KR20080045620A - Method of reactivating electrode for electrolysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 예를 들어 동박(copper foil) 제조 또는 구리 도금과 같은 산업적 전해(electrolysis)에서 전해용 전극의 표면에 납 화합물 또는 납 화합물과 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 퇴적되는 것에 기인하여 전해를 통해 그 활성이 감소된 전해용 전극을 재활성화하는 방법에 관한 것이며, 특히, 금속 또는 금속 합금제 박막이, 진공 스퍼터링에 의해 밸브 금속(valve metal) 또는 밸브 금속 합금제 전극 기판의 표면에, 진공 스퍼터링에 의해 형성되고, 전극 촉매층이 형성되어 박막의 표면을 도포하는 전해용 전극을 재활성화하는 방법에 관한 것이다.The present invention is due to the deposition of a lead compound or an electrode surface deposit containing a lead compound and antimony oxide on the surface of the electrode for electrolysis, for example, in copper foil production or copper electroplating. The present invention relates to a method of reactivating an electrolytic electrode whose activity is reduced through electrolysis, and in particular, a thin film of metal or metal alloy is formed on the surface of a valve metal or valve metal alloy electrode substrate by vacuum sputtering. The present invention relates to a method for reactivating an electrolytic electrode formed by vacuum sputtering and having an electrode catalyst layer formed thereon to apply a surface of a thin film.
예를 들어 동박 제조 또는 구리 도금과 같은 산업용 전해의 전해에서, 이리듐 산화물을 함유하는 전극 촉매층이 직접 형성되어 티타늄 및 탄탈과 같은 밸브 금속 또는 밸브 금속 합금제 전극 기판의 표면을 도포하는, 산소 발생용 전극이 지금까지 사용되어 왔다.For example, in the production of copper foil or electrolysis of industrial electrolysis such as copper plating, an electrode catalyst layer containing iridium oxide is directly formed to apply the surface of an electrode substrate made of a valve metal or valve metal alloy such as titanium and tantalum. Electrodes have been used so far.
그러나, 이러한 종류의 산소 발생용 전극에서, 소정의 기간 이상 동안 이용 될 때, 티타늄 및 탄탈과 같은 밸브 금속 또는 밸브 금속 합금제 금속 기판과 이리듐 산화물과 같은 금속 촉매층 사이의 계면이 부식되고, 부동 상태층(passive-state layer)이 기판의 표면에 형성된다. 따라서, 재활성 처리를 달성하는 것은 어려웠으며, 새로운 표면이 드러날 때까지 기판 표면을 깎거나 전극 기판을 새로 제작해야 할 필요가 있었다.However, in this type of oxygen generating electrode, when used for a predetermined period or more, the interface between a valve metal or valve metal alloy metal substrate such as titanium and tantalum and a metal catalyst layer such as iridium oxide is corroded and floating state. A passive-state layer is formed on the surface of the substrate. Therefore, it was difficult to achieve the reactivation treatment, and it was necessary to shave the substrate surface or to manufacture a new electrode substrate until a new surface was revealed.
한편, 탄탈 또는 니오븀과 같은 금속으로 만들어지고 0.5 내지 3㎛의 두께를 갖는 박막이 이온 도금과 같은 진공 스퍼터링에 의해 티타늄 및 탄탈과 같은 밸브 금속 및 밸브 금속 합금제 전극 기판의 표면에 형성되며 이리듐 산화물을 함유하는 전극 촉매층이 형성되어 박막의 표면을 도포하는 전해용 전극이, 산소 발생용 전극으로서 이용되는 경우에, 전극 기판과 촉매층의 계면은 부식되지 않았다(예를 들어, 특허 문헌1 참조).On the other hand, a thin film made of a metal such as tantalum or niobium and having a thickness of 0.5 to 3 μm is formed on the surface of an electrode substrate made of a valve metal and a valve metal alloy such as titanium and tantalum by vacuum sputtering such as ion plating, and iridium oxide. When the electrode for electrolytic electrode which contains the electrode catalyst layer is formed and the surface of the thin film is used as an oxygen generating electrode, the interface between the electrode substrate and the catalyst layer was not corroded (see Patent Document 1, for example).
