JPH0689470B2 - Fabrication of oxygen evolution anode consisting of film-forming metal substrate and catalytic oxide coating containing ruthenium - Google Patents

Fabrication of oxygen evolution anode consisting of film-forming metal substrate and catalytic oxide coating containing ruthenium

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JPH0689470B2
JPH0689470B2 JP59503122A JP50312284A JPH0689470B2 JP H0689470 B2 JPH0689470 B2 JP H0689470B2 JP 59503122 A JP59503122 A JP 59503122A JP 50312284 A JP50312284 A JP 50312284A JP H0689470 B2 JPH0689470 B2 JP H0689470B2
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ruthenium
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titanium
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インデン,ジヤン
ヴアエフレ,ジヤン・ピエール
カーツ,ミカエル
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    • C25C7/02Electrodes; Connections thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般的に触媒的酸素発生陽極に関するものであ
り、特に造膜性金属の陽極基材と、ルテニウムを含有す
る触媒的酸化物とより成り酸性電解質からの金属の電解
採取等の方法に適用することが出来る寸法安定性の良い
酸素発生陽極の製造方法に関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to catalytic oxygen-evolving anodes, and specifically to an acidic electrolyte comprising an anode substrate of a film-forming metal and a ruthenium-containing catalytic oxide. The present invention relates to a method for producing an oxygen-evolving anode having good dimensional stability, which can be applied to a method such as electrolytic extraction of metal from aluminum.

技術の背景 酸素発生陽極は陽極に発生する酸素と腐食性電解質によ
る著しく苛酷な酸化および腐食作用にさらされる。従つ
て酸素発生陽極を工業的に応用するためには工業的に使
用し得る陽極としてはその安定操業を確保すると共に十
分に長い工業的使用寿命を持ち陽極費用を経済的に適性
にすることが出来るように、陽極で発生する酸素に対し
て適切に防御されていなければならない。
BACKGROUND OF THE TECHNOLOGY Oxygen-evolving anodes are exposed to the significantly more severe oxidizing and corrosive effects of oxygen and corrosive electrolytes generated at the anode. Therefore, in order to industrially apply the oxygen-evolving anode, it is necessary to secure its stable operation as an industrially usable anode and have a sufficiently long industrial service life to make the anode cost economically appropriate. To be able to do so, it must be adequately protected against oxygen generated at the anode.

金属の電解採取用電解槽は陰極面への金属の電解析出を
均一にするため一般的に低電流密度で操業される。従つ
て極めて大きい陽極面積を必要とする。その上陰極上で
取得される金属生成物の価値は電極面積の割には比較的
低価値であるので陽極の費用は特に限度があり電解採取
を行なうに当つてはこれを経済的に適正ならしめるべき
制約がある。
Electrolytic cells for electrowinning of metal are generally operated at low current densities in order to even out the electrolytic deposition of metal on the cathode surface. Therefore, a very large anode area is required. Moreover, the value of the metal product obtained on the cathode is relatively low relative to the electrode area, so the cost of the anode is particularly limited and if this is economically feasible for electrowinning. There are restrictions to be tightened.

従来鉛又は鉛合金陽極が硫酸塩溶液からの金属の電解採
取に広く使用されていたがこれには酸素過電圧が高く陽
極物質が損失して陰極で取得される金属生成物を汚染す
るという重大な制約があつた。鉛−銀合金陽極は酸素過
電圧をある程度低下し電流効率を改善するが、これでも
なお全体としては前述の制約を抱えている。二酸化マン
ガン又は二酸化鉛を外部に被覆した公知のチタニウム陽
極は酸素過電圧が高くエネルギー経済面から不適当であ
り長期の使用寿命を欠いているので酸素発生陽極として
工業的に使用することは不適当であり、特に従来の鉛陽
極が広く使用されている場合にはこれを代えることは適
当ではない。
In the past, lead or lead alloy anodes were widely used for electrowinning of metals from sulfate solutions, but this has a high oxygen overvoltage and serious loss of anode material and contaminating metal products obtained at the cathode. There were restrictions. Although the lead-silver alloy anode lowers the oxygen overvoltage to some extent and improves the current efficiency, it still has the above-mentioned restrictions as a whole. Known titanium anodes coated with manganese dioxide or lead dioxide on the outside have high oxygen overvoltage, are unsuitable from the viewpoint of energy economy, and lack long-term service life, and therefore are not suitable for industrial use as oxygen generating anodes. However, it is not appropriate to replace the conventional lead anode, especially when it is widely used.

白金族の金属より成る保護中間層でチタニウム陽極を被
覆することが提案されているがこれも酸素発生陽極を工
業的に使用する多くの場合に対して適当な使用寿命を得
るには不十分である。
It has been proposed to coat the titanium anode with a protective interlayer consisting of a platinum group metal, but this too is insufficient to obtain a suitable service life for many industrial uses of the oxygen-evolving anode. is there.

エネルギー消費を著しく節減し、同時に基材を陽極酸化
から保護するために低くした電位で酸素発生を行なう触
媒酸化物を有する寸法安定性の良いチタニウム陽極も提
案されている。然しこの提案された酸素発生陽極の大部
分が比較的高価であること、又はその工業的長期的使用
寿命が制約されていること、あるいはこの二つの理由が
相まつてこれを広い範囲で工業的に使用することの主な
支障となつている。
Titanium anodes with good dimensional stability have also been proposed, which have a catalytic oxide which produces oxygen at a lowered potential in order to significantly reduce energy consumption and at the same time protect the substrate from anodization. However, most of the proposed oxygen-evolving anodes are relatively expensive, or their industrial long-term service life is limited, or both of these two reasons combine to make them industrially applicable over a wide range. It is a major obstacle to use.

この点についての主な問題点は一方においては酸素発生
陽極の極めて苛酷な操業条件下における烈しい酸素の攻
撃であり、他方においてはその極度にきびしい経済的制
約が、この触媒的陽極を使用した場合のコストが、これ
を使用する寿命期間中に収め得るエネルギーの全節約分
によつて適正なコストとなる程の高度の長期的触媒活性
の維持と十分長期間の低酸素電位の確保とが特に困難と
なることである。
The main problem in this respect is on the one hand the violent attack of oxygen under extremely harsh operating conditions of the oxygen-evolving anode, and on the other hand its extremely severe economic constraint when using this catalytic anode. In particular, it is important to maintain a high level of long-term catalytic activity and to secure a sufficiently low oxygen potential for a sufficiently long time so that the total cost of the energy consumption can be appropriate due to the total energy saving that can be accommodated during the lifetime of use. It will be difficult.

単一物質それ自身では酸素発生陽極に対してのこれらの
要求に応ずることは困難であるからこれらの要求に出来
る限り応ずるためには異種の陽極材料を適当に組合わさ
なければならない。そのためには適当な陽極材料の選択
が重要であることは明白であつて、その目的に対して広
範囲の材料が提案されている。然し酸素発生陽極として
使用するに適した合併した操業用の陽極構造物の製造用
の異種の陽極材料の組合わせ様式は著しく制限されてい
る。
Since it is difficult for a single substance to meet these requirements for an oxygen generating anode by itself, different anode materials must be appropriately combined in order to meet these requirements as much as possible. It is clear that the selection of a suitable anode material is important for this purpose, and a wide range of materials have been proposed for that purpose. However, the combination of dissimilar anode materials for the production of combined operational anode structures suitable for use as oxygen generating anodes is severely limited.

チタニウムは安定な表面酸化物膜を陽極的に形成し、こ
れが下層の金属チタニウムを腐食から効果的に保護する
能力を持つているので顕著な防食性を示す造膜性金属で
あるが上記酸化物は電気的に絶縁性である。
Titanium forms a stable surface oxide film anodically, and since it has the ability to effectively protect the underlying metal titanium from corrosion, it is a film-forming metal that exhibits remarkable corrosion resistance. Is electrically insulating.

すなわち寸法安定性の良い陽極は一般的に低電位で陽極
操業が出来、同時に下層のチタニウムを酸化から守るこ
とが出来る触媒被覆物を備えたチタニウム基材より成る
ものである。他方においてチタニウム基材の電解質に暴
露している部分はすべて急速に不動態化されて露出して
いる部分の上の安定な絶縁性の陽極の表面酸化物膜を部
分的に形成することによつて効果的に保護される。
That is, an anode having good dimensional stability generally comprises a titanium base material provided with a catalyst coating capable of operating the anode at a low potential and at the same time protecting the underlying titanium from oxidation. On the other hand, all the electrolyte-exposed parts of the titanium substrate are rapidly passivated by partially forming a stable insulating anodic surface oxide film on the exposed parts. Effectively protected.

操業に使用し得る陽極構造物を得るためには触媒被覆物
で恒久的に被覆されておりチタニウム基材に電気的に接
続されており、またそれ自身が適当な導電性、触媒活性
および安定性をもつていて満足し得る安定な陽極の長期
的工業運転を確保し得るものでなければならない。この
目的のために、適当な陽極被覆材料を選択し適当な様式
で陽極基材を被覆しなければならない。
It is permanently coated with a catalyst coating and electrically connected to the titanium substrate in order to obtain an anode structure that can be used in operation, and it itself has suitable conductivity, catalytic activity and stability. It must be able to ensure satisfactory and stable anode long-term industrial operation. For this purpose, a suitable anode coating material must be selected and the anode substrate coated in a suitable manner.

ルテニウムが酸素を発生するすぐれた触媒活性を示すこ
とは公知であるが適当な安定性に欠け酸素発生の条件下
において揮発性のRuO4を形成する傾向がある。従つてル
テニウムを低電位において長期間触媒的酸素発生を効果
的に行なわせるためには、これを適当な方法で方法で被
覆し安定化させなければならない。これは本願発明の根
柢となる特に限定的な技術上の問題点である。ルテニウ
ムを使用して成功を収めた最初の人はH.Beerであつて、
彼は米国特許第3,632,498号明細書の実施例1に更に詳
細に記載している型式の混合酸化物被覆で寸法安定性の
良好な塩素用陽極を造つている。これはルチル型TiO2
高安定性と塩素発生に対するRuO2のすぐれた電気触媒的
性質を併せて持つものである。前記の混合酸化物は同時
にまた酸素電位を高くして、これによつて酸素に対して
でなく塩素を製造する被覆の選択性を増加する。これら
の重大な利点、特にこのような陽極の高安定性は多年に
わたつて全世界の塩素工業における顕著な成功の理由を
説明するものである。然しこのようなTiO2−RuO2の混合
酸化物被覆を有する陽極は酸素発生陽極に対する多くの
応用においては不適当なように思われる。
It is known that ruthenium exhibits excellent catalytic activity for generating oxygen, but lacks adequate stability and tends to form volatile RuO 4 under conditions of oxygen generation. Therefore, in order for ruthenium to effectively carry out long-term catalytic oxygen evolution at low potentials, it must be coated and stabilized in a suitable manner. This is a particularly limited technical problem that is the basis of the present invention. The first person to succeed with ruthenium was H. Beer,
He makes a chlorinated anode of good dimensional stability with a mixed oxide coating of the type described in more detail in Example 1 of US Pat. No. 3,632,498. It combines the high stability of rutile TiO 2 with the excellent electrocatalytic properties of RuO 2 for chlorine evolution. The mixed oxides simultaneously also increase the oxygen potential, thereby increasing the selectivity of the coating to produce chlorine rather than oxygen. These significant advantages, especially the high stability of such anodes, explain the reason for their remarkable success in the chlorine industry throughout the world over the years. However, anodes with such mixed oxide coatings of TiO 2 —RuO 2 appear unsuitable for many applications for oxygen evolution anodes.

