JPH08209396A - 電解用複合電極 - Google Patents
電解用複合電極Info
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Abstract
の間において、ボルトの周辺部分に設けられた第1の中
間材と、第1の電極基体と第2の電極基体との間におい
て、該第2の電極基体の該中心軸に対し直角な方向の端
部の近傍設けられた第2の中間材とを備えている。
Description
への錫めつき、亜鉛めつき、電気めつき法による銅箔製
造等に用いられる電解用不溶性陽極を備えた電解用複合
電極に関する。
化と共にめつき電流も高くなつてきた。鋼板への亜鉛め
つきや錫めつき、電気めつき法による金属箔の製造等に
おいては、30〜250A/dm2という高いめつき電
流密度が採用されている。しかも、帯状でその幅が50
0〜2000mmの大きなサイズの材料にめつきするこ
と、もしくは電気めつきによつて金属箔を得ることが要
求されている。そのため、そのように大きなサイズの材
料のめつきを得るためには、使用する不溶性電極も大型
のものとならざるをえない。また、電気めつき品製造、
金属箔製造では、それら製品の益々の品質の向上が求め
られ、製品を製造する時のめつき電流密度をさらに均一
にするために、陽極と陰極の電極間距離のバラツキを5
%以内にすることが要求されている。
不溶性電極には、電導性及び経済性等の観点から、銅、
鉄、アルミニウム、鉛、錫等の電導性金属材料を芯材と
し、この芯材にチタン板で被覆した複合電極基体の使用
が試みられた。
基体はかなりの重量があり、さらに加工処理をする場合
の取扱が困難であるのみならず、電極触媒物質の被覆処
理を施す場合に、次のような問題を生ずる。
大きく、特に、350〜700℃の高温での熱処理を繰
返すことにより白金族金属又はその酸化物等の電極触媒
物質を被覆し製造する不溶性陽極では、熱処理時のエネ
ルギー損失が大きく、また、昇温及び冷却にも多大な時
間がかかる。
覆処理する場合に、異種金属の接合部分に歪が発生した
り、損傷を生じたりしやすい。
クロンオーダーの精密加工が要求されるので、大型の電
極基体を加工するためにかなりの設備コストがかかる。
題を解決する考案を開示している。その考案によると、
複合電極基体を第1の電極基体として、その第1の電極
基体とは別に作製した電極触媒物質で被覆処理されたチ
タン板からなる第2の電極基体を第1の電極基体にボル
トにて支持し、第2の電極基体を着脱できる。
円弧形状型の不溶性陽極において、着脱可能な陽極帯板
(第1の電極基体)を支持する支持装置を有する円弧形
状の電解槽(第2の電極基体)で陽極帯板を支持し、陽
極帯板を撓ませる技術を開示している。
円弧形状になると、実公平3−42043号公報及び特
公平6−47758号公報の技術では、第1の電極基体
が平板の時と異なり高い精度の円弧形状をだすことが困
難であることにより、第2の電極基体を第1の電極基体
で支持しても陽極と陰極の電極間距離のバラツキを小さ
くすることが難しい。また、円弧形状の電極では回転駆
動する陰極ドラムの回転軸からのわずかなズレにより、
電極間距離にバラツキが生じたりする問題がある。
6−47758号公報には、陰極と不溶性電極の間隙を
一定にする調整機構を開示しているが、電解槽(第1の
電極基体)の外側からの調整となつているため次の問題
があつた。
解槽(第1の電極基体)で支持する支持装置に液濡れ対
策が必要であり、さらに陽極帯板(第2の電極基体)の
調整する機構を設ける場合にはより複雑な構造になる。
基体)に撓ませて支持した場合、電極触媒の被覆層に撓
みによる応力がかかり、高い電流密度領域で使用すると
電極触媒層の劣化を生じる。
調整を回転駆動する陰極ドラムの回転軸から距離によつ
て行う場合、不溶性電極面の位置調整作業が複合電極基
体側と不溶性電極側の両方で行う必要があり、調整作業