그러나, 전술의 산소 발생용 전극에서도, 동박 제조 또는 구리 도금에서 전해에 이용될 때, 전해용 전극의 표면에서, 전해질에 함유된 납 화합물로서 납 황산염 또는 납 황산염과와 안티몬 산화물을 함유하는 화합물이 동박 제조의 경우에 퇴적되며, 전해질에 함유된 납 화합물로서 납 산화물 또는 납 산화물과 안티몬 산화물을 함유하는 화합물이 전해질 구리 도금의 경우에 퇴적된다. 전해에서, 전해질에 함유된 납은 양도체인 납 산화물로서 퇴적되고, 반면에 안티몬은 불량도체인 안티몬 산화물로서 퇴적된다. 또한, 양도체인 납 산화물은, 전해의 중지(stopping) 시에 불량도체인 납 황산염으로 바뀐다. 또한, 각각이 모두 전극 표면 퇴적물인, 납 산화물인 납 황산염 또는 납 산화물 및 안티몬 산화물은, 전해의 시작 또는 중 지 시에 또는 전해 도중에 전해용 전극의 표면으로부터 떨어진다. 따라서, 전술한 산소 발생용 전극은, 전해용 전극으로서 전류 분포가 불균일해져서 호일의 두께가 불완전해지는 결과를 초래하며; 전해용 전극으로서 오랜 기간에 걸쳐 계속적으로 이용될 수 없는 단점을 갖는다.However, even in the electrode for oxygen generation described above, when used for electrolytic production in copper foil production or copper plating, on the surface of the electrode for electrolysis, a compound containing lead sulfate or lead sulfate and antimony oxide as a lead compound contained in the electrolyte is contained. In the case of copper foil manufacture, it deposits, and the compound containing lead oxide or lead oxide and antimony oxide as a lead compound contained in electrolyte is deposited in case of electrolyte copper plating. In electrolysis, lead contained in the electrolyte is deposited as lead oxide as a good conductor, while antimony is deposited as antimony oxide as a bad conductor. In addition, lead oxide, a good conductor, turns into lead sulfate, a poor conductor, at the time of stopping electrolysis. In addition, lead sulfate or lead oxide and antimony oxide, which are lead oxides, each of which is an electrode surface deposit, are separated from the surface of the electrode for electrolysis at the start or stop of electrolysis or during electrolysis. Therefore, the above-described oxygen generating electrode results in an uneven current distribution as the electrode for electrolysis, resulting in incomplete thickness of the foil; It has the disadvantage that it cannot be used continuously for a long time as an electrode for electrolysis.
그러한 경우, 전술의 산소 발생용 전극에서, 전해용으로 이용되어 온 전해용 전극의 표면을, 스미토모 3M 유한회사에 의해 제조된 광택제인 스카치-브라이트(SCOTCH-BRITE; 등록 상표)에 의해 닦음으로써, 납 화합물 또는 납 화합물과 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물은 제거되었으며, 따라서 전해용 전극이 재활성화되었다.In such a case, in the above-mentioned oxygen generating electrode, the surface of the electrolytic electrode that has been used for electrolysis is wiped with SCOTCH-BRITE (registered trademark), which is a polishing agent manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., Lead compounds or electrode surface deposits containing lead compounds and antimony oxide were removed, and the electrolytic electrode was then reactivated.
그러나, 전술한 산소 발생용 전극에서, 그것을 3개월간 연속해서 사용하는 경우, 전술한 광택제를 이용한 전해용 전극의 재활성화는 어려웠다.However, in the above-mentioned oxygen generating electrode, when using it continuously for three months, reactivation of the electrode for electrolysis using the above-mentioned brightening agent was difficult.
특허 문헌1 : 일본 등록특허 제2761751호Patent Document 1: Japanese Patent No. 2761751
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명의 목적은 전술한 관련 기술의 방법의 단점을 해결하고, 예를 들어 동박 제조 또는 구리 도금과 같은 산업용 전해에서의 전해를 통해 납 화합물 또는 납 화합물과 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물의 퇴적에 기인하여 그 활성이 감소된 전해용 전극의 표면에 퇴적된 것과 같은 납 화합물 또는 납 화합물과 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물을 효율적이고 용이하게 제거하는 방법을 제공하는 것이며, 특히, 금속 또는 금속 합금제 박막이 밸브 금속 또는 밸브 금속 합금제 전극 기판의 표면에 진공 스퍼터링에 의해 형성되고 전극 촉매층이 형성되어 박막의 표면을 도포하는 전해용 전극에서, 그에 의해 전해용 전극의 재활성화를 달성하는 것이다.The object of the present invention is to solve the disadvantages of the method of the related art described above, and to deposit lead compounds or electrode surface deposits containing lead compounds and antimony oxides, for example, through electrolysis in industrial electrolysis, such as copper foil production or copper plating. The present invention provides a method for efficiently and easily removing an electrode surface deposit containing a lead compound or lead compound and antimony oxide, such as deposited on the surface of an electrolytic electrode having reduced activity due to In an electrolytic electrode in which an alloy thin film is formed by vacuum sputtering on a surface of a valve metal or valve metal alloy electrode substrate and an electrode catalyst layer is formed to apply the surface of the thin film, thereby reactivating the electrolytic electrode. .
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1양태는, 납 화합물을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 전해용 전극의 표면에 퇴적되는 것에 기인하여 전해를 통해 활성이 감소된 전해용 전극을, 5질량% 내지 30질량%의 질산 및 5질량% 내지 20질량%의 수소 과산화물을 함유하는 수용액에 침지시키는 산 처리 단계; 및 50 내지 100MPa의 압력 하에 고압수 세척을 행하여, 납을 함유하는 전극 표면 퇴적물을 제거하는 고압수 세척 단계를 연속적으로 행함으로써, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계에 의해 활성이 감소된 전해용 전극을 재활성화하는 방법을 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides a 5 mass of an electrolytic electrode having reduced activity through electrolysis due to deposition of an electrode surface deposit containing a lead compound on the surface of the electrolytic electrode. An acid treatment step of immersing in an aqueous solution containing% to 30% by mass of nitric acid and 5% to 20% by mass of hydrogen peroxide; And performing a high pressure water wash under a pressure of 50 to 100 MPa to continuously perform a high pressure water wash step to remove lead-containing electrode surface deposits, thereby reducing activity by two steps of an acid treatment step and a high pressure water wash step. It is to provide a method for reactivating an electrode for electrolysis.
