JPH08178894A - 電解液中添加剤濃度の測定方法および添加剤濃度の管理方法 - Google Patents

電解液中添加剤濃度の測定方法および添加剤濃度の管理方法

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JPH08178894A
JPH08178894A JP6322179A JP32217994A JPH08178894A JP H08178894 A JPH08178894 A JP H08178894A JP 6322179 A JP6322179 A JP 6322179A JP 32217994 A JP32217994 A JP 32217994A JP H08178894 A JPH08178894 A JP H08178894A
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JP
Japan
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concentration
additive
glue
electrolytic solution
cell voltage
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JP6322179A
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Hidenori Okamoto
秀則 岡本
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Nikko Kinzoku KK
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Nikko Kinzoku KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解液中添加剤濃度を安価な設備を使用して
簡便に測定することができると共に、正確な添加剤濃度
管理を簡易に行うことのできる方法を提案すること。 【構成】 添加剤濃度と電槽の槽電圧経時変化との関係
に基づいてその槽電圧経時変化を求めることにより、該
添加剤濃度を定量すること、および、被測定電解液を添
加剤溶液を添加して、電解液中添加剤濃度と槽電圧上昇
速度との検量線を作成し、この検量線に基づき添加剤濃
度を定量すると共に、この電解液の槽電圧上昇速度が目
標値となるように添加剤を補充添加する添加剤濃度の管
理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銅電解液中などに含ま
れる添加剤(ニカワ)の濃度を正確に測定する方法およ
び、電解液中の添加剤濃度を簡便に管理する有効な方法
を提案する。
【0002】
【従来の技術】銅の電解精製のような工業電解の分野で
は、均一電着面を得ることを目的として、電解液中にニ
カワやチオ尿素等の添加剤を添加しているが、この電解
液中の添加剤濃度の正確な測定技術や管理技術は未だ十
分に満足できるものが確立されておらず、一般には、そ
の消費量分を経験則に基づいて追添加することによって
対処しているのが実情である。それは、もし添加剤の過
不足が起こると、電着不良などを招くからである。
【0003】電解液中添加剤濃度の測定方法に関して
は、従来、多くの研究報告や特許出願がなされている。
これらの先行提案にかかる測定方法および装置は、主と
してサイクリックボルタメトリー法による測定であるこ
とから、高価な設備が必要となる上、各種の電極が必要
となると共に、メンテナンスの負荷が大きいという問題
点があった。また、この方法は、例えば、特開平5−1
95296号公報で記述しているように、電解液組成の
変動による測定誤差が大きく出るという問題点があっ
た。この改善策を提案している上記技術の場合、従来の
サイクリックボルタメトリー法による測定よりももっと
高価な設備が必要となるという問題点をも抱えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が抱えている上述した問題点を克服し、測定のため
の特別な装置を用いることなく安価な設備で、電解液中
添加剤濃度をメンテナンスフリーで簡便に測定すること
のできる技術を提案することにある。この発明の他の目
的は、正確な添加剤濃度の管理を簡易に行うことのでき
る方法を提案することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】さて、本発明者らは、上
記各従来技術が抱えている問題点を克服するために鋭意
研究を続ける中で、アノードスライムの発生しない陽極
を使用して定電流電解を行った場合には、カソード電位
と槽電圧とが同じような経時変化を示すことを見出し
た。そして、この銅電解精製時に、ニカワ無添加の電解
液では槽電圧の経時変化がほとんど見られないのに対
し、ニカワ濃度を高くすると、槽電圧の上昇速度が速く
なることもわかった。さらに、以上の知見から本発明者
らは、槽電圧経時変化と添加剤濃度との関係についても
検討した結果、これらの間には強い相関関係が存在する
ことを確認した。
