JPH07331494A - Oxygen generating electrode and its production - Google Patents

Oxygen generating electrode and its production

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JPH07331494A
JPH07331494A JP6189591A JP18959194A JPH07331494A JP H07331494 A JPH07331494 A JP H07331494A JP 6189591 A JP6189591 A JP 6189591A JP 18959194 A JP18959194 A JP 18959194A JP H07331494 A JPH07331494 A JP H07331494A
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oxide
layer
titanium
electrode
base material
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公一 芦澤
Toshio Horie
俊男 堀江
Hitoshi Kato
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Abstract

PURPOSE:To provide an oxygen generating electrode excellent in durability and having a longer service life than the conventional insoluble electrode. CONSTITUTION:This oxygen generating electrode has a substrate 1 with at least the surface consisting of elemental titanium or titanium alloy, a layer 2 formed on the substrate 1 surface and consisting of titanium oxide alone, at least one intermediate layer 3 formed on the layer 2 surface, consisting essentially of the oxides of elements other than platinum-group elements and contg. a mixture of the oxide and oxides of platinum-group elements and a catalyst layer 4 formed on the layer 3 and consisting essentially of the mixed oxide consisting essentially of the oxides of platinum-group elements, Besides, the electrode may have a layer of oxides alone consisting essentially of the oxides of the elements other than the platinum-group elements and titanium between the layers 2 and 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気化学工業で使用さ
れる酸素発生用電極とその製造方法に関し、更に詳しく
は、電気めっき,電解精錬,有機物電解合成,陰極防食
などの電解工業で陽極として用いたときに、優れた耐久
性を発揮する不溶性酸素発生用電極とそれを製造する方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for oxygen generation used in the electrochemical industry and a method for producing the same, more specifically, it is an anode in the electrolytic industry such as electroplating, electrolytic refining, organic electrolytic synthesis and cathodic protection. The present invention relates to an electrode for generating insoluble oxygen that exhibits excellent durability when used as a material and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電解工業においては、例えば、亜鉛,
銅,クロムなどをめっきする場合、それぞれ、硫酸亜
鉛,硫酸銅,硫酸クロムなどを主成分とするめっき浴ま
たはこれらに更に硫酸を添加して成るめっき浴に、例え
ば鉄,銅,チタン,ステンレス鋼などから成る基材を陰
極として浸漬し、また、通電による酸素発生用の電極を
陽極として浸漬した状態で電解反応が進められる。この
ときの酸素発生用電極としては、従来から鉛電極が広く
用いられている。この鉛電極は、低コストで製造できる
だけではなく、仮に鉛がめっき浴に溶解したとしても硫
酸に対する鉛の溶解度は小さく、めっき浴中の鉛濃度を
低水準に保持することができるので、基材のめっき面が
鉛イオンの影響を受けにくいという利点を備えている。
In the electrolysis industry, for example, zinc,
When plating copper, chromium, etc., for example, iron, copper, titanium, stainless steel in a plating bath containing zinc sulfate, copper sulfate, chromium sulfate, etc. The electrolytic reaction proceeds in a state in which a substrate made of, for example, is immersed as a cathode, and an electrode for oxygen generation by energization is immersed as an anode. As the oxygen generating electrode at this time, a lead electrode has been widely used. Not only can this lead electrode be manufactured at a low cost, but even if lead dissolves in the plating bath, the solubility of lead in sulfuric acid is small, and the lead concentration in the plating bath can be maintained at a low level. It has the advantage that the plated surface is less susceptible to lead ions.

【0003】しかし、この鉛電極を酸素発生用電極とし
て用いた場合は、酸素発生時の過電圧が高くなり、ま
た、電解の進行に伴う鉛の溶解に基づき両電極間の距離
が広くなって槽全体の電解電圧が上昇するという問題が
ある。すなわち、通電時における消費電力を節減するこ
とが困難となり、しかも、電極間の調整および電極の薄
肉化に伴う電極の交換頻度は多くなる。
However, when this lead electrode is used as an oxygen generating electrode, the overvoltage during oxygen generation becomes high, and the distance between both electrodes becomes wide due to the dissolution of lead due to the progress of electrolysis. There is a problem that the overall electrolysis voltage rises. That is, it becomes difficult to reduce power consumption during energization, and moreover, the frequency of electrode replacement increases with adjustment between electrodes and thinning of electrodes.

【0004】このような欠点を有する鉛電極に代えて、
貴金属単体または貴金属酸化物で表面が被覆されている
不溶性電極が酸素発生用電極としてしばしば使用され
る。この不溶性電極は、通常、チタンのようなバルブ金
属またはそれらバルブ金属を主成分とする合金から成る
基材の表面を、例えば酸化イリジウムまたは酸化イリジ
ウムに酸化タンタルを混合した混合物のような貴金属の
酸化物を主成分とする酸化物から成る触媒層で被覆した
構造であり、通電時に電極の消耗はほとんど起こらず、
また鉛電極に比べて酸素過電圧も著しく低いという特徴
を備えている。
Instead of the lead electrode having such a defect,
An insoluble electrode whose surface is coated with a noble metal alone or a noble metal oxide is often used as an oxygen generating electrode. This insoluble electrode is usually formed by oxidizing a surface of a base material made of a valve metal such as titanium or an alloy containing the valve metal as a main component, with a noble metal such as iridium oxide or a mixture of iridium oxide and tantalum oxide. It is a structure coated with a catalyst layer composed of an oxide mainly composed of a substance, and the electrode hardly wears when energized.
Further, it has a feature that the oxygen overvoltage is significantly lower than that of the lead electrode.

【0005】例えば、電解銅箔の製造に際し、基材がチ
タンまたはそれを主成分とするチタン合金から成り、触
媒層が酸化イリジウムから成るこの種の不溶性電極を陽
極として使用した場合、従来の鉛電極を使用した場合に
比べ、槽電圧を1V程度下げて操業することができ、通
電のための消費電力を大幅に節減することが可能にな
る。しかも、電解操業中における電極の消耗はほとんど
起こらないので、両極間の距離は変化しない。したがっ
て、この電極は、操業条件を安定にし、製品品質も安定
化させるという利点も備えている。
For example, in the production of an electrolytic copper foil, when an insoluble electrode of this kind whose base material is titanium or a titanium alloy containing it as a main component and whose catalyst layer is iridium oxide is used as an anode, conventional lead is used. Compared with the case where electrodes are used, the cell voltage can be lowered by about 1 V for operation, and the power consumption for energization can be significantly reduced. Moreover, since the electrodes are hardly consumed during the electrolytic operation, the distance between the electrodes does not change. Therefore, this electrode also has the advantage of stabilizing the operating conditions and the product quality.

【0006】しかしながら、酸化イリジウムを主成分と
する触媒層を有する上記酸素発生用電極は、上記したよ
うな優れた特性を備えているにもかかわらず、一方で
は、電解操業を進めていくと、ある時間経過後に電解電
圧が急上昇することがある。とくに、高い電流密度で電
解操業する場合には上記現象は顕著に発生する。そし
て、一般に、このような現象が発生した時点をもって酸
素発生用電極の使用寿命は尽きたものと判定されてい
る。
However, although the above-mentioned oxygen generating electrode having the catalyst layer containing iridium oxide as the main component has the above-mentioned excellent characteristics, on the other hand, when the electrolytic operation is advanced, The electrolysis voltage may rise sharply after a certain period of time. Especially, when the electrolytic operation is carried out at a high current density, the above phenomenon occurs remarkably. Then, it is generally determined that the service life of the oxygen generating electrode is exhausted when such a phenomenon occurs.

【0007】上記した現象は、電解操業の過程で、電極
表面(触媒層表面)で生成した酸化性物質やめっき浴中
の硫酸成分などが触媒層からその下方に位置する基材表
面にまで侵入して当該基材表面を酸化することにより、
基材と触媒層との間の密着性が低下したり、また、基材
表面に電気絶縁性の酸化皮膜が形成されたりして、酸素
発生用電極全体の導電性の低下が引き起こされ、ついに
は、電解電圧が上昇してしまうためであると考えられ
る。
The above-mentioned phenomenon is caused by the fact that an oxidizing substance generated on the surface of the electrode (catalyst layer surface) or a sulfuric acid component in the plating bath in the course of electrolytic operation penetrates from the catalyst layer to the surface of the substrate located therebelow. Then, by oxidizing the surface of the base material,
The adhesion between the base material and the catalyst layer is reduced, and an electrically insulating oxide film is formed on the surface of the base material, which causes a reduction in the conductivity of the entire oxygen generating electrode, and finally It is considered that this is because the electrolysis voltage increases.

【0008】したがって、仮に使用初期の段階では優れ
た特性を発揮していた不溶性の酸素発生用電極であった
としても、適用する電解条件によっては上記したような
現象が起こり、電極としての寿命が短くなることがあ
る。このような問題に対しては、触媒層の形成に先立
ち、基材の表面に耐食性に優れた材料から成る下地層を
形成することが提案されている。
Therefore, even if the insoluble oxygen generating electrode had excellent characteristics in the initial stage of use, the above-mentioned phenomenon occurs depending on the electrolysis conditions to be applied, and the life of the electrode is shortened. May be shorter. To solve such a problem, it has been proposed to form an underlayer made of a material having excellent corrosion resistance on the surface of the base material before forming the catalyst layer.

【0009】例えば、特公昭49−48072号公報に
おいては、Ti,Ta,Nb,Zrのようなバルブ金属
が含有されている水溶液の中で、基材に電気的または化
学的な酸化処理を施すことにより、当該基材の表面に上
記金属の酸化物を析出させ、その酸化物薄層を下地層と
して形成し、ついで、その下地層の上に白金族元素また
はその酸化物から成る触媒層を形成する方法が提案がさ
れている。
[0009] For example, in Japanese Patent Publication No. 49-48072, the base material is electrically or chemically oxidized in an aqueous solution containing a valve metal such as Ti, Ta, Nb or Zr. Thus, the oxide of the above metal is deposited on the surface of the base material, the thin oxide layer is formed as an underlayer, and then a catalyst layer made of a platinum group element or its oxide is formed on the underlayer. A method of forming has been proposed.

【0010】しかしこの方法では、下地層と触媒層との
界面における密着性はあまり良好でないため、酸素発生
用電極としての使用時に、電極表面に生成した酸化性物
質の作用によって下地層と触媒層との間の界面剥離が徐
々に進行し、結局、優れた耐久性を備えた電極として機
能し得なくなる。また、特開昭57−116786号公
報では、Ti,Ta,Zr,Hf,Nbが溶解している
水溶液に基材を浸漬し、特公昭49−48072号公報
の方法と同じようにして基材表面に電着により上記金属
の酸化物層を形成したのち、その酸化物層の一部を非酸
化性雰囲気の中で熱処理するという方法が開示されてい
る。この方法の場合も、基材表面と触媒層との間に比較
的厚い下地層を形成することができる。しかし、この方
法で形成した下地層と基材との密着性は悪い。
However, according to this method, the adhesion at the interface between the underlayer and the catalyst layer is not so good, so that when used as an oxygen generating electrode, the action of the oxidizing substance generated on the electrode surface causes the underlayer and the catalyst layer. The interfacial peeling between and gradually progresses, and eventually it becomes impossible to function as an electrode having excellent durability. Further, in JP-A-57-116786, a base material is immersed in an aqueous solution in which Ti, Ta, Zr, Hf and Nb are dissolved, and the base material is processed in the same manner as in JP-B-49-48072. A method is disclosed in which an oxide layer of the above metal is formed on the surface by electrodeposition and then a part of the oxide layer is heat-treated in a non-oxidizing atmosphere. Also in the case of this method, a relatively thick underlayer can be formed between the substrate surface and the catalyst layer. However, the adhesion between the base layer formed by this method and the substrate is poor.

【0011】また、特公昭60−21232号公報にお
いて、TiまたはTi合金から成る基材の表面に、Ta
または/およびNbの化合物を熱分解することにより、
基材の表面に薄膜として存在するTi酸化物と、これら
Taまたは/およびNbの酸化物との混合酸化物を下地
層として形成する方法が提案されている。しかしなが
ら、混合酸化物から成る上記下地層は基材との密着性が
悪く、また、耐食性も悪い。そのため、結局、長寿命の
電極として機能し得ない。
In Japanese Patent Publication No. Sho 60-21232, Ta is formed on the surface of a base material made of Ti or a Ti alloy.
Or / and by thermally decomposing the compound of Nb,
A method has been proposed in which a mixed oxide of a Ti oxide existing as a thin film on the surface of a base material and an oxide of Ta and / or Nb is formed as an underlayer. However, the above-mentioned underlayer made of a mixed oxide has poor adhesion to the substrate and poor corrosion resistance. Therefore, after all, it cannot function as a long-life electrode.

【0012】更に、特公昭60−22074号公報にお
いては、基材の表面に、Tiおよび/またはSnの酸化
物とTaおよび/またはNbの酸化物との混合酸化物の
薄層を熱分解法で下地層として形成した電極が提案され
ている。しかしながら、この電極の場合、上記下地層は
ある程度の導電性を備えているものの、特公昭60−2
1232号公報に開示されている電極の場合と同じよう
に混合酸化物であるため耐食性が悪く、使用過程で基材
表面の不働態化が進み、長寿命を期待することは困難で
ある。
Further, in Japanese Patent Publication No. 60-22074, a thin layer of a mixed oxide of an oxide of Ti and / or Sn and an oxide of Ta and / or Nb is formed on the surface of a base material by a thermal decomposition method. An electrode formed as a base layer has been proposed. However, in the case of this electrode, even though the underlayer has a certain degree of conductivity, it is not possible to use it in Japanese Patent Publication No. 60-2.
As in the case of the electrode disclosed in Japanese Patent No. 1232, since it is a mixed oxide, it has poor corrosion resistance, and the passivation of the surface of the base material progresses during the use process, and it is difficult to expect a long life.

