JPH0688269A - 硝酸中陰極電解用電極 - Google Patents
硝酸中陰極電解用電極Info
- Publication number
- JPH0688269A JPH0688269A JP4242235A JP24223592A JPH0688269A JP H0688269 A JPH0688269 A JP H0688269A JP 4242235 A JP4242235 A JP 4242235A JP 24223592 A JP24223592 A JP 24223592A JP H0688269 A JPH0688269 A JP H0688269A
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- Japan
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- nitric acid
- electrode
- cathodic electrolysis
- stainless steel
- electrolysis
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 硝酸中ので陰極電解に際しても耐食性を示す
材料の開発。 【構成】 Cr: 20〜40％含有するステンレス鋼から製作
した硝酸中陰極電解用電極。
材料の開発。 【構成】 Cr: 20〜40％含有するステンレス鋼から製作
した硝酸中陰極電解用電極。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硝酸中陰極電解におけ
る腐食量の少ない合金より製作した硝酸中陰極電解用電
極に関する。
る腐食量の少ない合金より製作した硝酸中陰極電解用電
極に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス鋼で代表されるCr含有Fe基合
金は、中、低濃度の硝酸 (例えば、数％〜40％) 中では
極めて安定であり、表面が不動態化してほとんど溶解し
ないことが知られている。ただし、６価のCr等の酸化剤
を含む濃硝酸中では、表面電位が過不動態域の貴な電位
となり、溶解することが知られている。
金は、中、低濃度の硝酸 (例えば、数％〜40％) 中では
極めて安定であり、表面が不動態化してほとんど溶解し
ないことが知られている。ただし、６価のCr等の酸化剤
を含む濃硝酸中では、表面電位が過不動態域の貴な電位
となり、溶解することが知られている。
【０００３】一方、硝酸中で卑な電位に保持された場合
のステンレス鋼の溶解挙動については、これまでほとん
ど知られていないが、特開平３−267399号公報には、５
％硝酸中でSUS304、316 、430 、420 、410 等のフェラ
イト系およびオーステナイト系ステンレス鋼を陰極とし
て用いて電解酸洗した場合に、これらは陰極防食作用を
受けるため、溶解しないことが記述されている。
のステンレス鋼の溶解挙動については、これまでほとん
ど知られていないが、特開平３−267399号公報には、５
％硝酸中でSUS304、316 、430 、420 、410 等のフェラ
イト系およびオーステナイト系ステンレス鋼を陰極とし
て用いて電解酸洗した場合に、これらは陰極防食作用を
受けるため、溶解しないことが記述されている。
【０００４】しかし、本発明者らが実際にテストしたと
ころによれば、これらのステンレス鋼はいずれもかなり
の速度で溶解し、硝酸中で陰極材として満足な性能を有
していないことが判明した。
ころによれば、これらのステンレス鋼はいずれもかなり
の速度で溶解し、硝酸中で陰極材として満足な性能を有
していないことが判明した。
【０００５】今日、一般に鋼材についてはもちろん、ス
テンレス鋼についても一層の耐食性改善のために10％程
度の硝酸液中で陽極、陰極電解による酸洗を行うことが
多くなり、その場合に陰極材としては高けい素鋳鉄が用
いられているが、特殊な製造法が必要なためコスト増は
免れず、より一層安価な材料の開発が求められている。
テンレス鋼についても一層の耐食性改善のために10％程
度の硝酸液中で陽極、陰極電解による酸洗を行うことが
多くなり、その場合に陰極材としては高けい素鋳鉄が用
いられているが、特殊な製造法が必要なためコスト増は
免れず、より一層安価な材料の開発が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、硝酸
中で陰極として電解した場合に腐食量が少なく、安価な
材料を提供することにある。
中で陰極として電解した場合に腐食量が少なく、安価な
