間隔を十分短くするべきである。ま
た、陽極板３２への電流の分布も重要である。十分近く
に隔置されて、陽極板３２を波無し形態に強制するボル
ト６４と陽極ボス６２を使用すれば、陽極板に均等に電
流を供給するのに十分である。

【００３６】図面、殊に図８に示されるように、陽極板
３２は隙間９８だけ、内張５８から隔置される。この隙
間、または陽極板３２の、陰極１２の軸線からの距離
は、支持帯板９０および接触リング７６（それぞれ図８
および図７）の半径方向寸法を変えることにより、変更
することができる。さらに、図８ａの破線で示されるよ
うに、陽極板３２によって決められる形態、つまり円弧
は、接触リング７６または支持帯板９０の半径方向寸法
を変えることにより、変更することができる。

【００３７】図２を参照すると、殻体１４はその底部に
オリフィス板４８を有する。オリフィス板４８は殻体１
４の下側に結合される。オリフィス板４８の細部は図９
に開示される。オリフィス板４８は、与圧室５０と、与
圧室５０に電解液を導入するための入り口継手５２とを
有する。与圧室５０は、その上部が開口して細長いオリ
フィス５４となり、それを通って電解液が殻体１４の中
に流れ、陰極２０と陽極板３２の間の電解液室８４に入
る。

【００３８】図９に示すように、陽極板３２は、オリフ
ィス板４８を囲むその縁３８、４０において、支持帯板
９０を有し、該帯板は、陽極板３２と殻体内張５８の間
から電解液が漏れないように、陽極板を密封する。支持
帯板９０は、図８に示すものと同じである。

【００３９】図１ないし図９の実施例において、電解沈
積装置への電解液の流れは、入り口５２（図９）から槽
の下部与圧室５０に入り、オリフィス５４を通して、槽
１０の内部に入る。陽極板は、縁３８、４０に沿い、ま
たボス６２の回りで十分に密封されているので、陽極板
３２は、陰極と共に、電解液が流通する円環形電解液室
８４（図２および図９）を画成する。図３を参照する
と、電解沈積装置は上方ハウジング８２を有する。ハウ
ジング８２は、両側に沿って排出与圧室８６を有する。
各与圧室８６は複数の排出口８８を有する。電解液は、
陰極１２の両側に沿って上方に流れ、排出与圧室８６の
縁からこぼれて、排出口８８に出る。

【００４０】電解沈積装置への電流は、槽の端末支柱１
６、１８およびろく材９４（図１）に取付けられた母線
９６（図３）によって確立される。図２には、そのよう
な母線の２個だけが示される。端末支柱およびろく材か
らの電流は、殻体１４、接触リング７６（図７）および
ボス６２を通って、陽極板３２に入る。つぎに電流は、
電解液を通り、陰極を通って、代表的に、公知の態様で
陰極支持軸に係合する従来形の陰極ブラシに達する。

【００４１】図１ないし図９の装置は、電解液の流れが
陽極板３２と陰極の間に閉込められる、内蔵流装置とし
て特徴付けることができる。端末板２２、２４と陰極１
２の間のワイパーシール（図示せず）は、陽極板３２に
対面する陰極活性面を除いて、陰極が電解液に浸るのを
防止する。開示された陽極支持構造は、陽極が電解液に
浸っている型式の槽にも使用できることは当然である。

【００４２】図１０ないし図１３に示す実施例におい
て、この電解沈積装置はタンク１０２を有する。タンク
１０２は、底面１０４、および側面１０６、１０８を有
する、矩形断面形である。タンクはその上部が側面１０
６、１０８の間で開放している。装置の運用中、タンク
１０２には適当な電解液（図示せず）が満たされる。鎖
線で示される回転自在の円筒形陰極１１０が部分的に電
解液に浸されるように、タンク１０２の中に配置され
る。図１０ないし図１３の槽は、陽極と、陰極の一部と
が電解液に浸される、溢れ型設計のものと、特徴付ける
ことができる。