ある一つの与えられた応用目的に対して工業的に使用可
能な触媒的陽極を開発することは、陽極の工業的性能が
陽極材料の選択、その製造方法および条件、陽極の工業
的応用および運転条件等の多数の複雑に交絡し相互に関
係がある因子に左右されるので複雑な問題を包含してい
る。
To develop an industrially usable catalytic anode for one given application purpose, the industrial performance of the anode depends on the choice of the anode material, its manufacturing method and conditions, the industrial application and operation of the anode. It is a complicated problem because it depends on a number of factors such as conditions that are complicatedly entangled and interrelated.

多数の特許は一面においては触媒的陽極の開発に対する
多大の関心と努力が注がれていることを反映するもので
あるが他面、極めて少数の実施態様のみが大規模の工業
的実施が行なわれているに過ぎないことも注目すべき処
である。このような無数の陽極が提案されているにもか
かわらず極めて少数のもののみが実施に移されているに
過ぎないという驚くべき矛盾も問題の複雑性と相互に交
絡関連する因子とから考えると異とするに当らぬもので
あつてこの問題点および因子の複雑性のために極度にま
で苛酷な技術的及び経済的要求に十分に応じ得るような
陽極を開発しようとするすべての試みが極めて困難で予
測しがたい企画となるのである。
The large number of patents reflects, in one aspect, great interest and effort in the development of catalytic anodes, while in the other, only a very small number of embodiments have large-scale industrial implementations. It is also noteworthy that it is only described. Considering the complexity of the problem and the interrelated factors, the surprising contradiction that only a very small number of such anodes have been put into practice despite the proposal of innumerable anodes Due to the complexity of this problem and the factors which are not different, every attempt to develop an anode which is fully able to meet the extremely rigorous technical and economic requirements It's a difficult and unpredictable project.

貴金属酸化物および酸化マンガンより成る触媒的酸化物
の被覆を有する造膜性金属の陽極に関する技術の現状は
米国特許第4,052,271号明細書に記載されている。この
特許明細書の実施例8は酸化イリジウムおよび酸化マン
ガンより成る被覆を有するチタニウム陽極である。この
陽極は過酸化物化合物の製造に適していると言われてお
り、此の目的に対して比較的酸素電位が高いと思われ、
この理由から酸素発生陽極としての多くの工業的応用の
点からは不適当と思われる。
The state of the art for film-forming metal anodes with a catalytic oxide coating consisting of a noble metal oxide and manganese oxide is described in US Pat. No. 4,052,271. Example 8 of this patent specification is a titanium anode having a coating of iridium oxide and manganese oxide. This anode is said to be suitable for the production of peroxide compounds and is believed to have a relatively high oxygen potential for this purpose.
For this reason, it seems unsuitable for many industrial applications as an oxygen evolution anode.

米国特許第4,289,591号明細書は触媒的陰極と触媒的酸
素発生陽極をそれぞれ中実の高分子電解質イオン輸送膜
の反対側の表面に結合し、酸化ルテニウムおよび酸化マ
ンガンより成る触媒が陽極に設けられていることより成
る酸素発生方法に関するものである。この触媒はアダム
ス〔Adams〕の方法の改良法で製造され、ルテニウム塩
とマンガン塩を混合し、過剰の硝酸ナトリウムを加え、
混合物を500℃において3hr溶融し、残査を洗浄乾燥して
酸化ルテニウム一酸化マンガン粉末を得、これを次に前
記の中実高分子電解質イオン輸送膜に接合することより
成る。前記の改良アダムス法は酸化ルテニウムの固溶体
と少量の酸化マンガンとより成る微粉触媒粉末を製造し
これを前記中実高分子電解質膜に接合する上で役立つて
いる。然しこのような複合した膜/電極構造物は陽極と
陰極との間で膜による分離を行なわない方法、例えば亜
鉛又は銅の電解採取等の電解的方法の場合には不適当で
ある。
U.S. Pat.No. 4,289,591 attaches a catalytic cathode and a catalytic oxygen generating anode to opposite surfaces of a solid polyelectrolyte ion transport membrane, respectively, and a catalyst comprising ruthenium oxide and manganese oxide is provided on the anode. The present invention relates to a method of generating oxygen. The catalyst was produced by a modification of the Adams method, mixing ruthenium and manganese salts, adding excess sodium nitrate,
The mixture consists of melting at 500 ° C. for 3 hours, washing and drying the residue to give ruthenium manganese oxide powder, which is then bonded to said solid polyelectrolyte ion transport membrane. The modified Adams process described above is useful in producing a finely divided catalyst powder consisting of a solid solution of ruthenium oxide and a small amount of manganese oxide and bonding it to the solid polymer electrolyte membrane. However, such composite membrane / electrode structures are unsuitable for methods that do not provide membrane separation between the anode and cathode, such as electrolytic methods such as electrowinning of zinc or copper.

造膜性金属基材と組合わせた触媒酸化物被覆を有する操
業に使用し得る完全な陽極構造物の製造には極めて問題
が多いこと及び製造条件が極めて僅かに変つても工業的
実施に当つては陽極の性能に極めて大きい影響があるこ
とは業界では良く知られている。
The production of a perfect anode structure that can be used in operations with a catalytic oxide coating in combination with a film-forming metal substrate is extremely problematic and is suitable for industrial practice even with very slight variations in production conditions. It is well known in the industry that the performance of the anode is greatly affected.

ルテニウムを含有する触媒的陽極が酸素発生陽極として
操業中に酸素電位の顕著な上昇を起すことも公知であ
る。この事実は酸素発生陽極中のルテニウムのすぐれた
電気触媒的性質を効果的に使用する上での主要な障害で
あり、本願発明の根柢に存在する主な問題点である。
It is also known that catalytic anodes containing ruthenium as oxygen generating anodes cause a significant increase in oxygen potential during operation. This fact is the main obstacle to the effective use of the excellent electrocatalytic properties of ruthenium in the oxygen-evolving anode and the main problem underlying the present invention.

発明の開示 本発明の主な目的はルテニウムを含有する触媒的酸化物
被覆を有する造膜性金属の陽極基材より成る寸法安定性
の良い酸素発生陽極を簡単、経済的に製造することであ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The main object of the present invention is to easily and economically produce a dimensionally stable oxygen generating anode comprising a film-forming metal anode substrate having a catalytic oxide coating containing ruthenium. .

本発明の他の一つの目的は低下した電位と著しいエネル
ギーの節約と酸素発生陽極としての長期使用寿命を維持
するためにルテニウムを最も効率良く応用した寸法安定
性の良い陽極の製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for producing a dimensional stable anode, which is the most efficient application of ruthenium in order to maintain a reduced potential, a significant energy saving, and a long service life as an oxygen generating anode. That is.

本発明の更に別の目的は寸法安定性の良い陽極、特に酸
素電解質から金属類を電解採取する方法における酸素発
生陽極として使用される陽極を製造することである。本
発明は上記の目的に出来るだけ適合するように特許請求
の範囲に記載した製造方法を提供する。
Yet another object of the present invention is to produce an anode having good dimensional stability, especially an anode used as an oxygen generating anode in a method for electrowinning metals from an oxygen electrolyte. The present invention provides a manufacturing method as claimed in such a manner as to meet the above objects as much as possible.

本発明に基づく酸素発生陽極は酸素発生条件下において
適当な陽極寿命を確保し得るように最少割合のマンガン
を含有していなければならないことは実験的に確立され
ている。この点に関連して低くてしかも実際上一定な酸
素発生電位を維持し、酸素発生条件において長い陽極寿
命を維持することが出来るようにするために被覆組成物
の組成をRuO2とMnO2とのモル比で1:1ないし1:9、好まし
くは1:2ないし1:4の範囲内において選択しなければなら
ぬことも確立されている。更に酸化物被覆物中のマンガ
ンの割合は前記範囲内で相当大きくしても酸素電位を著
しく増大しない、一方酸素発生条件下において陽極寿命
は酸化物被覆物中のマンガンの比率が前記範囲内での上
限に向って増加した時、著しく長くなる。また本発明に
基づいて使用される酸化物層の数も陽極寿命に関して重
要な影響があることも確認されている。酸化物層の数は
選択された被覆組成物を各場合に使用される全ルテニウ
ム着量に基いて6ないし35層、好ましくは約10ないし約
20層の範囲で選択しなければならない。このルテニウム
の着量は陽極基材表面積1平方メートル当り4ないし2
0、好ましくは約6ないし約12gの範囲にある。この着量
の選択は本発明に基いて製造される被覆物の組成に応じ
てそれぞれの場合について定めるべきである。
It has been empirically established that the oxygen-evolving anode according to the present invention must contain a minimum proportion of manganese in order to ensure a suitable anode life under oxygen-evolving conditions. In this regard, the composition of the coating composition is RuO 2 and MnO 2 in order to maintain a low and practically constant oxygen evolution potential and to maintain a long anode life under oxygen evolution conditions. It is also established that a molar ratio of 1: 1 to 1: 9, preferably 1: 2 to 1: 4 must be selected. Further, the proportion of manganese in the oxide coating does not significantly increase the oxygen potential even if it is considerably increased within the above range, while the anode life under oxygen generating conditions is such that the proportion of manganese in the oxide coating within the above range. When increasing towards the upper limit of, it becomes significantly longer. It has also been determined that the number of oxide layers used according to the present invention also has a significant effect on anode life. The number of oxide layers depends on the coating composition selected in each case from 6 to 35 layers, preferably from about 10 to about 10 layers.
You have to choose in the range of 20 layers. The amount of ruthenium deposited is 4 to 2 per square meter of the anode substrate surface area.
It is in the range of 0, preferably about 6 to about 12 g. The choice of this amount should be determined in each case depending on the composition of the coating produced according to the invention.