材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく、種々検討を重ねた結果、次のような知
見を得た。 硝酸中での陰極電解時のステンレス鋼中の合金元素の
耐食性に及ぼす影響について調べた結果、Crの効果が大
きいことが判明した。 反面Niはほとんど耐食性を向上させる効果がないの
で、経済性を考慮するとFe−Cr−Ni系ステンレス鋼（オ
ーステナイト系ステンレス鋼）よりFe−Cr系ステンレス
鋼（フェライト系ステンレス鋼など）の方が有利であ
る。
題を解決すべく、種々検討を重ねた結果、次のような知
見を得た。 硝酸中での陰極電解時のステンレス鋼中の合金元素の
耐食性に及ぼす影響について調べた結果、Crの効果が大
きいことが判明した。 反面Niはほとんど耐食性を向上させる効果がないの
で、経済性を考慮するとFe−Cr−Ni系ステンレス鋼（オ
ーステナイト系ステンレス鋼）よりFe−Cr系ステンレス
鋼（フェライト系ステンレス鋼など）の方が有利であ
る。
【０００８】Cr含有率が高いほど硝酸中での陰極電解
における耐食性が優れるが、あまりにCr含有率が高くな
ると板の形に製造しにくい上に、原料コストも高くなる
ので、実用的には20〜40％が適当である。 このように耐食性を改善する合金元素としては、Nb、
Alがあり、それぞれ0.2〜2.0 ％、0.5 〜5.0 ％程度の
添加でCrと同様の作用効果を示す。 かくして、本発明の要旨とするところは、重量％で、C
r: 20〜40％を含むステンレス鋼で作った硝酸中陰極電
解用電極である。
における耐食性が優れるが、あまりにCr含有率が高くな
ると板の形に製造しにくい上に、原料コストも高くなる
ので、実用的には20〜40％が適当である。 このように耐食性を改善する合金元素としては、Nb、
Alがあり、それぞれ0.2〜2.0 ％、0.5 〜5.0 ％程度の
添加でCrと同様の作用効果を示す。 かくして、本発明の要旨とするところは、重量％で、C
r: 20〜40％を含むステンレス鋼で作った硝酸中陰極電
解用電極である。
【０００９】
【作用】本発明においてCr含有率が高いと腐食量が少な
くなる理由は現在のところ明確ではないが、下記のよう
に推測している。すなわち、ステンレス鋼は、Crの酸化
物を主成分とする不動態皮膜によって耐食性が保たれて
いるが、硝酸中で陰極として電解されることにより、下
記の反応式によって不動態皮膜中の酸化物が還元されて
破壊する。
くなる理由は現在のところ明確ではないが、下記のよう
に推測している。すなわち、ステンレス鋼は、Crの酸化
物を主成分とする不動態皮膜によって耐食性が保たれて
いるが、硝酸中で陰極として電解されることにより、下
記の反応式によって不動態皮膜中の酸化物が還元されて
破壊する。
【００１０】(1) FeO ＋2H+ ＋2e → Fe＋H2O (2) Fe2O3 ＋6H+ ＋6e → 2Fe＋３H2O (3) Cr2O3 ＋6H+ ＋6e → 2Cr＋３H2O (1) および(2) 式と(3) 式の反応を比較すると、(1) お
よび(2) 式の方がはるかに起こりやすい。また、Cr含有
率の高いステンレス鋼ほど、不動態皮膜中のCr酸化物濃
度が高いので、(1) 〜(3) 式の反応によって不動態皮膜
が破壊されにくい。不動態皮膜が破壊された陰極表面で
は下記の(4) 式による硝酸イオンの還元、(5) 式による
H2ガスの発生が起こり、同時にステンレス鋼中のFeやCr
が(6) 、(7) 式の反応によってイオンとして溶出する。
よび(2) 式の方がはるかに起こりやすい。また、Cr含有
率の高いステンレス鋼ほど、不動態皮膜中のCr酸化物濃
度が高いので、(1) 〜(3) 式の反応によって不動態皮膜
が破壊されにくい。不動態皮膜が破壊された陰極表面で
は下記の(4) 式による硝酸イオンの還元、(5) 式による
H2ガスの発生が起こり、同時にステンレス鋼中のFeやCr
が(6) 、(7) 式の反応によってイオンとして溶出する。
【００１１】 NO3 - ＋3H+ ＋2e → HNO2 - ＋ H2O (4) 2H+ ＋ 2e → H2 (5) Fe → Fe2+ ＋ 2e (6) Cr → Cr2+＋ 2e (7) 図１は白金を陽極としてSUS304を４％、12％および20％
HNO3 (50℃) 中で、陰極電解した場合の溶解量と電位の
関係を示している。硝酸濃度が高いほど溶解速度が早
く、電位によって溶解速度が異なることがわかる。最も
溶解速度が速い電位は−0.7 〜−1.4V (vs.SCE) であ
り、この電位は硝酸濃度が高いほど卑になる傾向があ
る。このような傾向は、ステンレス鋼の種類にかかわら
ず同じなので、代表的な条件として50℃、12％HNO3、電