【００４３】タンクの底面１０４近くに配置される、複
数のゴム被覆された鋼の支持桁１１２がタンク内に長手
方向に延在する。桁１１２はタンク端壁１１４（図１
１）によって支持される。桁１１２のほうは、複数の隔
置される支持ろく材１１６、１１８（図１０および図１
１）を支持する。図１１は、タンクの内部が見えるよう
にタンクの側面１０６を取外した、図１０の断面図であ
る。図１１に示すように、ろく材１１６はタンク１０２
の端壁１１４近くに配置される端末ろく材であり、ろく
材１１８はろく材１１６の間で間隔をおいて配置される
内方ろく材である。端末ろく材１１６は内方桁１１２ａ
により支持され（図１０）、内方ろく材１１８は全ての
桁１１２により支持される（図１０）。図１０に示すよ
うに、ろく材１１６、１１８は隙間１２０によって分割
される組として配列され、一組のろく材はタンク１０２
の片側１０６に沿って配列され、他の組のろく材はタン
ク１０２の他の側１０８に沿って配列される。タンク１
０２の片側に沿う各ろく材１１６、１１８は、タンクの
他の側に沿って対向して配置される、対応するろく材を
有する。各ろく材は、凹形の上縁１２２、桁１１２の上
に着座する下縁１２４、および垂直縁１２６を有する。
１個のろく材の凹形縁１２２は対向位置のろく材の凹形
縁１２２に対面して、１対のろく材が凹形縁１２２によ
って図１０に示すような円形形態を画成する。必須では
ないが、円形形態は陰極１１０の円周と同心であること
が望ましい。タンク１０２において、タンクの片側１０
６に沿うろく材の凹形縁１２２は全てタンクの長手に整
合し、タンクの他の側１０８に沿うろく材の凹形縁１２
２は全てタンクの長手に整合している。このことは不可
欠ではなく、他のろく材形態が当業者にとって明らかで
ある。

【００４４】ろく材１１６、１１８の全体的な整合を保
つために、ろく材の垂直縁１２６に溶接したタイプレー
ト（結合板）１２８によってろく材が結合される。ろく
材の下縁１２４にも同様なタイプレート１２８が溶接さ
れる。タイプレート１２８は、装置内で、桁１１２に平
行に長手に延在し、ろく材１１６、１１８の全てに溶接
される。それにより、ろく材１１６、１１８その他の電
解沈積装置の要素は、タンク１０２の外部で予め組立て
られ、予備組立体として、タンク内のビーム１１２上に
設置される。

【００４５】図１０および図１１の電解装置は、図１０
ａおよび図１２に示す、複数の陽極板１３０を有する。
陽極板１３０は、図１ないし図９の実施例の陽極板３２
と同様に、陰極の外面にほぼ同心に、陰極１１０の回り
に円周上に配置される。

【００４６】陽極板１３０の細部は図１０ａおよび図１
２に示される。陽極板１３０は、図１ないし図９の実施
例の陽極板と同様に、寸法的に安定している。陽極板１
３０は、図１０ａに示すように、Ｕ字形溝形材１３２と
して圧延される。各溝形材１３２は、細長い矩形の中央
部分１３４と、縦方向に延在する縁フランジ１３６、１
３８とを有する。縁フランジ１３６、１３８は、中央部
分１３４に対して、角度、例えばほぼ直角をなす。図１
ないし図９の実施例と同じく、縁フランジ１３６、１３
８の間の中央部分１３４の幅は比較的広く、例えば約１
２〜２４ ｉｎ（３０．５〜６１．０ ｃｍ）である。
中央部分はその片側１４２（図１０ａ）に、後述するよ
うに、陰極１１０に対面する活性陽極表面を有する。活
性陽極表面およびフランジ１３６、１３８のみに、非不
動態化被膜が被覆される。