すなわちマンガン含有率の多い安定な酸化物被覆が4〜
8g/m2で10ないし20層という比較的少ないルテニウム着
量で本発明に基づく組成物の範囲で有利に製造されるこ
とが確立している。これに反して本発明に基づく組成物
範囲のモル比1:1に相当するマンガン比率の最小の酸化
物被覆では陽極寿命を適度とするためにルテニウム着量
8ないし20g/m2、としこれを比較的層数を多くして10な
いし20層あるいはそれ以上としなければならない。
That is, a stable oxide coating with a high manganese content is 4 to
It has been established that a relatively low ruthenium loading of 10 to 20 layers at 8 g / m 2 is advantageously produced in the composition according to the invention. On the contrary, in the composition according to the present invention, the minimum oxide content of manganese corresponding to a molar ratio of 1: 1 corresponds to a ruthenium loading of 8 to 20 g / m 2 in order to have a suitable anode life. The number of layers should be relatively large, 10 to 20 or more.

本発明に基いて塗布される被覆物溶液中に含まれるルテ
ニウムおよびマンガン化合物は、加熱による変化を行な
つて得られる酸化物被覆の全面にわたつてルテニウムと
マンガンとの均一かつ超微細混合物を確保するために完
全に溶解しなければならない。本発明は塩化ルテニウム
と硝酸マンガン又は蓚酸マンガンを使用すれば成功を収
めることが出来る。
The ruthenium and manganese compounds contained in the coating solution applied according to the present invention ensure a uniform and ultrafine mixture of ruthenium and manganese over the entire surface of the oxide coating obtained by changing by heating. It must dissolve completely in order to do so. The present invention can be successful with the use of ruthenium chloride and manganese nitrate or manganese oxalate.

塗布用溶液の塗布は本発明に基くと、水溶性溶剤又は有
機溶剤、特にエタノール又はブタノールを使用すれば成
功を収めることが出来る。
The application of the coating solution according to the invention can be successful if a water-soluble solvent or an organic solvent is used, especially ethanol or butanol.

塗布用溶液の約4〜15重量%に相当する濃塩酸を溶液に
加えても良く、これによつても良好な被覆を行なうこと
が出来る。
Concentrated hydrochloric acid corresponding to about 4 to 15% by weight of the coating solution may be added to the solution, which also gives good coating.

本発明に基づく酸化被覆物の製造に使用されるルテニウ
ムおよびマンガン化合物の熱分解温度はかなり異つてい
るので、これらが同時に変化して良好均一な酸化物被覆
が確保されるように特に選んだ温度で熱処理を行なわな
ければならない。
Since the ruthenium and manganese compounds used in the production of the oxide coatings according to the invention have very different thermal decomposition temperatures, the temperatures chosen specifically so that they change simultaneously to ensure a good and homogeneous oxide coating. Must be heat treated.

本発明に基づく良好な被覆を確保するためには熱処理温
度を約400℃とすることが必要であることが実験で確定
している。一方420℃以上の著しく高い温度又は380℃以
下の著しく低い温度では良好な被覆物が得られないこと
も分つている。
Experiments have established that a heat treatment temperature of approximately 400 ° C. is necessary to ensure a good coating according to the invention. On the other hand, it has been found that a good coating cannot be obtained at a remarkably high temperature of 420 ° C or higher or a remarkably low temperature of 380 ° C or lower.

下記の実施例は本発明の種々の実施様式を示すものであ
る。
The following examples illustrate various modes of practicing the present invention.

〔実施例1〕 下記の方法でRuO2とMnO2のモル比50:50に相当する組成
を有する触媒的Ru−Mn酸化物被覆物を有するチタニウム
陽極を製造した。
Example 1 A titanium anode having a catalytic Ru—Mn oxide coating having a composition corresponding to a molar ratio of RuO 2 and MnO 2 of 50:50 was prepared by the following method.

塩化ルテニウムと硝酸マンガンをモル比1:1で水中に含
有する均一な塗布用溶液を下記の組成(重量%)で作成
した。
A uniform coating solution containing ruthenium chloride and manganese nitrate in water at a molar ratio of 1: 1 was prepared with the following composition (% by weight).

RuCl3水溶液(40%Ru) 10.5% Mn(NO3)2・4H2O 10.5% HCl(10N) 4.7% H2O 74.3% チタニウム試験片(100×20×1mm)をサンドブラストお
よび30分間のふつとう15%HCl中でエツチング前処理を
行なつた。
Buddha RuCl 3 aq (40% Ru) 10.5% Mn (NO 3) 2 · 4H 2 O 10.5% HCl (10N) 4.7% H 2 O 74.3% titanium specimen (100 × 20 × 1mm) sandblasting and 30 minutes Etching pretreatment was carried out in 15% HCl.

塗布液は前処理したチタニウム試験片上にブラシで10層
に連続的に塗布した。塗布した溶液の各層を100℃で5
分間風乾し、得た乾燥した層を空気流中で10分間400℃
において熱処理した。これによつて金属塩類は熱分解し
て酸化物に変化した。
The coating liquid was continuously applied in 10 layers with a brush on the pretreated titanium test piece. Apply each layer of the applied solution at 100 ° C for 5
Air dry for 10 minutes, and dry the resulting layer in flowing air at 400 ° C for 10 minutes.
Was heat treated in. As a result, the metal salts were thermally decomposed and converted into oxides.

このようにしてRuO2/MnO2のモル比50:50に相当するモ
ル組成を有する10層に造つた酸化物被覆はチタニウム基
材の単位表面積上に8g/m2に相当する特定量又は着量の
ルテニウムを含有するものであつた。このようにしてル
テニウムの全着量8g/m2を有し10層に形成した被覆物を
有する一つの陽極(S46)をH2SO4150g/l中に酸素発生陽
極として7500A/m2の電流密度で運転して促進寿命試験を
行なつた。一方陽極運転電圧を陽極が破壊して急激な電
圧上昇を起すまで監視した。この陽極(S46)の促進試
験における寿命は90hrであつた。
In this way, the oxide coating formed into 10 layers having a molar composition corresponding to the RuO 2 / MnO 2 molar ratio of 50:50 has a specific amount or deposition equivalent to 8 g / m 2 on the unit surface area of the titanium base material. It contained an amount of ruthenium. In this way, one anode (S46) having a coating formed in 10 layers with a total ruthenium loading of 8 g / m 2 was used in H 2 SO 4 150 g / l as an oxygen evolution anode of 7500 A / m 2 . An accelerated life test was performed by operating at a current density. On the other hand, the operating voltage of the anode was monitored until the anode broke down and a sudden voltage rise occurred. The life of this anode (S46) in the accelerated test was 90 hours.

前記の硝酸マンガンの代りに蓚酸マンガンを使用した以
外は同じ方法で別の陽極(S28)を造つた。この陽極(S
28)は7500A/m2の電流密度での促進寿命試験結果は85hr
の寿命であつた。
Another anode (S28) was prepared by the same method except that manganese oxalate was used instead of manganese nitrate. This anode (S
28) shows an accelerated life test result of 85 hours at a current density of 7500 A / m 2.
It was the end of his life.

〔実施例2〕 実施例1に記載したと同様の条件で触媒的Ru−Mn−Co酸
化物被覆を有するチタニウム陽極を造つた。但し水に溶
解した塩化ルテニウム、硝酸マンガンおよび硝酸コバル
ト溶液は下記の組成(重量%)であつた。
Example 2 A titanium anode having a catalytic Ru-Mn-Co oxide coating was prepared under the same conditions as described in Example 1. However, the ruthenium chloride, manganese nitrate and cobalt nitrate solutions dissolved in water had the following composition (% by weight).

RuCl3水溶液(40%Ru) 10 % Mn(NO3)2・4H2O 10 % Co(NO3)2・6H2O 2.6% HCl(10N) 12 % H2O 65.4% チタニウム試験片を実施例1と同様にして前処理を行な
い、前記塗布液を10層に塗布して全ルテニウム着量を8g
/m2しRuO2,MnO2,および酸化コバルトとしてモル比45:
45:10に相当する全体的組成の酸化物被覆物を形成し
た。
RuCl 3 aq (40% Ru) 10% Mn (NO 3) implement 2 · 4H 2 O 10% Co (NO 3) 2 · 6H 2 O 2.6% HCl (10N) 12% H 2 O 65.4% titanium specimens Pretreatment was performed in the same manner as in Example 1, and the coating solution was applied to 10 layers to give a total ruthenium coating amount of 8 g.
/ m 2 then RuO 2 , MnO 2 , and cobalt oxide in a molar ratio of 45:
An overall composition oxide coating corresponding to 45:10 was formed.

このようにして造つた被覆した陽極(S37−I)を酸素
発生陽極として150g/lのH2SO4中で500A/m2の電流密度で
運転して試験したところ初期酸素電圧は標準水素電極に
対して1.50Vであつて、20ケ月後もなお標準水素電極に
対して1.70Vの酸素電圧で運転した。同様の陽極(S37−
I)を実施例1に記載した促進寿命試験に付したところ
7500A/m2の電流密度において90rhの寿命を示した。この
陽極と、塗布液組成(重量%)がRuCl3・水溶液(40%R
u)10%、Mn(NO3)2・4H2O 8.8%、Co(NO3)2・6H2O1.2
%、HCl(10N)12.2%、H2O 67.8%である点だけが異
る条件で、別の陽極(S37−II)を造つた。この塗布液
から得た被覆された陽極はルテニウム着量が8g/m2、RuO
2,MnO2およびコバルト酸化物のモル比50:45:5に相当す
る全体的組成の酸化物被覆物を持つものであつた。この
ような陽極の一つを150g/lH2SO4中で500A/m2の電流密度
で運転したところ初期酸素電圧が標準水素電極に対して
1.60Vで、500A/m2の電流密度で13ケ月後には破壊した。
同様の陽極(S37−II)は150g/lH2SO4中で7500A/m2で運
転して40rhの促進寿命試験による寿命を示した。
The coated anode (S37-I) thus prepared was tested as an oxygen generating anode in 150 g / l H 2 SO 4 at a current density of 500 A / m 2 and the initial oxygen voltage was found to be the standard hydrogen electrode. It was 1.50 V, and after 20 months it was still operated at an oxygen voltage of 1.70 V against a standard hydrogen electrode. Similar anode (S37−
I) was subjected to the accelerated life test described in Example 1
It showed a life of 90 rh at a current density of 7500 A / m 2 . The composition of this anode and the coating liquid (% by weight) is RuCl 3 · water solution (40% R
u) 10%, Mn (NO 3) 2 · 4H 2 O 8.8%, Co (NO 3) 2 · 6H 2 O1.2
%, HCl (10N) 12.2%, H 2 O 67.8%, another anode (S37-II) was prepared. The coated anode obtained from this coating solution had a ruthenium coverage of 8 g / m 2 , RuO
It had an oxide coating with an overall composition corresponding to a molar ratio of 50: 45: 5 of 2 , MnO 2 and cobalt oxide. When one of these anodes was operated at a current density of 500 A / m 2 in 150 g / l H 2 SO 4 , the initial oxygen voltage was
It broke after 13 months at a current density of 500 A / m 2 at 1.60 V.
A similar anode (S37-II) operated at 7500 A / m 2 in 150 g / l H 2 SO 4 and exhibited a life of 40 rh accelerated life test.

