JPS5925985A - Low overvoltage cathode having high durability and its production - Google Patents

Low overvoltage cathode having high durability and its production

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JPS5925985A
JPS5925985A JP57134770A JP13477082A JPS5925985A JP S5925985 A JPS5925985 A JP S5925985A JP 57134770 A JP57134770 A JP 57134770A JP 13477082 A JP13477082 A JP 13477082A JP S5925985 A JPS5925985 A JP S5925985A
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alloy
component
electrode
low overvoltage
highly durable
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小田 吉男
Takashi Otoma
音馬 敞
Eiji Endo
栄治 遠藤
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Abstract

PURPOSE:To obtain a low overvoltage cathode having high durability, by using the alloy compsn. consisting of three components; X; Ni or Co, Y; Al, Zn, Mg or Si, Z; noble metals or Re in the range enclosed of specific four points in the diagram. CONSTITUTION:A three components alloy consisting of component X; (Ni or Co), Y(Al, Zn, Mg or Si), and Z(noble metals or Re) is used. The compsn. is within the range enclosed by the following points A, B, C and D of the diagrams consisting of the three components of X, Y and Z. The compsn. is, by weight %, A(X=99.6, Y=0, Z=0.4) B(X=79.6, Y=20, Z=0.4) C(X=40, Y=20, Z=40), D(X= 40, Y=0, Z=60). The electrode active metallic particles consisting of the alloy having such compsn. are dispersed uniformly in a plating bath and the alloy layer thereof is provided on an electrode core by a co-electrodeposition, coating, dipping, baking, or electroplating method.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高耐久性低過電圧陰極、特には酸化性環境下に
おいても特性の劣化が極めて小さい、特に低水素過電圧
特性を有する陰極及びその製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a highly durable and low overvoltage cathode, particularly to a cathode having extremely low deterioration in characteristics even in an oxidizing environment, and particularly having low hydrogen overvoltage characteristics, and a method for producing the same.

低水素過電圧陰栢、特には電解用の陰極として各種のも
のが提案されている。これらの中で、本出願人が既に提
案した特開昭54−112785号公報で開示される電
極は、それまでに知られた7vL極に比べて低水素過電
圧化及びその耐久性に関し、大きな効果を持つものであ
るが、本発明者等は、更に検討を加えた結果、さらに、
低過電圧化し、かつ1酎久性を向上せしめた電極及びそ
の製造法を見出し、本発明を完成するに至ったものであ
る。
Various types of low hydrogen overvoltage negative electrodes, particularly cathodes for electrolysis, have been proposed. Among these, the electrode disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 112785/1985, which the applicant had already proposed, has great effects in terms of lower hydrogen overvoltage and durability compared to the previously known 7vL electrode. However, as a result of further investigation, the present inventors further determined that
The present invention was completed by discovering an electrode with low overvoltage and improved durability and a method for manufacturing the same.

苛性アルカリ水溶液電解槽で電解によシ陽極室からは酸
素カス、陰極室からは水素カスを製造することは既によ
く知られた工業的な酸素及び水素の製造法である。この
電解槽の陰極としては低水素過電圧の上述の如き陰極が
好ましく用いられるが、上記電解槽は運転の途中、種々
の理由によυ運転を停止することがあシ、この場合、運
転を再開すると水素過電圧の上ケ1することが認められ
た。本発明者等はこの現象について深く追求した結果、
電極活性成分であるラネーニッケル粒子あるいは2ネー
コ/くルト粒子のニッケルあるいはコバルトが水酸化ニ
ッケルあるいは水酸化コバルトに変質することによシミ
概括性が劣化する(即ち、水素過電圧が上昇する)とと
を見出したもので、この変質を防止するのに、ニッケル
、コバルト等の第一の成分とアルミニウム、亜鉛、マグ
ネシウム、シリコン等の第二の成分とからなる公知の金
属粒子に第三の以金属、レニウムから選ばれる成分を含
有せしめることが著しい効果をもたらすこと、及び粒子
でなく、同じ組成をもつ表面層をもつ電極も同等の効果
を有すること、かつまた、水素過電圧が第一と第二の成
分のみで構成される場合に比べて、さらに低くなること
を見出し、本発明を完成したもので、本発明はニッケル
及び/又はコバルトからなる成分x1アルiニクム、亜
鉛、マグネシウム、シリコンから選ばれる成分Y及び貴
金属、レニウムから選ばれる成分2からなる合金であっ
て、成分X、Y、、Zが第1図O点A、B、O及びDで
囲まれる範囲にある合金からなる水電解用高耐久性低水
素過電圧陰極、電極芯体上に、ニッケル及び/又はコバ
ルトからなる成分x1アルミニウム、亜鉛、1グネクウ
ム、シリコンから選ばれる成分Y及び貴金属、レニウム
から選ばれる成分2からなる合金であって、成分x、y
、zが第1図の点A、B、O及びDで囲まれる範囲にあ
る合金の層が設けられてなる水電解用高耐久性低水素過
電圧陰極及びニッケル及び/又はコバルトから庁る成分
X1アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、シリコンから
選ばれる成分Y1及び貴金属、レニウムから選ばれる成
分2が第4図の点A′、n’、o’及びD′で囲まれる
範囲にある合金からなる電極活性金属粒子をメッキ浴中
に均一に分散せしめ、電極芯体上に共電着せしめるか、
塗布法、浸漬法、焼付法あるいは電気メツキ法にて、電
極芯体上に一様な上記合金の層を設けることを特徴とす
る水電解用高酬久性低水素過電圧陰極の製法を要旨とす
るものである。
Producing oxygen scum from the anode chamber and hydrogen scum from the cathode chamber by electrolysis in a caustic alkaline aqueous electrolytic cell is already a well-known industrial method for producing oxygen and hydrogen. As the cathode of this electrolytic cell, the above-mentioned cathode with low hydrogen overvoltage is preferably used, but during operation of the electrolytic cell, operation may be stopped for various reasons, and in this case, operation must be restarted. As a result, it was found that the hydrogen overvoltage increased by 1. As a result of our deep investigation into this phenomenon, the inventors found that
The nickel or cobalt of Raney nickel particles or 2Neko/Kult particles, which are electrode active ingredients, is transformed into nickel hydroxide or cobalt hydroxide, thereby deteriorating the stain generality (that is, increasing the hydrogen overvoltage). In order to prevent this deterioration, known metal particles consisting of a first component such as nickel or cobalt and a second component such as aluminum, zinc, magnesium or silicon are combined with a third component, It is found that containing a component selected from rhenium has a remarkable effect, that an electrode having a surface layer with the same composition instead of particles has a similar effect, and that the hydrogen overvoltage of the first and second The present invention has been completed by discovering that the amount is even lower than when it is composed of only the components. An alloy for water electrolysis consisting of component Y and component 2 selected from noble metals and rhenium, where components X, Y, Z are in the range surrounded by points A, B, O, and D in Figure 1. Highly durable low hydrogen overvoltage cathode, on the electrode core, an alloy consisting of a component x 1 consisting of nickel and/or cobalt, a component Y selected from aluminum, zinc, 1 gnecum, silicon, and a component 2 selected from a noble metal, rhenium. , components x, y
, z is in the range surrounded by points A, B, O, and D in FIG. Electrode active metal consisting of an alloy in which component Y1 selected from aluminum, zinc, magnesium, and silicon and component 2 selected from noble metals and rhenium are in the range surrounded by points A', n', o', and D' in FIG. Either the particles are uniformly dispersed in the plating bath and co-electrodeposited on the electrode core, or
The subject matter is a method for producing a high-reliability, low hydrogen overvoltage cathode for water electrolysis, which is characterized by providing a uniform layer of the above-mentioned alloy on an electrode core by a coating method, dipping method, baking method, or electroplating method. It is something to do.