【００４７】圧延中、陽極板１３０は、中央部分１３４
が、図１０ａで実線により示されるように、実質的に平
たい形態をとるように、圧延その他で成形される。しか
し、溝形材１３４は、所要の陽極板の最終形態によって
決まる、凹形または凸形形態に圧延その他で成形できる
のは当然である。

【００４８】図１２を参照すると、隣合わせの陽極板の
フランジ１３６、１３８はボルト１４０によってボルト
結合される。ボルト１４０は、一つの陽極板１３０の一
方のフランジ１３６の外面を、いま一つの陽極板１３０
の他方のフランジ１３８に当てて保持する。この仕方
で、ボルト１３０は、横並びの陽極板の全配列を結合保
持する。陽極板相互を保持するボルト１４０の数は、隣
合わせの陽極板の結合されるフランジの間に、各板の長
手に、均等な接触を保つのに十分である。

【００４９】陽極板１３０は、各ボルト１４０におい
て、ブラケット組立体１５０（図１２および図１３）に
よって支持される。各ブラケット組立体１５０は、電解
沈積装置の全長に延在する電流配分バー１５２を有す
る。そのような配分バー１５２の６本が図１１に示され
る。配分バー１５２は、調整クリップ１５４に、一つの
縁１５２ａ（図１２および図１３）に沿って、固定、例
えば溶接される。各調整クリップ１５４は、ボルト１５
６により、槽ろく材１１６、１１８にボルト止めされ
る。調整クリップは、ろく材１１６、１１８の凹形縁１
２２の近くに配置される。各調整クリップ１５４は、長
孔１５８（図１２）を有する。調整クリップ１５４は、
長孔１５４とボルト１５６の係合により、ろく材１１６
上を円周方向に移動自在である。これで、陰極１１０に
対する各陽極板１３０の円周方向調整が可能になる。ジ
ャックスクリュ１６２が各ろく材に溶接され、クリップ
１５４と係合する。ボルト１５６はクリップ１５４上で
部分的に締められることができる。そこで、ジャックス
クリュ１６２を回して、クリップ１５４を所要の円周方
向位置に強制することができる。その後、ボルト１５６
を十分にクリップ１５４上で締めて、陽極板１１２をろ
く材にしっかり固定することができる。配分バー１５２
も長孔１６０（図１２および図１３）を有する。長孔１
６０はボルト１４０を収容する。長孔１６０は、図１３
に示すように卵形で、陰極１１０に対する各陽極板１３
０の半径方向の調整を許す。

【００５０】図１０ないし図１２の実施例において、陽
極板はチタンその他のバルブメタルである。陽極板は、
前記のように、活性陽極表面１４２およびフランジ１３
６、１３８が、非不動態化被膜、例えばプラチナ被膜で
被覆される。ブラケット組立体１５０の要素も同様に製
作され、クラッドまたは被膜を施される。例えば、ボル
ト１４０は、擦り傷を防ぐために、フロロカーボン、例
えばテフロン、の被膜を施されたチタンのボルトである
ことができる。電流配分バー１５２は、非不動態化被膜
を施した、チタン・クラッドを有する銅の心材を含むこ
とが望ましい。電解液に浸る他の要素、例えば槽ろく材
１１６、１１８および調整クリップ１５４は電流を伝え
るものであるから、電気接続部においてプラチナのよう
な非不動態化被膜を施したチタンで作られる。

【００５１】運用中、電流は、内方ろく材１１８に取付
けられた母線１８０（図１０および図１１）を通して槽
内に導入される。電流は、図１１に示すように、母線１
８０から、ろく材１１６、１１８を通して、各配分バー
１５２に流れる。

【００５２】ここで、図１０ないし図１３の装置の組立
てを明らかにすべきである。長い溝形材１３２（図１０
ａ）は、フランジ１３６、１３８の間の中央部分１３４
で、図１０ａに鎖線で示す形態に、横方向に撓むことが
できるように、十分撓み自在である。前記のように、陽
極板１３２は最初は、その中央部分１３４が比較的平ら
になるように、圧延その他により成形される。中央部分
を図１０ａに鎖線で示す凹形に、横方向に撓ませること
は、図１０ａに示すように、フランジ１３６、１３８を
相互から広げて、端を少し切り詰めることにより達成さ
れる。同様に、もしも平らな中央部分１３４が望まれた
とすれば、凸形または凹形に陽極板を圧延などで成形し
てから、陽極フランジ１３６、１３８を適当に操作し
て、平らな形態に曲げることができたであろう。