時間を要したり、微調整が困難である。
調整作業をするための広い空間が必要である。
とおりの課題を解決するために、回転駆動されるドラム
から形成された陰極と、該陰極と一定間隔で向きあう円
弧形状内面を有する陽極とを具備し、該陽極と該陰極と
の間に電解液を維持できる電解用複合電極において、該
陽極が、電導性金属材料から形成された芯材と、該芯材
を、電解液と接する箇所において被覆しているチタンで
形成された被覆部材とを有し、該ドラムの回転軸に対し
平行な線に沿って設けられた複数個のめねじ部を備えて
いる第1の電極基体と、片面が電極触媒で被覆され、該
ドラムの回転軸に対し平行な複数の分割面において分割
されたチタン帯板で形成されており、該分割面と平行で
ある中心軸上に複数個設けられた穴を有する第2の電極
基体と、該第2の電極基体の穴を介して延び、該第1の
電極基体の該めねじ部に螺合して、該第2の電極基体を
該第1の電極基体に固定するボルトと、該第1の電極基
体と該第2の電極基体との間において、該ボルトの周辺
部分に設けられた第1の中間材と、該第1の電極基体と
該第2の電極基体との間において、該第2の電極基体の
該上記中心軸に対し直角な方向の端部の近傍設けられた
第2の中間材とを備えていることを特徴とする電解用複
合電極が提供される。
電気抵抗と電流によつて決められる。第1の電極基体の
湾曲の精度は、陰極ドラムの回転軸からの所定の長さに
対して±2mm以内にあれば十分である。第1の電極基
体に用いられるチタン板の最小厚さは、めつき液との接
触による芯材の腐食が防げれば良く、0.5mm以上が
適当である。但し、第2の電極基体をボルトで固定する
ためのめねじ部は、チタン板の厚さが薄いと耐食性を有
しない芯材までの深さが必要となるため、そのめねじ穴
箇所はチタン材を埋め込む方法もしくはボルト固定時に
めねじ穴部へシーリング樹脂充填等により、電解液の侵
入を防止する必要が有る。また、チタン板を厚くして、
そのチタン部材だけにめねじ部を設けることもできる。
ましくは5〜15mm程度の厚さで設計することができ
る。第1の電極基体に取付ける前の第2の電極基体の湾
曲形状の曲率半径の加工精度は、第2の電極基体を取付
けた時の所定半径(500〜2000mm)に対して、
同一の曲率半径で加工することが最も望ましいが、実際
はその加工は不可能である。したがつて、第2の電極基
体の曲率半径の精度は、プラス300%以内が好まし
く、さらにプラス200%以内にすることがより好まし
い。曲率の値がこの値より大きいと、第2の電極基体を
第1の電極基体に取付けにより発生する応力が第1の電
極基体に加わり、第1の電極基体が変形し精度の低下を
まねいたりしたり、第2の電極基体に被覆した電極触媒
層が撓みにより、劣化する恐れが生じたりする問題があ
る。また、加工精度が所定の半径に対してマイナス値を
取ると、第2の電極基体の高さ調整が十分にできない問
題を生じる。第2の電極基体の陰極ドラムの回転軸に対
し平行方向の分割は、その分割した長さが200〜50
0mm、好ましくは250〜400mm程度になるよう
にするのが精度面及び取付け調整作業面に適している。
また、第2の電極基体は、陰極回転方向で任意に分割す
ることが望ましい。その分割の仕方は、分割した第2の
電極基体の1つに設けるボルト穴の数は2つ以上とな
り、望ましくは2〜3つになるように設計することが好
ましい。その理由は、中間材を用いた第2の電極基体の
高さ調整機構を設けたことにより、高さ調整から発生す
る陰極と陽極間の間隔精度には全く影響しないわずかな
歪を、第2の電極基体を陰極回転方向で任意に分割する
ことにより除去でき、組立作業が容易になるからであ
る。更に、第2の電極基体を陰極回転方向で分割する際
には、他に並べられた第2の電極基体の分割する線とが
一直線とならないように、例えば段階状になるように分
割し、配置する必要がある。
固定するための第2の電極基体のボルト穴は、片面が電