ここで、貴金属とは、周知の如く、金、銀及び白金属金
属(即ち、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、
イリジウム)を意味するものである。
Here, the precious metals include gold, silver, and platinum metals (i.e., platinum, rhodium, ruthenium, palladium,
iridium).

ここで、第1図は、ニッケル及び/又はコバルトからな
る成分x1アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、シリコ
ンから選ばれる成分Y及び貴金属、レニウムから選ばれ
る成分2の三成分ダイアグ2人であって、本発明陰極に
おける合金層の合金組成は第1図の点A、B、O及びD
で囲まれる範囲のものであることが必要である。
Here, FIG. 1 shows a three-component diagnosis consisting of a component x1 consisting of nickel and/or cobalt, a component Y selected from aluminum, zinc, magnesium, and silicon, and a component Y selected from noble metals and rhenium. The alloy composition of the alloy layer in the cathode is indicated by points A, B, O, and D in Figure 1.
It must be within the range enclosed by .

好ましくけ、A、B、Fi、Fの範囲である。Preferably, the range is A, B, Fi, F.

ここで点A、B、O,Dの(x、y、z)成分の郊、は
重量%で各々、A(99,6,0・ 0.4)、。
Here, the values of the (x, y, z) components at points A, B, O, and D are A(99, 6, 0, 0.4), respectively, in weight percent.

B(79,6,20,[1,4)、0(40,20゜4
0)、D(40,0,6D)であシ、また、点A、E、
Ft、FC7)(X、Y、Z)の成分の層は、重量%で
各々、A(99,6,0,0,4)、E(79,120
,[1,4)、x(6o、20゜20)、F(80,0
,20)である。
B(79,6,20,[1,4),0(40,20°4
0), D(40,0,6D), and points A, E,
Ft, FC7) (X, Y, Z) component layers are A(99,6,0,0,4) and E(79,120) respectively in weight%.
, [1,4), x(6o, 20°20), F(80,0
, 20).

本発明の効果は合金組成の1成分として貴金属、レニウ
ムから選ばれる成分が包含されることによるものである
が、伺故に、これら成分の包含がニッケル寸たはコバル
)の水酸化物生成を阻止しうるのか詳細については未だ
解明されていない。しかしながら、本発明者等は、これ
らの成分の内でも白金、ロジウノ・、ルテニウムが本発
明の効果を奏するのに最適であるとの知見を得ている。
The effect of the present invention is due to the inclusion of a component selected from noble metals and rhenium as one component of the alloy composition, but it is believed that the inclusion of these components prevents the formation of hydroxides of nickel (nickel or cobal). The details of whether this is possible have not yet been clarified. However, the present inventors have found that among these components, platinum, rhodium, and ruthenium are most suitable for achieving the effects of the present invention.

即ち、金属の内でも、白金、ロジウム、ルテニウムを用
いる時には、よシ厳しい環境条件においてもよシ長期に
わたって特段に低い水素過電圧を維持することができる
That is, among metals, when platinum, rhodium, and ruthenium are used, an especially low hydrogen overvoltage can be maintained for a long period of time even under severe environmental conditions.

本発明陰極の合金が第1図のABCDで囲まれる組成を
有するととがよいのは、上記範囲以外の組成の合金では
、長期にわたって水素過電圧を低く維持できなかったシ
、水素過電圧自体が初期よシ高かったシ、あるいは、貴
金属、レニウムの成分をこの範囲を越えて多鰻に含有せ
しめても、期待される低水素過電圧や、耐久性はほとん
ど変らないことによる。
It is preferable that the alloy of the cathode of the present invention has a composition surrounded by ABCD in FIG. This is because even if the eel is made to contain a higher concentration of hydrogen, precious metals, or rhenium components beyond this range, the expected low hydrogen overvoltage and durability will hardly change.

上述の合金が粒子の場合、平均粒径は、電極表面の多孔
性度及び後述する電極製造の際の粒子の分散性にも関係
するが、α1μ〜100μであれば充分である。
When the above-mentioned alloy is in the form of particles, the average particle size is related to the porosity of the electrode surface and the dispersibility of the particles during electrode manufacture, which will be described later, but it is sufficient that the average particle size is α1μ to 100μ.

上記範囲中、電極表面の多孔性等の点から、好“ましく
け09μ〜50μ、更に好ましくは1μm50μである
Within the above range, from the viewpoint of the porosity of the electrode surface, it is preferably 09 μm to 50 μm, more preferably 1 μm to 50 μm.

更に本発明の合金の層は、電極のよシ低い水素過電、圧
を達成するため、表面多孔性であることが好ましい。
Furthermore, the layer of the alloy of the present invention is preferably superficially porous in order to achieve a lower hydrogen overvoltage of the electrode.

この表面多孔性とは、合金が粒子の場合には粒子の全表
面が多孔性であることのみを意味するものでなく、前述
した金属から成る層より露出した部分のみが多孔性にな
っておれば充分であり、また、合金が、例えばメッキ層
の如く、電極芯体上に層状に設けられている場合には、
該層が凹凸等によシ多孔性、!:力って−おればよい。
When the alloy is a particle, this surface porosity does not only mean that the entire surface of the particle is porous, but also that only the portion exposed from the metal layer mentioned above is porous. In addition, if the alloy is provided in a layered manner on the electrode core, such as a plating layer,
The layer is porous due to unevenness, etc. : Power is all you need.

多孔性の程度は、その程度がかなシ太きい程好ましいが
、過度に多孔性にすると電極層の機械的強度が低下する
為多孔度(porosity )  が20〜90チに
することが好ましい。上記範囲9更に好ましくは、35
〜85チ、特に好ましくは50〜80%である。
As for the degree of porosity, it is preferable that the degree is as large as possible; however, if the degree of porosity is excessively large, the mechanical strength of the electrode layer decreases, so it is preferable that the porosity is 20 to 90 inches. The above range 9 is more preferably 35
-85%, particularly preferably 50-80%.

なお、上記多孔度とは、公知の水置換法によって測定さ
れる値である。多孔性にする方法としては種りの方法が
採用できるが、合金が粒子である場合でも、そうでない
場合でも、例えば成分X、Y、Zからなる合金から、成
分Yの金属の一部又は全部を除去して多孔性にする方法
が好ましい。
Note that the above porosity is a value measured by a known water displacement method. Various methods can be used to make the alloy porous, but regardless of whether the alloy is in the form of particles or not, for example, from an alloy consisting of components X, Y, and Z, part or all of the metal of component Y can be used. Preferred is a method in which the material is made porous by removing it.