본 발명의 제2양태는, 전술한, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계를 포함하며, 전극 표면 퇴적물은 납 화합물 및 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.The second aspect of the present invention includes the two steps of the acid treatment step and the high pressure water washing step described above, wherein the electrode surface deposit is an electrode surface deposit containing a lead compound and antimony oxide. To provide.
본 발명의 제3양태는, 전술한, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계를 포함하며, 납 화합물은 납 산화물인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.The third aspect of the present invention comprises the two steps of the acid treatment step and the high pressure water washing step described above, wherein the lead compound is a lead oxide.
본 발명의 제4양태는, 전술한, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계를 포함하며, 전해는 구리 도금용 전해인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.A fourth aspect of the present invention is to provide a reactivation method comprising the above two steps of an acid treatment step and a high pressure water washing step, wherein the electrolysis is electrolytic for copper plating.
본 발명의 제5양태는, 전술한, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계를 포함하며, 전해용 전극은, 금속 또는 금속 합금제 박막을 밸브 금속(valve metal) 또는 밸브 금속 합금제 전극 기판의 표면 상에 진공 스퍼터링에 의해 형성하고, 박막의 표면을 전극 촉매층으로 도포함으로써 제작된 전해용 전극인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.The fifth aspect of the present invention includes the two steps of the acid treatment step and the high pressure water washing step described above, wherein the electrolytic electrode comprises a valve metal or a valve metal alloy electrode made of a metal or metal alloy thin film. It is an electrolytic electrode formed by vacuum sputtering on the surface of a board | substrate and apply | coating the surface of a thin film with an electrode catalyst layer, The reactivation method characterized by the above-mentioned.
본 발명의 제6양태는, 전술한, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계를 포함하며, 박막은, 티타늄, 탄탈, 니오븀, 지르코늄 및 하프늄으로 이루어지는 군으로부터 선택된 일 이상의 금속 또는 그 합금제 박막인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.The sixth aspect of the present invention includes the two steps of the acid treatment step and the high pressure water washing step described above, wherein the thin film is one or more metals or alloys thereof selected from the group consisting of titanium, tantalum, niobium, zirconium and hafnium. It is to provide a reactivation method characterized in that the thin film.
본 발명의 제7양태는, 전술한, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계를 포함하며, 전극 촉매층은 이리듐 산화물을 함유하는 전극 촉매층인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.A seventh aspect of the present invention is to provide a reactivation method comprising the above two steps of an acid treatment step and a high pressure water washing step, wherein the electrode catalyst layer is an electrode catalyst layer containing iridium oxide.
본 발명의 제8양태는, 전술한, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 2단계를 포함하며, 전극 표면 퇴적물을 제거한 후에 전극 촉매층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.The eighth aspect of the present invention includes the two steps of the acid treatment step and the high pressure water washing step described above, and further comprising the step of forming an electrode catalyst layer after removing the electrode surface deposits. To provide.
또한, 본 발명의 제9양태는, 전해용 전극을 재활성화하는 방법으로서, 납 화합물을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 전해용 전극의 표면에 퇴적되는 것에 기인하여 전해를 통해 활성이 감소된 전해용 전극을, 5질량% 내지 20질량%의 알칼리 금속 수산화물 수용액에 침지시키는 알칼리 처리 단계; 5질량% 내지 30질량%의 질산 및 5질량% 내지 20질량%의 수소 과산화물을 함유하는 수용액에 침지시키는 산 처리 단계; 및 50 내지 100MPa의 압력 하에 고압수 세척을 행하여, 납 및 안티몬을 함유하는 전극 표면 퇴적물을 제거하는 고압수 세척 단계를 연속적으로 행함으로써, 활성이 감소된 전해용 전극을 재활성화하는 전해용 전극 재활성화 방법을 제공한다.In addition, a ninth aspect of the present invention is a method of reactivating an electrode for electrolysis, wherein the electrode surface deposit containing a lead compound is deposited on the surface of the electrode for electrolysis, and the electrode for electrolysis is reduced in electrolysis. An alkali treatment step of dipping in an aqueous alkali metal hydroxide solution of 5% by mass to 20% by mass; An acid treatment step of immersing in an aqueous solution containing 5% by mass to 30% by mass of nitric acid and 5% by mass to 20% by mass of hydrogen peroxide; And an electrolytic electrode material for reactivating the electrolytic electrode having reduced activity by continuously performing a high pressure water washing under a pressure of 50 to 100 MPa to remove electrode surface deposits containing lead and antimony. Provide an activation method.