〔実施例3〕 実施例1に記載したと同様にして下記の方法で1ミクロ
ン以下の粒径の分散したアナターゼ型TiO2粉末を含有す
る触媒的Ru−Mn酸化物被覆を有するチタニウム陽極を作
成した。
Example 3 A titanium anode having a catalytic Ru-Mn oxide coating containing dispersed anatase-type TiO 2 powder having a particle size of 1 micron or less was prepared by the following method in the same manner as described in Example 1. did.

この場合に使用された塗布溶液はn−ブチルアルコール
中に塩化ルテニウムと硝酸マンナンをRu/Mnのモル比50:
50で溶解し更に溶液全体に均一に分散したアナターゼ型
TiO2粉末を含有しその組成(重量%)で下記の通りであ
つた。
The coating solution used in this case contained ruthenium chloride and mannan nitrate in n-butyl alcohol at a Ru / Mn molar ratio of 50:
Anatase type that dissolves at 50 and is evenly dispersed throughout the solution
The composition (% by weight) of TiO 2 powder was as follows.

RuCl3・aq・(40%Ru) 12.6% Mn(NO3)2・4H2O 12.2% 分散したアナターゼ型TiO2粉末 3.9% ブチルアルコール 71.3% この溶液を逐次7層に塗布し実施例1に記載した条件で
酸化物に変化させてルテニウム着量15g/m2で全組成がRu
O2,MnO2およびTiO2モル比1:1:1に相当する7層に塗布
した均一に分散したアナターゼ型TiO2粉末を含有する触
媒的Ru−Mn酸化物被覆を形成した。
RuCl 3 · aq · (40% Ru) 12.6% Mn (NO 3 ) 2 · 4H 2 O 12.2% Dispersed anatase type TiO 2 powder 3.9% Butyl alcohol 71.3% The composition was changed to oxide under the stated conditions and the ruthenium loading was 15 g / m 2 and the total composition was Ru.
O 2, MnO 2 and TiO 2 molar ratio of 1: 1: to form a catalytic Ru-Mn oxide coating containing a uniformly dispersed anatase TiO 2 powder was applied to the corresponding 7 Tier 1.

このようにして全ルテニウム着量15g/m2で7層に被覆し
た陽極(S141)の一つを実施例1に記載した促進寿命試
験に付し、150g/lH2SO4中で7500A/m2の電流密度で175hr
の寿命を示した。
One of the anodes (S141) thus coated in 7 layers with a total ruthenium loading of 15 g / m 2 was subjected to the accelerated life test as described in Example 1 and was run at 7500 A / m in 150 g / l H 2 SO 4. 175hr 2 of current density
Showed the life of.

全く同じ方法で作成した別の陽極(S141)を150g/lH2SO
4中で500A/m2の電流密度で運転する酸素発生陽極として
試験したところ初期酸素電圧が標準水素電極に対して1.
53Vで、23ケ月後も標準水素電極に対して1.63Vで運転し
た。同じ塗布溶液を8層に塗布した実施例1に記載した
と同様にして乾燥し熱分解して全ルテニウム着量8g/m2
で8層に被覆し、RuO2とMnO2のモル比1:1に相当する全
体的組成の酸化物被覆を形成するように第二の一組の陽
極(S142)を作成した。
Another anode (S141) made by exactly the same method was used at 150g / l H 2 SO
When tested as an oxygen-evolving anode operating at a current density of 500 A / m 2 in 4 , the initial oxygen voltage was 1.
At 53V, it was still running at 1.63V against a standard hydrogen electrode after 23 months. The same coating solution was applied in 8 layers, dried and pyrolyzed as described in Example 1 to give a total ruthenium coverage of 8 g / m 2.
A second set of anodes (S142) was prepared so as to form an oxide coating with an overall composition corresponding to a RuO 2 to MnO 2 molar ratio of 1: 1.

この第二の組の陽極(S142)の一つを150g/lのH2SO4
で500A/m2の電流密度で試験したところ、これらの試験
条件下において7000hr(292日)後に標準水素電極に対
して1.57Vの酸素電圧で運転した。
One of this second set of anodes (S142) was tested in 150 g / l H 2 SO 4 at a current density of 500 A / m 2 and under these test conditions after 7000 hr (292 days) standard hydrogen The electrodes were operated at an oxygen voltage of 1.57V.

この第二の組の陽極(S142)の別の一つは150g/lH2SO4
中で7500A/m2の電流密度での促進寿命試験に対して79hr
の寿命を示した。
Another one of this second set of anodes (S142) is 150g / l H 2 SO 4
79 hours for an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2 in
Showed the life of.

ルテニウム着量が8g/m2になり、全体的組成がRuO2,Mn
O2,TiO2(粉末)のモル比でそれぞれ1:1:3と2:2:1の酸
化物被覆を形成するような二種類の塗布溶液を同様の方
法で使用して別の陽極を作成した。
The amount of ruthenium deposited was 8 g / m 2 , and the overall composition was RuO 2 , Mn.
Two different coating solutions were used in the same manner to form oxide coatings with molar ratios of O 2 and TiO 2 (powder) of 1: 1: 3 and 2: 2: 1 respectively, and another anode was used. Created.

RuO2:MnO2:TiO2(粉末)のモル比が1:1:3に相当する組
成の被覆組成物を有する陽極(S143)は150g/lH2SO4
で7500A/m2の電流密度での促進寿命試験で68hrの寿命を
示した。RuO2:MnO2:TiO2(粉末)のモル比2:2:1に相当
する被覆を有するもう一つの陽極(S144)は7500A/m2
電流密度での促進寿命試験で80hrの寿命を示した。
The anode (S143) having a coating composition having a composition in which the molar ratio of RuO 2 : MnO 2 : TiO 2 (powder) was 1: 1: 3 had a current density of 7500 A / m 2 in 150 g / lH 2 SO 4. The accelerated life test of the product showed a life of 68 hours. RuO 2 : MnO 2 : TiO 2 (powder) with a coating equivalent to a molar ratio of 2: 2: 1, another anode (S144) has a life of 80 hours in an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2. Indicated.

〔実施例4〕 20ないし40ミクロンの粒径を有する分散した金属チタニ
ウム粉末を含有する触媒的Ru−Mn酸化物被覆を有するチ
タニウム陽極を下記のようにして作成した。
Example 4 A titanium anode with a catalytic Ru-Mn oxide coating containing dispersed metallic titanium powder having a particle size of 20 to 40 microns was prepared as follows.

この場合に使用した塗布溶液は塩化ルテニウムと硝酸マ
ンガンを1:1のモル比で水に溶解したもので、更に金属
チタニウム粉末を溶液全体にわたつて均一に分散含有
し、下記の全体的組成(重量%)を持つものであつた。
The coating solution used in this case was one in which ruthenium chloride and manganese nitrate were dissolved in water at a molar ratio of 1: 1 and further metal titanium powder was uniformly dispersed and contained throughout the solution, and the following overall composition ( % By weight).

RuCl3・水溶液(40%Ru) 10.3% Mn(NO3)2・4H2O 10.1% 分散したTi粉末 2 % HCl(10N) 4.6% H2O 73 % この溶液を7層に塗布して実施例1に記載した方法によ
つて酸化物に変化させ、7層で全ルテニウム着量8.4g/m
2、RuO2:MnO2:Ti(粉末)が38:38:24のモル比に相当す
る全体的組成を持つ、均一に分散したチタニウム粉末を
含有する酸化物被覆を形成するようにした。
RuCl 3 · Aqueous solution (40% Ru) 10.3% Mn (NO 3 ) 2 · 4H 2 O 10.1% Dispersed Ti powder 2% HCl (10N) 4.6% H 2 O 73% Conducted by applying this solution to 7 layers It was converted to oxide by the method described in Example 1, and the total ruthenium deposit was 8.4 g / m in 7 layers.
2 , RuO 2 : MnO 2 : Ti (powder) was made to form an oxide coating containing uniformly dispersed titanium powder with an overall composition corresponding to a molar ratio of 38:38:24.

このように7層に被覆してルテニウム着量8.4g/m2の被
覆を有する陽極(S48)を実施例1に記載した促進寿命
試験に付したところ7500A/m2の電流密度において150g/l
のH2SO4中での寿命が134hrであつた。
The anode (S48) thus coated with 7 layers and having a ruthenium coating amount of 8.4 g / m 2 was subjected to the accelerated life test described in Example 1, and was 150 g / l at a current density of 7500 A / m 2.
Of H 2 SO 4 was 134 hr.

すなわちルテニウム着量8.4g/m2でRuO2:MnO2のモル比が
1:1に相当する組成の陽極酸化物被覆に分散したチタニ
ウム粉末を添加することによつて陽極の酸素発生に対す
る安定性が改善される。この改善された状況はこの陽極
(S48)の7500A/m2の電流密度で得られた促進寿命試験
による寿命が137hrであつてこれとほとんど同一のルテ
ニウム着量8g/m2でRuO2:MnO2のモル1:1が同一(但し分
散Tiを含有しない)被覆組成である実施例1の陽極(S4
6)について得られた寿命が90hrであるのに比べて著し
く長いことから明白である。
That is, when the ruthenium loading is 8.4 g / m 2 , the molar ratio of RuO 2 : MnO 2 is
The stability of the anode against oxygen evolution is improved by adding the titanium powder dispersed in the anodic oxide coating with a composition corresponding to 1: 1. This improved situation is that the anode (S48) has a life of 137 hours by the accelerated life test obtained at a current density of 7500 A / m 2 and almost the same ruthenium loading of 8 g / m 2 as RuO 2 : MnO 2. The anode of Example 1 (S4 with a molar 1: 1 ratio of 2 being the same (but not containing dispersed Ti)) coating composition.
This is evident from the significantly longer life obtained for 6) compared to 90 hours.

促進試験の寿命が137hrのこの陽極(S48)と、ルテニウ
ム化合物着量がほとんどこれと同じ8g/m2でRuO2:MnO2
モル比が1:1(但し分散したアナターゼ型TiO2を含有す
る)で70〜80hrの促進試験寿命を持つ実施例3の陽極
(S142)、(S143)および(S144)とを比較しても同様
の分散チタニウム粉末の添加による改善が認められる。
This anode (S48), which has a life of 137 hours in the accelerated test, has the same ruthenium compound coverage of 8 g / m 2 and a RuO 2 : MnO 2 molar ratio of 1: 1 (however, it contains dispersed anatase-type TiO 2) . In comparison with the anodes (S142), (S143) and (S144) of Example 3 having an accelerated test life of 70 to 80 hours, the similar improvement by adding the dispersed titanium powder is recognized.