かかる場合、成分X、Y、Zが所定割合に均一に配合さ
れた合金を苛性アルカリ処理して、成分Yの金属の少く
とも一部を除去せしめる方法が特にfjTましい。本発
明の陰極の場合、例えば苛性アルカリ水溶液の水電解に
よシ水素を製造する陰極に使用される場合には、必ずし
も電解槽に装着される前に苛性アルカリで処理する必要
はなく、使用される陰極液が苛性アルカリであるため、
電解中に徐々に成分Yの金属が除去され、目的の陰極と
なシうる。
In such a case, a particularly preferred method is to treat an alloy in which components X, Y, and Z are uniformly blended in predetermined proportions with caustic alkali treatment to remove at least a portion of the metal of component Y. In the case of the cathode of the present invention, for example, when used as a cathode for producing hydrogen by water electrolysis of a caustic alkaline aqueous solution, it is not necessarily necessary to treat it with caustic alkali before installing it in an electrolytic cell, and the cathode is not necessarily used. Because the catholyte used is caustic,
During electrolysis, the metal of component Y is gradually removed, and it can serve as the intended cathode.

上記金属粒子の組成の組合せとしては各種のものが使用
でき、その代表的なものとしては、Ni−A1−Pt 
、  Ni−Al −Rh 、  Ni−Al−Ru 
、  Ni −Zn−Pt  、  Ni−Zn−Rh
  、  Ni−Zn−Ru  、  Ni−日1−P
t  、  Ni−81−Rh  、  Ni−日1−
Ru  、   0o−A’1−Pt  。
Various combinations of compositions of the metal particles can be used, typical examples include Ni-A1-Pt
, Ni-Al-Rh, Ni-Al-Ru
, Ni-Zn-Pt, Ni-Zn-Rh
, Ni-Zn-Ru, Ni-day 1-P
t, Ni-81-Rh, Ni-day 1-
Ru, 0o-A'1-Pt.

Co−人’1−Rh  、  0o−Al−Ru  、
  0o−Zn−Pt  、  0o−Zn−Rh  
、  Co−Zn−Ru  、  06−8i−Pt 
 、  0o−Eli−Rh 、  Co−Eli−R
u 、  Ni−Mg−Pt 、  Ni−Mg−Rh
 。
Co-Human'1-Rh, 0o-Al-Ru,
0o-Zn-Pt, 0o-Zn-Rh
, Co-Zn-Ru, 06-8i-Pt
, 0o-Eli-Rh, Co-Eli-R
u, Ni-Mg-Pt, Ni-Mg-Rh
.

Ni−Mg−Ru 、  Oo −Mg−Pt 、  
Oo−Mg−Rh 、  Oo−Mg−Ruなどが考え
られる。
Ni-Mg-Ru, Oo-Mg-Pt,
Possible examples include Oo-Mg-Rh and Oo-Mg-Ru.

この中でも特に好ましい組合せは、Ni−Al−Pt 
、  Ni−Al−Rh 、  Ni−A1−Ru 、
  0o−Al−Pt 。
Among these, a particularly preferable combination is Ni-Al-Pt
, Ni-Al-Rh, Ni-A1-Ru,
0o-Al-Pt.

0o−AI−Rh 、  0o−Al−只Uである。0o-AI-Rh, 0o-Al-just U.

また、苛性アルカリ処理の条件は、出発合金の組成によ
っても異るが、後述するような組成の合金の場合、苛性
アルカリ濃度(Mail換算)1(]〜35重Ji−一
の10〜50℃本溶液に0.5〜3時間浸漬することが
好ましい。上記条件は、成分Yはなるべく除去しやすく
することを条件として選定したものである。
In addition, the conditions for caustic treatment vary depending on the composition of the starting alloy, but in the case of an alloy with the composition described below, the caustic alkali concentration (Mail conversion) 1 (] to 35 weight Ji-1 10 to 50 °C It is preferable to immerse in this solution for 0.5 to 3 hours.The above conditions were selected to make component Y as easy to remove as possible.

また、成分2は上記アルカリ処理によって除去されない
が、除去されるとしても少量である成分である。
In addition, component 2 is a component that is not removed by the alkali treatment, but even if it is removed, it is a small amount.

上述の合金が粒子の場合には粒子が金属芯体上に強固に
設けられるための層は、合金粒子を構成する成分Xと同
じ金属でおることが好ましい。
When the above-mentioned alloy is in the form of particles, the layer for firmly providing the particles on the metal core is preferably made of the same metal as component X constituting the alloy particles.

かくして、本発明の陰極の電極表面には、多数の上述の
粒子が付着しておシ、巨視的に見ると、陰極表面は微多
孔性になっている。
Thus, a large number of the above particles adhere to the electrode surface of the cathode of the present invention, and macroscopically, the cathode surface becomes microporous.

また、電極芯体表面を、合金属で一様に被覆した場合も
同様であるが、合金粒子を用いる場合と異って結合剤と
なる金属層は存在しない。
The same applies to the case where the surface of the electrode core body is uniformly coated with an alloy metal, but unlike the case where alloy particles are used, there is no metal layer serving as a binder.

このように本発明の陰極は、それ自体低い水素過電圧を
有するニッケル及び/又はコバルトを含む合金が電極表
面を被覆しておシ、且つ前述した通υ、電極表面が微多
孔性罠なっているため、それだけ電極活性面が大きくな
り、これらの相乗効果によって、効果的に水素過電圧の
低減を計ることができる。
Thus, in the cathode of the present invention, the electrode surface is coated with an alloy containing nickel and/or cobalt, which itself has a low hydrogen overvoltage, and as described above, the electrode surface has a microporous trap. Therefore, the active surface of the electrode becomes larger accordingly, and the synergistic effect of these makes it possible to effectively reduce the hydrogen overvoltage.

しかも本発明のうち合金粒子を用いた場合は、上記金属
から成る層によって、電極表面に強固に付着しているの
で、脱落による劣化を受けに<<、上記低水素過電圧の
持続性が特に優れている。
Furthermore, in the case of using alloy particles in the present invention, since they are firmly attached to the electrode surface by the layer made of the metal, they are not susceptible to deterioration due to falling off, and the durability of the low hydrogen overvoltage described above is particularly excellent. ing.

本発明の電極芯体はその材質として任意の適小な導電性
金属、例えば、Ti r  Zr 、Fe 。
The material of the electrode core of the present invention may be any suitable conductive metal, such as Ti r Zr or Fe.

Ni+  V+  Mo+  Ou、Ag+  Mn+
白金族金属。
Ni+ V+ Mo+ Ou, Ag+ Mn+
platinum group metals.

黒鉛+  Or から選ばれた金属又はこれらの金属か
ら選ばれた合金が採用し得る。この内Pe。
A metal selected from graphite + Or or an alloy selected from these metals may be employed. Of these, Pe.

Pe 合金(Fe−Ni合金、 Fe−Or合金、 F
e−IJi−Or金合金ど)、Ni、Ni合金(Ni−
Ou合金、N1−0r  合金など)、Ou、  Ou
金合金どを採用することが好ましい。特に好ましい電極
芯体の材質は、Fo、 Ou、 Ni + Fe−Ni
合金、 Fe−Ni−Or合金でちる。
Pe alloy (Fe-Ni alloy, Fe-Or alloy, F
e-IJi-Or gold alloy), Ni, Ni alloy (Ni-
(Ou alloy, N1-0r alloy, etc.), Ou, Ou
It is preferable to use gold alloy. Particularly preferable electrode core materials include Fo, Ou, Ni + Fe-Ni
Alloy, Fe-Ni-Or alloy.

電極芯体の構造は、使用する電極の構造に合わせて任意
適宜な形状寸法にすることができる。
The structure of the electrode core can be made into any suitable shape and size depending on the structure of the electrode used.

その形状は、例えば、板状、多孔状、網状(例えば、エ
クスパンドメタルなど)、すだれ状等が採用でき、これ
らを平板状、曲板状、筒状にしてもよい。
The shape may be, for example, plate-like, porous, net-like (for example, expanded metal), or slat-like, and these may be flat, curved, or cylindrical.