본 발명의 제10양태는, 전술한, 알칼리 처리 단계, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 3단계를 포함하며, 전극 표면 퇴적층은 납 화합물 및 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.A tenth aspect of the present invention includes the above three steps of an alkali treatment step, an acid treatment step and a high pressure water washing step, wherein the electrode surface deposit layer is an electrode surface deposit containing a lead compound and antimony oxide. It is to provide a reactivation method.
본 발명의 제11양태는, 전술한, 알칼리 처리 단계, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 3단계를 포함하며, 납 화합물은 납 황산염인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a reactivation method comprising the above three steps of an alkali treatment step, an acid treatment step and a high pressure water washing step, wherein the lead compound is lead sulfate.
본 발명의 제12양태는, 전술한, 알칼리 처리 단계, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 3단계를 포함하며, 전해는 동박(銅箔) 제조를 위한 전해인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.The twelfth aspect of the present invention includes the three steps of the above-described alkali treatment step, acid treatment step and high pressure water washing step, wherein the electrolysis is electrolysis for copper foil production. To provide.
본 발명의 제13양태는, 전술한, 알칼리 처리 단계, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 3단계를 포함하며, 전해용 전극은, 금속 또는 금속 합금제 박막을 밸브 금속 또는 밸브 금속 합금제 전극 기판의 표면 상에 진공 스퍼터링에 의해 형성하고, 박막을 전극 촉매층으로 도포함으로써 제작된 전해용 전극인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.The thirteenth aspect of the present invention includes the above three steps of an alkali treatment step, an acid treatment step, and a high pressure water washing step, wherein the electrolytic electrode includes a metal thin film made of metal or a metal alloy, and a metal made of valve metal or a valve metal alloy. It is an electrolytic electrode formed by vacuum sputtering on the surface of a substrate and produced by applying a thin film to an electrode catalyst layer.
본 발명의 제14양태는, 전술한, 알칼리 처리 단계, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 3단계를 포함하며, 박막은, 티타늄, 탄탈, 니오븀, 지르코늄 및 하프늄으로 이루어지는 군으로부터 선택된 일 이상의 금속 또는 그 합금제 박막인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.A fourteenth aspect of the present invention includes the three steps of the above-described alkali treatment step, acid treatment step and high pressure water washing step, wherein the thin film is at least one metal selected from the group consisting of titanium, tantalum, niobium, zirconium and hafnium. Or it provides a reactivation method characterized in that the alloy thin film.
본 발명의 제15양태는, 전술한, 알칼리 처리 단계, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 3단계를 포함하며, 전극 촉매층은 이리듐 산화물을 함유하는 전극 촉매층인 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다.A fifteenth aspect of the present invention includes the three steps of the above-described alkali treatment step, acid treatment step and high pressure water washing step, wherein the electrode catalyst layer is an electrode catalyst layer containing iridium oxide. It is.
본 발명의 제16양태는, 전술한, 알칼리 처리 단계, 산 처리 단계 및 고압수 세척 단계의 3단계를 포함하며, 전극 표면 퇴적물을 제거한 후에 전극 촉매층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재활성화 방법을 제공하는 것이다. The sixteenth aspect of the present invention includes the three steps of the above-described alkali treatment step, acid treatment step and high pressure water washing step, further comprising forming an electrode catalyst layer after removing the electrode surface deposits. It is to provide a reactivation method.
본 발명에 따르면, 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액을 이용한, 납 화합물로서 납 산화물 또는 납 산화물과 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물의 산 처리 단계에 의해, 납 수산화물 및 안티몬 산화물이 용해 및 제거될 수 있으며; 잔존하는 납 산화물 및 안티몬 산화물에 고압수 세척을 거치게 하는 고압수 세척 단계에 의해, 납 산화물 및 안티몬 산화물이 물리적으로 제거될 수 있다. 또한, 납 화합물이 납 황산염인 경우, 나트륨 수산화물 수용액을 이용한 알칼리 처리 단계에 의해, 납 황산염 또는 납 황산염과 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 납 수산화물로 전환되며; 다음으로, 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액을 이용한 산 처리 단계에 의해, 납 수산화물 및 안티몬 산화물이 용해 및 제거될 수 있으며; 잔존하는 납 및 안티몬에 고압수 세척을 거치게 하는 고압수 세척 단계에 의해, 납 및 안티몬이 물리적으로 제거될 수 있다. 따라서, 납 화합물 또는 납 화합물과 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 효율적이며 용이하게 제거될 수 있고, 그에 의해 전해용 전극의 재활성화가 용이해진다.According to the present invention, lead hydroxide and antimony oxide can be dissolved and removed by an acid treatment step of an electrode surface deposit containing lead oxide or lead oxide and antimony oxide as a lead compound using an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide. Can be; The lead oxide and antimony oxide may be physically removed by the high pressure water washing step of subjecting the remaining lead oxide and antimony oxide to the high pressure water wash. Further, when the lead compound is lead sulfate, an electrode surface deposit containing lead sulfate or lead sulfate and antimony oxide is converted to lead hydroxide by an alkali treatment step using an aqueous sodium hydroxide solution; Next, by the acid treatment step using an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide, lead hydroxide and antimony oxide can be dissolved and removed; The lead and antimony can be physically removed by a high pressure water washing step that causes the remaining lead and antimony to undergo high pressure washing. Therefore, an electrode surface deposit containing a lead compound or lead compound and antimony oxide can be removed efficiently and easily, thereby facilitating reactivation of the electrode for electrolysis.