【００５３】図１２および図１３を参照すると、陽極フ
ランジ１３６、１３８は、槽内で円周方向と半径方向の
両方に移動自在である。多重陽極板１３０の陽極フラン
ジ１３６、１３８は、陰極に向けて半径方向に動くと同
時に、広がって、各陽極板の中央部分１３４（図１０
ａ）の撓みの量または曲率を増すことができる。逆に、
多重陽極板１３０の陽極フランジ１３６、１３８を陰極
から遠ざけると同時に相互に接近させて、陽極板の撓み
の量または曲率を減ずることができる。多重陽極板１３
０の所要の形態が得られたならば、ブラケット組立体１
５０をろく材１１６、１１８にしっかり締め付けて、陽
極板をその形態に保持することができる。

【００５４】図１０ないし図１３の装置において、たと
え装置が、陽極板１３０および陰極１１０が電解液に浸
された、溢れ設計であっても、陽極板１３０と陰極１１
０（図１０）の間の隙間１６８に電解液の流れを確立す
ることが望ましい。これは、ろく材１１６、１１８の間
の隙間（図１０）の電解液を（図示しないが、従来の装
置により）陽極板１３０と陰極１１０の間の隙間１６８
の中に誘導して、行われる。流れは別れて、陰極１１０
の両側にそって隙間１６８を上昇し、最上部の陽極板の
上縁において、溢れてタンク１０２に入る。流れを隙間
１６８に限定するために、陰極１１０は、各端に、円周
方向ワイパーシール１６６（図１１ａ）を有する。各端
末ろく材１１６はフランジ付きシールリング１７０を支
持する。各シールリング１７０は、槽の内側全周を巡っ
て、陰極１１０と同軸の軸線を有する円弧形に延在す
る。図１１に示すように、各シールリング１７０は、タ
ンク１０２の片側にあるろく材１１６の上縁から、タン
ク１０２の反対側のろく材１１６の上縁まで延在する。
各シールリング１７０はフランジ１７２（図１１ａ）を
有する。各フランジ１７２は、円環形みぞ１７４を有す
る。みぞ１７４はワイパーシール１６６に係合して、流
れを隙間１６８に制限する。

【００５５】上記から、図１０ないし図１３の実施例
は、図１ないし図９に関して開示されたような制御流れ
装置と共に使用できることが、当業者にとって明らかで
あろう。代わりに、図１ないし図９の陽極設計は、図１
０ないし図１３に開示される溢れ設計の槽に使用でき
る。図１０ないし図１３の実施例の陽極板１３０を制御
流れに適合させるために、隣合わせの陽極板１３０の隣
接フランジ１３６、１３８の間にシールを設けることが
できる。そうすると、陽極板は陰極と共に、電解液が流
れる、完全に包囲された水路を画成するであろう。要す
れば、フランジの間の電解液の漏れに対して組立体を密
封するために、シールが入るざぐりをフランジ１３６、
１３８に設けることもできるであろう。

【００５６】図１４は、陽極板２１０が所要の形態に撓
むことのできる、本発明の代替実施例を示す。各陽極板
２１０には、陽極板の中心線に整合する、隔置された複
数の主支持材２４０と、各陽極板の片方の縁２４２に整
合する、隔置された複数の縁整合支持材２４０と、各陽
極板の他方の縁２５２に整合する、追加の複数の縁整合
支持材２５０とが設けられる。支持材２３０、２４０、
２５０を適当に調整することにより、陽極板２１０は所
要の形態に撓むことができる。電解液は、装置内でゴム
被覆された殻体２６０の中に入っている。支持材の全て
は、殻体を通って突き出し、殻体に対して半径方向に調
整自在である。支持材は、シール２６２により、殻体２
６０に対して密封される。