【0013】また、特公平3−27635号公報や特開
平2−61083号公報においては、基材と触媒層の間
に、Ta,Ti,Nb,Sn,Zrの群から選ばれた少
なくとも1種の酸化物とIr酸化物との混合酸化物を下
地層として介在させた電極が提案されている。ここで開
示されている下地層はいずれも導電性は良好であるが、
この下地層も混合酸化物から成るので、前記した電極の
場合と同じように、耐食性が悪い。したがって、この電
極も長寿命を期待することはできない。
Further, in JP-B-3-27635 and JP-A-2-61083, at least one selected from the group consisting of Ta, Ti, Nb, Sn and Zr between the base material and the catalyst layer. An electrode has been proposed in which a mixed oxide of the oxide of 1 and the Ir oxide is interposed as a base layer. Although the underlayers disclosed here have good conductivity,
Since this underlayer is also made of a mixed oxide, it has poor corrosion resistance as in the case of the electrode described above. Therefore, this electrode cannot be expected to have a long life.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の酸素
発生用電極における上記した問題を解決し、基材と触媒
層との間に耐食性が優れた下地層を有し、基材と下地層
と触媒層との各界面における密着性が優れており、高電
流密度の使用条件下であっても低い酸素発生過電圧を維
持しながら長期間に亘って使用することができる酸素発
生用電極の提供を目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional oxygen generating electrode and has an underlayer having excellent corrosion resistance between the base material and the catalyst layer, Excellent adhesion at each interface between the formation layer and the catalyst layer, and an oxygen generation electrode that can be used for a long period of time while maintaining a low oxygen generation overvoltage even under high current density use conditions. For the purpose of provision.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、少なくとも表面がチタン単
体またはチタン合金から成る基材;前記基材の表面に形
成されたチタン酸化物のみから成るチタン酸化物単独
層;前記チタン酸化物単独層の表面に少なくとも1層形
成され、白金族元素以外の元素の酸化物を主成分とし、
それと白金族元素の酸化物との混合酸化物から成る中間
層;および、前記中間層の表面に形成され、白金族元素
の酸化物を主成分とする混合酸化物から成る触媒層;を
有していることを特徴とする酸素発生用電極(以下、第
1電極という)が提供される。
In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a base material of which at least the surface is made of titanium alone or a titanium alloy; only a titanium oxide formed on the surface of the base material is used. A single layer of titanium oxide consisting of: at least one layer formed on the surface of the single layer of titanium oxide, containing an oxide of an element other than a platinum group element as a main component,
An intermediate layer composed of a mixed oxide of the same and an oxide of a platinum group element; and a catalyst layer formed on the surface of the intermediate layer and composed of a mixed oxide containing a platinum group element oxide as a main component. An oxygen generating electrode (hereinafter, referred to as a first electrode) is provided.

【0016】更に、少なくとも表面がチタン単体または
チタン合金から成る基材;前記基材の表面に形成された
チタン酸化物のみから成るチタン酸化物単独層;前記チ
タン酸化物単独層の表面に形成され、白金族とチタンを
除く元素の酸化物から成る酸化物単独層;前記酸化物単
独層の表面に少なくとも1層形成され、白金族元素以外
の元素の酸化物を主成分とし、それと白金族元素の酸化
物との混合酸化物から成る中間層;および、前記中間層
の表面に形成され、白金族元素の酸化物を主成分とする
混合酸化物から成る触媒層;を有していることを特徴と
する酸素発生用電極(以下、第2電極という)が提供さ
れる。
Further, a base material having at least a surface made of titanium alone or a titanium alloy; a titanium oxide single layer formed only on the surface of the base material and containing only titanium oxide; formed on the surface of the titanium oxide single layer. An oxide single layer composed of an oxide of an element other than platinum group and titanium; at least one layer formed on the surface of the oxide single layer, containing an oxide of an element other than the platinum group element as a main component, and the platinum group element An intermediate layer formed of a mixed oxide with the oxide of the above; and a catalyst layer formed on the surface of the intermediate layer and formed of a mixed oxide containing an oxide of a platinum group element as a main component. A characteristic oxygen generating electrode (hereinafter referred to as a second electrode) is provided.

【0017】また、本発明にあっては、上記した構造の
酸素発生用電極を製造するに際して、前記チタン酸化物
単独層が、前記基材の表面にチタン化合物を塗着したの
ち、温度400〜650℃の含酸素雰囲気中で前記チタ
ン化合物を熱分解して形成されることを特徴とする酸素
発生用電極の製造方法が提供される。更に、前記チタン
酸化物単独層の形成時には、前記基材を電解液に浸漬
し、標準水素電極電位基準に対し0.5〜15Vの電位下
で3mAh/cm2 以下の電気量を通電して電解酸化処理
を行って前記基材の表面に厚み1〜20nmのチタン酸
化物層を形成し、ついで前記チタン酸化物層の上にチタ
ン化合物を塗着したのち温度400〜650℃の含酸素
雰囲気中で前記チタン化合物を熱分解してチタン酸化物
層を形成することを特徴とする酸素発生用電極の製造方
法が提供される。
In the present invention, when the electrode for oxygen generation having the above-mentioned structure is produced, the titanium oxide single layer is coated with the titanium compound on the surface of the base material, and then the temperature is 400 to 400 ° C. There is provided a method for producing an oxygen generating electrode, which is formed by thermally decomposing the titanium compound in an oxygen-containing atmosphere at 650 ° C. Further, at the time of forming the titanium oxide single layer, the base material is immersed in an electrolytic solution, and an electric quantity of 3 mAh / cm 2 or less is applied under a potential of 0.5 to 15 V with respect to a standard hydrogen electrode potential standard. An electrolytic oxidation treatment is performed to form a titanium oxide layer having a thickness of 1 to 20 nm on the surface of the base material, and then a titanium compound is applied onto the titanium oxide layer, and then an oxygen-containing atmosphere at a temperature of 400 to 650 ° C. There is provided a method for producing an oxygen generating electrode, characterized in that the titanium compound is thermally decomposed to form a titanium oxide layer.

【0018】本発明の第1電極および第2電極の層構造
を図1,2にそれぞれ示す。本発明の電極における基材
1としては、第1電極,第2電極いずれも、少なくとも
表面がTi単体またはTi合金で構成されているものが
用いられる。すなわち、基材1としては、全体がTi単
体またはTi合金で形成されているものや、例えばステ
ンレス鋼のような材料を芯材とし、その表面を、例えば
積層,PVD法,CVD法などの成膜法によりTi単体
やTi合金で被覆したものが用いられる。
Layer structures of the first electrode and the second electrode of the present invention are shown in FIGS. As the base material 1 in the electrode of the present invention, both the first electrode and the second electrode are used, at least the surface of which is composed of a simple substance of Ti or a Ti alloy. That is, as the base material 1, a material which is entirely formed of Ti alone or a Ti alloy, or a material such as stainless steel is used as a core material, and the surface thereof is formed by lamination, PVD method, CVD method, or the like. A simple substance of Ti or a film coated with a Ti alloy by the film method is used.

【0019】Ti単体としてはJIS H 4600に
規定されている第1種Tiおよび第2種Tiのいずれも
使用することができ、またTi合金としては、例えば、
6%Al−4%V−Ti合金や15%Mo−5%Zr−
3%Al−Ti合金などを用いることができる。基材1
の形状は格別限定されるものではなく、電極としての用
途に応じた形状、例えば板状,棒状,ラス状などであ
る。通常は板状である。
As the simple substance of Ti, any of the first type Ti and the second type Ti defined in JIS H 4600 can be used, and as the Ti alloy, for example,
6% Al-4% V-Ti alloy and 15% Mo-5% Zr-
A 3% Al-Ti alloy or the like can be used. Substrate 1
The shape is not particularly limited, and may be a shape according to the use as an electrode, such as a plate shape, a rod shape, or a lath shape. It is usually plate-shaped.

【0020】このような基材1の表面、すなわち、Ti
単体またはTi合金から成る表面には、第1電極および
第2電極いずれの場合も、直接、Ti酸化物のみから成
るチタン酸化物単独層2が形成されるが、このチタン酸
化物単独層2の形成に先立ち、基材1の製造中や、基材
1を大気中で放置している間に基材1の表面に形成され
ている酸化チタン皮膜を除去することが通常行われる。
この酸化チタン皮膜の除去を行わずに、その上に前記し
たチタン酸化物単独層2を形成すると、チタン酸化物単
独層2の密着性が阻害されるからである。
The surface of such a substrate 1, that is, Ti
In both the first electrode and the second electrode, the titanium oxide single layer 2 made of only Ti oxide is directly formed on the surface made of a simple substance or a Ti alloy. Prior to the formation, the titanium oxide film formed on the surface of the base material 1 is usually removed during the production of the base material 1 or while the base material 1 is left in the atmosphere.
This is because if the titanium oxide single layer 2 is formed on the titanium oxide film without removing the titanium oxide film, the adhesion of the titanium oxide single layer 2 is hindered.

【0021】また、上記した酸化チタン皮膜が除去され
た清浄な基材表面をJISB0601で規定する表面粗
度Rzで5〜100μmに、好ましくは10〜40μm
に粗面化しておくと、基材表面とチタン酸化物単独層2
との密着強度、チタン酸化物単独層2と後述する中間層
3や、酸化物単独層5との密着強度、またはそれら中間
層3や酸化物単独層5とその上に形成される触媒層4と
の密着強度を高めることができるので好適である。
The clean surface of the substrate from which the titanium oxide film is removed has a surface roughness Rz defined by JIS B0601 of 5 to 100 μm, preferably 10 to 40 μm.
If roughened, the surface of the substrate and the titanium oxide single layer 2
Adhesion strength with the titanium oxide single layer 2 and the intermediate layer 3 described later, or the oxide single layer 5, or the intermediate layer 3 or the oxide single layer 5 and the catalyst layer 4 formed thereon. It is preferable because the adhesion strength with can be increased.

【0022】使用する基材の表面の酸化チタン皮膜の除
去と清浄化された基材の表面の粗面化を行う方法として
は、しゅう酸水溶液を用いた電解エッチングで行われる
ことが好ましく、例えば、濃度5〜40重量%,液温5
0〜100℃、好ましくは90〜100℃のしゅう酸水
溶液に1〜8時間程度基材を浸漬する方法や、濃度5〜
50%の硫酸水溶液に基材を浸漬し、その基材を陽極と
し、電流密度5〜30A/dm2 で1〜10分程度エッチ
ングする方法などを採用することができる。
The method of removing the titanium oxide film on the surface of the substrate to be used and roughening the surface of the cleaned substrate is preferably electrolytic etching using an aqueous oxalic acid solution. , Concentration 5-40% by weight, liquid temperature 5
A method of immersing the base material in an aqueous oxalic acid solution at 0 to 100 ° C, preferably 90 to 100 ° C for about 1 to 8 hours, or a concentration of 5 to 5
A method of immersing the base material in a 50% aqueous solution of sulfuric acid, using the base material as an anode, and etching at a current density of 5 to 30 A / dm 2 for about 1 to 10 minutes can be adopted.

【0023】本発明のチタン酸化物単独層2を形成する
方法としては、前記したようにして酸化チタン皮膜を除
去し、また粗面化処理を施した基材の表面に、チタン化
合物の溶液を塗布したのちそれを熱分解してTi酸化物
層を1層形成する場合と、前記基材の表面を電解酸化し
て基材との密着性が優れたTi酸化物の極めて薄い層を
形成し、更にその上にチタン化合物の溶液を塗布したの
ちそれを熱分解してTi酸化物の層を積層して2層構造
のTi酸化物層を形成する場合がある。
As the method for forming the titanium oxide single layer 2 of the present invention, a titanium compound solution is applied to the surface of the base material which has been subjected to the roughening treatment by removing the titanium oxide film as described above. After coating, it is pyrolyzed to form a Ti oxide layer, and when the surface of the base material is electrolytically oxidized to form an extremely thin layer of Ti oxide having excellent adhesion to the base material. In some cases, a solution of a titanium compound is further applied thereon, and the solution is pyrolyzed to laminate a Ti oxide layer to form a Ti oxide layer having a two-layer structure.

【0024】前者の方法では、まず、例えばTi化合物
を所定の溶媒に溶解して成る溶液を基材表面に塗布した
のち、その塗布層を含酸素雰囲気中で加熱分解すること
により、Ti酸化物のみから成る層を形成する。上記し
た熱分解法で生成するTi酸化物は、加熱温度や雰囲気
中の酸素濃度などによっても異なってくるが、その組成
は、通常、TiO2-x (0<x<0.5)で示される非化
学量論的な組成になり、その層は導電性を備えている。
また、電極表面で発生した酸素などの酸化性物質が電極
表面から基材に向けて侵入してきても、TiO2-x がわ
ずかに酸化(xがやや増加)することにより、基材表面
が電気的絶縁性の酸化皮膜で覆われることを防止するこ
とができる。
In the former method, first, for example, a solution prepared by dissolving a Ti compound in a predetermined solvent is applied to the surface of a base material, and then the applied layer is thermally decomposed in an oxygen-containing atmosphere to obtain a Ti oxide. Form a layer consisting of only. The Ti oxide produced by the above-mentioned thermal decomposition method varies depending on the heating temperature and the oxygen concentration in the atmosphere, but its composition is usually represented by TiO 2-x (0 <x <0.5). The composition is non-stoichiometric and the layer is electrically conductive.
Even if an oxidizing substance such as oxygen generated on the electrode surface enters from the electrode surface toward the base material, TiO 2−x is slightly oxidized (x slightly increases), so that the base material surface becomes electrically conductive. It is possible to prevent the oxide film from being covered with a static insulating film.

【0025】例えばチタンテトラ−n−ブトキシドをn
−ブチルアルコールに溶解し、その溶液を基材表面に、
例えば筆またはスプレーによって直接塗布したのち12
0℃程度の温度でその塗布層を乾燥し、ついで、全体を
400〜650℃、好ましくは440〜500℃の大気
中で5〜60分間、好ましくは10〜20分間加熱して
上記塗布層を熱分解させることにより、上記した非化学
量論的組成のTi酸化物から成るチタン酸化物単独層2
を形成することができる。この条件で成膜されるチタン
酸化物単独層2は、導電率が0.1〜10mS/cmであ
り、電極として充分な導電性を備えている。
For example, titanium tetra-n-butoxide may be added to n
-Dissolved in butyl alcohol, the solution on the substrate surface,
For example, after applying directly with a brush or spray, 12
The coating layer is dried at a temperature of about 0 ° C., and then the whole is heated in the atmosphere at 400 to 650 ° C., preferably 440 to 500 ° C. for 5 to 60 minutes, preferably 10 to 20 minutes to form the coating layer. By thermal decomposition, a titanium oxide single layer 2 composed of the above-described non-stoichiometric Ti oxide is formed.
Can be formed. The titanium oxide single layer 2 formed under these conditions has a conductivity of 0.1 to 10 mS / cm, and has sufficient conductivity as an electrode.