발명의 상세한 설명Detailed description of the invention
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
예를 들어 구리 도금용 전해 등의 전해에서, 납 화합물로서 납 산화물 또는 납 산화물과 안티몬을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 전해용 전극의 표면에 퇴적되고, 전해용 전극의 활성이 감소된다. 그러한 경우, 본 발명에서는, 먼저, 산(acid) 처리 단계로서, 활성이 감소된 전해용 전극이 5질량% 내지 30질량%의 질산 및 5질량% 내지 20질량%의 수소 과산화물을 함유하는 수용액에 5 내지 15시간 동안 침지(dip)되어, 그에 의해 납 수산화물 및 안티몬 산화물은 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액에 용해되어 제거된다. 다음으로, 고압수 세척(washing) 단계로서, 전해용 전극은 50 내지 100MPa의 압력에서 고압수 세척을 거쳐, 잔존하는 납 및 안티몬 화합물을 물리적으로 제거하여, 활성이 감소된 전해용 전극을 재활성화한다.For example, in electrolysis such as electrolytic for copper plating, electrode surface deposits containing lead oxide or lead oxide and antimony as lead compounds are deposited on the surface of the electrolytic electrode, and the activity of the electrolytic electrode is reduced. In such a case, in the present invention, first, as an acid treatment step, an electrolytic electrode having reduced activity is contained in an aqueous solution containing 5% by mass to 30% by mass of nitric acid and 5% by mass to 20% by mass of hydrogen peroxide. Dipping for 5 to 15 hours, whereby lead hydroxide and antimony oxide are dissolved and removed in an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide. Next, as a high pressure water washing step, the electrolytic electrode undergoes high pressure water washing at a pressure of 50 to 100 MPa to physically remove the remaining lead and antimony compounds, thereby reactivating the electrolytic electrode whose activity is reduced. do.
한편, 예를 들어 동박 제조용 전해 등의 전해에서, 납 화합물로서 납 황산염 또는 납 황산염과 안티몬을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 전해용 전극의 표면에 퇴적되어, 전해용 전극의 활성을 감소시킨다. 그러한 경우에, 본 발명에서는, 먼저, 알칼리 처리 단계로서, 활성이 감소된 전해용 전극이 5질량% 내지 20질량%의 알칼리 금속 수산화물 수용액에 1 내지 3시간 동안 침지되어, 납과 안티몬을 함유하는 전극 표면 퇴적물에서의 납 황산염이 나트륨 수산화물 수용액에 의해 납 수산화물로 변환된다. 다음으로, 산 처리 단계로서, 전해용 전극이 5질량% 내지 30질량%의 질산 및 5질량% 내지 20질량%의 수소 과산화물을 함유하는 수용액에 5 내지 15시간 동안 침지되어, 납 수산화물과 안티몬 산화물은 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액에 용해되어 제거된다. 또한, 고압수 세척 단계에서, 전해용 전극은 50 내지 100MPa의 압력 하에서 고압수 세척을 거쳐 잔존하는 납 및 안티몬 화합물을 물리적으로 제거하여, 활성이 감소된 전해용 전극을 재활성화한다.On the other hand, in electrolysis such as electrolytic for copper foil production, electrode surface deposits containing lead sulfate or lead sulfate and antimony as lead compounds are deposited on the surface of the electrode for electrolysis, thereby reducing the activity of the electrode for electrolysis. In such a case, in the present invention, first, as an alkali treatment step, an electrolytic electrode having reduced activity is immersed in an aqueous solution of 5% by mass to 20% by mass of an alkali metal hydroxide for 1 to 3 hours to contain lead and antimony. Lead sulphate in the electrode surface deposits is converted to lead hydroxide by aqueous sodium hydroxide solution. Next, as an acid treatment step, the electrolytic electrode was immersed in an aqueous solution containing 5% by mass to 30% by mass of nitric acid and 5% by mass to 20% by mass of hydrogen peroxide for 5 to 15 hours, whereby lead hydroxide and antimony oxide were used. Silver is dissolved and removed in an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide. In addition, in the high pressure water washing step, the electrolytic electrode undergoes high pressure water washing under a pressure of 50 to 100 MPa to physically remove the remaining lead and antimony compounds, thereby reactivating the electrolytic electrode having reduced activity.