位−1.0V (vs.SCE) を選び、この条件で種々のステンレ
ス鋼の陰極電解における溶解速度 (腐食速度) を比較す
ることにした。
HNO3 (50℃) 中で、陰極電解した場合の溶解量と電位の
関係を示している。硝酸濃度が高いほど溶解速度が早
く、電位によって溶解速度が異なることがわかる。最も
溶解速度が速い電位は−0.7 〜−1.4V (vs.SCE) であ
り、この電位は硝酸濃度が高いほど卑になる傾向があ
る。このような傾向は、ステンレス鋼の種類にかかわら
ず同じなので、代表的な条件として50℃、12％HNO3、電
位−1.0V (vs.SCE) を選び、この条件で種々のステンレ
ス鋼の陰極電解における溶解速度 (腐食速度) を比較す
ることにした。
【００１２】この結果、溶解速度を減らす効果が大きい
元素は、Cr、Nb、Alであることが分かった。Cr 含有率
が高いと硝酸中での陰極電解における耐食性が向上する
理由は、前述のとおり、不動態皮膜が陰極電解時に破壊
されにくくなるためと推測されるが、NbとAlの作用もCr
と同様に不動態皮膜中に濃化して、硝酸中での陰極電解
時に皮膜の破壊を防ぐものと考えられる。
元素は、Cr、Nb、Alであることが分かった。Cr 含有率
が高いと硝酸中での陰極電解における耐食性が向上する
理由は、前述のとおり、不動態皮膜が陰極電解時に破壊
されにくくなるためと推測されるが、NbとAlの作用もCr
と同様に不動態皮膜中に濃化して、硝酸中での陰極電解
時に皮膜の破壊を防ぐものと考えられる。
【００１３】Crの適正濃度は前述のとおり、耐食性改善
効果や製造性を考慮すると20〜40％であり、それ以上の
濃度で耐食性改善効果が飽和する傾向がある。Nbは0.2
％以上の添加で耐食性改善効果が現れ、添加量が多いほ
ど効果が大きいが、製造性、経済性の面から上限は２％
とする。
効果や製造性を考慮すると20〜40％であり、それ以上の
濃度で耐食性改善効果が飽和する傾向がある。Nbは0.2
％以上の添加で耐食性改善効果が現れ、添加量が多いほ
ど効果が大きいが、製造性、経済性の面から上限は２％
とする。
【００１４】Alは0.5 ％以上の添加で効果が現れるが製
造性の面から上限を５％とする。Fe、Ni、Cr、Nb、Al以
外の合金元素として、Mo、Cu、Ti、Ｗ、Co、Ｖ、Zr、S
i、Mnを５％以下含有してもよいが、耐食性改善効果は
小さい。また、Ag、Au、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptを１％
以上添加すれば効果があるが、経済性の面から好ましく
ない。
造性の面から上限を５％とする。Fe、Ni、Cr、Nb、Al以
外の合金元素として、Mo、Cu、Ti、Ｗ、Co、Ｖ、Zr、S
i、Mnを５％以下含有してもよいが、耐食性改善効果は
小さい。また、Ag、Au、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptを１％
以上添加すれば効果があるが、経済性の面から好ましく
ない。
【００１５】Taは通常Nbと共存し、その効果はNbとほぼ
同じなので、Nb＋Taが0.2 〜20％であればよい。その
他、脱酸等の目的で微量または少量のSi、Mn、Ｙ、希土
類元素、Ca、Mg、Ｕ等を添加してもよいし、不可避不純
物として、Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、As、Sn、Pb等が微量または
少量含まれてもよい。次に、本発明の作用効果を実施例
によってさらに具体的に説明する。
同じなので、Nb＋Taが0.2 〜20％であればよい。その
他、脱酸等の目的で微量または少量のSi、Mn、Ｙ、希土
類元素、Ca、Mg、Ｕ等を添加してもよいし、不可避不純
物として、Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、As、Sn、Pb等が微量または
少量含まれてもよい。次に、本発明の作用効果を実施例
によってさらに具体的に説明する。
【００１６】
【実施例】表１に示すFe基およびNi基合金を真空溶解炉
で溶製して10kgのインゴットを造り、熱間鍛造により厚
さ10mmの板とした。溶体化熱処理後、切削により厚さ２
mmの試験片 (30×50mm) を切り出し、表面を600 番湿式
研摩によって仕上げた後、リード線をスポット溶接し、
25×40mmの試験面を除いてシリコーンシーラントを塗布
した。ポテンショ／ガルバノスタット (北斗電工製、HA
310 型) を用い、白金を対極として50℃、12％HNO3中で
電位−1.0V (vs.SCE) に１時間保持したのち、溶解減量
