JPS6179794A - 電極およびその製造法 - Google Patents

電極およびその製造法

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JPS6179794A
JPS6179794A JP59200953A JP20095384A JPS6179794A JP S6179794 A JPS6179794 A JP S6179794A JP 59200953 A JP59200953 A JP 59200953A JP 20095384 A JP20095384 A JP 20095384A JP S6179794 A JPS6179794 A JP S6179794A
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JP
Japan
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nickel
base metal
aluminum
layer
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JP59200953A
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Fumio Hine
日根 文男
Kiyoteru Takayasu
高安 清輝
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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】 [産業上の利用分野1 本発明は電極およびそのの製造法に関し、さらに詳しく
は、隔膜法およびイオン交換膜法による塩化物水溶液、
アルカリ水溶液或いは水等の電解に使用することができ
る過電圧の低い電極およびその製造法に関するものであ
る。
[従来技術] 一般に隔膜法およびイオン交換脱法による塩化物水溶液
電解において、電力原単位低減のためにアルカリ水溶液
中で水素過電圧の低い陰極として特殊ニッケルを被覆し
た鉄が使用されている。
このニッケル被覆鉄陰極は、例えば、二・ノケルをフレ
ームスプレー法により鉄(W4)上に溶射固着する方法
が行なわれている。lJ化なが呟電極面は比較的平滑で
、過電圧は期待する程代下しない。
このような、平滑ニッケルを溶射固着した電極の問題点
を改良するために、比表面積の大きいニッケルで被覆し
た電極が製造された。
その1として、電極面を直接エツチング法、サンドブラ
スト法、ブラッシング法、金属の溶射等により、電極面
に凹凸を設ける方法があるか゛、このような電極の過電
圧は確かに多少低下するけれども、いまだ充分とはいえ
ない。
その2として、例えば、ニッケル線をアルミニラム棒に
捲いた棒状物素材として基体金属面に、ニッケルとアル
ミニウムとをフレームスプレー法により固着させてから
、アルミニウムをl8解して基体金属上に多孔質ニッケ
ルを固着させろ方法がある。この電極の過電圧は充分低
いが、ニッケル被覆層が多孔質のため、基体金属の一部
が直接電解液と接触し、特に電解停止時にその部分が腐
蝕され易いという問題があり、電極の長期使用に重大な
障害となっていた。
ニッケルとアルミニウムとを基体金属に固着させる方法
として、ニッケル線(棒)とアルミニツム線(埠)とを
別々にフレームスプレー装置に導いて基体金属に固着さ
せる方法があるが、溶着合金組成が不均一となり易く、
従って、アルミニウム溶解後製品も不均質となって、実
用電極材料として充分満足し得るものが得難い。
[発明が解決しようとする問題点1 本発明は上記に説明したような、従来のg1造法により
得られた電解用電極の種々の問題点に鑑み本発明者の研
究の結果、電解停止中においても電極の腐蝕する恐れが
なく、さらに、電流密度の広い領域にわたって過電圧の
低い電極(陰極)とその電極を製造す、る方法を開発し
たのである。
[問題点を解決するための手段1 本発明に係る電極およびその5i!造法は、(1)基体
金属上にニッケル層を固着し、さらにその上に複雑な形
状の間隙を有する多孔質ニッケルが固着されていること
を特徴とする電極を第1の′発明とし、 (2)基体金属面にフレームスプレー法によりニッケル
な溶射固着し、さらにその上に、アルミニウム金属をニ
ッケルにより被覆した複合金属をフレームスプレー法に
より溶射固着し、次いで、アルミニウムを溶解して複雑
形状の間隙を有する多孔質ニッケルとすることE称徴と
する電極のvi造法を第2の発明とする2つの発明より
なるものである。。
本発明に係る電極およびその電極のvll製法ついて以