산 처리 단계에서, 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액에서 질산의 농도가 30질량%를 초과하거나, 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액에서 수소 과산화물의 농도가 20질량%를 초과하면, 예를 들어 티타늄인 전해용 전극의 기판이 부식되기 시작할 뿐만 아니라, 전해용 전극의 전극 촉매층이 벗겨질 가능성이 있다. 반면, 질산의 농도가 5질량% 미만이거나 수소 과산화물의 농도가 5질량% 미만이면, 납 수산화물 및 안티몬 산화물을 용해하는 반응이 불충분하다. 그러한 이유로, 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액에서 질산의 농도는 5질량% 내지 30질량%; 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액에서 수소 과산화물의 농도는 5질량% 내지 20질량%일 것이 요구된다. 또한, 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액에 전해용 전극을 침지시키는 시간은 5시간 이상일 것이 요구되며, 바람직하게는 15시간 이상이다.In the acid treatment step, if the concentration of nitric acid exceeds 30 mass% in an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide, or the concentration of hydrogen peroxide in an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide exceeds 20 mass%, for example, titanium Not only does the substrate of the phosphorus electrolytic electrode start to corrode, but the electrode catalyst layer of the electrolytic electrode may be peeled off. On the other hand, when the concentration of nitric acid is less than 5% by mass or the concentration of hydrogen peroxide is less than 5% by mass, the reaction for dissolving lead hydroxide and antimony oxide is insufficient. For that reason, the concentration of nitric acid in an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide is 5% by mass to 30% by mass; The concentration of hydrogen peroxide in the aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide is required to be 5% by mass to 20% by mass. In addition, the time for immersing the electrode for electrolysis in an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide is required to be 5 hours or more, preferably 15 hours or more.
알칼리 처리 단계에서, 알칼리 금속 수산화물은 바람직하게는 나트륨 수산화물 또는 칼륨 수산화물이다. 수용액에서의 알칼리 금속 수산화물의 농도가 20질량%를 초과하면, 예를 들어 티타늄인 전해용 전극의 기판은 부식하기 시작하며, 따라서, 수용액의 알칼리 금속 수산화물의 농도는 20질량% 이하일 것이 요구된다. 한편, 수용액에서의 알칼리 금속 수산화물의 농도가 5질량% 미만이면, 납 및 안티몬을 함유하는 전극 표면 퇴적물의 납 황산염을 납 수산화물로 변환하는 반응이 충분하지 않다. 따라서, 수용액에서 알칼리 금속 수산화물의 농도는 5질량% 내지 20질량%일 것이 요구된다. 또한, 전해용 금속을 알칼리 금속 수산화물 수용액에 침지시키는 시간이 3시간을 초과하면, 예를 들어 티타늄인 전해용 전극의 기판은 부식되기 시작하며, 따라서, 알칼리 금속 수산화물 수용액에 전해용 금속을 침지시키는 시간은 3시간 이하일 필요가 있다.In the alkali treatment step, the alkali metal hydroxide is preferably sodium hydroxide or potassium hydroxide. When the concentration of the alkali metal hydroxide in the aqueous solution exceeds 20% by mass, the substrate of the electrolytic electrode, for example, titanium, starts to corrode, and therefore, the concentration of the alkali metal hydroxide in the aqueous solution is required to be 20% by mass or less. On the other hand, when the concentration of the alkali metal hydroxide in the aqueous solution is less than 5% by mass, the reaction for converting lead sulfate of the electrode surface deposit containing lead and antimony into lead hydroxide is not sufficient. Therefore, the concentration of the alkali metal hydroxide in the aqueous solution is required to be 5% by mass to 20% by mass. Further, when the time for immersing the electrolytic metal in the aqueous alkali metal hydroxide solution exceeds 3 hours, for example, the substrate of the electrolytic electrode, which is titanium, begins to corrode, and thus, the electrolytic metal is immersed in the aqueous alkali metal hydroxide solution. The time needs to be 3 hours or less.
또한, 고압수 세척 단계에서, 잔존하는 납 및 안티몬 화합물을 물리적으로 제거하기 위하여, 고압수 세척은 50 내지 100MPa의 압력 하에서 행해질 필요가 있다. 고압수 세척을 위한 압력이 50MPa 미만이면 제거 효율이 낮고, 반면에 100MPa를 초과하면, 예를 들어 티타늄인 전해용 전극의 기판에 구멍이 뚫린다.In addition, in the high pressure water washing step, in order to physically remove the remaining lead and antimony compounds, the high pressure water washing needs to be performed under a pressure of 50 to 100 MPa. If the pressure for washing the high pressure water is less than 50 MPa, the removal efficiency is low, whereas if it exceeds 100 MPa, a hole is drilled in the substrate of the electrolytic electrode, for example, titanium.
또한, 본 발명에서, 전술한 바와 같이, 전극 퇴적물의 제거 후에 전극 촉매층이 소모되는 때, 전술한 방법에 의하여 나중에 전극 촉매층이 새롭게 형성된다.Further, in the present invention, as described above, when the electrode catalyst layer is consumed after removal of the electrode deposit, the electrode catalyst layer is newly formed later by the above-described method.