(腐食減量) を化学天秤により測定し、溶解速度を計算
した。
で溶製して10kgのインゴットを造り、熱間鍛造により厚
さ10mmの板とした。溶体化熱処理後、切削により厚さ２
mmの試験片 (30×50mm) を切り出し、表面を600 番湿式
研摩によって仕上げた後、リード線をスポット溶接し、
25×40mmの試験面を除いてシリコーンシーラントを塗布
した。ポテンショ／ガルバノスタット (北斗電工製、HA
310 型) を用い、白金を対極として50℃、12％HNO3中で
電位−1.0V (vs.SCE) に１時間保持したのち、溶解減量
(腐食減量) を化学天秤により測定し、溶解速度を計算
した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から分かるように、本発明合金の溶解
速度は比較合金であるNo.23 のSUS304やNo.24 のSUS430
に比べて１オーダー小さい。これらの合金は硝酸中で電
解処理における陰極材として利用することができる。
速度は比較合金であるNo.23 のSUS304やNo.24 のSUS430
に比べて１オーダー小さい。これらの合金は硝酸中で電
解処理における陰極材として利用することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば40％以下の硝酸液中で陰
極電解を行っても、すぐれた耐食性を示す材料が得ら
れ、それでもって電極を製作することで、従来の高けい
素鋳鉄によるものよりも安価でかつすぐれた電極が得ら
れる。
極電解を行っても、すぐれた耐食性を示す材料が得ら
れ、それでもって電極を製作することで、従来の高けい
素鋳鉄によるものよりも安価でかつすぐれた電極が得ら
れる。
【図１】本発明の実施例における溶解速度に対する硝酸
濃度と電位との影響を示すグラフである。
濃度と電位との影響を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Cr: 20〜40％を含むステンレ
ス鋼で作った硝酸中陰極電解用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24223592A JP3297695B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 硝酸中陰極電解用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24223592A JP3297695B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 硝酸中陰極電解用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688269A true JPH0688269A (ja) | 1994-03-29 |
| JP3297695B2 JP3297695B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=17086250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24223592A Expired - Lifetime JP3297695B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 硝酸中陰極電解用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297695B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100453708C (zh) * | 2004-10-16 | 2009-01-21 | 太原钢铁(集团)有限公司 | 酸洗池用高硅铁基合金电极板及其制造方法 |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP24223592A patent/JP3297695B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100453708C (zh) * | 2004-10-16 | 2009-01-21 | 太原钢铁(集团)有限公司 | 酸洗池用高硅铁基合金电极板及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3297695B2 (ja) | 2002-07-02 |
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