本発明の層の厚みは、20〜200μであれば充分で、
更に好ましくは25〜150μ、特に好ましくは30〜
100Nである。
The thickness of the layer of the present invention is sufficient if it is 20 to 200μ,
More preferably 25 to 150μ, particularly preferably 30 to 150μ
It is 100N.

本発明の電極表面の断面図を第2図及び第3図に示す。Cross-sectional views of the electrode surface of the present invention are shown in FIGS. 2 and 3.

第2図に示されている様に雷、極;b体1上に金属から
成る層2が中間M4を介して設けられ、該層に電極活性
金属粒子3の一部が、その層の表面から露出する様に含
まれている。
As shown in FIG. 2, a layer 2 made of metal is provided on the lightning pole body 1 via an intermediate M4, and a portion of the electrode active metal particles 3 are placed on the surface of the layer. It is included in such a way that it is exposed.

彦訃、層2中の粒子の割合は5〜80 wt俤であるこ
とが好ましく、更に好ましくは10〜50wt%である
。霜、極芯体と、合金粒子を含む層との間に、Ni、 
Co、 Ag、 Ouから選ばれた金属から成る中間層
を設けることによって、更に本発明の電極の耐久性を向
上させることができる。
However, the proportion of particles in layer 2 is preferably 5 to 80 wt%, more preferably 10 to 50 wt%. Between the frost, the polar core and the layer containing alloy particles, Ni,
The durability of the electrode of the present invention can be further improved by providing an intermediate layer made of a metal selected from Co, Ag, and Ou.

かかる中間層は、上記層の金属と同種又は異種であって
も差しつかえないが、かかる中間層を前述した層との付
着性の点からこれらの中間層及び層の金属は同種のもの
であることが好ましい。中間層の厚みは、機械的強度等
の点から5〜100 pであれば充分であり、更に好ま
しくは20−80μ、特に好ましくは30〜50 II
である。
Such an intermediate layer may be of the same type or a different type from the metal of the above-mentioned layer, but from the viewpoint of adhesion between the intermediate layer and the above-mentioned layer, these intermediate layers and the metals of the layer are of the same type. It is preferable. The thickness of the intermediate layer is preferably 5 to 100 μm from the viewpoint of mechanical strength, etc., more preferably 20 to 80 μm, particularly preferably 30 to 50 μm.
It is.

勿論、上記の如き中間層を設けることは必ずしも必要で
はない。
Of course, it is not always necessary to provide the intermediate layer as described above.

第6図は電極;み体表面を、一様に合金層で被覆した場
合の本発明陰極の断面図であって、1は電極芯体、5は
電極活性のある合金の一様な表面層、6は中間層である
FIG. 6 is a cross-sectional view of the cathode of the present invention in which the surface of the electrode body is uniformly coated with an alloy layer, where 1 is an electrode core and 5 is a uniform surface layer of an alloy with electrode activity. , 6 is the middle layer.

第2図に示した本発明の電極は、その電極表面に多数の
粒子が露出しているわけであるが、主として粒子間の間
隙によって表面層は多孔性となっておυ、合金成分Yが
除去された後の空隙も多孔性に寄与している。
In the electrode of the present invention shown in Fig. 2, a large number of particles are exposed on the electrode surface, but the surface layer is porous mainly due to the gaps between the particles, and the alloy component Y is The voids after removal also contribute to the porosity.

前述した様に多孔性の度合は、水素過電圧の低下にも関
連する為多孔性の度合は電気二重層容量で1000 p
F/cm”  以上であれば充分に目的を達成できる。
As mentioned above, the degree of porosity is also related to the decrease in hydrogen overvoltage, so the degree of porosity is 1000 p in electric double layer capacity.
F/cm" or more can sufficiently achieve the purpose.

上記範囲9好ましくは2000μF 7cm2  以上
、特に好ましくは5000 plP/cm”以上である
。電気二重層容量は、電MffL溶液中に電極を浸漬し
た場合に、電極表面近傍に正負のイオンが短い距離を隔
てて相対的に分布して形成される電気二重層の静電容量
であシ、詳しくは、実測される微分容量を示す。
The above range 9 is preferably 2000 μF 7cm2 or more, particularly preferably 5000 plP/cm” or more. Electric double layer capacity is defined as the electric double layer capacity when positive and negative ions travel a short distance near the electrode surface when the electrode is immersed in an electric MffL solution. It is the electrostatic capacitance of electric double layers formed in a relatively distributed manner, and more specifically, it shows the actually measured differential capacitance.

この容量は、電極表面が大きくなると共に大きくなる。This capacitance increases as the electrode surface becomes larger.

従って電極表面が多孔性となシミ極表面積が大きくなる
と、電極表面の電気二重層容量も大きくなる。よって、
電気二重層容量によって、電気化学的に有効な電極表面
積即ち電極表面の多孔性度が判る。
Therefore, when the electrode surface becomes porous and the surface area of the stain electrode increases, the electric double layer capacity of the electrode surface also increases. Therefore,
The electric double layer capacity determines the electrochemically effective electrode surface area, that is, the degree of porosity of the electrode surface.

なお、電気二重層容量は、測定時の温度や電解質溶液の
種類、濃度、電極電位等によっても変化するので、本発
明の電気二重層容量は、下記の方法によって測定される
値を意味する。
Note that the electric double layer capacity varies depending on the temperature at the time of measurement, the type of electrolyte solution, the concentration, the electrode potential, etc., so the electric double layer capacity of the present invention means a value measured by the following method.

試験片(電極)を40 wt%  Na0II水溶液(
25℃)に浸漬し、試験片の約100倍の見掛は面積を
もつ白金黒付き白金板を対極として挿入し、この状態で
のセルインピーダンスをベクトルインピーダンスメータ
ーで測定して試験片の電気二重層容量を求める。
The test piece (electrode) was soaked in a 40 wt% Na0II aqueous solution (
A black platinum plate with an apparent area approximately 100 times that of the test piece is inserted as a counter electrode, and the cell impedance in this state is measured with a vector impedance meter to determine the electrical resistance of the test piece. Find the layer capacity.

電極表面層の具体的な形成手段としては、種々の手法が
採用され、例えば分散メッキ法、溶融塗布法、焼付法、
合金メッキ法、溶融液浸漬法などが採用される。
Various methods are adopted as specific means for forming the electrode surface layer, such as dispersion plating method, melt coating method, baking method,
Alloy plating method, molten liquid immersion method, etc. are used.

合金粒子を用いる場合には、特に分散メッキ法が、良好
に本発明の粒子を付着し得るので好ましい。
When using alloy particles, a dispersion plating method is particularly preferable because the particles of the present invention can be deposited well.

分散メッキ法とは、金属層を形成する金属を含む水溶液
に、−例としてニッケルを主体とする合金粒子を分散せ
しめた浴に、電極芯体を陰極として、メッキを行い、電
極芯体上に、上記金属と合金粒子を共電着せしめるもの
である。
Dispersion plating is a method in which plating is performed using an electrode core as a cathode in an aqueous solution containing the metal that forms the metal layer, for example, a bath in which alloy particles mainly composed of nickel are dispersed. , the above metal and alloy particles are co-electrodeposited.