【0026】チタン酸化物単独層2の形成時におけるT
i化合物の塗布−熱分解の作業が1回であっても電極の
使用寿命を充分に延ばすことができるが、更に複数回上
記した作業を反復してもよい。チタン酸化物単独層2の
厚みは0.1〜5μmであることが好ましく、とくに0.5
〜2μmであることが好ましい。厚みが0.1μmよりも
薄くなると、電極の実使用時におけるチタン酸化物単独
層2としての耐食性が不充分になり、また5μmより厚
くなると充分な導電性が得られなくなるからである。
T when forming the titanium oxide single layer 2
Even if the operation of applying the i-compound-pyrolysis is only once, the service life of the electrode can be sufficiently extended, but the above-mentioned operation may be repeated a plurality of times. The thickness of the titanium oxide single layer 2 is preferably 0.1 to 5 μm, particularly 0.5.
It is preferably ˜2 μm. This is because if the thickness is less than 0.1 μm, the corrosion resistance of the titanium oxide single layer 2 when the electrode is actually used is insufficient, and if it is more than 5 μm, sufficient conductivity cannot be obtained.

【0027】後者の方法では、表面が清浄化された前記
した基材の当該表面に予め電解酸化処理を施すことによ
り、当該基材表面を、限定された条件下で生成された構
造のTi酸化物に転化しておき、更にその上に前記した
熱分解法によるTi酸化物層を積層することにより、一
層優れた特性を有する電極が得られる。電解酸化を行う
場合は、硫酸,硝酸,リン酸のような無機酸の水溶液;
硫酸ナトリウム,硫酸カリウムのような無機塩の水溶
液;水酸化ナトリウム,水酸化カリウムのような無機ア
ルカリの水溶液に基材を浸漬し、基材1を陽極、例えば
白金を陰極にし、両極間に、標準水素電極電位基準に対
し0.5〜15V、好ましくは1.5〜3Vの電位下で3m
Ah/cm2 以下の電気量を通電する方法が好適である。
In the latter method, the surface of the base material whose surface has been cleaned is subjected to electrolytic oxidation treatment in advance, so that the surface of the base material is oxidized with Ti having a structure produced under limited conditions. An electrode having more excellent properties can be obtained by converting the material into a substance and further laminating the Ti oxide layer by the above-mentioned thermal decomposition method thereon. For electrolytic oxidation, aqueous solution of inorganic acid such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid;
An aqueous solution of an inorganic salt such as sodium sulfate or potassium sulfate; a substrate is immersed in an aqueous solution of an inorganic alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, the substrate 1 is used as an anode, for example, platinum is used as a cathode, and between both electrodes, 3m under the potential of 0.5 to 15V, preferably 1.5 to 3V with respect to the standard hydrogen electrode potential reference
A method of energizing with an electric quantity of Ah / cm 2 or less is preferable.

【0028】また、電解酸化によるTi酸化物層2aの
上に塗着されたTi化合物を含酸素雰囲気中で加熱して
Ti酸化物層2bにする場合は、例えば、350〜60
0℃の大気中で5〜120分程度に加熱処理することが
好適である。上記した電解酸化処理によって形成された
Ti酸化物層2aは、基材表面のTiの構造をそのまま
維持した状態でそれ自体が酸化物に転化した、いわゆる
エピタキシャル層を含むTi酸化物から成ることが好ま
しく、そのためには、厚み1〜20nmの薄層であるこ
とが好ましい。この厚みを20nmより厚くすると、基
材表面との密着性は悪くなり、また緻密性に劣る層が表
面に形成され、この上に形成される中間層3との密着性
も悪くなる。また、厚みを1nmより薄くすると、それ
自体が充分な耐食性を発揮しなくなってしまう。電解酸
化によるTi酸化物層2aのより好ましい厚みは2〜5
nmである。
When the Ti compound applied on the Ti oxide layer 2a by electrolytic oxidation is heated in an oxygen-containing atmosphere to form the Ti oxide layer 2b, for example, 350 to 60.
It is preferable to perform heat treatment in the atmosphere of 0 ° C. for about 5 to 120 minutes. The Ti oxide layer 2a formed by the electrolytic oxidation treatment described above may be formed of a Ti oxide including a so-called epitaxial layer, which itself is converted into an oxide while maintaining the Ti structure on the surface of the base material as it is. For that purpose, a thin layer having a thickness of 1 to 20 nm is preferable. If the thickness is more than 20 nm, the adhesion to the surface of the base material will be poor, and a layer with poor density will be formed on the surface, and the adhesion to the intermediate layer 3 formed thereon will also be poor. Further, if the thickness is less than 1 nm, it will not exhibit sufficient corrosion resistance by itself. A more preferable thickness of the Ti oxide layer 2a formed by electrolytic oxidation is 2 to 5
nm.

【0029】このような電解酸化処理を行うと、形成さ
れた酸化物層は基材1の表面それ自体が酸化物に転化し
たものであるため、その層と基材1との密着強度は極め
て高くなる。ところで、上記した電解酸化処理によって
形成されたTi酸化物層2aは、基材1との密着性は優
れているが、その厚みは極めて薄いのでそれ自体では充
分な耐食性を発揮しづらい。そのため、そのTi酸化物
層2aの上に、前記した熱分解法で厚いTi酸化物層2
bを形成することが必要になる。その場合、両層はいず
れもTi酸化物から成るので相互間の親和性は良好とな
り、両層間の密着強度は高くなる。そして、電解酸化処
理によって形成された層は、前記した理由により、基材
1との密着強度が高いので、両層から成るTi酸化物の
層(本発明でいうチタン酸化物単独層2)は基材1との
密着性が著しく向上する。
When such an electrolytic oxidation treatment is carried out, the surface of the base material 1 itself is converted into an oxide in the formed oxide layer, so that the adhesion strength between the layer and the base material 1 is extremely high. Get higher By the way, the Ti oxide layer 2a formed by the above-mentioned electrolytic oxidation treatment has excellent adhesion to the base material 1, but its thickness is extremely thin, so that it is difficult to exhibit sufficient corrosion resistance by itself. Therefore, a thick Ti oxide layer 2 is formed on the Ti oxide layer 2a by the thermal decomposition method described above.
It is necessary to form b. In this case, since both layers are made of Ti oxide, the mutual affinity is good and the adhesion strength between both layers is high. The layer formed by the electrolytic oxidation treatment has high adhesion strength to the base material 1 for the above-mentioned reason, so that the Ti oxide layer (titanium oxide single layer 2 in the present invention) composed of both layers is Adhesion with the substrate 1 is significantly improved.

【0030】そして、このチタン酸化物単独層2は混合
酸化物ではなくTi酸化物のみで構成されているので、
その耐食性は優れている。第1電極では、図1に示すよ
うに、上記したようなチタン酸化物単独層2の表面に、
後述する混合酸化物から成る層が中間層3として形成さ
れる。この場合の、混合酸化物は、Ta,Nb,Sn,
Wのような白金族以外の元素の酸化物と、Ru,Rh,
Pd,Os,Ir,Ptのような白金族元素の酸化物と
から成る。
Since the titanium oxide single layer 2 is composed of only Ti oxide, not a mixed oxide,
Its corrosion resistance is excellent. In the first electrode, as shown in FIG. 1, on the surface of the titanium oxide single layer 2 as described above,
A layer made of a mixed oxide described later is formed as the intermediate layer 3. In this case, the mixed oxide is Ta, Nb, Sn,
Oxides of elements other than platinum such as W, Ru, Rh,
It is composed of an oxide of a platinum group element such as Pd, Os, Ir and Pt.

【0031】すなわち、第1電極における下地層は、チ
タン酸化物単独層2とその上に積層される混合酸化物層
から成る中間層3で構成される。これらの混合酸化物の
うち、前者の酸化物は、形成された中間層3を緻密にす
る働きをし、またTi酸化物から成る前記チタン酸化物
単独層2と後述する触媒層4との中間に位置して密着性
を高める働きをする。また、後者の酸化物は、中間層3
の緻密性を保持しながら中間層3に導電性を付与する働
きもする。
That is, the base layer in the first electrode is composed of the titanium oxide single layer 2 and the intermediate layer 3 composed of the mixed oxide layer laminated thereon. Of these mixed oxides, the former oxide acts to make the formed intermediate layer 3 denser, and is an intermediate layer between the titanium oxide single layer 2 made of Ti oxide and the catalyst layer 4 described later. Positioned at, it works to increase adhesion. In addition, the latter oxide is the intermediate layer 3
It also has a function of imparting conductivity to the intermediate layer 3 while maintaining the denseness of the above.

【0032】この混合酸化物においては、前者の酸化物
が主成分になっていることが必要である。具体的には、
前者の酸化物と後者の酸化物との割合は、前者の金属換
算化学当量にして50〜95モル%であることが好まし
い。とくに好ましくは70〜85モル%である。前者の
酸化物の混合割合が、前者の金属換算化学当量にして5
0モル%より少ない場合は、中間層3の緻密性が悪くな
り、またチタン酸化物単独層2との密着性も低下してく
るので、電極としての実使用時に電解液や酸化性物質が
基材表面まで侵入しやすくなり、寿命低下をもたらす。
また、前者の金属換算化学当量にして95モル%より多
い場合は、中間層3の導電性が悪くなり、酸素発生用電
極としての機能を充分に発揮できなくなる。
In this mixed oxide, the former oxide must be the main component. In particular,
The ratio of the former oxide to the latter oxide is preferably 50 to 95 mol% in terms of metal equivalent chemical equivalent. It is particularly preferably 70 to 85 mol%. The mixture ratio of the former oxide is 5 in terms of the metal equivalent chemical equivalent.
When it is less than 0 mol%, the denseness of the intermediate layer 3 becomes poor and the adhesiveness to the titanium oxide single layer 2 also deteriorates. It easily penetrates to the surface of the material, resulting in shortened life.
Further, when the former is more than 95 mol% in terms of metal equivalent chemical equivalent, the conductivity of the intermediate layer 3 is deteriorated, and the function as the oxygen generating electrode cannot be sufficiently exhibited.

【0033】前者の酸化物としては、耐酸化性が優れ、
Ti酸化物との親和性が良好で、かつ中間層3を緻密に
することができるという点で、Ta酸化物が好適であ
り、また後者の酸化物としては、中間層3に導電性を付
与することができるということだけではなく、後述する
触媒層4との密着性を高めるという点でIr酸化物が好
適である。
The former oxide has excellent oxidation resistance,
Ta oxide is preferable because it has a good affinity with the Ti oxide and can make the intermediate layer 3 dense, and the latter oxide imparts conductivity to the intermediate layer 3. Ir oxide is preferable not only because it can be used, but also because it enhances the adhesion to the catalyst layer 4 described later.

【0034】この中間層3は、厚みが0.1〜10μmで
あることが好ましい。とくに好ましくは、1〜5μmで
ある。この厚みが0.1μmよりも薄い場合は、電極とし
ての実使用時における電解液や酸化性物質の基材表面へ
の侵入を有効に防止することが困難になり、また10μ
mよりも厚くしても効果は飽和に達し、徒に層形成に用
いる材料の浪費を招くだけである。
The intermediate layer 3 preferably has a thickness of 0.1 to 10 μm. Particularly preferably, it is 1 to 5 μm. If this thickness is less than 0.1 μm, it will be difficult to effectively prevent the electrolyte solution and oxidizing substances from entering the surface of the base material during actual use as an electrode.
Even if the thickness is larger than m, the effect reaches saturation, and the material used for forming the layer is wasted.

【0035】この中間層3は、前記した熱分解法で形成
することができる。すなわち、白金族元素以外の元素の
化合物と白金族元素の化合物とを所定の割合で適宜な溶
媒に溶解し、得られた溶液を、前記したチタン酸化物単
独層2の上に塗布し、その塗布層を含酸素雰囲気中で加
熱分解して形成することができる。このとき、各化合物
の使用割合は、形成する中間層3において、酸化物の目
的とする混合割合との関係で決められる。
The intermediate layer 3 can be formed by the above-mentioned thermal decomposition method. That is, a compound of an element other than the platinum group element and a compound of the platinum group element are dissolved in an appropriate solvent at a predetermined ratio, and the obtained solution is applied onto the titanium oxide single layer 2 described above, The coating layer can be formed by thermal decomposition in an oxygen-containing atmosphere. At this time, the use ratio of each compound is determined in relation to the target mixing ratio of the oxide in the intermediate layer 3 to be formed.

【0036】例えば、Ta酸化物とIr酸化物とから成
る混合酸化物の中間層3を形成する場合、塩化タンタル
またはタンタルペンタ−n−ブトキシドと塩化イリジウ
ム酸・六水和物とをn−ブチルアルコールに溶解し、そ
の溶液をチタン酸化物単独層2の表面に塗布したのち、
120℃程度の温度で乾燥し、ついで、全体を400〜
650℃、好ましくは440〜550℃の大気中で5〜
60分間、好ましくは10〜20分間加熱して上記塗布
層を熱分解させればよい。
For example, when the intermediate layer 3 of a mixed oxide composed of Ta oxide and Ir oxide is formed, tantalum chloride or tantalum penta-n-butoxide and iridium chloride hexahydrate are added to n-butyl. After dissolving in alcohol and applying the solution to the surface of the titanium oxide single layer 2,
It is dried at a temperature of about 120 ° C, and then the whole is 400-
5 in the atmosphere at 650 ° C, preferably 440 to 550 ° C
The coating layer may be thermally decomposed by heating for 60 minutes, preferably 10 to 20 minutes.

【0037】また、中間層3は1層だけであってもよい
が、上記した塗布−熱分解作業を複数回行うことによ
り、複数層であってもよい。一方、本発明の第2電極の
場合は、図2で示したように、チタン酸化物単独層2の
上に、白金族とチタンを除く元素の酸化物からなる酸化
物単独層5と、白金族元素以外の元素の酸化物を主成分
とし、それと白金族元素の酸化物との混合酸化物から成
る第1電極と同様な中間層3とがこの順序で積層して成
る。すなわち、第2電極における下地層は、チタン酸化
物単独層2と酸化物単独層5と混合酸化物から成る中間
層3とで構成されている。
The intermediate layer 3 may have only one layer, but may have a plurality of layers by performing the above-mentioned coating-pyrolysis operation a plurality of times. On the other hand, in the case of the second electrode of the present invention, as shown in FIG. 2, on the titanium oxide single layer 2, an oxide single layer 5 made of an oxide of an element other than platinum group and titanium, and platinum. An intermediate layer 3 similar to the first electrode, which is mainly composed of an oxide of an element other than a group element and is made of a mixed oxide of an oxide of a platinum group element, is laminated in this order. That is, the base layer in the second electrode is composed of the titanium oxide single layer 2, the oxide single layer 5, and the intermediate layer 3 made of a mixed oxide.