【0006】しかし、実際の現場の電解液については、
この電解液組成が常に変動していることから、上記相関
関係から電解液中の添加剤濃度を直接定量すると、誤差
が大きく出ることもわかった。この点について、さらに
研究を進めたところ、添加剤溶液を添加する標準添加法
を採用すれば、電解液組成変動の影響を全く受けずに添
加剤濃度の正確な測定が可能となることを見い出し、本
発明に想到したのである。
【0007】上述した知見に基づいて開発した本発明
は、 (1) 電解液中添加剤濃度の測定に当たり、添加剤濃度と
電槽の槽電圧との関係に基づいてその槽電圧の経時変化
を測定することにより、該添加剤濃度を定量することを
特徴とする電解液中添加剤濃度の測定方法である。 (2) 上記測定方法において、槽電圧の経時変化として
は、槽電圧の上昇速度を用いることを特徴とする。 (3) さらに、本発明は、被測定電解液に添加剤溶液を添
加することにより標準電解液を調整し、この標準電解液
についての添加剤濃度と槽電圧上昇速度との検量線を作
成し、そして、この検量線の槽電圧上昇速度が零に当た
る添加剤濃度を求めることにより、電解液中の添加剤濃
度を定量することを特徴とする銅電解液中添加剤濃度の
測定方法である。 (4) 上記の測定方法において槽電圧上昇速度の算出に当
たり、槽電圧経時変化の半値幅を用いることを特徴とす
る。 (5) また、本発明は、被測定電解液に添加剤溶液を添加
することにより標準電解液を調整し、この標準電解液に
ついての添加剤濃度と槽電圧上昇速度との検量線を作成
し、そしてこの検量線から定量した添加剤濃度が目標値
となるように添加剤を補充添加することを特徴とする添
加剤濃度の管理方法を提案する。 なお、本発明においてアノードとしては、電着物と同一
の材質が好ましく、さらに好ましい材質としては、測定
中にアノードスライムの発生しない材質の陽極を採用す
る。
【0008】
【作用】本発明各方法の特徴は、添加剤, 例えばニカワ
濃度定量のために槽電圧の経時変化, とくにその上昇速
度を用いることと、電解液組成などの変動に起因した誤
差を無くすために、被測定液にニカワ溶液を添加して添
加剤濃度と槽電圧上昇速度との関係を示す検量線を作成
して定量することにある。
【0009】さて、本発明者らの研究によれば、銅の電
解時にニカワ無添加の電解液を用いた場合、槽電圧は上
昇傾向を示さないことがわかった。ところが、前述のと
おり、ニカワ濃度と槽電圧上昇速度とは直線的な相関関
係にあるから、この関係をX−Yプロットするとほぼ原
点を通る直線となることがわかる。従って、被測定液に
ニカワ溶液を所定量添加し、添加ニカワ濃度(X)と槽
電圧上昇速度(Y)の検量線を作成した後、この検量線
を槽電圧上昇速度0(Y=0)の点まで外挿し、X軸と
の交点を求めれば、この交点のニカワ濃度が被測定電解
液中のニカワ濃度を示していることになり、いわゆるニ
カワ濃度の定量が可能となるのである。このような方法
に従えば、被測定液毎に検量線を作成するため、電解液
組成変動の影響を受けずに、ニカワ濃度の簡易で正確な
定量が可能となる。
【0010】次に、本発明者らは、銅電解用合成液(C
u:45 g/l, H2SO4:190 g/l, Cl:20 mg/l)を調整
し、この合成液にニカワ溶液(0.3 g/l) を所定量添加す
ることにより、ニカワ濃度を変化させた場合の槽電圧を
測定した。その結果を表1と図2に示す。図2に示すと
ころから明らかなように、この合成液のニカワ濃度と槽
電圧上昇速度との間には良好な直線の相関関係が存在し
ていることがわかる。なお、この方法の場合、表1, 図
2に示すように、チオ尿素を3水準に変化させて測定し
ても、ニカワ濃度と槽電圧上昇速度との関係にはほとん
ど影響がなく、それ故に、正確なニカワ濃度の定量が可
能となることがわかる。
【0011】この実験で採用した条件は以下のとおりと
した。・固定条件 電解液温 52℃ 電流密度 250A/m2 使用電極 アノード:無酸素銅 カソード:SUS板(800番エメリー紙にて研磨) 撹拌機回転数 250 RPM・変動条件 電解液中チオ尿素 0,2,3mg/l の3水準
【0012】
【表1】
【0013】次に、上述した槽電圧と添加剤濃度との関
係、とくに銅電解液中のニカワ濃度をどのようにして定
量するかについて検討した。ここで、かかる槽電圧は、
図1に示す測定装置にて測定したものである。とくに、
この槽電圧の測定において、アノード1とカソード2の
面間距離を一定に保つ必要があるが、このためにこの装
置では測定セルに溝を設け、この溝にアノード1とカソ
ード2を固定する構造のものを採用した。また、測定中
は電解液温度を一定に保つことが好ましい。
【0014】また、上述した検量線を正確に求めるため
には、測定中の電解液組成変化を避ける必要があり、ア
ノードには電着物と同一の材質を用いることとした。好
ましくは、測定中にアノードスライムが発生しない材
質、例えば、銅電解精製の場合であれは、その液中ニカ
ワ濃度を測定するとき、電気銅, 無酸素銅等を使用する
とよい。一方、カソードについては、実操業で使用して
いる材質が使用できるが、表面状態を一定にするため、
エメリー紙で研磨する等の前処理を施すことが好まし
い。即ち、槽電圧の変化の程度は、カソードの研磨状態