分散したチタニウム粉末の添加による陽極の安定性のこ
の著しい改善の理由は正確に説明出来ないがおそらくは
分散したチタニウム粉末のRu−Mn酸化物被覆表面上にお
ける好ましい効果、又は分散したチタニウム粉末とRu−
Mn酸化物との間のその形成期間中における好ましい化学
的相互作用あるいはそれら両者の作用が相まつて得られ
ることに依ると思われる。
The reason for this significant improvement in the stability of the anode by the addition of dispersed titanium powder cannot be explained exactly, but is probably the favorable effect of the dispersed titanium powder on the Ru-Mn oxide coated surface, or the dispersed titanium powder and Ru-
It is believed that favorable chemical interactions with the Mn oxide during its formation, or both, are obtained in combination.

〔実施例5〕 RuO2とMnO2のモル比が30:70に相当する全体的組成を有
する触媒的Ru−Mn酸化物被覆を有するチタニウム陽極を
下記の方法で作成した。
Example 5 A titanium anode having a catalytic Ru-Mn oxide coating with an overall composition corresponding to a RuO 2 to MnO 2 molar ratio of 30:70 was prepared by the following method.

1−ブチルアルコール中に30:70のモル比で溶解した塩
化ルテニウムと硝酸マンガンの塗布溶液は下記の組成
(重量%)で作成した。
A coating solution of ruthenium chloride and manganese nitrate dissolved in 1-butyl alcohol at a molar ratio of 30:70 was prepared with the following composition (% by weight).

RuCl3水溶液(40%Ru) 11.1% Mn(NO3)2・4H2O 25.8% ブタノール 63.1% チタニウム試験片(100×20×1mm)をサンドブラスト、
1,1,1−トリクロロエタン中での10分間の処理および蓚
酸中での80℃における6hrのエツチングによつて前処理
した。
RuCl 3 aq (40% Ru) 11.1% Mn (NO 3) 2 · 4H 2 O 25.8% butanol 63.1% titanium specimen (100 × 20 × 1mm) sandblasting,
It was pretreated by treatment in 1,1,1-trichloroethane for 10 minutes and etching in oxalic acid at 80 ° C. for 6 hours.

塗布溶液をブラシで前処理後のチタニウム試験片に20層
に逐次塗布し、各塗布層を120℃において10分間風乾
し、更に空気流中で400℃において10分間熱処理したこ
れによつて金属塩類は熱分解して酸化物に変化した。生
成した酸化物被覆はRuO2:MnO2が30:70の組成で20層より
成りルテニウム着量が8g/m2であつた。
The coating solution was sequentially coated on the titanium test piece after pretreatment with a brush in 20 layers, and each coating layer was air-dried at 120 ° C for 10 minutes and further heat-treated at 400 ° C for 10 minutes in a stream of air. Was thermally decomposed into an oxide. The resulting oxide coating consisted of 20 layers with a composition of RuO 2 : MnO 2 of 30:70 and a ruthenium deposit of 8 g / m 2 .

このようにして作成したルテニウム着量8g/m2の20層よ
り成る被覆を有する陽極(B2)は150g/lH2SO4中での750
0A/m2の電流密度での促進寿命試験において176hrの寿命
を示した。
The anode (B 2 ) thus prepared having a coating of 20 layers with a ruthenium loading of 8 g / m 2 was 750 in 150 g / l H 2 SO 4.
The accelerated life test at a current density of 0 A / m 2 showed a life of 176 hr.

これと同じ塗布溶液を13層に塗布し、ルテニウム着量が
6g/m2となるように作成したこと以外は同一の他の一つ
の陽極(B1)は7500A/m2の電流密度での促進寿命試験で
142hrの寿命を示した。
The same coating solution was applied to 13 layers, and the ruthenium coating amount was
Another anode (B 1 ) that was the same except that it was made to be 6 g / m 2 was subjected to an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2.
It showed a life of 142 hours.

また同じ塗布溶液を30層に塗布してルテニウム着量が12
g/m2となるように作成したこと以外は同一の他の一つの
陽極(B4)は150g/lH2SO4中で7500A/m2の電流密度で促
進寿命試験の結果137hrの寿命を示した。
Also, the same coating solution was applied to 30 layers and the ruthenium coating amount was 12
Another anode (B 4 ) which was the same except that it was made to have a g / m 2 had a life of 137 hr as a result of an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2 in 150 g / lH 2 SO 4. Indicated.

平均粒径が40ミクロンの分散したβ−MnO2粉末を含有す
る触媒的Ru−酸化物被覆を有する比較用チタニウム陽極
(Q42)を実施例1の記載と同様の方法で作成した。し
かし塗布したRu酸化物の層は5層でルテニウムの全着量
は8g/m2で、前記の陽極B1,B2,B4と同一の全体的被覆組
成物に相当する分散MnO2粉末を含有し、すなわち(この
比較陽極中の分散した予め形成した粉末として塗布し
て)RuO230%とMnO2 70%の全体的被覆組成物を有する
ものであつた。この場合に使用した塗布溶液は溶解した
塩化ルテニウムと分散したMnO2粉末とより成り下記の重
量%で示す組成を有するものであつた。
It created an average particle diameter of 40 microns dispersed beta-MnO 2 catalytic powder containing Ru- oxides manner similar to that described in Example 1 a comparative titanium anode (Q42) having a coating. However, the coated Ru oxide layer was 5 layers, the total amount of ruthenium deposited was 8 g / m 2 , and it contained dispersed MnO 2 powder corresponding to the same overall coating composition as the above-mentioned anodes B1, B2 and B4. That is, having an overall coating composition of 30% RuO 2 and 70% MnO 2 ( applied as a dispersed preformed powder in this comparative anode). The coating solution used in this case was composed of dissolved ruthenium chloride and dispersed MnO 2 powder and had the composition shown in the following weight%.

RuCl3水溶液(40%Ru) 12.7% 分散したβ−MnO2粉末(平均粒径40ミクロン) 10.0% HCl(10N) 5.3% n−ブチルアルコール 72 % この溶液を5層に塗布し実施例1に記載した方法で酸化
物に変化させ、全ルテニウム着量8g/m2で5層に形成し
た、分散β−MnO2粉末を含有する酸化ルテニウム被覆を
作成した。
RuCl 3 aqueous solution (40% Ru) 12.7% β-MnO 2 powder dispersed (average particle size 40 micron) 10.0% HCl (10N) 5.3% n-butyl alcohol 72% This solution was applied to 5 layers to give Example 1. A ruthenium oxide coating containing dispersed β-MnO 2 powder was prepared which was converted to an oxide by the method described and formed in 5 layers with a total ruthenium loading of 8 g / m 2 .

このようにしてRuO230%、MnO2(粉末)70%に相当する
組成を持ちルテニウム着量が8g/m2の5層に形成した被
覆を有する比較用陽極(Q42)は7500A/m2の電流密度に
おいて60hrの促進寿命試験の寿命を示した。すなわちこ
のB2と同一の全体的組成の被覆を有するが予め形成分散
したMnO2粉末を含有する比較用陽極(Q42)は7500A/m2
の電流密度において促進寿命試験の寿命が60hrであるが
これと同一のルテニウム着量(8g/m2)で全体的組成が
同一であるがRu−Mn酸化物が陽極上でその場で形成され
た陽極の7500A/m2における促進寿命試験による寿命は17
6hrであつて約3倍の長さの寿命を示した。
In this way, the comparative anode (Q42) having a composition equivalent to 30% of RuO 2 and 70% of MnO 2 (powder) and having a coating formed in 5 layers with a ruthenium deposit of 8 g / m 2 was 7500 A / m 2 The life of the accelerated life test was 60 hr at the current density of. That is, this comparative anode (Q42) with a coating of the same overall composition as B 2 but containing preformed and dispersed MnO 2 powder was 7500 A / m 2
Although the life of the accelerated life test was 60 hr at the current density of, the same composition of ruthenium (8 g / m 2 ) and the same overall composition, but Ru-Mn oxide was formed in situ on the anode. The anode has a life of 17500 according to the accelerated life test at 7500 A / m 2 .
At 6 hours, the life was about three times longer.

更にこのルテニウム着量8g/m2、RuO2とMnO2のモル比が3
0:70に相当する全体的組成を持つRu−Mn酸化物被覆を有
する陽極(B2)が示す促進寿命試験による寿命176hr
は、これと同一のルテニウム着量8g/m2であるがRuO2とM
nO2とのモル比か1:1に相当する全体的組成すなわち本発
明に基づく方法で塗布されるルテニウムの割合が最小の
限界であるRu−Mn酸化物被覆を有する実施例1の陽極
(S46)および(S48)の示す寿命85ないし90hrの約2倍
である。
Further, this ruthenium deposit is 8 g / m 2 , and the molar ratio of RuO 2 and MnO 2 is 3
Anode (B2) with a Ru-Mn oxide coating having an overall composition equivalent to 0:70 shows a life of 176 hr by accelerated life test
Has the same ruthenium loading of 8 g / m 2 but RuO 2 and M
or the molar ratio of nO 2 1: Overall composition that is equivalent to 1 of the first embodiment the ratio of ruthenium to be applied in the method according to the invention has a Ru-Mn oxide coating is the minimum limit anode (S46 ) And (S48) are about twice as long as the life of 85 to 90 hours.

この比較結果によつて少量の酸化ルテニウムと共にその
場で形成される大部分割合の酸化マンガンを塗布する本
願発明の方法に基づくRu−Mn酸化物被覆を製造すること
が特に重要な意味を持つことが分る。
It is of particular significance to produce Ru-Mn oxide coatings based on the method of the present invention by applying a large proportion of manganese oxide formed in situ with a small amount of ruthenium oxide according to this comparative result. I understand.

〔実施例6〕 RuO2とMnO2が14:86のモル比に相当する組成を有する触
媒的Ru−Mn酸化物被覆より成るチタニウム陽極を下記の
ようにして製造した。1−ブチルアルコール中に溶解し
た塩化ルテニウムと硝酸マンガンを含む塗布溶液を下記
の組成(重量%)で作成した。
Example 6 A titanium anode comprising a catalytic Ru-Mn oxide coating having a composition corresponding to a molar ratio of RuO 2 and MnO 2 of 14:86 was prepared as follows. A coating solution containing ruthenium chloride and manganese nitrate dissolved in 1-butyl alcohol was prepared with the following composition (% by weight).