【0038】前記酸化物単独層5を構成する酸化物は、
白金族とチタンを除く元素の酸化物から成る耐久性に優
れた単独の酸化物であれば何であってもよく、例えば、
Ta酸化物,Nb酸化物,Sn酸化物などをあげること
ができる。これらのうち、Ta酸化物は好適である。こ
の酸化物単独層5は、それ自体が緻密でかつ強度も高
く、耐食性も良好であるため、電極の実使用時に、電解
液や酸化性物質が基材表面に侵入してくることを防止す
る働きをする。とくに、酸化物単独層5がTa酸化物で
構成されている場合は、上記した働きとともに、チタン
酸化物単独層2との密着性と、後述する中間層3との密
着性をともに高める働きもするので有用である。
The oxide constituting the oxide-only layer 5 is
Any oxide may be used as long as it is a single oxide that is excellent in durability and is composed of oxides of elements other than platinum group and titanium.
Ta oxide, Nb oxide, Sn oxide, etc. can be mentioned. Of these, Ta oxide is preferable. Since the oxide-only layer 5 is dense and has high strength and good corrosion resistance, it prevents the electrolytic solution and the oxidizing substance from invading the surface of the base material when the electrode is actually used. Work. In particular, when the oxide single layer 5 is composed of Ta oxide, in addition to the above-mentioned function, it also has a function of enhancing both the adhesiveness with the titanium oxide single layer 2 and the adhesiveness with the intermediate layer 3 described later. So it is useful.

【0039】この酸化物単独層5の厚みは、0.01〜1
0μmであることが好ましい。0.01μmより薄くなる
と上記した効果が充分に発揮されず、また10μmより
厚くなると、チタン酸化物単独層2との密着性の低下が
起こってくるからである。より好ましくは0.02〜1.0
μmである。この酸化物単独層5は、前記した熱分解法
で形成することができる。
The oxide single layer 5 has a thickness of 0.01-1.
It is preferably 0 μm. This is because if the thickness is less than 0.01 μm, the above-mentioned effects are not sufficiently exhibited, and if it is more than 10 μm, the adhesion to the titanium oxide single layer 2 is deteriorated. More preferably 0.02 to 1.0
μm. This oxide-only layer 5 can be formed by the above-mentioned thermal decomposition method.

【0040】例えば、Ta酸化物単独層5を形成する場
合、例えば塩化タンタルをn−ブチルアルコールに溶解
して成る溶液またはタンタルペンタ−n−ブトキシドを
n−ブチルアルコールに溶解して成る溶液をチタン酸化
物層2bの上に塗布したのち、120℃程度の温度でそ
の塗布層を乾燥する。ついで、全体を400〜650
℃,好ましくは440〜550℃の大気中で5〜60分
間好ましくは10〜20分間加熱して前記塗布層を熱分
解し、チタン酸化物層2bの上にタンタル酸化物の膜が
酸化物単独層5として形成される。
For example, when the Ta oxide single layer 5 is formed, for example, a solution obtained by dissolving tantalum chloride in n-butyl alcohol or a solution obtained by dissolving tantalum penta-n-butoxide in n-butyl alcohol is titanium. After coating on the oxide layer 2b, the coating layer is dried at a temperature of about 120 ° C. Then the whole is 400-650
The coating layer is pyrolyzed by heating in the atmosphere at 50 ° C., preferably 440 to 550 ° C. for 5 to 60 minutes, preferably 10 to 20 minutes, and the tantalum oxide film is a single oxide film on the titanium oxide layer 2b. Formed as layer 5.

【0041】この酸化物単独層5を熱分解法で形成する
場合に、上記した塗布−熱分解の作業が1回であっても
電極の使用寿命を充分に長くすることができるが、更に
複数回上記した作業を反復してもよい。次いで、この酸
化物単独層5の上に、第1電極と同様にして中間層3を
形成する。
When the oxide single layer 5 is formed by the thermal decomposition method, the service life of the electrode can be sufficiently extended even if the above-mentioned coating-pyrolysis operation is performed once, but there are more than one. The above operation may be repeated once. Then, the intermediate layer 3 is formed on the oxide-only layer 5 in the same manner as the first electrode.

【0042】この第2電極では、下地層を構成する各層
の働きが有効に組み合わさって発揮され、非常に耐食性
に優れた電極になる。これら第1電極および第2電極で
は、図1,図2で示したように、いずれも前記した下地
層の上に触媒層4が形成される。この触媒層4は、R
u,Rh,Pd,Os,Ir,Ptのような白金族元素
の酸化物を主成分とする混合酸化物で構成される。
In this second electrode, the functions of the respective layers constituting the underlayer are effectively combined to be exerted, and the electrode is excellent in corrosion resistance. In each of the first electrode and the second electrode, as shown in FIGS. 1 and 2, the catalyst layer 4 is formed on the above-mentioned base layer. This catalyst layer 4 is R
It is composed of a mixed oxide containing an oxide of a platinum group element such as u, Rh, Pd, Os, Ir and Pt as a main component.

【0043】白金族元素の酸化物以外の酸化物として
は、例えば、Ta酸化物,Nb酸化物,Ti酸化物,S
n酸化物などをあげることができる。そして、主成分が
Ir酸化物であり、他の酸化物がTa酸化物である混合
酸化物が触媒層4として好適である。その場合、Ir酸
化物がIr金属換算化学当量にして50〜95モル%で
あることが好ましい。とくに好ましくは55〜65モル
%である。
Examples of oxides other than platinum group element oxides include Ta oxide, Nb oxide, Ti oxide, and S.
Examples thereof include n oxide. Then, a mixed oxide in which the main component is Ir oxide and the other oxide is Ta oxide is suitable as the catalyst layer 4. In that case, the Ir oxide is preferably 50 to 95 mol% in terms of chemical equivalent to Ir metal. It is particularly preferably 55 to 65 mol%.

【0044】Ir酸化物の割合がIr金属換算化学当量
にして50モル%より少ない場合は、触媒層4としての
触媒活性の低下が認められ、また逆に、95モル%より
多くなると、触媒層4の緻密性の低下が生じて電極全体
の耐食性を悪くするからである。この触媒層4の厚みは
格別限定されないが、薄すぎると触媒層4としての機能
が充分に発揮されず、逆に厚すぎると、効果は飽和に達
するだけであり、徒に製造コストの上昇を招くので、通
常は、3〜30μm程度に設定される。
When the ratio of Ir oxide is less than 50 mol% in terms of chemical equivalent to Ir metal, the catalytic activity of the catalyst layer 4 is lowered, and conversely, when it exceeds 95 mol%, the catalyst layer becomes less. This is because the density of No. 4 is deteriorated and the corrosion resistance of the entire electrode is deteriorated. The thickness of the catalyst layer 4 is not particularly limited, but if it is too thin, the function as the catalyst layer 4 is not sufficiently exerted, and if it is too thick, the effect only reaches saturation, which causes an increase in manufacturing cost. Therefore, it is usually set to about 3 to 30 μm.

【0045】Ir酸化物を主成分としTa酸化物が混合
して成る触媒層4を形成する場合、例えば、塩化イリジ
ウム酸・六水和物とタンタルペンタ−n−ブトキシドを
所望する割合でn−ブチルアルコールに溶解し、得られ
た溶液を前記した中間層3の上に塗布したのち120℃
程度の温度でその塗布層を乾燥する。ついで、全体を4
00〜550℃、好ましくは440〜520℃の大気中
で5〜60分間、好ましくは10〜20分間加熱して前
記塗布層を熱分解すればよい。
When the catalyst layer 4 composed of Ir oxide as a main component and Ta oxide is mixed, for example, iridium chloride hexahydrate and tantalum penta-n-butoxide are mixed at a desired ratio of n- After dissolving in butyl alcohol and applying the obtained solution on the above-mentioned intermediate layer 3, the temperature is 120 ° C.
The coating layer is dried at a moderate temperature. Then the whole 4
The coating layer may be thermally decomposed by heating in the atmosphere at 00 to 550 ° C, preferably 440 to 520 ° C for 5 to 60 minutes, preferably 10 to 20 minutes.

【0046】そして、この塗布−熱分解の作業を数回か
ら数十回反復することにより、下地層の上に混合酸化物
層を形成して所望厚みの触媒層4にする。
By repeating this coating-pyrolysis operation several times to several tens of times, a mixed oxide layer is formed on the underlayer to form the catalyst layer 4 having a desired thickness.

【0047】[0047]

【作用】次に、これらの第1電極および第2電極のう
ち、例えば、図1に示すような層構造の第1電極、すな
わち、基材1はTi,チタン酸化物単独層2は電解酸化
で形成したTi酸化物層2aの上に更に熱分解法で形成
したTi酸化物層2bが積層されているもの,中間層3
は熱分解法で形成され、Ta酸化物を主成分とし、その
Ta酸化物とIr酸化物とから成る混合酸化物の層,触
媒層4はIr酸化物を主成分とし、そのIr酸化物とT
a酸化物とから成る混合酸化物の層である電極で、各層
の作用について説明する。
Next, of these first and second electrodes, for example, the first electrode having a layer structure as shown in FIG. 1, that is, the base material 1 is Ti, and the titanium oxide single layer 2 is electrolytic oxidation. A Ti oxide layer 2b formed by a thermal decomposition method is further laminated on the Ti oxide layer 2a formed in 1., the intermediate layer 3
Is formed by a thermal decomposition method and contains Ta oxide as a main component and a mixed oxide layer composed of the Ta oxide and Ir oxide, and the catalyst layer 4 contains Ir oxide as a main component and the Ir oxide. T
The function of each layer will be described in the case of an electrode which is a layer of a mixed oxide composed of a-oxide.

【0048】まず、チタン酸化物単独層2は、電解酸化
によるTi酸化物層2aと非化学量論的組成のTi酸化
物層2bのみから構成されているので、電極としての充
分な導電性を備えているとともにそれ自体の耐食性が良
好である。したがって、電極の実使用時に、電極表面か
ら電解液や酸化性物質が侵入してくることがあったとし
ても、チタン酸化物単独層2がこれら酸化性物質によっ
て侵食されることは少ない。
First, since the titanium oxide single layer 2 is composed only of the Ti oxide layer 2a formed by electrolytic oxidation and the Ti oxide layer 2b having a non-stoichiometric composition, it has sufficient conductivity as an electrode. It is equipped with good corrosion resistance itself. Therefore, even if the electrolytic solution or the oxidizing substance may enter from the surface of the electrode when the electrode is actually used, the titanium oxide single layer 2 is rarely eroded by these oxidizing substances.

【0049】また、電極表面で発生した酸素などの酸化
性物質が電極表面から基材1に向けて侵入してきて、チ
タン酸化物単独層2が侵食されたとしても、その場合、
TiO2-x がわずかに酸化(xがやや増加)する程度で
あり、前記酸化性物質が基材1側へ侵入していくことは
抑制され、基材1の表面が電気的絶縁性の酸化皮膜で覆
われることは防止することができる。つまり、チタン酸
化物単独層2は、基材1に対してバリア層として機能す
る。
Even if an oxidizing substance such as oxygen generated on the electrode surface invades from the electrode surface toward the substrate 1 and the titanium oxide single layer 2 is eroded, in that case,
TiO 2−x is slightly oxidized (x is slightly increased), the invasion of the oxidizing substance to the base material 1 side is suppressed, and the surface of the base material 1 is electrically insulating. Covering with a film can be prevented. That is, the titanium oxide single layer 2 functions as a barrier layer for the base material 1.

【0050】更に、Ti酸化物層2aは基材1の表面そ
れ自体が酸化物に転化した層であるため、基材1との密
着強度は高く、またこのTi酸化物層2aの上に形成さ
れるTi酸化物層2bは同じTi酸化物であるため、T
i酸化物層2aとの親和性が良好で強く密着している。
したがってTi酸化物層2aとTi酸化物層2bとから
成るチタン酸化物単独層2は全体として基材1との密着
性は良好である。
Further, since the Ti oxide layer 2a is a layer in which the surface itself of the base material 1 is converted into an oxide, the adhesion strength with the base material 1 is high, and the Ti oxide layer 2a is formed on the Ti oxide layer 2a. Since the Ti oxide layer 2b formed is the same Ti oxide,
The i oxide layer 2a has a good affinity and is strongly adhered.
Therefore, the titanium oxide single layer 2 including the Ti oxide layer 2a and the Ti oxide layer 2b has good adhesion to the substrate 1 as a whole.

【0051】そのため、チタン酸化物単独層2と基材1
の表面との界面剥離は起こりづらく、前記酸化性物質な
どによって基材表面が不働態化するという事態が有効に
防止される。中間層3はチタン酸化物単独層2との密着
性が良好な金属酸化物と、触媒層4との密着性を良好に
するための触媒金属の酸化物とから成り、Ta酸化物と
Ir酸化物の混合酸化物層では、それ自体は、耐食性が
優れかつ緻密であるとともに、前記したTi酸化物から
成るチタン酸化物単独層2とIr酸化物を主成分として
成る触媒層4との間に介在することにより、それら両層
を互いに強固に密着させている。
Therefore, the titanium oxide single layer 2 and the substrate 1 are
Interfacial peeling from the surface of the substrate is unlikely to occur, and the situation in which the surface of the substrate is passivated by the oxidizing substance or the like is effectively prevented. The intermediate layer 3 is composed of a metal oxide having good adhesion to the titanium oxide single layer 2 and a catalyst metal oxide for improving adhesion to the catalyst layer 4, and comprises Ta oxide and Ir oxidation. The mixed oxide layer of the product itself has excellent corrosion resistance and is dense, and is between the titanium oxide single layer 2 composed of the Ti oxide and the catalyst layer 4 composed mainly of Ir oxide as described above. By interposing them, these two layers are firmly adhered to each other.