전해용 전극의 전극 기판에 대해서, 금속 재료가 이용되며, 도전성 및 적절한 강성을 갖는 한 그 재질 및 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 양호한 내식성을 갖는 밸브 금속, 예를 들어 티타늄, 탄탈, 니오븀, 및 지르코늄, 또는 그 합금이 적절하다. 내식성 도포를 갖는 비정질층에 의해 전극 기재의 표면이 효율적으로 내식성으로 만들어지면, 예를 들어 구리 및 알루미늄 등의 양호한 도전성을 갖는 금속을 이용하는 것도 가능하다. 전극 기판에는, 필요에 따라, 어닐링, 블라스팅 등, 또는 예를 들어 산 세척에 의한 표면 세정(cleaning) 등과 같은 물리적 또는 화학적 전처리에 의해 미리 표면 처리를 적절히 행한다.A metal material is used for the electrode substrate of the electrode for electrolysis, and the material and shape are not particularly limited as long as it has conductivity and appropriate rigidity. Valve metals having good corrosion resistance, for example titanium, tantalum, niobium, and zirconium, or alloys thereof, are suitable. If the surface of an electrode base material is made corrosion-resistant efficiently by the amorphous layer which has corrosion-resistant coating, it is also possible to use the metal which has favorable electroconductivity, such as copper and aluminum, for example. If necessary, surface treatment is appropriately performed on the electrode substrate by physical or chemical pretreatment such as annealing, blasting, or the like, for example, surface cleaning by acid washing.
다음으로, 금속제 박막이 기판의 표면에 형성된다. 박막을 형성하는 금속은, 양호한 도전성 및 내식성을 갖거나 기판이나 전극 촉매층에 대하여 양호한 접착성을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 물질의 통상적인 예는, 모두 우수한 내식성을 갖는 티타늄, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 및 하프늄, 그리고 그 합금이다. 이들 재료는 예를 들어 티타늄과 같은 밸브 금속제 전극 기판에 특히 양호한 접착성을 갖는다.Next, a metal thin film is formed on the surface of the substrate. The metal which forms a thin film is not specifically limited as long as it has favorable electroconductivity and corrosion resistance, or a favorable adhesiveness with respect to a board | substrate or an electrode catalyst layer. Typical examples of materials are titanium, tantalum, niobium, zirconium, and hafnium, and their alloys, all of which have good corrosion resistance. These materials have particularly good adhesion to valve metal electrode substrates such as titanium, for example.
그러한 박막을 전극 기판에 형성하는 방법으로서, 진공 스퍼터링에 의한 박 막 형성 방법이 채택된다. 진공 스퍼터링 방법에 의하면, 그레인(grain) 무경계 비정질 형태로 박막을 얻는 것이 용이하다. 진공 스퍼터링에 있어서, 직류 전류 스퍼터링, 고주파 스퍼터링, 아크 이온 도금, 이온 빔 도금, 및 클러스터 이온 빔 방법 등의 다양한 방법이 적용가능하다. 원하는 물리적 특성을 갖는 박막은, 진공도(vacuum degree), 기판의 온도, 목표 플레이트의 조성물 또는 순도, 및 퇴적률(인가될 전력)과 같은 조건을 적절히 설정함으로써 획득될 수 있다. 박막의 형성에 기인한 표면 수정(modify)층의 두께는 통상적으로 0.1 내지 10㎛의 범위이며, 내식성, 생산성 등 실제적으로 유용한 관점으로부터 선택될 수도 있다. 따라서, 그레인 무경계 비정질층의 박막의 형성에 의하여 표면이 수정된 전극 기판은, 그 기판의 열적 산화에 대한 우수한 특성, 즉 산화막의 성장 행동에서의 현저한 특성을 발생시킬 수 있다. 시판의 순수 티타늄 플레이트(TP2B)를 탈지(degreasing)와 산 세척에 의한 표면 세정을 거침으로써 제작된 티타늄 플레이트, 및 진공 스퍼터링에 의해 표면에 순수 티타늄의 박막 도포를 형성함으로써 제작된 티타늄 플레이트 각각은, 티타늄 플레이트를 타겟으로 이용하는 동안, 티타늄에 정밀한 산화막을 형성할 수 있는 조건 하에서 0 내지 5시간 동안 450℃ 내지 600℃의 공기 분위기의 균일한 온도 분포를 갖는 전기로(electric furnace)에서 열처리되었다. 그 결과, 이전의 원래의 티타늄 플레이트와 비교하여, 나중의 표면 수정(modify)된 티타늄 플레이트는 컬러 톤이 단조롭고; 스폿(spot)과 같은 컬러 불균일이 관찰되지 않았고; 산화막의 성장이 매우 균질(homogenous)하며; 산화막의 성장 속도가 느린, 구별되는 차이점을 나타냈다. 산화막의 성장을 억제하는 이러한 효과는, 비정질층 의 재료 조성이 단일 금속이 아니라 합금 조성물로 만들어질 때 현저하다. 열적 산화에 대한 표면 수정(modify)층의 균질화 및 억제 효과는, 후술하는 바와 같이 전극 촉매층 형성 단계에서 열적 영향의 완화 뿐만 아니라 전해에서 전기기계적 산화에 대한 완화 효과도 발생시킴으로써, 전극의 내구성의 향상에 크게 기여한다.As a method of forming such a thin film on an electrode substrate, a thin film formation method by vacuum sputtering is adopted. According to the vacuum sputtering method, it is easy to obtain a thin film in a grainless amorphous form. In vacuum sputtering, various methods such as direct current sputtering, high frequency sputtering, arc ion plating, ion beam plating, and cluster ion beam methods are applicable. Thin films having desired physical properties can be obtained by appropriately setting conditions such as vacuum degree, temperature of the substrate, composition or purity of the target plate, and deposition rate (power to be applied). The thickness of the surface modifying layer due to the formation of the thin film is usually in the range of 0.1 to 10 mu m, and may be selected from practically useful viewpoints such as corrosion resistance and productivity. Therefore, an electrode substrate whose surface is modified by the formation of a thin film of a grain boundary