極触媒で被覆された第3の電極基体を用いて、第2の電
極基体の電極触媒面と第3の電極基体の電極触媒面とが
同一面となり、且つ第3の電極基体へ通電できるように
ふさぐことにより、第2の電極基体のボルト穴部の電流
分布の不均一は解消できる。第3の電極基体の固定及び
第3の電極基体への通電は、φ1〜5mm程度のチタン
製の皿ねじ等を用いて、第2の電極基体もしくは第2の
電極基体を固定するボルト頭に固定する方法が採れる。
また、第3の電極基体をボルト頭にはめ込む方法も有効
である。
は、チタン、タンタル、ニオブ、ジコリニウム及びそれ
らを主成分とした合金が使用できる。第1の中間材が、
第1の電極基体、第2の電極基体及び中間材同士で接す
る面は接触抵抗を下げるためにサブミクロンから数ミク
ロンの白金等の被覆をすることが望ましい。第1の中間
材の厚さは、任意な厚さが使用できるが、実質的には
0.05〜30mmが使用され、第1の中間材がボルト
の締めつけで撓まない厚い平板である場合、通電性面か
ら、第1の中間材と接する箇所の第1の電極基体及び第
2の電極基体の向合う面は、平行に向合うように平坦と
する必要がある。第1の中間材の形状は、平板、湾曲
板、凹凸板等、電極基体との接触抵抗等を考慮し自由に
選定することができる。また、第2の電極基体の両端に
使用する第2の中間材は、高さ調整ができ、耐食性を持
ち、そして第2の電極基体を支持できる形状と強度を有
していれば、材質の制限は特にない。更に、第1及び第
2の中間材を配置する数は、もとめる精度によつて異な
るが、1m2当り30〜300箇所、望ましくは60〜
210箇所程度が望ましい。第1の中間材と第2の中間
材の数の比率は、1:2から1:10が望ましく、第2
の中間材は陰極ドラムの回転方向と平行で第1の中間材
の中心を通る直線上に必ず第2の中間材の1組を配置す
る必要があり、残りの第2の中間材は先に設置した第2
の中間材を基準にして、均等な配置になるように設置す
れば良い。尚、所定の精度が得られている箇所について
は、第1及び第2の中間材の挿入は必要としない。
回転軸に取付けられ、その回転軸を中心にして回転する
定尺測定棒と第2の電極基体の隙間を図る方法、その測
定棒の先端にダイヤルゲージを取付けて行う方法等があ
る。第2の電極基体の高さ調整は、これら第2の電極基
体の高さ測定方法を用いて高さを実測しながら、第1及
び第2の中間材の厚さもしくは高さを変えることによつ
て行われる。
の構造を有するので、従来の複合電極が有している作用
を失うことなく、新たに次の作用が得られた。
陰極ドラム側からでも調整出来る機構となり、簡単な構
造で陰極と陽極間との間隔を高い精度で調整できる作用
が得られた。
動する陰極ドラム側からできるため、陰極と向合う不溶
性電極面の位置調整が回転駆動する陰極ドラムの回転軸
からの距離測定をしながら容易に出来る作用が得られ
た。
生する第2の電極基体の取付け調整上の問題(第1の電
極基体が歪、第2の電極基体の電極触媒層の撓みによる
劣化)が発生しない作用が得られた。
めのボルト穴部での電流不均一の発生を第3の電極基体
で塞ぐことにより、均一化が図れる。
を詳細に説明する。
極20の陽極の斜視図を示す。図2及び図3は、図1の
複合電極20の陰極ドラム回転方向の断面図である。図
4は、第2の電極基体2の第1の電極基体1への取付け
平面図である。図5、図6及び図7は、第3の電極基体
3の取付け断面図である。図8は、複合電極20、陰極
ドラム回転軸11及び第2の電極基体2の高さ測定装置
12の陰極ドラム回転方向の断面図である。
り、複合電極20は、複数に分割された第2の電極基体
2が、第1の電極基体1に第1の中間材4及び第2の中
間材5を介してボルト6により固定される構成からな
る。第一及び第2の電極基体1及び2は、湾曲せしめら
れた略長方形の板から形成され、その内面は、円弧形
状、即ち、一定の曲率で湾曲せしめられ、円柱形状の側
壁一部を形成する形状である。