RuCl3水溶液(40%Ru) 8.3% Mn(NO3)2・4H2O 48.1% ブタノール 43.6% チタニウム試験片(100×20×1mm)を1,1,1−トリクロ
ロエタン中で10分間サンドブラストし、蓚酸中で80℃に
おいて6hrエツチングして前処理した。前処理したチタ
ニウム試験片に前記塗布溶液をブラシで22層に逐次塗布
し各塗布層を120℃で10分間風乾し生成した乾燥した層
を400℃において10分間空気流中で熱処理した。これに
よつて金属塩類は熱分解して酸化物に変化した。このよ
うに22層に塗布した酸化物被覆はルテニウム着量が8g/m
2で全組成がRuO2:MnO214:86に相当するものであつた。
このようにしてルテニウム着量8g/m2で22層に造つた被
覆を有する陽極(E1)は150g/lのH2SO4中で7500A/m2
電流密度において促進寿命が200hrであつた。
RuCl 3 aq (40% Ru) 8.3% Mn (NO 3) 2 · 4H 2 O 48.1% butanol 43.6% titanium specimen (100 × 20 × 1mm) were sandblasted 10 minutes 1,1,1-trichloroethane, It was pretreated by etching in oxalic acid at 80 ° C for 6 hours. The above coating solution was sequentially coated on a pretreated titanium test piece with a brush in 22 layers, and each coating layer was air-dried at 120 ° C. for 10 minutes, and the resulting dried layer was heat-treated at 400 ° C. for 10 minutes in an air stream. As a result, the metal salts were thermally decomposed and converted into oxides. The oxide coating applied to 22 layers in this way has a ruthenium coverage of 8 g / m 2.
In 2 , the total composition was equivalent to RuO 2 : MnO 2 14:86.
In this way, the anode (E1) having a coating formed in 22 layers with a ruthenium loading of 8 g / m 2 had an accelerated life of 200 hr at a current density of 7500 A / m 2 in 150 g / l of H 2 SO 4. .

同じ溶液を用いてルテニウム着量6g/m2で16層に作成し
た他の一つの陽極(E2)は7500A/m2における促進寿命試
験による寿命は182hrであつた。更に別の陽極(E3)を
ルテニウムの全着量10g/m2で28層に作成したがその促進
寿命試験による寿命は160hrであつた。
Another anode (E2), which was made into 16 layers at the ruthenium loading of 6 g / m 2 using the same solution, had a life of 182 hours as measured by an accelerated life test at 7500 A / m 2 . Another anode (E3) was formed into 28 layers with a total ruthenium deposition amount of 10 g / m 2 , and the life of the accelerated life test was 160 hours.

この溶液を33層に塗布しルテニウム着量12g/m2にして作
成した別の一つの陽極(E4)は促進寿命試験による寿命
が193hrであつた。
Another anode (E4) prepared by applying this solution to 33 layers to give a ruthenium coating amount of 12 g / m 2 had an accelerated life test life of 193 hours.

前記の促進寿命試験の結果から分るようにMnO2/RuO2
モル比が86:14(約6:1)のように高い割合の陽極は、ル
テニウム着量が6ないし8g/m2で16ないし22層に塗布し
たRu−Mn酸化物被覆を有する陽極(E1)及び(E2)の場
合には前記の促進寿命試験の結果から分るように寿命が
182ないし200hrであつた。これに反して被覆層が更に多
くて(28−33層)、ルテニウム着量が更に大きい(10〜
12g/m2)陽極(E3)および(E4)の場合にはこれよりも
被覆層数が少なくルテニウム着量が少ない陽極(E1)及
び(E2)に比して著しい改善は認められなかつた。
As can be seen from the results of the accelerated life test described above, the anode having a high MnO 2 / RuO 2 molar ratio of 86:14 (about 6: 1) has a ruthenium deposit of 6 to 8 g / m 2 . In the case of anodes (E1) and (E2) with a Ru-Mn oxide coating applied to 16 to 22 layers, the life is as shown in the accelerated life test results above.
It took 182 to 200 hours. On the contrary, there are more coating layers (28-33 layers), and the amount of ruthenium deposited is greater (10 ~
In the case of 12 g / m 2 ) anodes (E3) and (E4), no significant improvement was observed as compared with the anodes (E1) and (E2), which had a smaller number of coating layers and a lower ruthenium deposit.

同様にしてルテニウム着量8g/m2で18層に作成した他の
陽極は同様の試験法で但し更に低い電流密度で試験した
場合にそれぞれ硫酸中で下記の促進寿命試験の寿命を示
した。
Similarly, the other anodes formed in 18 layers with a ruthenium loading of 8 g / m 2 each showed the following accelerated life test life in sulfuric acid when tested by the same test method but at a lower current density.

陽極(4A):3750A/m2の電流密度で520hr 陽極(3A):1875A/m2の電流密度で1760hr 〃(2A): 940A/m2の電流密度で8160hr これらの促進寿命試験は酸素発生陽極を工業的に使用す
る多くの場合に通常要求される電流密度よりもかなり大
きい電流密度で試験が行なわれていることに注目するこ
とが必要であろう。本発明において測定された促進寿命
試験結果はもつと陽極電流密度が低い場合の通常の運
転、例えば硫酸電解質からの銅の電解採取法に代表的さ
れるような200A/m2の電解密度に対してはかなり長い使
用寿命に相当する値であろう。
Anode (4A): 520hr with current density of 3750A / m 2 Anode (3A): 1760hr with current density of 1875A / m 2 〃 (2A): 8160hr with current density of 940A / m 2 These accelerated life tests generate oxygen. It will be necessary to note that the tests are carried out at current densities which are considerably higher than the current densities normally required for many industrial uses of the anode. The accelerated life test result measured in the present invention has a normal operation when the anode current density is low, for example, an electrolytic density of 200 A / m 2 as typified by an electrolytic extraction method of copper from a sulfuric acid electrolyte. Is a value corresponding to a considerably long service life.

〔実施例7〕 RuO2とMnO2のモル比が1:4に相当する組成を有する触媒
的Ru−Mn酸化物被覆物より成るチタニウム陽極を下記の
方法で作成した。
Example 7 A titanium anode comprising a catalytic Ru—Mn oxide coating having a composition in which the molar ratio of RuO 2 to MnO 2 was 1: 4 was prepared by the following method.

1−ブチルアルコールにモル比1:4の割合で溶解した塩
化ルテニウムと硝酸マンガンより成る塗布溶液を下記の
組成(重量%)で作成した。
A coating solution composed of ruthenium chloride and manganese nitrate dissolved in 1-butyl alcohol in a molar ratio of 1: 4 was prepared with the following composition (% by weight).

RuCl3水溶液(40%Ru) 9.5% Mn(NO3)2・4H2O 36.8% ブタノール 53.7% この塗布溶液を逐次塗布し乾燥して前記の条件において
酸化物被覆に変化させた。
RuCl 3 aq (40% Ru) 9.5% Mn (NO 3) was 2 · 4H 2 O 36.8% butanol 53.7% The coating solution was successively applied and dried was changed to an oxide coating in said conditions.

このようにしてルテニウム着量8g/m2 RuO2:MnO2のモル
比が20:80に相当する組成に塗布して触媒的Ru−Mn酸化
物被覆物を有する一つの陽極(C2)は150g/lのH2SO4
で7500A/m2の電流密度での促進寿命試験で175hrの寿命
を示した。同様の方法で製造した塗布層が16層でルテニ
ウム全着量が12g/m2に同じ溶液を塗布して別の一つの陽
極(C1)は7500A/m2の電流密度での促進寿命試験により
135hrの寿命を示した。
Thus, one anode (C2) having a catalytic Ru-Mn oxide coating applied to a composition corresponding to a molar ratio of ruthenium loading of 8 g / m 2 RuO 2 : MnO 2 of 20:80 was 150 g. An accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2 in H 2 SO 4 / l showed a life of 175 hr. The coating solution produced by the same method had 16 coating layers and the ruthenium total coating amount was 12 g / m 2 and the same solution was coated, and another anode (C1) was subjected to the accelerated life test at the current density of 7500 A / m 2.
It showed a life of 135 hours.

更に、同様の方法で製造し同じ溶液を21層に塗布しルテ
ニウム全着量が12g/m2の別の陽極(C3)は7500A/m2の電
流密度での促進寿命試験の結果187hrの寿命を示した。
Furthermore, another anode (C3) having the same solution prepared by applying the same solution to 21 layers and having a total ruthenium deposit of 12 g / m 2 was subjected to an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2 , resulting in a life of 187 hr. showed that.

更に別の同様の方法で製造し同じ溶液を30層に塗布し、
ルテニウム全着量が12g/m2の陽極(C4)は7500A/m2の電
流密度での促進寿命試験の結果126hrの寿命を示した。
Produced in yet another similar method and applying the same solution to 30 layers,
The anode (C4) with a total ruthenium deposit of 12 g / m 2 showed a life of 126 hours as a result of the accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2 .

前記の促進寿命試験の結果から分るように、MnO2/RuO2
のモル比が高くて4:1の値を有する陽極は、Ru−Mn酸化
物被覆が20ないし21層でルテニウム着量が8ないし10g/
m2の陽極(C2)および(C3)の場合には175ないし187hr
の寿命を示しこれに反して、ルテニウム着量がこれより
高くして12g/m2であり、塗布層が16ないし30層の陽極
(C4)および(C1)の場合には促進寿命試験の結果が12
6ないし137hrであつて促進寿命試験の結果が175ないし1
87hrの陽極(C2)および(C3)の寿命の方が約40%も長
くて、(C4)および(C5)に対して改善されている点が
認められない。
As can be seen from the results of the accelerated life test described above, MnO 2 / RuO 2
An anode having a high molar ratio of 4: 1 and a Ru-Mn oxide coating of 20 to 21 layers and a ruthenium coverage of 8 to 10 g /
175 to 187 hours for m 2 anodes (C2) and (C3)
Contrary to this, when the ruthenium coating amount is 12g / m 2 and the coating layer is 16 to 30 anodes (C4) and (C1), the result of accelerated life test Is 12
The result of accelerated life test is 175 to 1 in 6 to 137 hours.
The lifespan of the 87 hr anodes (C2) and (C3) is about 40% longer and no improvement over (C4) and (C5) is observed.

前記の試験結果からまたルテニウム着量12g/m2で30層の
塗布層を有する陽極(C4)が促進寿命試験による寿命が
126hrであつて、同じ組成で同一ルテニウム着量ではあ
るが16層に塗布された陽極(C1)が135hrの寿命を持つ
のに比べて何ら著しい改良結果が認められないことも分
るであろう。すなわち塗布層の数を16層以上30層に増加
してもこのような陽極の安定性は増加しない。
Based on the above test results, the anode (C4) having a ruthenium coating amount of 12 g / m 2 and 30 coating layers has a longer life according to the accelerated life test.
It can also be seen that there is no significant improvement over 126 hours, compared to the fact that the anode (C1) coated with 16 layers with the same composition and the same ruthenium deposit has a life of 135 hours. . That is, even if the number of coating layers is increased from 16 layers to 30 layers, such stability of the anode does not increase.