なお、更に詳しく述くれば、浴中で粒子は雷、場の影響
によって粒子はバイポーラとなシ陰極表面近傍に接近し
たときメッキの局部的電流密度を増大させ、陰極に接触
したとき通常の金属イオンの還元による金属メッキによ
シ芯体に共電着するものと考えられる。例えば、金F%
層としてニッケル層を採用する場合、全塩化ニッケル浴
、高塩化ニッケル浴、塩化ニッケルー酢酸ニッケル浴な
どが採用しうる。また、金属層としてコバルト層を採用
する場合には、全塩化コバルト浴、高塩化コバルト浴、
塩化ヨバルトー酢酸コバルト浴などが採用しうる。
In more detail, the particles become bipolar in the bath due to the influence of the lightning field. When they approach the cathode surface, they increase the local current density of the plating, and when they come into contact with the cathode, they become bipolar. It is thought that the metal plating is co-electrodeposited on the core body by ion reduction. For example, gold F%
When a nickel layer is used as the layer, a total nickel chloride bath, a high nickel chloride bath, a nickel chloride-nickel acetate bath, etc. can be used. In addition, when adopting a cobalt layer as a metal layer, a total cobalt chloride bath, a high cobalt chloride bath,
A bath of iobaltyl chloride and cobalt acetate can be used.

この場合、浴のpHが重要である。則ち、メッキ浴中に
分散せしめる電極活性金属粒子は、一般にその粒子表面
に酸素が付着していることが多く、この状態では、金属
層との接合が充分でなく、電極として使用中、粒子の剥
落等の生することがあシ、これを防ぐためには、該粒子
表面の付着酸素量を減少させることが必要であシ、その
/′C,めにはメッキ浴のpHを1.5〜五〇とするの
が好ましい。
In this case, the pH of the bath is important. In other words, the electrode active metal particles dispersed in the plating bath generally have oxygen attached to their surfaces, and in this state, the bonding with the metal layer is insufficient, and the particles may In order to prevent this, it is necessary to reduce the amount of oxygen attached to the surface of the particles. It is preferable to set it to ~50.

また、本発明の場合、金属粒子としては、ニッケル及び
/又はコバルトからなる成分X、アルミニウム、亜鉛、
iグネシウムー、シリコンから選ばれる成分Y及び貴金
属、レニウムから選ばれる成分2が第4図の点A’、 
 B’、  O’及びD′で囲まれる範囲の合金である
ことが必要である。
In the case of the present invention, the metal particles include component X consisting of nickel and/or cobalt, aluminum, zinc,
Component Y selected from ignesium and silicon and component 2 selected from noble metals rhenium are at point A' in Figure 4,
It is necessary that the alloy be in the range surrounded by B', O' and D'.

なお、第4図におけるA’、 B’、  O’、 D’
の合金成分(X、y、z)は重量%で各々、A’(59
,8゜40.11.2)、B’(39,8,60,[1
2)、C′(5,60,!55)、D’(12,40,
48)である。
In addition, A', B', O', D' in Fig. 4
The alloy components (X, y, z) are A'(59
, 8° 40.11.2), B'(39, 8, 60, [1
2), C'(5,60,!55), D'(12,40,
48).

さらに好ましい範囲としては、A’、  B’、  F
!’。
More preferable ranges are A', B', F
! '.

yであって、A’: (59,8,40,α2)、B′
:(59,8,60,α2)、i’:(so、6o。
y, A': (59, 8, 40, α2), B'
: (59, 8, 60, α2), i': (so, 6o.

10)、F’:(50,40,10)である。その理由
は、この範囲からはずれると電着工程での付着量を充分
に確保できなかったり、電着できても付着強度が低かっ
たシ、また、アルカリ土類金属即ち成分Yの溶解抽出後
の電極触媒としての活性が充分でないなどのためである
10), F': (50, 40, 10). The reason for this is that if it deviates from this range, it may not be possible to secure a sufficient amount of adhesion during the electrodeposition process, or even if electrodeposition is possible, the adhesion strength will be low. This is because the activity as an electrode catalyst is not sufficient.

あるいiiまた、貴金属成分量が本範囲を相当に越えて
も、水垢過電圧の低減効果や銅久性が格段に向上するも
のではない等のためである。
Alternatively, even if the amount of noble metal components considerably exceeds this range, the effect of reducing limescale overvoltage and the durability of copper will not be significantly improved.

以上の如く、該粒子の金IA層と接触する表面部分には
酸素の付着量の少ないことが粒子の接着強度の点から好
ましいが、一方、取扱い上、電極芯体に共電着したかか
る粒子表面に部分的に酸化被膜を形成せしめて、安定化
せしめておくことが好ましい。このような粒子にイリ着
した酸化物被膜は、1g、極を塩化アルカリ水溶液等の
電解の際の陰極として使用する場合、発生する水素で還
元され除去される。この外電極として使用する前に、か
かる酸化物被膜を還元(例えば水素界囲気で加熱する)
除去することもできる。
As mentioned above, it is preferable that the amount of oxygen attached to the surface portion of the particles in contact with the gold IA layer is small from the viewpoint of adhesive strength of the particles, but on the other hand, such particles co-electrodeposited on the electrode core are It is preferable to form an oxide film partially on the surface for stabilization. The oxide film deposited on such particles is reduced and removed by generated hydrogen when the electrode is used as a cathode for electrolysis of an aqueous alkali chloride solution or the like. Before use as this outer electrode, such oxide film is reduced (e.g. heated in a hydrogen atmosphere).
It can also be removed.

この様な粒子の浴中での割合は、17/l〜2001/
l、特に1 f/L〜50ダ/1.更には11/l〜1
o t/lKL、ておくことが電極表面に粒子の付着状
態を良好にする意味から好ましい。また、分散メッキ作
業時の温度条件は20〜80℃、特には30〜60℃、
電流密度はI A/am” 〜20 jJeLm”、特
には1A/dm2〜10 A 71m”であることが好
ましい。
The proportion of such particles in the bath is between 17/l and 2001/l.
l, especially 1 f/L to 50 Da/1. Furthermore, 11/l~1
It is preferable to keep the temperature at 0 t/lKL from the viewpoint of improving the adhesion state of particles to the electrode surface. In addition, the temperature conditions during dispersion plating work are 20~80℃, especially 30~60℃,
The current density is preferably IA/am" to 20 jJeLm", particularly 1 A/dm2 to 10 A71 m".

なお、メッキ浴には、歪減少用の添加剤、共電着を助長
する添加剤等1嫡宜加えてもよいことはもちろんである
It goes without saying that additives for strain reduction, additives for promoting co-electrodeposition, etc. may be added to the plating bath as appropriate.

仁の外前述したように、電極芯体と粒子を含む金属層と
の間に中間層を設ける場合は、電極芯体をまずN1 メ
ッキ、COメッキ又はOu メッキし、その後前述した
分散メッキ法、溶融噴霧法の手段でその上に粒子を含む
金属Mを形成する。
As mentioned above, when providing an intermediate layer between the electrode core and the metal layer containing particles, the electrode core is first plated with N1, CO, or Ou, and then the dispersion plating method described above is applied. A metal M containing particles is formed thereon by means of melt spraying.

かかる場合のメッキ浴としては上述した種々のメッキ浴
が採用でき、Ouメッキについても公知のメッキ浴が採
用できる。
As the plating bath in such a case, the various plating baths mentioned above can be used, and also for O plating, a known plating bath can be used.