ツド材からなり、チタンの薄板8で覆われている。銅と
鉄のクラツド材は、爆着法で作製され、通電性と機械的
強度を有している。第1の電極基体1の第2の電極基体
2をボルト6で固定するためのめねじ部9は第1の電極
基体1に埋め込まれたチタンからなり、薄板8とめねじ
部9の隙間は溶接により完全にシールされ、芯材7への
電解液等の侵入を防ぎ、そしてめねじ部9の表面(第1
の中間材4と接する面)は白金で被覆され、第1の中間
材4との接触電気抵抗を下げている。第1の電極基体1
へのめつき電流の供給は、ブスバー13から行われる。
一方、第1の電極基体1の曲率半径の精度は、所定の半
径に対して2mm以内のバラツキの範囲に入るように作
製されれば十分である。このバラツキ2mmの値の程度
は、陰極と陽極の電極間距離を平均的な値である10m
mとすると、最大20%の電極間距離のバラツキとして
表れ、求められているバラツキ5%以内には遠くおよば
ない値である。
転ドラムと向合う表面が酸化イリジウムを主成分とする
電極触媒で被覆される。そして第2の電極基体2は、陰
極ドラム側からボルト6により、第1の中間材4を介し
て、第1の電極基体1に埋め込まれたチタンのめねじ部
9によつて固定されると同時に、第2の電極基体2の両
端の1部が第2の中間材5によつて支持される。第2の
電極基体2は自由に着脱でき、容易に第1の中間材4と
第2の中間材5の厚さもしくは高さを変えることによ
り、第2の電極基体はその円弧形状を損うことなく0.
01〜0.1mm程度の精度で高さ調整することができ
る。その結果、第2の電極基体2と対になる陰極回転ド
ラム間の距離も0.01〜0.1mmの精度で調整可能と
なり、第1の電極基体1の精度での電極間距離のバラツ
キが最大20%であつたものが、第1の中間材4と第2
の中間材5を挿入した箇所での電極間距離のバラツキは
最大1%以内となり、第1の中間材4と第2の中間材5
を挿入されていない箇所でも5%以内のバラツキにする
ことが容易にできた。
付けによる第2の電極基体2からの抑え付け、もしくは
ボルト10によつておこなわれる。ボルト10は、第2
の電極基体2の穴を介して延び、第1の電極基体1の設
けられためねじ部9に螺合する。図2に示したとおり、
第2の電極基体2の穴は、ボルト10のヘッド21の底
部が接触する肩部22を有する。
3から供給された電流が第1の電極基体1、めねじ部
9、第1の中間材4を通り又その電流の一部がめねじ部
9からボルト10を通り、第2の電極基体2へ通電され
る。
例の断面を示し、その第3の電極基体3の陰極と向き合
う表面は第2の電極基体2と同様に酸化イリジウムを主
成分とした電極触媒で被覆されている。図5は、その第
3の電極基体3の裏面の中心に六角穴付ボルト6の六角
穴にはめ込むための突起15が設けられ、その突起15
を六角穴に打込むことにより、第3の電極基体3はボル
ト6に取付けられる。また、図6は、第3の電極基体3
の中心に穴を設け、六角穴付ボルト6の六角穴の中心に
めねじを設けて、チタンの皿ねじ16を用いて、第3の
電極基体3をボルト6に取付けた例である。この際に使
用される皿ねじ16の直径は3〜5mm程度で十分であ
ることより、皿ねじ16によるめつき電流の不均一発生
は、非常に微小な領域であり、めつき品の品質には影響
しない。更に、図7は、第3の電極基体3を複数の皿ね
じ16を用いて第2の電極基体2に取付けた例である。
図7の取付け方法は、陰極と向き合う第2の電極基体2
の面と第3の電極基体3の面との段差の発生が少なく、
高いめつき電流の均一性を求める場合には、有効な取付
法である。
の電極基体2の高さ調整完了後に行い、ボルト6の近傍
で発生する僅かなめつき電流の不均一を更に低減でき
る。
基体1及び第2の電極基体2とが、第1の中間材4及び
第2の中間材5によて、離間せしめられており、これら
の間に空隙23が存在する。この空隙23内に存在する
電解液が存在する。このため、電解液の対流により、第