【0052】したがって、この中間層3は、電極の実使
用時に、電極表面からの電解液や酸化性物質の侵入を抑
止し、もって、これら酸化性物質が基材表面を不働態化
して通電不能になるという事態を抑制する。すなわち、
電極の使用寿命を長くする。このように、第1電極の場
合、基材1と触媒層4との間に、上記した働きをするチ
タン酸化物単独層2と中間層3とをこの順序で介在させ
ているので、電極の実使用時において、各層間の界面剥
離の進行や、電極表面から侵入する酸化性物質などによ
る基材表面の不働態化は有効に防止される。したがっ
て、この電極は長寿命の酸素発生用電極として機能する
ことができるようになる。
Therefore, the intermediate layer 3 suppresses the invasion of the electrolytic solution and the oxidizing substance from the surface of the electrode when the electrode is actually used, and thus these oxidizing substances passivate the surface of the base material so that electricity cannot be supplied. Control the situation of becoming. That is,
Prolong the service life of the electrode. As described above, in the case of the first electrode, since the titanium oxide single layer 2 and the intermediate layer 3 having the above-described functions are interposed between the base material 1 and the catalyst layer 4 in this order, the electrode During actual use, progress of interfacial peeling between layers and passivation of the surface of the base material due to an oxidizing substance or the like penetrating from the electrode surface are effectively prevented. Therefore, this electrode can function as a long-life oxygen generating electrode.

【0053】[0053]

【発明の実施例】Examples of the invention

実施例1 長さ200mm,幅20mm,厚み2mmの第2種Ti板をア
セトンで脱脂洗浄したのち乾燥した。ついで、このTi
板を、濃度10重量%のしゅう酸水溶液(液温90℃)
に5時間浸漬して粗面化処理を施したのち、水洗,乾燥
した。JISB0601で規定する表面粗度Rzが15
〜20μmのTi板が得られた。
Example 1 A type II Ti plate having a length of 200 mm, a width of 20 mm and a thickness of 2 mm was degreased and washed with acetone and then dried. Next, this Ti
The plate was placed in an oxalic acid aqueous solution with a concentration of 10% by weight (liquid temperature 90 ° C).
After being immersed in the plate for 5 hours for roughening treatment, it was washed with water and dried. The surface roughness Rz specified by JISB0601 is 15
A Ti plate of -20 μm was obtained.

【0054】チタンテトラ−n−ブトキシド34.0gを
n−ブチルアルコールに溶解して全体で100ミリリッ
トルの溶液を調製した。この溶液を、Ti板の表面には
け塗りしたのち、その塗布層を温度120℃で3分間か
けて乾燥し、更に温度450℃の大気中で10分間加熱
して、厚みが約1μmのTi酸化物の層を形成した。
Titanium tetra-n-butoxide (34.0 g) was dissolved in n-butyl alcohol to prepare a total solution of 100 ml. This solution is brushed on the surface of a Ti plate, the coating layer is dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes, and further heated in the air at a temperature of 450 ° C. for 10 minutes to form a Ti layer having a thickness of about 1 μm. An oxide layer was formed.

【0055】ついで、タンタルペンタ−n−ブトキシド
17.4gと塩化イリジウム酸・六水和物4.1gとをn−
ブチルアルコールに溶解して全体で100ミリリットル
の溶液を調製し、この溶液を、上記Ti酸化物表面には
け塗りしたのち、その塗布層を温度120℃で3分間か
けて乾燥し、更に温度450℃の大気中で10分間加熱
してTa酸化物とIr酸化物との混合酸化物から成り、
厚み約1μmの中間層を形成した。
Then, 17.4 g of tantalum penta-n-butoxide and 4.1 g of iridium chloride hexahydrate were added to n-.
A solution having a total volume of 100 ml was prepared by dissolving in butyl alcohol, and the solution was brushed on the surface of the Ti oxide, and then the coating layer was dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes and further heated at a temperature of 450. Consisting of a mixed oxide of Ta oxide and Ir oxide, which is heated for 10 minutes in the atmosphere of ℃,
An intermediate layer having a thickness of about 1 μm was formed.

【0056】この中間層におけるTa酸化物の混合割合
は、Ta金属換算化学当量にして約81モル%であっ
た。つぎに、塩化イリジウム酸・六水和物12.2gとタ
ンタルペンタ−n−ブトキシド8.7gをn−ブチルアル
コールに溶解して全体で100ミリリットルの触媒層用
の溶液を調製した。
The mixing ratio of Ta oxide in this intermediate layer was about 81 mol% in terms of Ta metal equivalent. Next, 12.2 g of chloroiridate hexahydrate and 8.7 g of tantalum penta-n-butoxide were dissolved in n-butyl alcohol to prepare a 100 ml total solution for the catalyst layer.

【0057】この溶液を上記した中間層の表面にはけ塗
りしたのち、温度120℃で3分間かけて乾燥し、更に
450℃の大気中で10分間加熱して溶液のそれぞれの
成分を熱分解して混合酸化物の膜とし、再び前記溶液の
はけ塗り−乾燥−熱分解という操作を4回反復して厚み
が約4μmの触媒層を形成した。なお、最後の加熱時間
は1時間とした。
This solution was brushed on the surface of the above-mentioned intermediate layer, dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes, and then heated in the air at 450 ° C. for 10 minutes to thermally decompose each component of the solution. Then, a mixed oxide film was formed, and the operation of brush coating, drying and thermal decomposition of the solution was repeated four times to form a catalyst layer having a thickness of about 4 μm. The final heating time was 1 hour.

【0058】この触媒層におけるIr酸化物の混合割合
は、Ir金属換算化学当量にして約60モル%であっ
た。このようにして実施例1の電極を製造した。 実施例2 中間層の形成時に用いた溶液が、タンタルペンタ−n−
ブトキシド13.1gと塩化イリジウム酸・六水和物8.1
gとをn−ブチルアルコールに溶解して全体で100ミ
リリットルに調製したものであったことを除いては、実
施例1と同様にして電極を製造した。
The mixing ratio of Ir oxide in this catalyst layer was about 60 mol% in terms of chemical equivalent to Ir metal. Thus, the electrode of Example 1 was manufactured. Example 2 The solution used for forming the intermediate layer was tantalum penta-n-
13.1 g butoxide and iridium chloride hexahydrate 8.1
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that g was dissolved in n-butyl alcohol to prepare 100 ml in total.

【0059】なお、この中間層におけるTa酸化物の混
合割合は、Ta金属換算化学当量にして約61モル%で
あった。 実施例3 中間層の形成に用いた溶液が、ニオブペンタ−n−ブト
キシド14.7gと塩化ルテニウム結晶(Ru含有量、3
9重量%)2.1gとをn−ブチルアルコールに溶解して
全体で100ミリリットルに調製した溶液であったこ
と、触媒層の形成に用いた溶液が、塩化イリジウム酸・
六水和物12.2gとニオブペンタ−n−ブトキシド7.3
gとをn−ブチルアルコールに溶解して全体で100ミ
リリットルに調製した溶液であったことを除いては、実
施例1と同様にして電極を製造した。 この中間層にお
けるNb酸化物の混合割合は、Nb金属換算化学当量に
して約80モル%であり、また、触媒層におけるIr酸
化物の混合割合は、Ir金属換算化学当量にして約60
モル%であった。
The mixing ratio of Ta oxide in this intermediate layer was about 61 mol% in terms of chemical equivalent to Ta metal. Example 3 The solution used for forming the intermediate layer was 14.7 g of niobium penta-n-butoxide and ruthenium chloride crystals (Ru content, 3
9 wt%) 2.1 g was dissolved in n-butyl alcohol to prepare 100 ml in total, and the solution used for forming the catalyst layer was iridium chloride.
Hexahydrate 12.2 g and niobium penta-n-butoxide 7.3
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that g was dissolved in n-butyl alcohol to prepare 100 ml in total. The mixing ratio of the Nb oxide in this intermediate layer is about 80 mol% in terms of Nb metal equivalent, and the mixing ratio of the Ir oxide in the catalyst layer is about 60 in terms of Ir metal equivalent.
It was mol%.

【0060】比較例1 実施例1で粗面化処理が終了したTi板の表面に、実施
例1で用いた触媒層用溶液を直接塗布したのち、温度1
20℃で3分間かけて乾燥し、更に450℃の大気中で
10分間加熱して、それぞれの成分を熱分解して混合酸
化物の膜とし、再び前記溶液のはけ塗り−乾燥−熱分解
という操作を4回反復して厚みが約4μmの触媒層を形
成した。
Comparative Example 1 The catalyst layer solution used in Example 1 was directly applied to the surface of the Ti plate which had been roughened in Example 1 and then the temperature was adjusted to 1
It is dried at 20 ° C. for 3 minutes, and further heated in the air at 450 ° C. for 10 minutes to thermally decompose each component to form a mixed oxide film, which is again brushed, dried and thermally decomposed. This operation was repeated 4 times to form a catalyst layer having a thickness of about 4 μm.

【0061】このようにして電極を製造した。 比較例2 中間層を形成しなかったことを除いては、実施例1と同
様にして電極を製造した。 比較例3 チタン酸化物単独層2を形成しなかったことを除いて
は、実施例1と同様にして電極を製造した。 比較例4 中間層用の溶液として、タンタルペンタ−n−ブトキシ
ド9.8gと塩化イリジウム酸・六水和物11.3gとをn
−ブチルアルコールに溶解して全体で100ミリリット
ルに調製した溶液を用いたことを除いては、実施例1と
同様にして電極を製造した。この中間層におけるTa酸
化物の混合割合は、Ta金属換算化学当量にして約45
モル%であった。
The electrode was manufactured in this manner. Comparative Example 2 An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the intermediate layer was not formed. Comparative Example 3 An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide single layer 2 was not formed. Comparative Example 4 As a solution for the intermediate layer, 9.8 g of tantalum penta-n-butoxide and 11.3 g of iridium chloride hexahydrate were added.
An electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that a solution prepared by dissolving in butyl alcohol to a total volume of 100 ml was used. The mixing ratio of Ta oxide in this intermediate layer is about 45 in terms of Ta metal equivalent chemical equivalent.
It was mol%.

【0062】比較例5 実施例1で粗面化処理が終了したTi板を陽極とし、白
金板を陰極にして、濃度1モル%の硫酸水溶液(液温3
0℃)を電解液にして、両極間に、標準水素電極電位に
対し約2Vの電位で1分間の直流電圧を印加して電解酸
化処理を行い(電気量、0.03mAh/cm2 )、Ti板
の表面に厚みが約3nmのTi酸化物層を形成したTi
板の表面に、チタン−n−ブトキシド17.0gとタンタ
ルペンタ−n−ブトキシド27.3gとをn−ブチルアル
コールに溶解して100ミリリットルにした溶液を塗布
したのち、温度120℃で3分間かけて乾燥し、更に4
50℃の大気中で10分間加熱して熱分解し、この操作
を2回反復することにより、Ti酸化物とTa酸化物と
から成り、厚みが約1μmの混合酸化物の層を形成し
た。この層において、Ti酸化物の混合割合は、Ti金
属換算化学当量にして約50モル%である。
Comparative Example 5 A Ti plate, which had been roughened in Example 1, was used as an anode and a platinum plate was used as a cathode, and a sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 1 mol% (liquid temperature 3) was used.
(0 ° C.) as an electrolytic solution, and a direct current voltage of about 2 V with respect to the standard hydrogen electrode potential is applied between both electrodes for 1 minute to perform electrolytic oxidation treatment (electric quantity, 0.03 mAh / cm 2 ). Ti with a Ti oxide layer with a thickness of about 3 nm formed on the surface of the Ti plate
A solution prepared by dissolving 17.0 g of titanium-n-butoxide and 27.3 g of tantalum penta-n-butoxide in n-butyl alcohol to 100 ml was applied to the surface of the plate, and then applied at a temperature of 120 ° C for 3 minutes. And dry, then 4
The mixture was heated in the atmosphere at 50 ° C. for 10 minutes for thermal decomposition, and this operation was repeated twice to form a mixed oxide layer composed of Ti oxide and Ta oxide and having a thickness of about 1 μm. In this layer, the mixing ratio of Ti oxide is about 50 mol% in terms of Ti metal equivalent chemical equivalent.

【0063】ついで、この層の上に、実施例1と同様に
して触媒層を形成して電極を製造した。 比較例6 実施例1で粗面化処理が終了したTi板を陽極とし、白
金板を陰極として、濃度1モル%の硫酸水溶液(液温3
0℃)を電解液にして、両極間に、標準水素電極電位に
対し約30Vの電位で1分間の直流電圧を印加して電解
酸化処理を行い(電気量、6mAh/cm2 )、Ti板
の表面に厚みが約50nmのTi酸化物を形成した。こ
の電解酸化した基材表面に実施例1と同様に熱分解によ
りTi酸化物層,中間層,触媒層をそれぞれ形成した。
Then, a catalyst layer was formed on this layer in the same manner as in Example 1 to manufacture an electrode. Comparative Example 6 A Ti plate, which had been subjected to the surface roughening treatment in Example 1, was used as an anode and a platinum plate was used as a cathode, and an aqueous sulfuric acid solution having a concentration of 1 mol% (liquid temperature 3
(0 ° C.) as an electrolytic solution, and a direct current voltage of about 30 V with respect to the standard hydrogen electrode potential is applied between both electrodes for 1 minute for electrolytic oxidation treatment (electricity, 6 mAh / cm 2 ). Ti oxide having a thickness of about 50 nm was formed on the surface of the. A Ti oxide layer, an intermediate layer and a catalyst layer were respectively formed on the surface of the electrolytically oxidized substrate by thermal decomposition in the same manner as in Example 1.

【0064】実施例1〜3および比較例1〜6の電極
を、それぞれ、濃度1モル/lの硫酸水溶液(液温10
0℃)に浸漬して陽極とし、白金板を陰極として両極間
に直流電圧を印加して100A/dm2 の電流密度で通電
した。陽極が正常に動作しているときは端子電圧が3〜
5Vである。しかし陽極が劣化すると陽極電位は急激に
上昇し、それに伴って端子電圧も急上昇して10V以上
になる。
The electrodes of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6 were respectively treated with an aqueous solution of sulfuric acid having a concentration of 1 mol / l (liquid temperature 10
It was immersed in 0 ° C.) as an anode and a platinum plate as a cathode, and a DC voltage was applied between both electrodes to energize at a current density of 100 A / dm 2 . When the anode is operating normally, the terminal voltage is 3 ~
It is 5V. However, when the anode deteriorates, the anode potential sharply rises and the terminal voltage also sharply rises to 10 V or more.