このようにして、電極芯体止に、金属層を介して本発明
の粒子が付着した電極が得られる。
In this way, an electrode is obtained in which the particles of the present invention are attached to the electrode core via a metal layer.

次に、電極芯体止に一様な電極活性のある該合金層を設
ける具体的手段について説明する。
Next, specific means for providing the alloy layer having uniform electrode activity on the electrode core will be explained.

仁の具体的手段は前述の通シ、塗布法、浸漬法、焼付法
、電気メツキ法等が考えられる。
Specific methods for forming the film include the above-mentioned passing through, coating method, dipping method, baking method, electroplating method, and the like.

塗布法は、m14図に示される合金の細いロッドないし
粉末を溶融スプレーする方法が好ましい。この溶融スプ
レーは、溶融被覆法で通常に用いられるグツズミスプレ
ー装置、酸素−水素炎あるいは酸素−アセチレン炎スプ
レー装濶等を用いることができる。
The coating method is preferably a method of melting and spraying a thin rod or powder of the alloy shown in Fig. m14. For this melt spray, a Gutsuzumi spray device, an oxygen-hydrogen flame, an oxygen-acetylene flame spray device, etc. commonly used in the melt coating method can be used.

浸漬法は、上記合金の溶融液に電極芯体を浸漬し、該芯
体上に該合金の被覆層を形成せしめる方法であって、合
金溶融液の温度は該合金の融点の50〜200℃高い温
度がよい。N1−ム1−Ruの場合は融点が約1500
℃であるので1600℃程度で浸漬、引上げによって電
極芯体上に合金被覆層を形成せしめるとよい。
The immersion method is a method in which an electrode core is immersed in a molten liquid of the above alloy to form a coating layer of the alloy on the core, and the temperature of the molten alloy is 50 to 200°C below the melting point of the alloy. Higher temperatures are better. In the case of N1-mu1-Ru, the melting point is about 1500
℃, it is preferable to form an alloy coating layer on the electrode core by dipping and pulling at about 1600℃.

焼付法は、あらかじめ調製された100μ以下Q粒径を
もつ微粉状粒子を適当な高分子化合物、特に水溶性高分
子水溶液を結合剤にして電極芯体に塗布したのち加熱し
て結合剤を焼成揮散せしめるとともに粒子を焼結し、か
つ基板に固着せしめる方法である。通常融点よりも10
0〜300℃低い温度で実施するのがよく、加圧下で焼
結することが好ましい。
In the baking method, pre-prepared fine powder particles with a Q particle size of 100μ or less are applied to the electrode core using an appropriate polymer compound, especially a water-soluble polymer aqueous solution as a binder, and then heated to bake the binder. This method involves volatilizing the particles, sintering the particles, and fixing them to the substrate. 10 above the normal melting point
Sintering is preferably carried out at a lower temperature of 0 to 300° C. and preferably under pressure.

電気メツキ法は、成分X、Y、Zが第4図に示される範
囲にある金属の塩の溶液(望ましくは水溶液)を調製し
、これに電極芯体を陰極として浸漬し、電気メッキを行
なう、いわゆる合金メッキ法である。ただし、YがAl
、Mgの場合には本方法は採用できず、YがZn  の
場合に可能である。メッキ条件は通例の条件を採用すれ
ばよく、例えば、NiSO4・7H20、ZnSO4。
In the electroplating method, a solution (preferably an aqueous solution) of a metal salt having the components X, Y, and Z in the range shown in Figure 4 is prepared, and the electrode core is immersed as a cathode in this solution to perform electroplating. This is the so-called alloy plating method. However, Y is Al
, Mg, this method cannot be adopted, but it is possible when Y is Zn. Conventional plating conditions may be used, for example, NiSO4.7H20, ZnSO4.

KR004、(NH4)2 E104  の混合溶液を
pH−40に設定して電流密度約I A/am”、温度
約60℃でメッキすることによF) Ni−Zn−Re
  の合金層を形成し得る。
F) Ni-Zn-Re by setting a mixed solution of KR004 and (NH4)2E104 at pH-40 and plating at a current density of about I A/am'' and a temperature of about 60°C.
can form an alloy layer of

このようにして得られた低水素過電圧陰極の表面に非電
子伝導性物質を付着させるととも有効である。
It is also effective to attach a non-electronically conductive substance to the surface of the low hydrogen overvoltage cathode thus obtained.

本発明陰極を、例えば苛性アルカリ水溶液の水電解用陰
極として用いる場合、陰極液中に周囲の電槽材料から溶
出した鉄イオン又は鉄を含むイオンが存在することがあ
υ、これらが陰極上で放電し、鉄の化合物(例えば水酸
化鉄)が陰極上に析出することがある。この場合、陰極
の活性表面が失われ、陰極過電圧が上昇するととKなる
When the cathode of the present invention is used, for example, as a cathode for water electrolysis of a caustic aqueous solution, iron ions or iron-containing ions eluted from the surrounding container material may be present in the catholyte, and these may be present on the cathode. A discharge may occur and iron compounds (eg iron hydroxide) may be deposited on the cathode. In this case, the active surface of the cathode is lost and the cathode overvoltage increases.

このような放電析出を防止するために、例えばフッ素含
有樹脂、(例えばP T F F、等)のような非電子
電導性物質を本発明陰極上、更には、陰極表面に突出し
ている金属粒子上に付着させておくことが有効である。
In order to prevent such discharge deposition, a non-electronically conductive material such as a fluorine-containing resin (such as PTF, etc.) is applied to the cathode of the present invention, and furthermore, metal particles protruding from the surface of the cathode are used. It is effective to attach it to the top.

このための具体的な手段としては特願昭56−1269
21号に開示される如き方法が好咬しく採用されうる。
As a concrete means for this purpose, the patent application No. 56-1269
A method such as that disclosed in No. 21 may be suitably employed.

かくして、得られる陰極は、その後必要に応じ、苛性ア
ルカリ処理(例えば苛性アルカリ水溶液に浸漬する)し
て、合金粒子中の成分Yの金属の少なくとも一部を溶出
除去せしめ、該粒子又は電極表面層を多孔性にする。
The resulting cathode is then treated with caustic alkali (e.g., immersed in an aqueous caustic solution) as necessary to elute and remove at least a portion of the metal of component Y in the alloy particles, thereby removing the particles or the electrode surface layer. to make it porous.

かかる場合の条件は前述Q通シである。The conditions in such a case are the above-mentioned conditions.

メ、前述した成分X、Y、Zの合金を採用した場合、上
述したような苛性アルカリ処理を行うことが好ましいが
、かかる合金を付着した電極を・苛性アルカリ処理をせ
ず、そのまま水′に′M槽に取シ付け、実際に電解を行
なってもよい。
If an alloy of the above-mentioned components X, Y, and Z is used, it is preferable to perform the caustic alkali treatment as described above. ' You may attach it to the M tank and actually perform electrolysis.

かかる場合、電解の過程で成分Yの金属が溶出し、電極
の過電圧が低下する。ただし、該溶出した成分Yの金属
イオンによって、苛性アルカリ水溶液が若干汚染される
が、一般に1よ問題となることはない。
In such a case, the metal of component Y is eluted during the electrolysis process, and the overvoltage of the electrode is reduced. However, although the caustic alkaline aqueous solution is slightly contaminated by the eluted metal ions of component Y, this generally does not pose a problem.

次に本発明の実施例を挙げて説明する。Next, examples of the present invention will be described.