下詳細に説明する6 本発明に係る電極およびその製造法において使用する基
体金属としては、鉄、ステンレス鋼、銅、チタン、ジル
コニウム、タンタル、タングステン等があるが、これら
の材料以外でも耐熱、耐蝕性の金属または合金であれば
どのようなものでも使用することができる。さらIこ、
アルミニウムおよびその合金のように低融点の金属材料
でも、フレームスプレ一作業中に背面から冷却する等の
特殊技術を採用すれば、基体金属として使用可能であり
、この際、中間層のニッケル被複層を均一、がっ、充分
な厚さを保てば上層のアルミニウム・ニッケル複合層か
らアルミニウムを溶解する操作に際しても基体金属が損
傷することがない。
また、ニッケルとアルミニウムとを同時に基体金属面上
にフレームスプレー法により溶射固着させる場合の二・
2ケルとアルミニウムとは、アルミニウム線(棒)の全
面をニッケルにより被覆にノケル管、または、ニッケル
を厚めつきする。ルで複合金属としたもの、または、ア
ルミニウム金属粉を圧縮して固めた棒状物全面をニッケ
ルにより被覆にッケル管、ニッケルめっき。ルだ複合金
属としたもの、或いは、アルミニウム金属粉をニッケル
めっきした複合金属粉等が使用できる。
そして、基体金属面に上記ニッケルとアルミニウムとを
固着させる手段として、プラズマ溶射により固着するの
が好適であり、かつ、密着度は極めて良好である。
次に、電極の製造法について説明する。
第1図により説明すると、基体金属(鉄)lに、フレー
ムスプレー法により先ずニッケル2を溶射して固着し、
次いで、ニッケル被覆アルミニウム金属を同じようにフ
レームスプレー法により溶射し固着冷却後、例えば、ア
ルカリ;8液によりアルミニウム金属のみを18解する
と、複雑形状の間隙3゛を有する多孔質ニッケル層3と
なり、電極が得られる。この溶射した場合の、ニッケル
とアルミニウムとの比は、All0〜90uL%の範囲
において変更できるが、A1含有量が少ない場合はアル
カリ溶出が円滑に進行せず、かつ、有孔度も小さく、従
って、過電圧の低下率ら低いのであり、また、A1含有
量が過剰になると物理的強度が低下するようになる。よ
って、溶射されるニッケルとアルミニウム合金との比は
、AIが30〜60wt%の範囲が適正であるといえろ
本発明に係る電極の製造法により得られた電極A、A、
は、第2図に示すように、電流密度の広い範囲にわたっ
て、比較電極(平滑ニッケル)Bに比べて0.2〜0,
3■低い水素過電圧を示し、本発明に係る電極の製造法
により製造された電極が優れていることがわがろ。なお
、この場合、70℃め温度における30%NaOH溶液
を使用して測定した。
[実施例1 本発明に係る電極およびその製造法の実施例を説明する
実施例 電極の製造 直径10mmのAI線材を肉厚を關のN1管内に挿入し
た後、例えば、又ニーソングマシン等により絞り加工を
行ない、外径3.17軸のAl−Ni複合(クラッド)
線材を作製した。フレームスプレー用材料として使用す
る場合、AIとNiとの密着性は殆んど問題とならない
が、このようにして作製したAIとNi複合線材は相互
によく密着している。
複合線材の外径は使用するスプレーガンの種類によって
決るものであるから上記の外径にこだわる必要はない。
Ni管の肉厚を変更することによって、フレームスプレ
ー法によって溶射固着したAl−Ni合金層のA1含有
量が変り、例えば、L=12.5mm、内径10.5m
mのNi管を使用すれば、Al/N1=1/1の合金層
が得られる。第2図に例示した供試材はこのようにして
作製したのである。
このようにきて作製した複合線材をスプレーガンの両極
として用い、電源を適宜調整して放電させ、高圧空気で
基体金属上に溶射固着させる。
基体金属の形状は平板、多孔板、eXpandedme
tal等で得られた合金層の厚さや物性は基体金属の形
状には無関係であった。また、合金層の所定の厚さを得
るためには必要に応じて溶射を繰返して行なうのがよい
溶射固着した合金層の密着性は極めて良好で、例えば、
3鵜厚の炭素鋼板に50wt%Ni−501%AIを溶
射した供試材をハンドソーで切断しても切口近くの被覆
合金層は剥離しなかった。
供試材を3o%NaOH(70−80’C)中ニ1’潰
し、合金層からA1を選択溶解させた。最初はA1の溶
解に伴って水素ガスが激しく発生したが、3〜4時間で
止つだ。その後水洗し、分極測定、電解実験に供したが
、その際、発熱した。これは多分溶存酸素による酸化と
考えられ、従って、A1の溶出した後の複雑は形状の間
隙を有する多孔質Ni層は化学的に極めて活性度の高い
ものである。なお、3〜4時間のアルカリ浸漬により水
素発生が目視できなくなるが、残留A1をさらに溶出さ
せるために加熱または24時間放置するのもよい。