【００５７】同様な設計が図１５に示される。槽は複数
の陽極板３１０を含む。陽極板３１０には、その下側
に、図１ないし図９の槽のような複数のボス３１２が設
けられる。ボスはゴムで内張された殻体３１６の孔３１
４の中に突き出る。殻体３１６は図１の殻体１４のよう
に、陰極（図示せず）の回りに、円周方向に延在する。
ゴム内張３１７は殻体３１６の全内面を覆う。ボスは孔
３１４の中を半径方向に移動自在であり、シールリング
３１８によって孔の中に密閉される。ボス３２０は内腔
が明けられて、めねじが切られる。ボルト３２０がボス
３１２に係合する。ボルト３２０は、支持座金３２２と
スペーサリング３２４によって、半径方向に、孔３１４
の中に位置決めされる。殻体３１６内の、支持帯板９０
（図８）に似たシム（図示せず）が、陽極板３１０の縦
方向に延在する、平行な対向縁（図示せず）に係合す
る。シムおよびスペーサリングの寸法、ならびにボス３
１２へのボルト３２０のねじこみ量を適当に選択するこ
とにより、陽極板３１０は所要の任意の円弧形態に撓む
ことができる。

【００５８】図１５の実施例において、電流は母線接続
部３２６により陽極板に供給される。代わりに、スペー
サリング３２４が接触リングとして機能することがで
き、電流は殻体３１６およびスペーサリング３２４を通
して陽極板３１０に供給されることができる。

【００５９】本発明の望ましい実施例の上記説明から、
当業者は改良、変更および変形を考えるであろう。当業
技術範囲内の改良、変更および変形は、特許請求の範囲
に含まれることが意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電解槽の一部分の斜視
図である。

【図２】図１の槽の部分の端面図である。

【図３】図１の槽の部分を含む電解槽の端面図である。

【図４】図１の槽の部分の平面図である。

【図５】図１の槽の部分の側面図である。

【図６】図１の電解槽に使用される、寸法的に安定な陽
極の拡大平面図である。

【図７】図６の陽極の一部分とその支持材の一部を示
す、いっそう拡大された断面図である。図７ａは、支持
部のさらに詳細を示す、図７の支持材の一部分のいっそ
うの拡大図である。

【図８】陽極支持材のさらに詳細を示す、図６の隣合わ
せの２個の陽極の一部分の拡大断面図である。図８ａ
は、図７および図８の支持構造によって図６の陽極が撓
む様をしめす、縮尺断面図である。