実施例1〜16 表1に示す組成を有する合金粉末(200メツシユパス
)tl−調製し、これを実施例1〜10゜14〜16に
ついては、特開昭54−112785号公報の実施例1
2に従い、また、実施例11〜13については同公報の
実施例12のN i O:tl・6 H2Oを0oO1
2・/+H20(濃度500 r/l)に、Ni 板陽
極をCO板陽極にそれぞれ変えたメッキ方法に基づく分
散メッキ法(ただし、メッキ後の展開処理温度は50℃
とした)によって低水素過電圧電極を製造した。
Examples 1 to 16 Alloy powder (200 mesh passes) having the composition shown in Table 1 was prepared and used in Examples 1 to 10.
2, and for Examples 11 to 13, the N i O:tl·6 H2O of Example 12 of the same publication was changed to 0oO1
2./+H20 (concentration 500 r/l), a dispersion plating method based on a plating method in which the Ni plate anode was replaced with a CO plate anode (however, the development treatment temperature after plating was 50°C).
A low hydrogen overvoltage electrode was manufactured using the following method.

得られた電極上の金属粒子を一部剥離して、その組成を
調べた。その結果を第1表に併記した。
A part of the metal particles on the obtained electrode was peeled off and its composition was investigated. The results are also listed in Table 1.

ついで、これらの電極を、陽極をニッケル板とし、含フ
ツ素系陽イオン交換膜(旭硝子■製0F−OF、と0F
2−OFO(OF、)、0OOOH3とO共重合体、イ
オン交換容量L 45 meq / f樹脂)をイオン
交換膜とする苛性アルカリ水溶液の水電解槽用陰極とし
て用い、短絡に対する抵抗性試験を行なった。陽極液は
25%NaOH水溶液、陰極液を35%NaOH水溶液
とし90℃で電流密度20 A/am”として電解開始
後3日目につぎの短絡試験を実施した。
Next, these electrodes were used with a nickel plate as the anode and a fluorine-containing cation exchange membrane (0F-OF manufactured by Asahi Glass, and 0F).
A short circuit resistance test was conducted using 2-OFO (OF, ), 0OOOH3 and O copolymer, ion exchange capacity L 45 meq/f resin) as a cathode for a water electrolyzer for a caustic alkaline aqueous solution as an ion exchange membrane. Ta. The following short circuit test was carried out on the third day after the start of electrolysis using a 25% NaOH aqueous solution as the anolyte and a 35% NaOH aqueous solution as the catholyte at 90°C and a current density of 20 A/am''.

1ず、直流電源による給電を停止するとともに、銅導線
によって陽極、陰極を電槽外部で接続し、そのまま約1
5時間数Ill I、た。この間陰柄から陽極への電流
を観測した。なお、電解停止後約3時間の間陰極液温度
を90℃に保持し、ついで自然放冷した。この操作を5
回くシ返した後、15時間の放置冷却後、電極を取り出
し水素過電圧を測定した結果を表1に示す。これは試験
前の性能とほとんど同一である。
1. First, stop the power supply from the DC power supply, connect the anode and cathode outside the battery case using copper conductive wire, and leave it for about 1 hour.
It took 5 hours. During this time, we observed the current flowing from the peduncle to the anode. The catholyte temperature was maintained at 90° C. for about 3 hours after electrolysis was stopped, and then allowed to cool naturally. Do this operation 5
After being turned over several times and left to cool for 15 hours, the electrode was taken out and the hydrogen overvoltage was measured. Table 1 shows the results. This is almost the same as the pre-test performance.

また、実施例6の電極を、50チNaOH水溶液中に1
40℃で3週間浸漬した。空気との接81(を充分にさ
せるため容器深さf 7 ersと浅くし、容器上部は
開放した。本電極の水素過重、圧を浸漬試験前と後に測
定した。水素過電圧は0.09Vと試験前後でほとんど
変化なかった。
In addition, the electrode of Example 6 was placed in a 50-inch NaOH aqueous solution for 1 hour.
It was soaked at 40°C for 3 weeks. In order to ensure sufficient contact with air (81), the depth of the container was shallow to f 7 ers, and the top of the container was open. The hydrogen overload and pressure of this electrode were measured before and after the immersion test. The hydrogen overvoltage was 0.09 V. There was almost no change before and after the test.

比較例1〜2 比較例1については特開昭54−112785号公報の
実施例12に従い、比較例2については同公報の実施例
12中のNiO12・6H20を0001、−6111
20  (a度300f/A)に、Ni 板陽極を00
  板陽極にそれぞれかえたメッキ方法にもとずき、1
Ji−AlおよびOo−A1合金粉末分散メッキ電極を
製造した。
Comparative Examples 1 to 2 Comparative Example 1 follows Example 12 of JP-A-54-112785, and Comparative Example 2 uses NiO12.6H20 in Example 12 of the same publication as 0001, -6111.
20 (a degree 300f/A), a Ni plate anode was placed at 00
Based on the different plating methods for plate anodes, 1
Ji-Al and Oo-A1 alloy powder dispersion plated electrodes were manufactured.

得られた電極上の金属粒子を一部剥離して、その組成を
調べた。その結果を表2に併記した。
A part of the metal particles on the obtained electrode was peeled off and its composition was investigated. The results are also listed in Table 2.

実施例1〜16と同様に短絡試験を行い、その前後での
水素過電圧変化を測定した。その結果を試験前水素過電
圧測定値とともに表2に示す。
A short circuit test was conducted in the same manner as in Examples 1 to 16, and changes in hydrogen overvoltage before and after the test were measured. The results are shown in Table 2 together with the measured hydrogen overvoltage values before the test.

比較例5〜6 合金粉末の組成を表2の比較例6〜6に変えたこと以外
は実施例と同様にして陰極を製作した。そして実施例と
同様にして行った短絡試験の結果を表2に示した。
Comparative Examples 5-6 A cathode was produced in the same manner as in the example except that the composition of the alloy powder was changed to Comparative Examples 6-6 shown in Table 2. Table 2 shows the results of a short circuit test conducted in the same manner as in the examples.

比較例3および4は第3成分を多量に添加しても特段の
性能向上は見られないことが示される。比較例5および
6は原料粉末の金属組成が好適範囲をはずれているため
、過電圧が当初よシ高いことが示される。
Comparative Examples 3 and 4 show that no particular performance improvement is observed even when a large amount of the third component is added. Comparative Examples 5 and 6 show that the overvoltage was initially higher because the metal composition of the raw material powder was outside the preferred range.