【0065】通電開始から端子電圧が10Vを超えるま
での時間を測定した。その結果を一括して表1に示し
た。
The time from the start of energization to the terminal voltage exceeding 10 V was measured. The results are collectively shown in Table 1.

【0066】[0066]

【表1】 実施例4〜17,比較例7〜10 以下のようにして、第1電極を製造した。[Table 1] Examples 4 to 17 and Comparative Examples 7 to 10 The first electrode was manufactured as follows.

【0067】長さ200mm,幅20mm,厚み2mmの第2
種Ti板をアセトンで脱脂洗浄したのち乾燥した。つい
で、このTi板を、濃度10重量%のしゅう酸水溶液
(液温90℃)に表2に示した時間浸漬して粗面化処理
を施したのち、水洗,乾燥した。JISB0601で規
定する表面粗度Rzが表2に示した値のTi板が得られ
た。
Second length 200 mm, width 20 mm, thickness 2 mm
The seed Ti plate was degreased and washed with acetone and then dried. Next, this Ti plate was immersed in an aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 10% by weight (liquid temperature 90 ° C.) for the time shown in Table 2 to roughen the surface, then washed with water and dried. A Ti plate having a surface roughness Rz specified in JIS B0601 shown in Table 2 was obtained.

【0068】なお、実施例7,実施例8で用いたTi板
は、平均粒子径300μmのアルミナ研磨材を用いたサ
ンドブラストで物理的な粗面化処理を施したものであ
る。ついで、これらTi板を陽極とし、白金板を陰極に
して、濃度1モル%の硫酸水溶液(液温30℃)を電解
液にして表2で示した条件下で電解酸化を行い、表示の
厚みのTi酸化物層2aを形成した。
The Ti plates used in Examples 7 and 8 were subjected to physical surface roughening treatment by sandblasting using an alumina abrasive having an average particle diameter of 300 μm. Next, these Ti plates were used as anodes, platinum plates were used as cathodes, and a sulfuric acid aqueous solution (solution temperature 30 ° C.) having a concentration of 1 mol% was used as an electrolytic solution to carry out electrolytic oxidation under the conditions shown in Table 2 to obtain the indicated thickness. Of Ti oxide layer 2a was formed.

【0069】また、チタンテトラ−n−ブトキシド34.
0gをn−ブチルアルコールに溶解して全体で100ml
の溶液を調製した。この溶液を、Ti板の表面に形成さ
れているTi酸化物層2aの上にはけ塗りしたのち、そ
の塗布層を温度120℃で3分間かけて乾燥し、更に温
度450℃の大気中で10分間加熱して、厚みが約1μ
mのTi酸化物層2bを形成した。
Also, titanium tetra-n-butoxide 34.
Dissolve 0 g in n-butyl alcohol and total 100 ml
Was prepared. This solution is brush-coated on the Ti oxide layer 2a formed on the surface of the Ti plate, and then the coating layer is dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes, and further in the air at a temperature of 450 ° C. After heating for 10 minutes, the thickness is about 1μ
m Ti oxide layer 2b was formed.

【0070】ついで、タンタルペンタ−n−ブトキシド
17.4gと塩化イリジウム酸・六水和物4.1gとをn−
ブチルアルコールに溶解して全体で100mlの溶液を調
製し、この溶液を、上記Ti酸化物層2bの表面にはけ
塗りしたのち、その塗布層を温度120℃で3分間かけ
て乾燥し、更に温度450℃の大気中で10分間加熱し
てTa酸化物とIr酸化物との混合酸化物から成り、表
2で示した厚みの中間層3を形成した。
Then, 17.4 g of tantalum penta-n-butoxide and 4.1 g of iridium chloride hexahydrate were added to n-.
A solution of 100 ml in total was prepared by dissolving in butyl alcohol, and the solution was brush-coated on the surface of the Ti oxide layer 2b, and then the coating layer was dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes. By heating in the air at a temperature of 450 ° C. for 10 minutes, an intermediate layer 3 composed of a mixed oxide of Ta oxide and Ir oxide and having a thickness shown in Table 2 was formed.

【0071】なお、比較例7については、タンタルペン
タ−n−ブトキシド2.2gと塩化イリジウム酸・六水和
物18.4gとをn−ブチルアルコールに溶解して全体で
100mlの溶液にしたものを用い、比較例8について
は、タンタルペンタ−n−ブトキシド6.5gと塩化イリ
ジウム酸・六水和物14.4gとをn−ブチルアルコール
に溶解して全体で100mlの溶液にしたものを用い、実
施例9については、タンタルペンタ−n−ブトキシド2
1.3gと塩化イリジウム酸・六水和物0.4gとをn−ブ
チルアルコールに溶解して全体で100mlの溶液にした
ものを用いて中間層3を形成した。
In Comparative Example 7, 2.2 g of tantalum penta-n-butoxide and 18.4 g of iridium chloride hexahydrate were dissolved in n-butyl alcohol to give a total solution of 100 ml. In Comparative Example 8, tantalum penta-n-butoxide (6.5 g) and iridium chloride hexahydrate (14.4 g) were dissolved in n-butyl alcohol to give a total solution of 100 ml. For Example 9, tantalum penta-n-butoxide 2
The intermediate layer 3 was formed by using 1.3 g and 0.4 g of iridium chloride hexahydrate dissolved in n-butyl alcohol to obtain a total solution of 100 ml.

【0072】これら中間層3におけるTa酸化物の混合
割合は、Ta金属換算化学当量で表2に示したとおりで
あった。つぎに、塩化イリジウム酸・六水和物12.2g
とタンタルペンタ−n−ブトキシド8.7gをn−ブチル
アルコールに溶解して全体で100mlの触媒層用の溶液
を調製した。
The mixing ratio of the Ta oxide in the intermediate layer 3 was as shown in Table 2 in terms of Ta metal equivalent chemical equivalent. Next, 12.2 g of iridium chloride hexahydrate
And 8.7 g of tantalum penta-n-butoxide were dissolved in n-butyl alcohol to prepare a total 100 ml solution for the catalyst layer.

【0073】この溶液を上記した中間層3の表面にはけ
塗りしたのち、温度120℃で3分間かけて乾燥し、更
に450℃の大気中で10分間加熱して溶液のそれぞれ
の成分を熱分解して混合酸化物の膜とし、再び前記溶液
のはけ塗り−乾燥−熱分解という操作を4回反復して厚
みが約4μmの触媒層4を形成した。なお、最後の加熱
時間は1時間とした。
This solution was brushed on the surface of the intermediate layer 3 described above, dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes, and then heated in the air at 450 ° C. for 10 minutes to heat each component of the solution. The film was decomposed into a mixed oxide film, and the procedure of brush coating, drying, and thermal decomposition of the solution was repeated four times to form a catalyst layer 4 having a thickness of about 4 μm. The final heating time was 1 hour.

【0074】なお、比較例9については、塩化イリジウ
ム酸・六水和物2.1gとタンタルペンタ−n−ブトキシ
ド18.2gとをn−ブチルアルコールに溶解して全体で
100mlの溶液にしたもの、比較例10については、塩
化イリジウム酸・六水和物6.5gとタンタルペンタ−n
−ブトキシド14.1gとをn−ブチルアルコールに溶解
して全体で100mlの溶液にしたもの、実施例10につ
いては、塩化イリジウム酸・六水和物21.0gとタンタ
ルペンタ−n−ブトキシド0.4gとをn−ブチルアルコ
ールに溶解して全体で100mlの溶液にしたものを用い
て触媒層4を形成した。
In Comparative Example 9, 2.1 g of iridium chloride hexahydrate and 18.2 g of tantalum penta-n-butoxide were dissolved in n-butyl alcohol to give a total solution of 100 ml. For Comparative Example 10, 6.5 g of iridium chloride hexahydrate and tantalum penta-n
-Butoxide 14.1 g was dissolved in n-butyl alcohol to make a total solution of 100 ml. For Example 10, iridium chloride hexahydrate 21.0 g and tantalum penta-n-butoxide 0. A catalyst layer 4 was formed by using 4 g and n-butyl alcohol dissolved in n-butyl alcohol to obtain a total solution of 100 ml.

【0075】これら触媒層4におけるIr酸化物の混合
割合は、Ir金属換算化学当量で表2に示したとおりで
あった。これらの電極を、それぞれ、濃度1モル/lの
硫酸水溶液(液温100℃)に浸漬して陽極とし、白金
板を陰極として両極間に直流電圧を印加して100A/
dm2 の電流密度で通電した。
The mixing ratio of Ir oxide in these catalyst layers 4 was as shown in Table 2 in terms of Ir metal equivalent chemical equivalent. Each of these electrodes was immersed in a sulfuric acid aqueous solution (solution temperature 100 ° C.) having a concentration of 1 mol / l to serve as an anode, and a platinum plate was used as a cathode to apply a DC voltage between the electrodes to 100 A /
Current was applied at a current density of dm 2 .

【0076】陽極が正常に動作しているときは端子電圧
が3〜5Vである。しかし陽極が劣化すると陽極電位は
急激に上昇し、それに伴って端子電圧も急上昇して10
V以上になる。通電開始から端子電圧が10Vを超える
までの時間を測定した。その結果を一括して表2に示し
た。
When the anode is operating normally, the terminal voltage is 3-5V. However, when the anode deteriorates, the anode potential rises sharply and the terminal voltage rises sharply with it.
It becomes V or more. The time from the start of energization to the terminal voltage exceeding 10 V was measured. The results are collectively shown in Table 2.

【0077】[0077]

【表2】 [Table 2]

【0078】尚、表2より明らかなように、実施例6〜
8の電極は、基材表面の表面粗度が異なっていることを
除けば、実施例4の電極と同じ層構造をしているが、こ
れらの電極の端子電圧が10Vを超えるまでの時間、つ
まり寿命を比べると、実施例6〜8の電極の寿命は実施
例4の電極の寿命の約1/3と、大変短くなっている。
また、実施例9の電極は、中間層中のTa酸化物の割合
が異なっていることを除けば実施例4の電極と同じ層構
造をしているが、この電極についても寿命を比べると、
実施例9の電極の寿命は実施例4の電極の寿命の約1/
2と、大変短くなっている。更に、実施例10の電極
は、触媒層中のIr酸化物の割合が異なっていることを
除けば、実施例4の電極と同じ層構造をしているが、こ
の電極についても寿命を比べると、実施例10の電極の
寿命は実施例4の電極の寿命の約1/4と、大変短くな
っている。
As is clear from Table 2, Examples 6-
The electrode of No. 8 has the same layer structure as that of the electrode of Example 4 except that the surface roughness of the substrate surface is different, but the time until the terminal voltage of these electrodes exceeds 10V, In other words, comparing the lifetimes, the lifetime of the electrodes of Examples 6 to 8 is about 1/3 of the lifetime of the electrode of Example 4, which is very short.
Further, the electrode of Example 9 has the same layer structure as the electrode of Example 4 except that the ratio of Ta oxide in the intermediate layer is different.
The life of the electrode of Example 9 is about 1 / the life of the electrode of Example 4.
2, which is very short. Further, the electrode of Example 10 has the same layer structure as the electrode of Example 4 except that the ratio of Ir oxide in the catalyst layer is different. The life of the electrode of Example 10 is about 1/4 of the life of the electrode of Example 4, which is very short.

【0079】このように、電極の層構造が同じであり、
また電解酸化の条件が同じであっても、基材表面の粗面
化状態や、中間層または触媒層の組成が変化すると、電
極の寿命も大幅に変化することが判る。また、実施例1
1〜14の電極は、電解酸化の条件が異なり、Ti酸化
物層2aの厚みが異なっていることを除けば、実施例4
の電極と同じ層構造をしているが、この電極についても
寿命を比べると、実施例11〜14の電極の寿命は実施
例4の電極の寿命の約2/5〜2/3と、大変短くなっ
ている。更に、実施例15〜17の電極は、中間層3の
厚みが異なっていることを除けば、実施例4の電極と同
じ層構造をしているが、この電極についても寿命を比べ
ると、実施例15〜17の電極の寿命は実施例4の電極
の寿命の約1/3〜1/2と、大変短くなっている。
Thus, the layer structure of the electrodes is the same,
It is also found that even if the conditions of electrolytic oxidation are the same, if the roughened state of the surface of the base material or the composition of the intermediate layer or the catalyst layer changes, the life of the electrode also greatly changes. In addition, Example 1
The electrodes of Nos. 1 to 14 were different from each other except that the conditions of electrolytic oxidation were different and the thickness of the Ti oxide layer 2a was different.
Although it has the same layer structure as the electrode of Example 1, the lifetime of this electrode is also about 2/5 to 2/3 of the lifetime of the electrode of Example 4, and the lifetimes of the electrodes of Examples 11 to 14 are very short. It's getting shorter. Further, the electrodes of Examples 15 to 17 have the same layer structure as that of the electrode of Example 4 except that the thickness of the intermediate layer 3 is different. The life of the electrodes of Examples 15 to 17 is about 1/3 to 1/2 of the life of the electrode of Example 4, which is very short.

【0080】このように、電極の層構造が同じであって
も、Ti酸化物層2aの厚みや、中間層3の厚みが変化
すると、電極の寿命も大幅に変化することが判る。その
ため、本発明の酸素発生用電極においては、その寿命を
一層長くするために、中間層3およびTi酸化物層2a
の形成条件を請求項5および9で示したような条件に設
定することが好ましい。
As described above, it can be seen that even if the layer structure of the electrodes is the same, if the thickness of the Ti oxide layer 2a or the thickness of the intermediate layer 3 changes, the life of the electrodes also changes significantly. Therefore, in the oxygen generating electrode of the present invention, in order to further prolong its life, the intermediate layer 3 and the Ti oxide layer 2a are formed.
It is preferable to set the forming conditions of the above conditions to those shown in claims 5 and 9.

【0081】実施例18〜31、比較例11〜14 以下のようにして、第2電極を製造した。長さ200m
m,幅20mm,厚み2mmの第2種Ti板をアセトンで脱
脂洗浄したのち乾燥した。ついで、このTi板を、濃度
10重量%のしゅう酸水溶液(液温90℃)に表3に示
した時間浸漬して粗面化処理を施したのち、水洗,乾燥
した。
Examples 18 to 31, Comparative Examples 11 to 14 The second electrode was manufactured as follows. Length 200m
A second type Ti plate of m, width 20 mm and thickness 2 mm was degreased and washed with acetone and then dried. Next, this Ti plate was immersed in an aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 10% by weight (solution temperature 90 ° C.) for the time shown in Table 3 to roughen the surface, then washed with water and dried.