1の電極基体1及び第2の電極基体2において、発生す
る熱を放散させることができる。例えばポンプ等を用い
て、積極的に電解液をこの空隙内を流すことによって、
第1の電極基体1及び第2の電極基体2において、発生
する熱を効果的に放散させることができる。一方、低い
電流密度での操業で発生する熱を放散させる必要がない
場合、空隙23に塩化ビニールやエポキシ系等の樹脂、
シリコンゴムまたは空気袋等を挿入し、熱の放散を防ぐ
こともできる。
りの構成を有するので、従来の複合電極が有している効
果を失うことなく、新たに次の効果が得られた。
陰極ドラム側からでも調整出来る機構となり、簡単な構
造で陰極と陽極間との間隔を高い精度で調整できるよう
になり、従来の機械加工技術の範囲で、回転ドラムの陰
極とそれと向合う陽極の電極間距離を高い精度で均一に
出来るようになる。その結果、経済性にも優れた大型の
電解用複合電極が得られ、第2の電極基体の高さ調整機
構からのめつき液の漏れの心配もなくなり、容易な陽極
のメンテナンスにより、めつき電流の均一化が図られ、
品質の均一なめつき品を得る効果が得られる。更に、め
つき電流の均一化が図れることにより、陽極への局部的
な電流集中が低減し、陽極寿命の延長が期待できる効果
も得られる。
動する陰極ドラム側からできるため、陰極と向合う不溶
性電極面の位置調整が回転駆動する陰極ドラムの回転軸
からの距離測定をしながら容易に出来るようになる。そ
の結果、電解用複合電極組立、調整が容易となると同時
に、組立精度も向上する効果が得られる。
生する第2の電極基体の取付け調整上の問題(第1の電
極基体が歪、第2の電極基体の電極触媒層の撓みによる
劣化)が発生しない。その結果、第1の電極基体の構造
が簡素化しても、第2の電極基体発生する電解用複合電
極全体の歪発生も著しく減少し、陰極と陽極間との間隔
を一定に保持でき、容易にめつき電流の均一化が図ら
れ、品質の均一なめつき品を得る効果が得られる。ま
た、第2の電極基体の電極触媒層の撓みによる劣化も解
消する効果が得られる。
す斜視図。
す陰極ドラム回転方向の断面図。
方向の断面図。
ドラム回転方向からの断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 回転駆動されるドラムから形成された陰
極と、該陰極と一定間隔で向きあう円弧形状内面を有す
る陽極とを具備し、該陽極と該陰極との間に電解液を維
持できる電解用複合電極において、 該陽極が、 電導性金属材料から形成された芯材と、該芯材を、電解
液と接する箇所において被覆しているチタンで形成され
た被覆部材とを有し、該ドラムの回転軸に対し平行な線
に沿って設けられた複数個のめねじ部を備えている第1
の電極基体と、 片面が電極触媒で被覆され、該ドラムの回転軸に対し平
行な複数の分割面において分割されたチタン帯板で形成
されており、該分割面と平行である中心軸上に複数個設
けられた穴を有する第2の電極基体と、 該第2の電極基体の穴を介して延び、該第1の電極基体
の該めねじ部に螺合して、該第2の電極基体を該第1の
電極基体に固定するボルトと、 該第1の電極基体と該第2の電極基体との間において、
該ボルトの周辺部分に設けられた第1の中間材と、 該第1の電極基体と該第2の電極基体との間において、
該第2の電極基体の該上記中心軸に対し直角な方向の端
部の近傍設けられた第2の中間材とを備えていることを
特徴とする電解用複合電極。 - 【請求項2】 該第1の電極基体にボルトで固定された
該第2の電極基体の穴をふさぐため、片面が電極触媒で
被覆された第3の電極基体が、該第2の電極基体の電極
触媒面と該第3の電極基体の電極触媒面とが同一面とな
り、且つ第3の電極基体へ通電できるように取付けられ
ていることを特徴とする請求項1の電解用複合電極。
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