表   1 表   2Table 1 Table 2

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

第1図は、X −Ni又tJ:ao、 Y−111AI
、 zn。 Mg又はSi、Z−貴金属又はレニウムの3成分からな
るダイヤグラムで点大・B・ C・Dで囲まれる範囲の
組成は本発明陰極の電極活性のある合金の組成を示す。 第2図は、本発明の電極の一例の表面部分断面図、第6
図は、本発明の電極の他の例の表面部分断面図を夫々示
す。 第4図は、X −Ni又はCo 、 Y I=IIAl
 、 Zn 。 Mg′51tJ:st、 z=貴金属又はレニウムの3
成分からなるダイヤグラムで点A/ 、 nl 、  
c 1. D Iで囲まれる範囲の組成は、本発明方法
に使用される電極活性のある合金の組成範囲を示す。 0D −x (′/D7 ′+7 順。 ;23目
Figure 1 shows X-Ni or tJ:ao, Y-111AI
, zn. The composition in the range surrounded by dots B, C, and D in the diagram consisting of the three components Mg or Si, Z-noble metal, or rhenium indicates the composition of the alloy having electrode activity in the cathode of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the surface of an example of the electrode of the present invention, and FIG.
The figures each show a partial cross-sectional view of the surface of another example of the electrode of the present invention. Figure 4 shows X-Ni or Co, YI=IIAl
, Zn. Mg'51tJ: st, z = 3 of noble metal or rhenium
In the diagram consisting of the components, the points A/, nl,
c1. The composition range surrounded by D I indicates the composition range of the electrode active alloy used in the method of the present invention. 0D -x ('/D7'+7 order. ;23rd

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11−”ケル及び/又はコバルトからなる成分x1ア
ル定ニウム、亜鉛、1グネシウム、シリコンから選ばれ
る成分Y及び貴金属、レニウムから選ばれる成分2から
なる合金でちって、成分X、Y、Zが第1図の点A、B
%0及びDで囲まれる範囲におる合金からなる高耐久性
低過電圧陰極。 A : X−99,6wt%、  Y −0wt%、 
 Zmo、4wt%B : X−79,6wt%、  
Y−20wt%、  Z−0,4wtチ0: X−40
wt%、  Y−20wt%、  Z=40wt%D:
 XIe!40 wt%、  Y−0wt%、  Z−
60wt%(2)電極芯体上に、ニッケル及び/又はコ
/<ルトからなる成分x1アルミニウム、亜鉛、マグネ
シウム、7リコンから選ばれる成分Y及び貴金属、レニ
ウムから選ばれる成分2からなる合金であって、成分X
、Y、Zが第1図の点A、BXO及びDで囲まれる範囲
におる合金の屑が設けられてなる高耐久性低過電圧陰極
。 A: X=99.6wt%+  Y−[1vrt%e 
 Zmo、4wt%B: X−79,6wt%、  Y
−20wt%、  Z=[14wt%0: X740 
wt%+  Ye=20vrt%、  Zw40wt9
6D: X+m40 wt%+  YW owt4  
Z−60wt%(3)合金の層が、該合金の粒子の一部
が電極芯体上に設けられた屑の表面に露出して形成され
fcものである特許請求の範囲第(2)項の高耐久性低
過電圧陰極。 (4)  ニッケル及び/又はコバルトからなる成分x
1アルミニウム、亜鉛、iグネシウムから選ばれる成分
工、及び貴金属、レニウムから選ばれる成分2が第4図
の点A I、n f 、o f及びD′で囲まれる範囲
にある合金からなる電極活性金属粒子をメッキ浴中に均
−罠分散せしめ、電極芯体止に共電着せしめるか、塗布
法、浸漬法、焼付法おるいは電気メツキ法にてへ電極芯
体止に一様彦上記合金の層を設けることを特徴とする高
耐久性低過電圧陰極の製造法。 A−’ : X−59,8wt%、’f−40wt%、
Z−0,2wt%B’ : X=39.8wt%、  
Y ==60wt%、  Z−0,2wt%0’:X−
5wt%、  Y−60wt%、  Z=35wt%D
’ : X=!−12wt%、  Ye=40wt%、
  Z=48wt%(5) 塗布法が該合金粒子を電極
芯体上にスプレーする方法である特許請求の範囲第(4
)項の高耐久性低過電圧陰極の製造法。 (6)  浸憤法が該合金の溶融液に電極芯体を浸漬す
る方法である特許請求の範囲第(4)項の高耐久性低過
電圧陰極の製造法。 (7)  電気メツキ法が合金メッキ法である特許請求
の範囲第(4)項の高耐久性低過電圧陰極の製造法。 (8)  メッキ浴が成分又と同種の金属イオンを含む
特許請求の範囲第(4)項の高耐久性低過電圧陰極の製
造法。 (9)  メッキ浴がpH1,5〜五〇である特許請求
の範囲第(4)項又は第(8)項の高耐久性低過電圧陰
極の製造法。 (II  共電着、浸漬法、塗付法、焼付法ないし電気
メツキ法で設けられた合金の層をNaOH濃度10〜3
5チ、温度10〜50℃の苛性ソーダ水溶液中で0.5
〜3時間処理する特許請求の範囲第(4)項の高耐久性
低過電圧陰極の製造法。
[Claims] (11-" An alloy consisting of a component x1 consisting of Kel and/or cobalt, a component Y selected from aluminum, zinc, 1gnesium, and silicon, and a component Y selected from noble metals and rhenium, Components X, Y, and Z are points A and B in Figure 1.
A highly durable, low overvoltage cathode consisting of an alloy in the range enclosed by %0 and D. A: X-99,6wt%, Y-0wt%,
Zmo, 4wt% B: X-79, 6wt%,
Y-20wt%, Z-0,4wt Chi0: X-40
wt%, Y-20wt%, Z=40wt%D:
XIe! 40 wt%, Y-0wt%, Z-
60wt% (2) On the electrode core, an alloy consisting of component x1 consisting of nickel and/or copper, component Y selected from aluminum, zinc, magnesium, 7 licon, and component 2 selected from noble metals and rhenium. So, ingredient X
, Y, and Z are provided with alloy scraps in the range surrounded by points A, BXO, and D in FIG. 1. A: X=99.6wt%+Y-[1vrt%e
Zmo, 4wt%B: X-79,6wt%, Y
-20wt%, Z=[14wt%0: X740
wt%+Ye=20vrt%, Zw40wt9
6D: X+m40 wt%+YW owt4
Claim (2): The layer of Z-60wt% (3) alloy is formed by exposing some of the particles of the alloy to the surface of the scrap provided on the electrode core. Highly durable low overvoltage cathode. (4) Component x consisting of nickel and/or cobalt
1. An active electrode consisting of an alloy in which a component selected from aluminum, zinc, and magnesium and a component 2 selected from a noble metal and rhenium are in the range surrounded by points A, nf, of, and D' in FIG. Metal particles are uniformly dispersed in a plating bath and co-electrodeposited on the electrode core, or applied to the electrode core by coating, dipping, baking, or electroplating. A method for producing a highly durable and low overvoltage cathode characterized by providing a layer of an alloy. A-': X-59, 8wt%, 'f-40wt%,
Z-0,2wt%B': X=39.8wt%,
Y ==60wt%, Z-0, 2wt%0':X-
5wt%, Y-60wt%, Z=35wt%D
': X=! -12wt%, Ye=40wt%,
Z=48wt% (5) Claim No. 4, wherein the coating method is a method of spraying the alloy particles onto the electrode core.
) Method for manufacturing highly durable and low overvoltage cathodes. (6) The method for producing a highly durable, low overvoltage cathode according to claim (4), wherein the immersion method is a method of immersing an electrode core in a molten liquid of the alloy. (7) The method for producing a highly durable and low overvoltage cathode according to claim (4), wherein the electroplating method is an alloy plating method. (8) The method for producing a highly durable, low overvoltage cathode according to claim (4), wherein the plating bath contains metal ions of the same type as the components. (9) The method for producing a highly durable, low overvoltage cathode according to claim (4) or (8), wherein the plating bath has a pH of 1.5 to 50. (II) An alloy layer provided by co-electrodeposition, dipping, coating, baking or electroplating with NaOH concentration of 10 to 3.
0.5 in a caustic soda aqueous solution at a temperature of 10 to 50°C
The method for producing a highly durable and low overvoltage cathode according to claim (4), wherein the treatment is performed for ~3 hours.
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