【図９】槽内に電解液を導入する装置を示す、図３の槽
の一部分の拡大詳細図である。

【図１０】本発明の一実施例による、電解槽と陽極構造
の端面図である。図１０ａは、図１０の陽極構造の１個
の陽極の拡大断面図である。

【図１１】図１０の１１−１１線に沿う、図１０の電解
槽の断面図である。図１１ａは、図１１の槽の一部分の
拡大詳細図である。

【図１２】図１０ａの陽極のための支持材の拡大部分断
面図である。

【図１３】図１２の１３−１３線に沿う断面図である。

【図１４】本発明のいま一つの実施例による、陽極組立
体の部分断面図である。

【図１５】本発明のさらにいま一つの実施例による、陽
極組立体の部分断面図である。

【符号の説明】 １０ 電解槽 １２ 陰極 １４ 殻体 １６ 端末支柱 １８ 端末支柱 ２０ 室 ２２ 端末板 ２４ 端末板 ２６ 枕台 ２８ 枕台 ３２ 陽極板 ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 陽極板分割片 ４２ 陽極表面 ４４ 陽極分割線 ５８ 内張 ６２ ボス ６４ ボルト ６６ 孔 ６８ 開口部 ７０ ざぐり ７２ ざぐり ７６ 接触リング ９０ 支持帯板 ９２ 平行溝 １１０ 陰極 １１２ 支持桁 １１６ ろく材 １１８ ろく材 １２８ タイプレート １３０ 陽極板 １３４ 中央部分 １３６ 縁フランジ １３８ 縁フランジ １５０ ブラケット組立体 １５２ 配分バー １５４ 調整クリップ １５６ ボルト １５８ 長孔 １６６ ワイパーシール １７０ シールリング １８０ 母線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼイン・エイ・ウエイド アメリカ合衆国オハイオ州44064，モント ヴィル，プランク・ロード 10668 (72)発明者 エイチ・カーク・フォウラー アメリカ合衆国オハイオ州44057，マジソ ン，フィッシャー・ロード 5875 (72)発明者 アンドリュー・ジェイ・ニクサ アメリカ合衆国オハイオ州44077，コンコ ード，トロットウッド・ドライブ 7437