【0082】JISB0601で規定する表面粗度Rz
が表3に示した値のTi板が得られた。なお、実施例2
1,実施例22で用いたTi板は、平均粒子径300μ
mのアルミナ研磨材を用いたサンドブラストで物理的な
粗面化処理を施したものである。
Surface roughness Rz specified by JISB0601
A Ti plate having the values shown in Table 3 was obtained. In addition, Example 2
1. The Ti plate used in Example 22 had an average particle diameter of 300 μm.
The surface-roughening treatment was physically performed by sandblasting using an alumina abrasive material of m.

【0083】ついで、これらTi板を陽極とし、白金板
を陰極にして、濃度1モル%の硫酸水溶液(液温30
℃)を電解液にして表3で示した条件下で電解酸化を行
い、表示の厚みのTi酸化物層2aを形成した。また、
チタンテトラ−n−ブトキシド34.0gをn−ブチルア
ルコールに溶解して全体で100mlの溶液を調製した。
Then, using these Ti plates as anodes and platinum plates as cathodes, an aqueous sulfuric acid solution having a concentration of 1 mol% (liquid temperature 30
(.Degree. C.) as an electrolytic solution and electrolytic oxidation was performed under the conditions shown in Table 3 to form the Ti oxide layer 2a having the indicated thickness. Also,
Titanium tetra-n-butoxide (34.0 g) was dissolved in n-butyl alcohol to prepare a total solution of 100 ml.

【0084】この溶液を、Ti板の表面に形成されてい
るTi酸化物層2aの上にはけ塗りしたのち、その塗布
層を温度120℃で3分間かけて乾燥し、更に温度45
0℃の大気中で10分間加熱して、厚みが約1μmのT
i酸化物層2bを形成した。ついで、タンタルペンタ−
n−ブトキシド1gをn−ブチルアルコールに溶解して
全体で100mlの溶液を調製した。
This solution was brush-coated on the Ti oxide layer 2a formed on the surface of the Ti plate, the coating layer was dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes, and then the temperature was adjusted to 45.
After heating for 10 minutes in the atmosphere of 0 ° C, the thickness of T is about 1 μm.
The i oxide layer 2b was formed. Then, tantalum penta
A total of 100 ml of solution was prepared by dissolving 1 g of n-butoxide in n-butyl alcohol.

【0085】この溶液を、チタン酸化物層2bの上には
け塗りしたのち、その塗布層を温度120℃で3分間か
けて乾燥し、更に温度450℃の大気中で10分間加熱
してタンタル酸化物から成る酸化物単独層5を形成し
た。次に、タンタルペンタ−n−ブトキシド17.4gと
塩化イリジウム酸・六水和物4.1gとをn−ブチルアル
コールに溶解して全体で100mlの溶液を調製し、この
溶液を、上記酸化物単独層5の表面にはけ塗りしたの
ち、その塗布層を温度120℃で3分間かけて乾燥し、
更に温度450℃の大気中で10分間加熱してTa酸化
物とIr酸化物との混合酸化物から成り、表3で示した
厚みの中間層3を形成した。
After this solution was brush coated on the titanium oxide layer 2b, the coating layer was dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes and then heated in the atmosphere at a temperature of 450 ° C. for 10 minutes to tantalum. An oxide single layer 5 made of an oxide was formed. Next, 17.4 g of tantalum penta-n-butoxide and 4.1 g of iridium chloride hexahydrate were dissolved in n-butyl alcohol to prepare a solution of 100 ml in total. After brushing the surface of the single layer 5, the coating layer is dried at a temperature of 120 ° C. for 3 minutes,
Further, it was heated in the air at a temperature of 450 ° C. for 10 minutes to form an intermediate layer 3 composed of a mixed oxide of Ta oxide and Ir oxide and having a thickness shown in Table 3.

【0086】これら中間層3におけるTa酸化物の混合
割合は、Ta金属換算化学当量で表3に示したとおりで
あった。そして最後に、塩化イリジウム酸・六水和物1
2.2gとタンタルペンタ−n−ブトキシド8.7gをn−
ブチルアルコールに溶解して全体で100mlの触媒層用
の溶液を調製し、この溶液を上記した中間層3の表面に
はけ塗りしたのち、温度120℃で3分間かけて乾燥
し、更に450℃の大気中で10分間加熱して溶液のそ
れぞれの成分を熱分解して混合酸化物の膜とし、再び前
記溶液のはけ塗り−乾燥−熱分解という操作を4回反復
して厚みが約4μmの触媒層4を形成した。なお、最後
の加熱時間は1時間とした。
The mixing ratio of the Ta oxide in the intermediate layer 3 was as shown in Table 3 in terms of Ta metal equivalent chemical equivalent. And finally, iridium chloride hexahydrate 1
2.2 g of tantalum penta-n-butoxide and 8.7 g of n-
A solution for a catalyst layer of 100 ml in total was prepared by dissolving in butyl alcohol, the solution was brushed on the surface of the intermediate layer 3 described above, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and further 450 ° C. In the atmosphere for 10 minutes, each component of the solution is thermally decomposed to form a mixed oxide film, and the operation of brush coating-drying-pyrolysis of the solution is repeated 4 times to obtain a thickness of about 4 μm. Catalyst layer 4 was formed. The final heating time was 1 hour.

【0087】これら触媒層4におけるIr酸化物の混合
割合は、Ir金属換算化学当量で表3に示したとおりで
あった。尚、比較例11,12,実施例23における中
間層3の形成時には、それぞれ、比較例7,8,実施例
9で用いた溶液を用いた。また、比較例13,14,実
施例24における触媒層4の形成時には、それぞれ、比
較例9,10,実施例10で用いた溶液を用いた。
The mixing ratio of Ir oxide in these catalyst layers 4 was as shown in Table 3 in terms of Ir metal equivalent chemical equivalent. The solutions used in Comparative Examples 7 and 8 and Example 9 were used when forming the intermediate layer 3 in Comparative Examples 11 and 12 and Example 23, respectively. Further, when forming the catalyst layer 4 in Comparative Examples 13 and 14 and Example 24, the solutions used in Comparative Examples 9 and 10 and Example 10 were used, respectively.

【0088】これらの電極を、それぞれ、濃度1モル/
lの硫酸水溶液(液温100℃)に浸漬して陽極とし、
白金板を陰極として両極間に直流電圧を印加して100
A/dm2 の電流密度で通電した。陽極が正常に動作して
いるときは端子電圧が3〜5Vである。しかし陽極が劣
化すると陽極電位は急激に上昇し、それに伴って端子電
圧も急上昇して10V以上になる。
Each of these electrodes had a concentration of 1 mol / mol.
l soak in a sulfuric acid aqueous solution (liquid temperature 100 ° C) to make an anode,
Applying a DC voltage between both electrodes with the platinum plate as the cathode, 100
Current was applied at a current density of A / dm 2 . When the anode is operating normally, the terminal voltage is 3-5V. However, when the anode deteriorates, the anode potential sharply rises and the terminal voltage also sharply rises to 10 V or more.

【0089】通電開始から端子電圧が10Vを超えるま
での時間を測定した。その結果を一括して表3に示し
た。
The time from the start of energization to the terminal voltage exceeding 10 V was measured. The results are collectively shown in Table 3.

【0090】[0090]

【表3】 [Table 3]

【0091】尚、表3より明らかなように、実施例20
〜22の電極は、基材表面の表面粗度が異なっているこ
とを除けば、実施例18の電極と同じ層構造をしている
が、これらの電極の端子電圧が10Vを超えるまでの時
間、つまり寿命を比べると、実施例20〜22の電極の
寿命は実施例18の電極の寿命の約1/3と、大変短く
なっている。また、実施例23の電極は、中間層中のT
a酸化物の割合が異なっていることを除けば実施例18
の電極と同じ層構造をしているが、この電極についても
寿命を比べると、実施例23の電極の寿命は実施例18
の電極の寿命の約1/2と、大変短くなっている。更
に、実施例24の電極は、触媒層中のIr酸化物の割合
が異なっていることを除けば、実施例18の電極と同じ
層構造をしているが、この電極についても寿命を比べる
と、実施例24の電極の寿命は実施例18の電極の寿命
の約1/4と、大変短くなっている。
As is clear from Table 3, Example 20
The electrodes of Nos. 22 to 22 have the same layer structure as the electrodes of Example 18 except that the surface roughness of the substrate surface is different, but the time until the terminal voltage of these electrodes exceeds 10V. That is, comparing the lifetimes, the lifetimes of the electrodes of Examples 20 to 22 are about 1/3 of the lifetimes of the electrodes of Example 18, which is very short. In addition, the electrode of Example 23 was the same as T in the intermediate layer.
Example 18 except that the proportions of a oxides are different.
The electrode has the same layer structure as that of the electrode of Example 23. However, the lifetime of the electrode of Example 23 is compared with that of Example 18 by comparing the lifetimes of this electrode.
It is very short, about 1/2 of the life of the electrode. Furthermore, the electrode of Example 24 has the same layer structure as the electrode of Example 18 except that the proportion of Ir oxide in the catalyst layer is different. The life of the electrode of Example 24 is about 1/4 of the life of the electrode of Example 18, which is very short.

【0092】このように、電極の層構造が同じであり、
また電解酸化の条件が同じであっても、基材表面の粗面
化状態や、中間層または触媒層の組成が変化すると、電
極の寿命も大幅に変化することが判る。また、実施例2
5〜28の電極は、電解酸化の条件が異なり、Ti酸化
物層2aの厚みが異なっていることを除けば、実施例1
8の電極と同じ層構造をしているが、この電極について
も寿命を比べると、実施例25〜28の電極の寿命は実
施例18の電極の寿命の約1/2と、大変短くなってい
る。更に、実施例29〜31の電極は、中間層3の厚み
が異なっていることを除けば、実施例18の電極と同じ
層構造をしているが、この電極についても寿命を比べる
と、実施例29〜31の電極の寿命は実施例18の電極
の寿命の約1/3〜1/2と、大変短くなっている。
Thus, the layer structure of the electrodes is the same,
It is also found that even if the conditions of electrolytic oxidation are the same, if the roughened state of the surface of the base material or the composition of the intermediate layer or the catalyst layer changes, the life of the electrode also greatly changes. Example 2
The electrodes of Nos. 5 to 28 have different electrolytic oxidation conditions, and the thickness of the Ti oxide layer 2a is different.
Although it has the same layer structure as the electrode of Example 8, the lifetimes of the electrodes of Examples 25 to 28 are very short, about 1/2 of the lifetime of the electrode of Example 18, when the lifetimes of this electrode are compared. There is. Further, the electrodes of Examples 29 to 31 have the same layer structure as that of the electrode of Example 18 except that the thickness of the intermediate layer 3 is different. The lifetimes of the electrodes of Examples 29 to 31 are about 1/3 to 1/2 that of the electrodes of Example 18, which is very short.

【0093】このように、電極の層構造が同じであって
も、Ti酸化物層2aの厚みや、中間層3の厚みが変化
すると、電極の寿命も大幅に変化することが判る。その
ため、本発明の酸素発生用電極においては、その寿命を
一層長くするために、中間層3およびTi酸化物層2a
の形成条件を請求項5および9で示したような条件に設
定することが好ましい。
As described above, even if the electrode layer structure is the same, it can be seen that if the thickness of the Ti oxide layer 2a or the thickness of the intermediate layer 3 changes, the life of the electrode also changes significantly. Therefore, in the oxygen generating electrode of the present invention, in order to further prolong its life, the intermediate layer 3 and the Ti oxide layer 2a are formed.
It is preferable to set the forming conditions of the above conditions to those shown in claims 5 and 9.

【0094】[0094]

【発明の効果】請求項1の酸素発生用電極は、表面がT
iまたはTi合金から成る基材と触媒層との間に、耐食
性が優れ、かつ、基材との密着性が優れているTi酸化
物のみから成るチタン酸化物単独層と、このチタン酸化
物単独層の上に形成され、耐食性と緻密性が優れている
中間層とを介在させたことにより、電極の実使用時にお
いて、各層間の界面剥離の進行や、電極表面から酸化性
物質などが侵入してくることを有効に防止することがで
きるので、電極の使用寿命が長くなる。
The oxygen-generating electrode according to claim 1 has a surface of T
A titanium oxide single layer made of only a Ti oxide having excellent corrosion resistance and excellent adhesion to the base material between the base material made of i or Ti alloy and the catalyst layer, and the titanium oxide single layer By interposing an intermediate layer, which is formed on the layers and has excellent corrosion resistance and denseness, during the actual use of the electrodes, the interfacial peeling between layers progresses and oxidative substances, etc., invade from the electrode surface. Since it can be effectively prevented from coming in, the service life of the electrode is extended.

【0095】請求項2の酸素発生用電極は、表面がTi
またはTi合金から成る基材と触媒層との間に、耐食性
が優れ、かつ、基材との密着性が優れているTi酸化物
のみから成るチタン酸化物単独層と、このチタン酸化物
単独層の上に形成され、それ自体が緻密でかつ強度が高
く、耐食性も良好である白金族とチタンを除く元素の酸
化物からなる酸化物単独層と、この酸化物単独層の上に
形成され、耐食性と緻密性が優れている中間層とを介在
させたことにより、電極の実使用時において、各層間の
界面剥離の進行や、電極表面から酸化性物質などが侵入
してくることを有効に防止することができるので、電極
の使用寿命が一層長くなる。
The surface of the oxygen generating electrode according to claim 2 is Ti.
Alternatively, a titanium oxide single layer made of only a Ti oxide having excellent corrosion resistance and excellent adhesion to the substrate between the base material made of a Ti alloy and the catalyst layer, and this titanium oxide single layer Formed on the oxide single layer consisting of oxides of elements other than platinum group and titanium, which is dense and has high strength and good corrosion resistance, and is formed on this oxide single layer, By interposing an intermediate layer with excellent corrosion resistance and denseness, it is possible to effectively prevent interfacial delamination between layers and the ingress of oxidizing substances from the electrode surface during actual use of the electrode. Since it can be prevented, the service life of the electrode is further extended.