〔実施例8〕 種々の量のルテニウムおよび/またはマンガンを含有す
る酸化物被覆を有するチタニウム陽極を作り下記の方法
で試験した。
Example 8 A titanium anode having an oxide coating containing various amounts of ruthenium and / or manganese was prepared and tested in the following manner.

チタニウム試験片(100×20×1mm)をサンドブラスト処
理10分間の1,1,1−トリクロロエタン中の処理、および
蓚酸中での80℃における6hrのエツチング処理によつて
前処理を行なつた。酸化ルテニウム被覆(100%RuO2
を有する比較用陽極(Ru100)を下記の方法で作つた。
Titanium test pieces (100 × 20 × 1 mm) were pretreated by sandblasting for 10 minutes in 1,1,1-trichloroethane and in oxalic acid at 80 ° C. for 6 hours. Ruthenium oxide coating (100% RuO 2 )
A comparative anode (Ru100) having a was prepared by the following method.

(a)前処理したチタニウム試験片に下記の組成(重
量)を有する塗布溶液をブラシで9層に塗布する。
(A) A pretreated titanium test piece is coated with a coating solution having the following composition (weight) in 9 layers with a brush.

(RuCl3水溶液(40%Ru)0.8g;エタノール2.4g;HCl(10
N)0.25ml) (b)溶液を塗布した各層を120℃で15分間風乾し、 (c)乾燥した各層を400℃において10分間空気流中で
熱処理する。これによつて金属塩類は熱分解して酸化物
に変化する。
(RuCl 3 aqueous solution (40% Ru) 0.8 g; ethanol 2.4 g; HCl (10
N) 0.25 ml) (b) Each layer coated with the solution is air-dried at 120 ° C. for 15 minutes, and (c) each dried layer is heat-treated at 400 ° C. for 10 minutes in an air stream. As a result, the metal salts are thermally decomposed and converted into oxides.

この酸化ルテニウム被覆を9層に被覆したルテニウム着
量8g/m2の比較用陽極Ru100を酸素発生陽極として150g/l
のH2SO4中で試験したところ500A/m2の電流密度において
標準水素電極に対して1.50Vの酸素電圧を示し7500A/m2
の電流密度においての促進寿命試験によつて3.5hrの寿
命であつた。
This ruthenium oxide coating 9 layers ruthenium coating amount of 8g / m 2 for comparison was used Ru100 as an oxygen generating anode 150g / l
Was tested in H 2 SO 4 at a current density of 500 A / m 2 and showed an oxygen voltage of 1.50 V against a standard hydrogen electrode of 7500 A / m 2
The accelerated life test at a current density of 3.5 hours gave a life of 3.5 hours.

同様にしてRuO2:MnO2のモル比9:1に相当する組成を持つ
Ru−Mn酸化物被覆を有する電極Ru90を0.926gRuCl3水溶
液(40%Ru)、Mn(NO3)2・4H2O0.103g、エタノール5.5
g、HCl(10N)0.25mlの重量組成の塗布溶液をこの場合
9層に塗布し、各層を前記工程(b)および(c)に記
載したと同様の方法で乾燥、熱処理して作成した。
Similarly, it has a composition corresponding to a RuO 2 : MnO 2 molar ratio of 9: 1.
Ru-Mn oxide 0.926GRuCl 3 aqueous electrode Ru90 having a coating (40% Ru), Mn ( NO 3) 2 · 4H 2 O0.103g, ethanol 5.5
A coating solution having a weight composition of 0.25 ml of HCl (10N) was applied to 9 layers in this case, and each layer was dried and heat treated in the same manner as described in steps (b) and (c) above.

このようにして作つたRuO2/MnO2が90:10の9層を持
ち、ルテニウム着量が8.1g/m2の陽極Ru90を150g/lのH2S
O4中で同様の方法で試験したところ500A/m2の電流密度
において標準水素電極に対して1.53Vの酸素電圧を示
し、7500A/m2の電流密度において促進寿命試験による寿
命が9.8hrであつた。
RuO 2 / MnO 2 thus prepared has 90 layers of 90:10, and the ruthenium amount of the anode Ru90 is 8.1 g / m 2 and the anode Ru90 is 150 g / l of H 2 S.
When tested in a similar manner in O 4 , it showed an oxygen voltage of 1.53 V against a standard hydrogen electrode at a current density of 500 A / m 2, and at a current density of 7500 A / m 2 the life by the accelerated life test was 9.8 hr. Atsuta

同様にしてRuO2:MnO2が80:20モルに相当する組成を持つ
Ru−Mn酸化物被覆を有する陽極M5をRuCl3水溶液(40%R
u)0.721g、Mn(NO3)2・4H2O0.180g、エタノール5.9g、HC
l(10N)0.25mlの重量組成の塗布溶液をこの場合は7層
に塗布し前記の工程(b)および(c)に記載したと同
様の方法で各層を乾燥、熱処理して作成した。
Similarly, RuO 2 : MnO 2 has a composition corresponding to 80:20 mol.
RuCl 3 aq anode M5 with ru-Mn oxide coating (40% R
u) 0.721g, Mn (NO 3 ) 2 · 4H 2 O0.180g, ethanol 5.9 g, HC
In this case, a coating solution having a weight composition of l (10N) of 0.25 ml was applied to 7 layers, and each layer was dried and heat treated in the same manner as described in steps (b) and (c) above.

このようにして作つたルテニウム着量8g/m2でRuO2/MnO
2が80/20の7層の塗布層を有するように作成した陽極M5
を同様に150g/lのH2SO4中で試験したところ500A/m2の電
流密度において標準水素電極に対して1.53Vの酸素電圧
を示し、7500A/m2の電流密度において促進寿命試験によ
る寿命が10hrであつた。
RuO 2 / MnO with a ruthenium deposit of 8 g / m 2 thus prepared
Anode M5 made so that 2 has 80/20 7 coating layers
Was also tested in 150 g / l H 2 SO 4 and showed an oxygen voltage of 1.53 V against a standard hydrogen electrode at a current density of 500 A / m 2 , and an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2. The life was 10 hours.

RuO2/MnO2がモル比で50:50に相当する組成を持つRu−M
n酸化物被覆を有する陽極M8を同様にして作成したが、
此の場合はRuCl3水溶液(40%Ru)0.684g、Mn(NO3)2・4H
2O0.680g、エタノール3.6g、HCl(10N)0.25mlの重量組
成を有する塗布溶液を8層に塗布した後、前記の工程
(b)および(c)に記載したようにして各層を乾燥、
熱処理した。
Ru-M with a composition corresponding to a molar ratio of RuO 2 / MnO 2 of 50:50
An anode M8 with an n-oxide coating was made in the same way,
For此RuCl 3 aq (40% Ru) 0.684g, Mn (NO 3) 2 · 4H
After coating 8 layers with a coating solution having a weight composition of 0.680 g of 2 O, 3.6 g of ethanol, 0.25 ml of HCl (10N), each layer is dried as described in steps (b) and (c) above,
Heat treated.

このようにして作つたルテニウム着量8g/m2、の8層に
塗布したRuO2/MnO2が50:50の被覆を有する陽極M8を150
g/lのH2SO4中で同様にして試験を行なつたところ500A/m
2の電流密度において標準水素電極に対して1.56Vの酸素
電圧を示し、7500A/m2の電流密度において促進寿命試験
による寿命は55hrであつた。
The anode M8 thus prepared was coated with eight layers of ruthenium with a coating amount of 8 g / m 2 and a RuO 2 / MnO 2 coating of 50:50.
A similar test was conducted in g / l H 2 SO 4 to give 500 A / m.
At a current density of 2 , an oxygen voltage of 1.56 V was shown with respect to the standard hydrogen electrode, and at a current density of 7500 A / m 2 , the life by the accelerated life test was 55 hours.

RuO2/MnO2が30:70のモル比に相当する組成のRu−Mn酸
化物被覆を有する陽極M4を同様にして作成したが、此の
場合はRuCl3・水溶液(40%Ru)1.074g,Mn(NO3)2・4H2O
2.419g,エタノール3.6g、HCl(10N)0.25mlの重量組成
の塗布溶液を7層に塗布し、前記の工程(b)および
(c)に記載した方法と同様にして各層を乾燥、熱処理
した。このようにしてルテニウム着量8g/m2、7層に形
成したRuO2/MnO2のモル比30:70の被覆を有する陽極M4
を同様に150g/lのH2SO4中で試験したところ500A/m2の電
流密度において標準水素電極に対して1.55Vの酸素電圧
を示し、7500A/m2の電流密度において促進寿命試験によ
る寿命が115hrであつた。
An anode M4 having a Ru-Mn oxide coating having a composition corresponding to a RuO 2 / MnO 2 molar ratio of 30:70 was similarly prepared, but in this case, RuCl 3 · water solution (40% Ru) 1.074 g , Mn (NO 3) 2 · 4H 2 O
A coating solution having a weight composition of 2.419 g, ethanol 3.6 g, and HCl (10 N) 0.25 ml was applied to 7 layers, and each layer was dried and heat-treated in the same manner as the method described in steps (b) and (c) above. . In this way, the anode M4 having a ruthenium deposit of 8 g / m 2 and a RuO 2 / MnO 2 molar ratio of 30:70 formed in 7 layers
Was also tested in 150 g / l H 2 SO 4 and showed an oxygen voltage of 1.55 V against a standard hydrogen electrode at a current density of 500 A / m 2 , and an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2. The life was 115 hours.

RuO2/MnO2が14:86のモル比に相当する組成のRu−Mn酸
化物被覆を有する陽極M13を同様にして作成したが、こ
の場合はRuCl3水溶液(40%Ru)0.537g、Mn(NO3)2・4H2O
3.127g、エタノール2.835g、HCl(10N)0.25mlの重量組
成の塗布溶液を11層に塗布し前記の工程(b)および
(c)に記載した方法と同様にして各層を乾燥、熱処理
した。このようにして作成したルテニウム着量が8g/m2
で11層に形成したRuO2/MnO2が14:86の被覆を有する陽
極M13を150g/lのH2SO4中で500A/m2の電流密度において
同様に試験したところ標準水素電極に対して1.57Vの酸
素電圧を示し7500A/m2の電流密度において促進寿命試験
による寿命が200hrであつた。
An anode M13 having a Ru-Mn oxide coating with a composition corresponding to a molar ratio of RuO 2 / MnO 2 of 14:86 was prepared in the same manner. In this case, an aqueous RuCl 3 solution (40% Ru) 0.537 g, Mn (NO 3) 2 · 4H 2 O
A coating solution having a weight composition of 3.127 g, ethanol 2.835 g, and HCl (10 N) 0.25 ml was applied to 11 layers, and each layer was dried and heat-treated in the same manner as in the above-described steps (b) and (c). The amount of ruthenium deposited in this way was 8 g / m 2
An anode M13 with a RuO 2 / MnO 2 coating of 14:86 formed in 11 layers was also tested in 150 g / l H 2 SO 4 at a current density of 500 A / m 2 for a standard hydrogen electrode. It showed an oxygen voltage of 1.57 V and a life of 200 hours as measured by an accelerated life test at a current density of 7500 A / m 2 .