によって影響を受けるため、カソード研磨に使用するエ
メリー紙は最も感度の良くなる粗さのものを使用するこ
とが好ましい。
【0015】また、槽電圧の変化の程度は、電解液の循
環状態にも影響を受けるので、撹拌機回転数 250rpm の
ような、いわゆる最も感度の良くなる循環状態を採用す
ることが好ましい。さらに、銅電解液中ニカワ濃度測定
について考えると、この電解液中に塩素イオンが存在し
ないと明確な槽電圧の上昇が得られないことから、この
電解液については、塩素イオン濃度を1mg/1以上に調
整したのちに槽電圧を測定することが好ましい。これ
は、もし電解液中に所定量の塩素イオンが含まれていな
いと、ニカワ濃度の測定感度が低下するからである。
【0016】次に、槽電圧の経時変化, とくに槽電圧上
昇速度については、種々の方法が考えられるが、例えば
該槽電圧の半値幅を用いて算出する方法が簡便で好まし
い方法である。即ち、この方法は、平均的な槽電圧上昇
速度を次式; 槽電圧上昇速度V〔mV/min〕=(槽電圧最大値−槽電圧
最小値)/半値幅 を用いて計算する方法である。図3は、実操業での電解
液で測定した槽電圧と通電経過時間との関係を示す槽電
圧経時変化の図であり、これを半値幅で近似した模式図
である。この例では、半値幅は20min.であるから、槽電
圧上昇速度Vは、 速度V=( 340 mV− 270 mV)/20 min = 70 mV/20 m
in= 3.5 mV/min である。
【0017】
【実施例】
実施例1 本発明方法の効果を験証するために、実操業の銅電解液
の槽電圧上昇速度とニカワ濃度との関係を上述した実験
条件と同じ条件で測定した。まず、実操業の被測定銅電
解液に、ニカワ溶液(0.3 g/l) を表2に示すように標準
添加して標準電解液を調整し、この標準電解液の槽電圧
上昇速度を上述した半値幅で求めた。そして、これらの
測定値から、図4に示すように、ニカワ濃度と槽電圧上
昇速度との検量線を作成し、この検量線の槽電圧支持速
度が零(0)となる点まで外挿し、X軸との交点を読む
と、被測定銅電解液のニカワ濃度は 0.63 mg/lであるこ
とがわかった。
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電解液中の添加剤の濃度を安価な設備を使用して正確
に、しかもメンテナンスフリーで測定することができる
と共に、電解液中添加剤の濃度管理を簡易に行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】槽電圧測定装置の略線図。
【図2】ニカワ濃度と槽電圧の関係を示すグラフ。
【図3】槽電圧経時変化と半値幅との関係を説明する模
式図。
【図4】実施例におけるニカワ濃度と槽電圧上昇速度と
の検量線グラフ。
【符号の説明】
1 アノード 2 カソード 3 測定セル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年1月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解液中添加剤濃度の測定に当たり、添
    加剤濃度と電槽の槽電圧との関係に基づいてその槽電圧
    の経時変化を測定することにより、該添加剤濃度を定量
    することを特徴とする電解液中添加剤濃度の測定方法。
  2. 【請求項2】 上記槽電圧の経時変化として槽電圧の上
    昇速度を用いることを特徴とする請求項1に記載の測定
    方法。
  3. 【請求項3】 被測定電解液に添加剤溶液を添加するこ
    とにより標準電解液を調整し、この標準電解液について
    の添加剤濃度と槽電圧上昇速度との検量線を求め、そし
    て、この検量線の槽電圧上昇速度が零に当たる添加剤濃
    度を求めることにより、電解液中の添加剤濃度を定量す
    ることを特徴とする銅電解液中添加剤濃度の測定方法。
  4. 【請求項4】 上記槽電圧上昇速度の算出に当たり、槽
    電圧経時変化の半値幅を用いることを特徴とする請求項
    3に記載の測定方法。
  5. 【請求項5】 被測定電解液に添加剤溶液を添加するこ
    とにより標準電解液を調整し、この標準電解液について
    の添加剤濃度と槽電圧上昇速度との検量線を求め、そし
    てこの検量線から添加剤濃度を定量し、目標添加剤濃度
    となるように添加剤を補充添加することを特徴とする添
    加剤濃度の管理方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011174114A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Pan Pacific Copper Co Ltd 銅の電解精製装置及びそれを用いた銅の電解精製方法
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JP2017048438A (ja) * 2015-09-04 2017-03-09 国立大学法人秋田大学 銅の電解精製装置および電解精製方法

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