【0096】請求項3の酸素発生用電極では、チタン酸
化物単独層として基材表面に熱分解法によりTi酸化物
のみから成る層を形成しているので、導電率が良好であ
り、電極として充分な導電性が付与される。請求項4の
酸素発生用電極では、チタン酸化物単独層を、基材表面
を電解酸化して形成したTi酸化物層と熱分解法により
形成したTi酸化物層とからなる2層構造としているこ
とから、前記チタン酸化物単独層は優れた導電性を有す
るとともに基材との密着性が著しく向上する。そのた
め、電極として充分な導電性が付与されるとともに耐久
性が一層向上する。
In the oxygen generating electrode according to the third aspect, the titanium oxide alone layer is formed on the surface of the base material by the thermal decomposition method and is composed of only the Ti oxide. Sufficient conductivity is imparted. In the oxygen generating electrode according to claim 4, the titanium oxide single layer has a two-layer structure including a Ti oxide layer formed by electrolytically oxidizing the surface of the base material and a Ti oxide layer formed by a thermal decomposition method. Therefore, the titanium oxide single layer has excellent conductivity and the adhesion to the substrate is significantly improved. Therefore, sufficient conductivity is imparted to the electrode and the durability is further improved.

【0097】請求項5の酸素発生用電極では、中間層と
して、Ta酸化物とIr酸化物との混合酸化物から成る
層を用いていることから、前記中間層は優れた導電性を
有するとともにチタン酸化物単独層および触媒層に対す
る密着性が向上する。そのため、電極として充分な導電
性が付与されるとともに耐久性が一層向上する。請求項
6の酸素発生用電極では、酸化物単独層として、緻密で
かつ強度が高く、耐食性も良好であるTa酸化物のみか
らなる層を用いていることから、電解液や酸化性物質が
基材表面に侵入してくることを防止することができ、ま
た、このTa酸化物単独層は、チタン酸化物単独層との
密着性と、中間層との密着性をともに高める働きもす
る。そのため、電極の耐久性が一層向上する。
In the oxygen-generating electrode of the fifth aspect, since the layer made of the mixed oxide of Ta oxide and Ir oxide is used as the intermediate layer, the intermediate layer has excellent conductivity. The adhesion to the titanium oxide single layer and the catalyst layer is improved. Therefore, sufficient conductivity is imparted to the electrode and the durability is further improved. In the oxygen generating electrode according to claim 6, since the oxide single layer is a layer made of only Ta oxide, which is dense and has high strength and good corrosion resistance, the electrolyte solution or the oxidizing substance is used as the base. It can be prevented from penetrating into the surface of the material, and the Ta oxide single layer also serves to enhance both the adhesion to the titanium oxide single layer and the adhesion to the intermediate layer. Therefore, the durability of the electrode is further improved.

【0098】請求項7の酸素発生用電極では、触媒層と
して、Ir酸化物とTa酸化物との混合酸化物から成る
層を用いていることから、前記触媒層は触媒活性が向上
し、緻密な構造になる。そのため、電極の酸素発生能力
は良好であると同時に、電極表面から酸化性物質などが
侵入してくることを有効に防止することができ、耐食性
が一層向上する。
In the oxygen-generating electrode according to the seventh aspect, since the catalyst layer is a layer formed of a mixed oxide of Ir oxide and Ta oxide, the catalyst layer has a high catalytic activity and is dense. It becomes a simple structure. Therefore, the oxygen generation capability of the electrode is good, and at the same time, it is possible to effectively prevent the inflow of an oxidizing substance or the like from the electrode surface, and further improve the corrosion resistance.

【0099】請求項8の酸素発生用電極の製造方法は、
Ti化合物の熱分解によりTi酸化物から成るチタン酸
化物単独層を基材表面に形成する方法であり、この方法
により形成された酸素発生用電極は、電極として充分な
導電性を備えるようになる。請求項9の酸素発生用電極
の製造方法は、基材表面を電解酸化してTi酸化物層を
形成し、さらにその上に熱分解法によりTi酸化物層を
形成する方法であり、この方法により形成された酸素発
生用電極は、基材とチタン酸化物単独層との密着性に優
れ、電極として充分な導電性を備えるようになる。
A method for manufacturing an oxygen generating electrode according to claim 8 is:
This is a method of forming a titanium oxide single layer composed of a Ti oxide on the surface of a substrate by thermal decomposition of a Ti compound, and the oxygen generation electrode formed by this method has sufficient conductivity as an electrode. . The method for producing an electrode for oxygen generation according to claim 9 is a method of electrolytically oxidizing a surface of a base material to form a Ti oxide layer, and further forming a Ti oxide layer thereon by a thermal decomposition method. The oxygen generating electrode thus formed has excellent adhesion between the base material and the titanium oxide single layer, and has sufficient conductivity as an electrode.

【0100】以上の説明で明らかなように、本発明構造
の電極は、その耐久性が優れていて使用寿命は長く、電
解工業における不溶性の酸素発生用電極として有用であ
る。
As is clear from the above description, the electrode of the present invention has excellent durability and long service life, and is useful as an insoluble oxygen generating electrode in the electrolytic industry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1電極の層構造を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a layer structure of a first electrode of the present invention.

【図2】本発明の第2電極の層構造を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing a layer structure of a second electrode of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基材 2 チタン酸化物単独層 2a Ti酸化物層(電解酸化による) 2b Ti酸化物層(熱分解法による) 3 中間層 4 触媒層 5 酸化物単独層 1 Base Material 2 Titanium Oxide Single Layer 2a Ti Oxide Layer (by Electrolytic Oxidation) 2b Ti Oxide Layer (by Pyrolysis Method) 3 Intermediate Layer 4 Catalyst Layer 5 Oxide Single Layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C25D 1/04 311 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location // C25D 1/04 311

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも表面がチタン単体またはチタ
ン合金から成る基材;前記基材の表面に形成されたチタ
ン酸化物のみから成るチタン酸化物単独層;前記チタン
酸化物単独層の表面に少なくとも1層形成され、白金族
元素以外の元素の酸化物を主成分とし、それと白金族元
素の酸化物との混合酸化物から成る中間層;および、前
記中間層の表面に形成され、白金族元素の酸化物を主成
分とする混合酸化物から成る触媒層;を有していること
を特徴とする酸素発生用電極。
1. A base material having at least the surface made of titanium alone or a titanium alloy; a titanium oxide single layer formed only on the surface of the base material and containing only titanium oxide; and at least 1 on the surface of the titanium oxide single layer. An intermediate layer formed of a mixed oxide of an oxide of an element other than the platinum group element as a main component and a platinum group element oxide; and a platinum group element of the intermediate layer formed on the surface of the intermediate layer. An electrode for oxygen generation, comprising: a catalyst layer made of a mixed oxide containing an oxide as a main component.
【請求項2】 少なくとも表面がチタン単体またはチタ
ン合金から成る基材;前記基材の表面に形成されたチタ
ン酸化物のみから成るチタン酸化物単独層;前記チタン
酸化物単独層の表面に形成され、白金族とチタンを除く
元素の酸化物から成る酸化物単独層;前記酸化物単独層
の表面に少なくとも1層形成され、白金族元素以外の元
素の酸化物を主成分とし、それと白金族元素の酸化物と
の混合酸化物から成る中間層;および、前記中間層の表
面に形成され、白金族元素の酸化物を主成分とする混合
酸化物から成る触媒層;を有していることを特徴とする
酸素発生用電極。
2. A base material having at least a surface made of titanium alone or a titanium alloy; a titanium oxide single layer formed only on the surface of the base material and containing only titanium oxide; formed on the surface of the titanium oxide single layer. An oxide single layer composed of an oxide of an element other than platinum group and titanium; at least one layer formed on the surface of the oxide single layer, containing an oxide of an element other than the platinum group element as a main component, and the platinum group element An intermediate layer formed of a mixed oxide with the oxide of the above; and a catalyst layer formed on the surface of the intermediate layer and formed of a mixed oxide containing an oxide of a platinum group element as a main component. Characteristic oxygen generation electrode.
【請求項3】 前記チタン酸化物単独層は、チタン化合
物の熱分解法で形成されたチタン酸化物層から成る請求
項1または2の酸素発生用電極。
3. The oxygen generating electrode according to claim 1, wherein the titanium oxide single layer is a titanium oxide layer formed by a thermal decomposition method of a titanium compound.
【請求項4】 前記チタン酸化物単独層は、前記基材の
表面を電解酸化して形成されたチタン酸化物層と、前記
チタン酸化物層の上にチタン化合物の熱分解法で形成さ
れたチタン酸化物層とから成る請求項1または2の酸素
発生用電極。
4. The titanium oxide single layer is formed by electrolytically oxidizing the surface of the base material and a titanium oxide layer formed on the titanium oxide layer by a thermal decomposition method of a titanium compound. The oxygen generating electrode according to claim 1 or 2, which comprises a titanium oxide layer.
【請求項5】 前記中間層がタンタル酸化物とイリジウ
ム酸化物との混合酸化物から成り、その厚みが0.1〜1
0μmである請求項1または2の酸素発生用電極。
5. The intermediate layer is made of a mixed oxide of tantalum oxide and iridium oxide and has a thickness of 0.1 to 1.
The electrode for oxygen generation according to claim 1 or 2, which has a thickness of 0 μm.
【請求項6】 前記白金族とチタンを除く元素の酸化物
から成る酸化物単独層がタンタル酸化物のみから成る請
求項2の酸素発生用電極。
6. The oxygen generating electrode according to claim 2, wherein the oxide single layer made of an oxide of elements other than platinum group and titanium is made of only tantalum oxide.
【請求項7】 前記触媒層がイリジウム酸化物とタンタ
ル酸化物との混合酸化物から成る請求項1または2の酸
素発生用電極。
7. The oxygen generating electrode according to claim 1, wherein the catalyst layer is made of a mixed oxide of iridium oxide and tantalum oxide.
【請求項8】 請求項1,2,3,4,5,6,または
7の酸素発生用電極を製造するときに、チタン酸化物単
独層を、基材の表面にチタン化合物を塗着したのち、温
度400〜650℃の含酸素雰囲気中で前記チタン化合
物を熱分解して形成させることを特徴とする酸素発生用
電極の製造方法。
8. When manufacturing the oxygen generating electrode according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7, a titanium oxide single layer is applied, and a titanium compound is applied to the surface of a substrate. After that, the titanium compound is formed by thermally decomposing the titanium compound in an oxygen-containing atmosphere at a temperature of 400 to 650 ° C.
【請求項9】 請求項1,2,3,4,5,6,または
7の酸素発生用電極を製造するときに、チタン酸化物単
独層を、基材を電解液に浸漬し、標準水素電極電位基準
に対し0.5〜15Vの電位下で3mAh/cm2 以下の電
気量を通電して電解酸化処理を行って前記基材の表面に
厚み1〜20nmのチタン酸化物層を形成し、ついで前
記チタン酸化物層の上にチタン化合物を塗着したのち温
度400〜650℃の含酸素雰囲気中で前記チタン化合
物を熱分解してチタン酸化物層を形成させることを特徴
とする酸素発生用電極の製造方法。
9. When manufacturing the oxygen generating electrode according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7, a titanium oxide single layer is prepared by immersing a base material in an electrolytic solution to obtain standard hydrogen. A titanium oxide layer having a thickness of 1 to 20 nm is formed on the surface of the base material by applying an electric amount of 3 mAh / cm 2 or less at a potential of 0.5 to 15 V with respect to the electrode potential standard to perform electrolytic oxidation treatment. Then, a titanium compound is applied onto the titanium oxide layer, and then the titanium compound is thermally decomposed in an oxygen-containing atmosphere at a temperature of 400 to 650 ° C. to form a titanium oxide layer. For manufacturing electrodes for use.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09222905A (en) * 1996-02-15 1997-08-26 Fujikura Ltd Control program updating method
JP2005089779A (en) * 2003-09-12 2005-04-07 Wako Sangyo:Kk Electrode for electrolysis and manufacturing method therefor
EP1622216A1 (en) * 2004-06-30 2006-02-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Titanium material and method for manufacturing the same
JP2006233302A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Daiki Engineering Kk Electrode for generating oxygen and manufacturing method therefor
JP2007109571A (en) * 2005-10-14 2007-04-26 Nippon Oil Corp Titanium oxide electrode, its manufacturing method, and photoelectric conversion element
JP2007538152A (en) * 2004-05-20 2007-12-27 デ・ノラ・エレートローディ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ Anode for oxygen release
JP2009052069A (en) * 2007-08-24 2009-03-12 Ishifuku Metal Ind Co Ltd Electrode for electrolysis
JP2013533925A (en) * 2010-06-17 2013-08-29 インドゥストリエ・デ・ノラ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ Electrochlorination electrode
CN117904673A (en) * 2024-03-19 2024-04-19 四川大学 Electrocatalyst and preparation and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02190491A (en) * 1989-01-19 1990-07-26 Ishifuku Kinzoku Kogyo Kk Electrolytic electrode

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02190491A (en) * 1989-01-19 1990-07-26 Ishifuku Kinzoku Kogyo Kk Electrolytic electrode

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09222905A (en) * 1996-02-15 1997-08-26 Fujikura Ltd Control program updating method
JP2005089779A (en) * 2003-09-12 2005-04-07 Wako Sangyo:Kk Electrode for electrolysis and manufacturing method therefor
JP2007538152A (en) * 2004-05-20 2007-12-27 デ・ノラ・エレートローディ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ Anode for oxygen release
EP1622216A1 (en) * 2004-06-30 2006-02-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Titanium material and method for manufacturing the same
JP2006233302A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Daiki Engineering Kk Electrode for generating oxygen and manufacturing method therefor
JP2007109571A (en) * 2005-10-14 2007-04-26 Nippon Oil Corp Titanium oxide electrode, its manufacturing method, and photoelectric conversion element
JP2009052069A (en) * 2007-08-24 2009-03-12 Ishifuku Metal Ind Co Ltd Electrode for electrolysis
JP2013533925A (en) * 2010-06-17 2013-08-29 インドゥストリエ・デ・ノラ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ Electrochlorination electrode
CN117904673A (en) * 2024-03-19 2024-04-19 四川大学 Electrocatalyst and preparation and application thereof
CN117904673B (en) * 2024-03-19 2024-05-24 四川大学 Electrocatalyst and preparation and application thereof

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