JPS5858299A - 金属電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気めっき、電解抽出、電解採取等の際の
通電用電極として使用するのに適し九金属電極に関する
ものである。“ 近年、各種資源の消費に対する関心が大きく高まってき
ており、亜鉛や錫などの電気めっきあるいは亜鉛やアル
ミニラ五などの電解採取等の分野においても電気エネル
ギの節約ならびに各種原材料の歩留り向上の観点から通
電用電極についての見直しな〜びに改善が一つの課題と
なってきている。

この種の電極においては、白金電極が不溶性電極として
古くから知られている。この白金電極は、白金のみから
なる電極のほか、金属母材の表面に白金をめっきし、あ
るいけ白金箔を機械的な圧着や熱拡散等によって接合し
た複合電極がある。゛これらのうち、白金のみからなる
電極は、高価であるため工業的に広く利用されるまでに
は至っておらず、とくに鋼板めっきのような大電流密度
による心気めつきにおいては特性上にも問題があり、実
用化されていないのが現状である。一方、複合電極のう
ち、白金めつきをした電極においては、白被めっき層を
ξクロ的Ｋｉｌ察すると全体に小さな孔が多数分布して
おり、電解の進行につれて上記微孔部分が腐食の起点と
なり、耐用寿命を短かくするという欠点があると同時に
、白金めつき層の機械的な剥離が短時間のうちに生じや
すいという欠点も有している。他方、白金箔を接合した
電極においては、白金箔自体が高価であるうえ、とくに
白金は密度が約２１．４５と大きいために所要の厚さの
ものを使用する場合に重量がかさんでコスト高となるた
めなるべく薄い白金箔が用いられるが、その場合に白金
箔の機械的強度が著しく低下゛すると同時に、製造コス
トも増大するという欠点を有している。加えて、白金そ
のものがにＬ系やｉ（，８０４系の電解液中での過電下
における耐食性が必らずしも完全なものではないという
間ｍｔ残している。

また、白金箔や白金めつき層の母材となる金属について
は、チタンが耐食性の良い材料であるということから、
従来、ソーダ電解などにおいて不溶性電極の母材として
使用されているが、チタンは、ＨＣｌ系やＨ，８０４系
などの水溶液に対する耐食性が良くないばかりでなく、
導電性にも劣り、電力損失の一因となるという欠点を有
している。

このように、チタン等の金属母材の表面に白金箔や白金
めつき層上形成した複合電極についてもいまだ十分でな
いという欠点を有している。

しかしながら、エネルギーコストの上昇ならびに諸資源
価格の高騰や、電極に関する技術の進歩などによって、
不溶性金属電極が相対的に性能上および経済上において
有利な状況になってきつクーあり、さらに特性のすぐれ
た不溶性電極の開発がこの発明は、上述した従来技術の
欠点に鑑みてなされたもので、耐食性が良好であって価
格的にも有利であり、加えて電気伝導性ならびに機械的
強度にもすぐれた不溶性金属電極を提供することを目的
としている。

そこで、上記の目的に従って種々の実験研究を積重ねた
ところ、ニオブおよびモリブデンとルテニウムとが相互
に若干の固溶度をもっていて結合しやすいことに新たに
着目し、耐食性ならびに電気伝導性にすぐれたニオブま
之はモリブデンを電極母材として使用し、従来この種の
電極材としてはほとんど考慮されなかったルテニウム金
属を表ノー材として使用し、ルテニウムのすぐれた耐食
性、機械的強度ならびに経済性を活用することによって
、従来の不溶性金属では得られない耐食性、電気伝導性
ｔＳ機械的強度らびに経済性を総合的に其備し、とくに
大電流密度の電解にも適した金属４啄が得られることを
新規に見い出した。

すなわち、この発明による通電用金属電極は、所定の電
極形状をなすニオブ（合金元索金少量添加したものも含
む）ま九はモリブデン（合金元素を少量添加し友ものも
含む）よりなる電極母材の表面の一部または全部に、ル
テニウム金属（合金元素を少量添加したものも含む）よ
りなる電極薄層を形成し友ことを特徴としている。

第１図および第２図は、この発明の一実施例による金属
電極を示すもので、この金属電極１＃−ｉ、長さＬ１Ｘ
幅Ｗ１×厚さＴ□Ｏ寸法を有するニオブｔたはモリブデ
ンよりなる電極母材２の表面の一部に、長さり、　Ｘ幅
Ｗ、×厚さＴ８の寸法を有するルテニウムよりなる電極
薄層６を形成し次構造を肩するものである。

電極母材２としてのニオブま九はそリブデンは、耐食性
、電気伝導性および機械的強度にすぐれたものであり、
とくにｆ（，８０４酸性やＨｃｔ酸性等の酸性水溶液を
用いる電気めっきや電解採取等において、このような酸
性水溶液に対して耐食性がすぐれかつ導電性にすぐれ九
特性を有する。この電極母材２は、所定形状の板材から
なるものであっても良いが、必らずしもこのよりな）く
ルク状態のものに限定されず、例えばクラツド材であっ
ても良い。クラツド材の場合には、その芯材として導電
性の良い銅を用い、この表面に薄板状のニオブま友はモ
リブデンをクラッドしたもの管側用することができる。