分極測定 30%NaOH170’Cの電解液中で分極測定を実施
した。測定には、Hg/HgO/IMNaOH(室温)
を照合極として使用し、定電位定常法を採用した。供試
極とLuggin毛管の間のIR損はcurrent 
1nLerruption法で補償した。相手極は平滑
Ni板、測定の結果は第2図に示す通りである6耐久試
験 30%NaOH170℃の電解液中で1ケ月間電解した
。電流密度は100A/dm”、その間、供試陰極の電
極電位を測定すると共に、摺電圧も測定した。比較例と
して、平滑Niを陰極として上記と同様の試験を実施し
た。
相手陰極(Ni)と表面積を充分大きくとり、陽極電流
密度を5.5A/ム:としたため、陽極過電圧はあまり
大きくなかった。
従って、摺電圧の差は陰極過電圧の差と一致し、実験の
正当性を確認した。
供試極の水素過電圧はこの試験期間中殆んど変化しなか
った。
高電流密度(100A/dI11’)下での促進耐久試
験4ケ月後、再び分極特性を実施した所、第2図に示す
ように、殆んど新しい電極と差異がなかった。高電流密
度域で多少過電圧が高くなっているように見えるのは、
細孔への気泡の充填によるもので電極特性に関わるもの
ではない。
電解試験 供試極をイオン交換脱法KCI電解1(実験室規模、1
00A>の陰極とした。電流密度5〜5゜AldI11
2、温度30−75℃、陰極液5−30%KOH等、実
験条件を大幅に変化させ、延べ約3ケ月試験をしたが、
陰極性能は殆んど変化しなかった。
陽極としての特性 アルカリ水電解の陽極としては、通常ニッケルめっきし
た鋼板が使用される。鉄の酸素過電圧は低いが、陽極溶
解するからである。陰極の水素過電圧の低減に比較して
陽極過電圧の低減は従来あまり検討されなかったのは、
腐蝕の問題が関係している0本発明に係る電極は、基体
金属、Ni、Ni−Al溶射後のAI溶出の多孔質ニッ
ケル層からなっているので、Ni層で腐蝕を抑制し、表
面の複雑形状の間隙を有する多孔質ニッケル層を電極触
媒層とすることができる。
30%NaOH170°C溶液中で20A/da’の電
流密度で陽分極した結果、多孔質ニッケル層のみの被覆
した電極からは3日目に基体金属(Fe)の溶出を認め
たが、本発明に係る電極では全く異常が認められなかっ
た。なお、過電圧は何れの陽極でも、平滑N1fiに比
べて約200a+V低かった。
[発明の効果1 以上説明したように、本発明に係る電極およびその製造
法は上記の構成を有しているものであるから、比較的簡
単な方法および装置によりニッケル溶射による固着、ま
た、同様にニッケルとアルミニウムとを同時に溶射固着
し、アルミニウムのみを溶解させて作られるものであり
、さらに、製造された電極は分極特性に優れ、かつ、耐
久性にも優れ、さらに、実用条件下で腐蝕されにくいと
いう効果を有しているものである。
【図面の簡単な説明】
@1図は本発明に係る電極の製造法により製造された電
極の概略断面図、第2図は本発明に係る電極の製造法に
より製造された電極と比較電極の陰極分極曲線を示す図
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基体金属上にニッケル層を固着し、さらにその上
    に複雑な形状の間隙を有する多孔質ニッケルが固着され
    ていることを特徴とする電極。
  2. (2)基体金属面にフレームスプレー法によりニッケル
    を溶射固着し、さらにその上に、アルミニウム金属をニ
    ッケルにより被覆した複合金属をフレームスプレー法に
    より溶射固着し、次いで、アルミニウム金属を溶解して
    複雑形状の間隙を有する多孔質ニッケルとすることを特
    徴とする電極の製造法。
JP59200953A 1984-09-26 1984-09-26 電極およびその製造法 Pending JPS6179794A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5236583A (en) * 1975-09-15 1977-03-19 Diamond Shamrock Corp Electrolytic electrode coated with fuseesprayed and digestionntreated cobalt or nickel
JPS58199883A (ja) * 1982-05-19 1983-11-21 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 水素発生用電極

Patent Citations (2)

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