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 槽内で移動自在の陰極表面を有する陰極
   と；該陰極から隔置される陽極と；該陰極および陽極の
   間に電解液を維持する装置と；を含む電解槽において：
   該陽極は、陰極表面の移動方向に直角な、少なくとも１
   個の、寸法的に安定な細長い陽極帯板を含み、該陽極帯
   板は横方向に撓み自在であり、成形された第一の形態を
   有し：電解槽は、陽極帯板を支持する支持装置を有し、
   該支持装置は、該成形された第一の形態とは異なる第二
   の支持された形態に、該陽極帯板を撓ませる、電解槽。
2. 【請求項２】 該第二の支持された形態の陽極帯板は、
   陰極から実質的に均等に隔置され、電解液に浸されてい
   る、請求項１の槽。
3. 【請求項３】 回転自在の円筒形陰極と、該陰極の軸線
   と同軸であって該陰極の表面から隔置される円弧を画成
   する活性陽極表面を各々が有する複数の陽極帯板と、を
   含み、該活性陽極表面は陰極軸線に平行な平行側縁によ
   って拘束され、該複数の陽極帯板は支持装置により陰極
   の回りに横並び関係に配置され、該支持装置は該第二の
   支持された形態に合致する表面を有し、該陽極帯板は該
   表面上に撓ませられる、請求項２の槽。
4. 【請求項４】 該陽極帯板は実質的に連続の表面を画成
   し、該陰極および陽極帯板は槽内の電解液の流れのため
   の包囲通路を画成し、該陽極帯板の間の電解液の漏れに
   対して隣合わせの陽極帯板を密封する装置を含む、請求
   項３の槽。
5. 【請求項５】 該陽極帯板は、該平行側縁において、該
   活性陽極表面に対して角度をもつフランジ部分を有する
   溝形であり、該活性陽極表面を所要の形態に撓ませるよ
   うに該フランジ部分が該支持装置によって係合され、隣
   合わせの陽極帯板は該フランジにおいて結合される、請
   求項３の槽。
6. 【請求項６】 該陰極の少なくとも一部分に接触し、該
   陰極に該活性陽極表面が対面するように各陽極帯板を支
   持する支持装置を有する外側殻体を含み、該支持装置
   は： ａ） 該陽極表面とは反対の該陽極帯板の側において、
   縦方向に延在する隔置された複数のボス； ｂ） 該ボスに係合して、該成形された第一の形態とは
   異なる第二の支持された形態に該陽極を撓ませるように
   された、該殻体に結合される複数の締付け装置；を含ん
   でいる、請求項３の槽。
7. 【請求項７】 該陰極に対面する電解液に対して耐性を
   有する絶縁性殻体内張をさらに含み、該殻体および締付
   け装置を通って該陽極帯板に電流が流れるように、該締
   付け装置が導電性を有する、、請求項６の槽。
8. 【請求項８】 各ボスと殻体の間で、該殻体の陰極側に
   着座する接触リングを含み、各接触リングは、該殻体を
   通って延在して、該殻体の外面に係合する一部分を含む
   締付け装置により、圧縮荷重をかけられ、該締付け装置
   は、引張り荷重をかけられ、導電性金属心材と該心材上
   の絶縁被膜とを有している、請求項７の槽。
9. 【請求項９】 陽極側縁の間に細長い支持帯板を有し、
   該殻体は、該陽極帯板を該接触リングと共に該第二の支
   持された形態に偏倚し、および／または該締付け装置
   は、該陽極帯板を該支持帯板に当てて該第二の支持され
   た形態に撓ませる、請求項８の槽。
10. 【請求項１０】 横並び関係に複数の陽極帯板を有し、
    隣合わせの陽極帯板の隣接する縁は隔置されて板縁隙間
    を画成し、該支持帯板に当てて密封され、該支持帯板は
    電気絶縁材から成る、請求項９の槽。
11. 【請求項１１】 該殻体は、該陰極に対面する電解液に
    対して耐性をもつ絶縁性殻体内張を有し、該支持帯板
    は、該内張に埋込まれるが、該内張の露出表面上に支持
    表面を有する、請求項９の槽。
12. 【請求項１２】 電解液の中で寸法的に安定であり、溝
    形材の形状をとる細長い部材である、電解槽のための陽
    極であって、対向する側縁に有する、縦方向に延在する
    活性陽極表面と、該対抗する側縁に沿う、縦方向に延在
    するフランジと、を有し、成形された第一の形態から、
    該成形された第一の形態とは異なる第二の支持された形
    態に、横向きに撓み自在である厚さを該活性陽極表面が
    有する、陽極。
13. 【請求項１３】 該細長い部材は、チタン、タンタラ
    ム、ジルコニウム、アルミニウム、ニオビウム、および
    タングステンから成る集団から選択される材料から成
    る、請求項１２の陽極。
14. 【請求項１４】 該活性陽極表面は、プラチナ族金属を
    含む非不動態化被膜を含むか、プラチナ族金属酸化物、
    マグネタイト、フェライト、および酸化コバルト尖晶石
    から成る集団から選択された少なくとも一つの酸化物を
    含み、またはバルブメタルの少なくとも一つの酸化物と
    プラチナ族金属の少なくとも一つの酸化物との混合酸化
    物材を含む、請求項１２の陽極。
15. 【請求項１５】 該側縁は、平行な縁において、該活性
    陽極表面に対して角度を持つ、縦方向に延在するフラン
    ジ部分をを有する、縦方向に延在するほぼ平行な縁であ
    り、該フランジ部分に係合し、成形された第一の形態か
    ら、該成形された第一の形態とは異なる第二の支持され
    た形態に、該活性陽極表面を横向きに撓ませる支持装置
    を有する組立体である、請求項１２の陽極。
16. 【請求項１６】 一つの陽極の両側において、隣接する
    陽極のフランジに接触する対向するフランジを有し、該
    支持装置は、複数の隔置された箇所において、接触する
    フランジの各組に係合する、請求項１５の陽極。
17. 【請求項１７】 該陽極フランジは該槽内で円周方向
    に、また半径方向に移動自在であり、該支持装置は、該
    陽極と実質的に同じ範囲に縦方向に延在する複数の電流
    配分バーを含み、締付け装置が陽極フランジの各接触す
    る組を電流配分バーに結合する、放射形槽のための請求
    項１６の陽極。
18. 【請求項１８】 複数の陽極に対して横方向に、平行平
    面内に延在する複数の隔置される支持ろく材と、各配分
    バーを各ろく材に結合する複数の隔置されるクリップと
    を含み、該クリップは該ろく材の平面に平行な平面内で
    移動自在である、請求項１７の陽極。
19. 【請求項１９】 該電流配分バー、は半径方向に移動自
    在であり、チタンのクラッド被覆と該クラッド被覆の上
    の非不動態化被膜とを有する電流伝導金属の心材を含
    み、該締付け装置は、金属心材と該心材上の電気絶縁被
    膜とを含む、請求項１７の陽極。