酸化マンガン(MnO2)被覆を有する他の一つの陽極Mn10
0を同様にして作成したが、この場合にはMn(NO3)2・4H2O
1.12g、エタノール10gの重量組成を有する溶液を11層に
塗布した後前記の工程(b)と同様にして乾燥し、320
℃の空気流中で10分間各乾燥層を熱処理(この条件は熱
分解によるMnO2被覆生成に適した条件と考えられる)し
た。得られた酸化被覆物(100%MnO2)の全マンガン着
量は26g/m2であつた(すなわちM13と同じであつた)。
Another anode Mn10 with manganese oxide (MnO 2 ) coating
0 was made in the same way, but in this case Mn (NO 3 ) 2・ 4H 2 O
A solution having a weight composition of 1.12 g and ethanol 10 g was applied to 11 layers and then dried in the same manner as in the above step (b).
Each dried layer was heat-treated for 10 minutes in an air stream at ℃ (this condition is considered to be suitable for the formation of MnO 2 coating by thermal decomposition). The total oxide coverage of the resulting oxide coating (100% MnO 2 ) was 26 g / m 2 (ie the same as M13).

このように26g/m2のMn着量を持ち11層に形成したMnO2
覆を有する陽極Mn100を同様にして150g/lのH2SO4中で試
験したところ500A/cm2の電流密度において標準水素電極
に対して約3Vの酸素電圧を示し7500A/cm2の電流密度に
おける促進寿命試験では直ちに破壊した。
Thus, an anode Mn100 having an MnO 2 coating formed in 11 layers with an Mn loading of 26 g / m 2 was similarly tested in 150 g / l H 2 SO 4 and at a current density of 500 A / cm 2 . It showed an oxygen voltage of about 3 V against the standard hydrogen electrode, and immediately broke in the accelerated life test at a current density of 7500 A / cm 2 .

以上のごとく前記の試験結果から本発明の方法によつて
作成したRu−Mn酸化物被覆を有する陽極M8、M4、および
M13が酸素電圧の著しい増加を示さず同時に被覆組成中
のルテニウムの割合をRuO2対MnO2のモル比が1:1ないし
1:9に相当する本発明の範囲内で減少すると酸素発生条
件下の陽極寿命が数倍に長くなることを示す。
Anode M8, M4 having a Ru-Mn oxide coating prepared by the method of the present invention from the above test results as described above, and
M13 does not show a significant increase in oxygen voltage and at the same time the ratio of ruthenium in the coating composition is changed from RuO 2 to MnO 2 molar ratio of 1: 1 to
It is shown that decreasing within the range of the present invention corresponding to 1: 9 prolongs the anode life several times under oxygen generating conditions.

更に注意すべきことは前記の陽極M4と実施例5に記載し
た陽極(B2)は共にRuO2/MnO2のモル比が30/70に相当
する同一の被覆組成物と同一のルテニウム着量8g/m2
有する本発明によつて作成された陽極であつて、M4は7
層に塗布したもので促進寿命試験による寿命が115hrで
あり、これに対して陽極(B2)は同一の被覆を20層に形
成したものであつて促進寿命試験の結果176hrの寿命で
あり、著しく長寿命である。すなわちRuO2/MnO2が30/7
0に相当する被覆組成でルテニウム着量が8g/m2のこのよ
うな陽極の層数が7層から20層に増加すると促進寿命試
験による寿命が115hrから176hrに増加すると記載した通
り酸素発生条件下での陽極寿命が著しく長くなる。また
前記の陽極M13および実施例6に記載した陽極(E1)はR
uO2/MnO2が14:86のモル比に相当する同じ被覆物組成を
有しルテニウム着量も同じ8g/m2である本発明によつて
作成された陽極であるが、M13は11層より形成され促進
寿命試験による寿命が200hrであり一方陽極(E1)は同
様の被覆を22層に形成したもので促進寿命試験による寿
命は同じく200hrであつた。すなわちRuO2/MnO2が14:86
のモル比に相当する被覆組成物を有するこのような陽極
の場合には両者共促進寿命試験の寿命が200hrであるこ
とから分るように、酸素発生条件下での陽極寿命の著し
い改善は認められなかつた。
It should be further noted that both the anode M4 and the anode (B2) described in Example 5 had the same coating composition corresponding to a RuO 2 / MnO 2 molar ratio of 30/70 and the same ruthenium loading of 8 g. An anode made according to the present invention having / m 2 , wherein M4 is 7
It has been applied to a layer and has a life of 115 hours as measured by an accelerated life test, whereas the anode (B2) has 20 layers of the same coating and has a life of 176 hours as a result of an accelerated life test. It has a long life. That is, RuO 2 / MnO 2 is 30/7
If the number of layers of such an anode having a coating composition corresponding to 0 and a ruthenium coverage of 8 g / m 2 is increased from 7 to 20, the life in the accelerated life test increases from 115 hr to 176 hr. The life of the lower anode is significantly extended. The anode M13 and the anode (E1) described in Example 6 are R
An anode made according to the invention with the same coating composition of uO 2 / MnO 2 corresponding to a molar ratio of 14:86 and the same ruthenium loading of 8 g / m 2 , but with 11 layers of M13 Formed by the accelerated life test was 200 hours, while the anode (E1) had 22 layers of the same coating and the accelerated life test also had a life of 200 hours. That is, RuO 2 / MnO 2 is 14:86
In the case of such an anode having a coating composition corresponding to the molar ratio of, both have a significant improvement in the lifetime of the anode under the condition of oxygen generation, as can be seen from the fact that the lifetime of the accelerated life test is 200 hours. I couldn't do it.

技術上の応用可能性 本発明は陽極費の制約が根本的な要件である触媒的酸素
発生陽極として工業的に応用し得る寸法安定性が良い陽
極の製造に応用される。本発明によつて製造される陽極
は硫酸塩電解質からの銅および亜鉛等の金属の電解採取
に特に使用される。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to the production of an anode having good dimensional stability, which can be industrially applied as a catalytic oxygen generating anode whose constraint on the cost of the anode is a fundamental requirement. The anode produced according to the present invention is particularly used for electrowinning metals such as copper and zinc from sulfate electrolytes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25C 7/02 306 7047−4K 307 7047−4K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location C25C 7/02 306 7047-4K 307 7047-4K

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】a)モル比1:1ないし1:9の範囲から選ばれ
た所定モル比の二酸化ルテニウム対二酸化マンガンに相
当する濃度のルテニウム化合物およびマンガン化合物を
含有する塗布溶液の連続層を陽極基材に塗布する工程; b)工程a)で塗布された塗布溶液の各層を乾燥し、前
記の所定割合のルテニウム化合物およびマンガン化合物
の均一な混合物より成るほとんど乾燥した層を得る工
程; c)乾燥生成層を約400℃の酸化雰囲気中で5ないし15
分間熱処理を行って、前記化合物を均一な酸化物の層に
変える工程; d)工程a)、b)およびc)を反復実施して、4g/m2
ないし20g/m2の範囲から選んだルテニウム着量に相当し
て、陽極基材の単位表面積当りに所定量のルテニウムを
含有する触媒的酸化物被覆を徐々に形成するように該酸
化物層の数を選択して6ないし35層の酸化物層を逐次連
続的に形成する工程; より成ることを特徴とするルテニウムを含有する触媒的
酸化物被覆を有する造膜性金属の陽極基材より成る寸法
的に安定な酸素発生陽極の製造方法。
1. A continuous layer of a coating solution containing a ruthenium dioxide and a manganese compound in a concentration corresponding to a predetermined molar ratio of ruthenium dioxide to manganese dioxide selected from the molar ratio range of 1: 1 to 1: 9. B) applying each layer of the coating solution applied in step a) to obtain an almost dry layer consisting of a uniform mixture of the ruthenium compound and the manganese compound in the predetermined ratios; c) ) The dry product layer is added in an oxidizing atmosphere at about 400 ° C for 5 to 15
Heat treatment for 4 minutes to transform the compound into a uniform oxide layer; d) repeating steps a), b) and c) to 4 g / m 2
To 20 g / m 2 corresponding to the ruthenium loading selected from the range of the oxide layer so as to gradually form a catalytic oxide coating containing a predetermined amount of ruthenium per unit surface area of the anode substrate. Forming a metal oxide anode substrate with a catalytic oxide coating containing ruthenium, characterized in that a selected number of 6 to 35 oxide layers are sequentially and successively formed. A method for producing a dimensionally stable oxygen generating anode.
【請求項2】陽極基材が主としてチタニウム又はチタニ
ウム合金より成ることを特徴とする前記請求の範囲第1
項に記載する方法。
2. A first substrate according to claim 1, wherein the anode substrate is mainly made of titanium or a titanium alloy.
The method described in the section.
【請求項3】該モル比がルテニウム1/マンガン1ないし
ルテニウム1/マンガン3の範囲から選択されることを特
徴とし、マンガンを不純物として含有する酸性電解質か
らの金属の電解採取法用の陽極の製造についての前記請
求の範囲第1項に記載する方法。
3. An anode for electrowinning a metal from an acidic electrolyte containing manganese as an impurity, characterized in that the molar ratio is selected from the range of ruthenium 1 / manganese 1 to ruthenium 1 / manganese 3. A method according to claim 1 for manufacturing.
【請求項4】該塗布溶液が該溶液の重量基準で約4ない
し15%に相当する量の濃塩酸を含有することを特徴とす
る前記請求の範囲第1項に記載する方法。
4. A process according to claim 1 wherein the coating solution contains concentrated hydrochloric acid in an amount corresponding to about 4 to 15% by weight of the solution.
【請求項5】該被覆物が有機溶剤としてエタノールまた
はブタノールを含有することを特徴とする前記請求の範
囲第1項に記載する方法。
5. The method according to claim 1, wherein the coating contains ethanol or butanol as an organic solvent.
【請求項6】40ミクロンより小さい粒径のチタニウム粉
末について、該触媒的被覆物が含チタニウム粉末を多く
とも10g/m2のチタニウム着量に相当する量で含有するよ
うに選択される量の該塗布溶液中に均一に分散されてい
ることを特徴とする前記請求の範囲第1項に記載する方
法。
6. For titanium powders with a particle size of less than 40 microns, said catalytic coating containing an amount of titanium-containing powder selected in an amount corresponding to a titanium loading of at most 10 g / m 2 . The method according to claim 1, wherein the method is uniformly dispersed in the coating solution.
JP59503122A 1983-08-18 1984-08-02 Fabrication of oxygen evolution anode consisting of film-forming metal substrate and catalytic oxide coating containing ruthenium Expired - Lifetime JPH0689470B2 (en)

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