また、機械的１Ｍ度がとくに要求される場合には、芯材
として鋼を用いることもできる。

そ１７て、芯材として鋼を用いたときには、価格の低減
が可能となる。

ｔｔｔ薄層６としてのルテニウムは、密度が約１２．４
５であって白金のおよそ半分であり、価格、声かなら低
い（現状では白金の約１０分の１）＊め、同じ１−厚を
設定した場合にかなり有利″Ｃおる。また、電気抵抗に
ついては、白金が約９．８５　Ｘ　１０Ω訓で、おるの
に対してルテニウムは約６．７１　Ｘ　１０Ω１であり
、この点でも有利であると共に１さらに硬さについては
、白金がｌ（ｖ約４０であるのに対してルテニウムはＨ
ｖ約２４０であり、表面の耐摩耗性にもすぐれていると
いう数々の利点を有している。

電極母材２の表面に電極薄層６を形成させるに際しては
、プラズマアーク溶接、エレクトロンビーム溶接、レー
ザビーム溶接等の溶接法によってルテニウム溶接材を溶
接することにより接合することができ、ま九、プラズマ
溶射等の溶射法によってルテニウム粉末を溶融接合する
こともできる。

さらに、ルテニウム箔を溶接法によって接合させたり、
所定形状のマスクを用いて豐理的な蒸着法（ＰＶＤ）に
よってルテニウム電極薄層を形成し、その後の短時間急
速加熱で接触層の母材への拡散による接合強化を図るこ
ともでき、これらの各手段によってニオブまたはモリブ
デンとルテニウムとの間における固溶度を活用すること
にエリ両者の結合を強固なものとし、剥離のない金属電
極１を得ることができる。

電極薄層２の厚さはｌＯμ惰以上、より好ましくは数十
２票以上とするのが良い。これは、厚さを大きくするこ
とによって、電極薄層２の機械的強度を高めることがで
きると同時に、特性の安定化をはかることができる九め
であり、加えて、前述したように、ルテニウムは密度が
白金の約半分であり、また価格もかなり低いために、厚
さを大きくしても価格的にさほど影響を及ぼさないこと
ｅこよる。

゛実施例　ｌ この発明による金属電極の優位性を確認するために、次
のような電解実験を行なった。このときの電解条件を表
１に示す。また、電極母材２の寸法（第１図および第２
図参照）および構造、ならびに電極薄層６の寸法（第１
図および第２図参照）材質、形成手段を表２に示す。さ
らに、電解実験後の結果を表３に示す。なお、゛腐食減
量は実験の前後における金属電極１０重量の変化を測定
して調べ九。

表３に示すように、電極母材２に白金めつきを施したＡ
７の電極では、白金めつき層の腐食が進行し、めっき部
分がスポンジ状に変化していた。

ま７’ｈ、Ｊ１６５〜７の電極ではいずれも白金層の剥
離が認められた。さらに、ム５〜７の電極を用いた場合
には同一電流密度を維持するための電圧が高くなってい
て通電性の低下が認められ、電極の腐食減量も大きいこ
とが確認され友。これに対してこの発明によるム１〜４
の電極では電極薄層６の劣化や剥離が全く見られず、通
電性も良好に維持することができると共に、腐食減量も
かｆｋｐ小さいという非常にすぐれ＋ｉ果を得ることが
で１魁実施例　２ つぎに、表２に示した電極のうち、ム１，３゜６．７を
用いて表４に示す条件で電気めっき試験を行ない、試験
後における電極の外観の変化を調べた。その結果を表５
に示す。

表　　　　　４ 貴　　　　５ 表５に示すように、この実験においてもこの発明ｔこよ
る電極１，６は非常に優れた特性を有することが確認さ
れた。なお、本発明の電極Ａ１および３の腐食減量は４
６．７にくらべて極めてわずかであった。

上記実施例１，２の結果からも明らかなように、今まで
はこの檜の電極としてあまりかえり見られなかったこの
発明によるルテニウム電極は、その耐食性において従来
の白金電極よりもかなりすぐれており、したがって変形
量が少なく耐用寿命が長いばかりでなく、硬さも高いた
めに電解液の流動摩擦にもよく耐え、耐摩耗性にもすぐ
れているという良好な特性を有している。また、低電圧
の維持によってエネルギコストの低下に寄与すると共に
、素材自体が白金に比較して安価なことも加わって総コ
ストを大幅に低下させることが可能でおる。それゆえ、
この発明によるルテニウム電極では、錫や亜鉛等の本体
あるいは複合めっき２合金めっき等の電気めっきをはじ
め、亜鉛やアルミニウム等の電解採取などの電解におい
て、電解条件が腐食に対して厳しいものであったとして
もそのすぐれた不溶性ならびに不変形性を発揮すること
ができ、耐用寿命の延長、総；ストの低下をもたらすこ
とが可能となる。

以上説明してきたように、この発明によれば、耐食性が
良好であって価格的にも有利であり、長期にわたって電
気伝導性ならびに機械的強度にすぐれた不溶性金属電極
を得ることができるという著大なる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例による金属電
極の各々平面説明図および正面説明図である。 １・・・金属電極、２・・・電極母材、３・・・電極薄
層。 特許出願人　　大同特殊鋼株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニオブま念はモリブデンよりなる電極母材表面に
   １ルテニウム金属よりなる電極薄層を形成し九ことをＩ
   Ｐ！ｆｇＩｋとする金属電極。