amorphous layer can generate excellent characteristics for thermal oxidation of the substrate, that is, remarkable characteristics in the growth behavior of the oxide film. The titanium plate produced by degreasing commercially available pure titanium plate (TP2B) and cleaning the surface by acid washing, and each titanium plate produced by forming a thin film coating of pure titanium on the surface by vacuum sputtering, While using a titanium plate as a target, heat treatment was performed in an electric furnace having a uniform temperature distribution in an air atmosphere of 450 ° C. to 600 ° C. for 0 to 5 hours under conditions capable of forming a fine oxide film on titanium. As a result, compared to the original titanium plate, the later surface modified titanium plate is monotonous in color tone; No color irregularities such as spots were observed; The growth of the oxide film is very homogenous; The difference of the slow growth rate of the oxide film was shown. This effect of suppressing the growth of the oxide film is remarkable when the material composition of the amorphous layer is made of an alloy composition rather than a single metal. The homogenization and suppression effect of the surface modifying layer on thermal oxidation not only reduces the thermal effect in the electrode catalyst layer formation step but also the relaxation effect on electromechanical oxidation in electrolysis as described below, thereby improving the durability of the electrode. Contributes greatly.
그 후, 박막이 형성된 전극 기판은, 전극 촉매층으로 도포되어 전해용 전극이 제공된다. 전극 촉매층으로서, 용도에 따라 다양한 공지의 재료가 적용될 수 있으며, 전극 촉매층은 특별히 한정되지 않는다. 내구성을 요하는 산소 발생 반응에 대해, 이리듐 산화물과 같은 백금족 금속 산화물을 함유하는 재료가 적절하다. 전극 촉매층을 도포하는 방법으로서, 다양한 방법이 공지되어 있으며, 적절히 적용될 수 있다. 열적 분해(decomposition) 방법이 통상적인 방법이다. 예를 들어 염화물, 질화물, 알콕시화물 및 동조체(resonates)와 같은 전극 도포층 성분 금속의 원재료의 염은, 염산, 질산, 알콜 및 유기 용매와 같은 용매에 용해되어, 도포액을 형성하며, 그 도포액은 표면 수정된 기판의 표면에 적용되어, 건조 후에, 예를 들어 공기와 같은 산화 분위기에서 배킹 로(backing furnace)에서 열처리된다. Thereafter, the electrode substrate on which the thin film is formed is coated with an electrode catalyst layer to provide an electrode for electrolysis. As the electrode catalyst layer, various known materials can be applied according to the use, and the electrode catalyst layer is not particularly limited. For oxygen generating reactions that require durability, materials containing platinum group metal oxides such as iridium oxide are suitable. As a method for applying the electrode catalyst layer, various methods are known and can be appropriately applied. The thermal decomposition method is a common method. Salts of raw materials of the electrode coating layer component metals, such as chlorides, nitrides, alkoxides and resonates, for example, are dissolved in solvents such as hydrochloric acid, nitric acid, alcohols and organic solvents to form a coating liquid. The coating liquid is applied to the surface of the surface-modified substrate and heat-treated in a backing furnace after drying, for example in an oxidizing atmosphere such as air.
또한, 금속 산화물이 미리 준비되고 적절한 유기 접합제 및 유기 용매가 추가되어 페이스트를 형성하고 그 후 전극 기판에 인쇄되고 베이킹되는 후막 방법, 또는 CVD 방법을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 전극 촉매층으로 도포하기 전에 전술의 표면 수정된 기판이 열적으로 처리되어 그 표면에 매우 얇은 고온 산화막 층을 중간층으로서 형성하는 방법, 열적 분해, CVD 방법 등에 의해 중간층으로서 금속 산화물층이 제공될 수도 있다. 이러한 중간층에 의해, 전극 촉매층의 접착 강도는 증가하고, 기판의 열적 산화 또는 전기적 산화에 대한 보호 효과가 기대될 수 있으며, 그에 따라, 기판 상의 박막에 의한 전술의 필수적인 효과 뿐만 아니라 전해용 전극의 내구성의 추가적인 향상도 획득하는 것이 가능하다.It is also possible to apply a thick film method, or a CVD method, in which a metal oxide is prepared in advance and an appropriate organic binder and organic solvent are added to form a paste and then printed and baked on the electrode substrate. In addition, the metal oxide layer may be provided as an intermediate layer by a method of thermally treating the surface-modified substrate described above before application to the electrode catalyst layer to form a very thin high temperature oxide layer as an intermediate layer, thermal decomposition, CVD method, or the like on the surface thereof. have. By this intermediate layer, the adhesive strength of the electrode catalyst layer is increased, and a protective effect against thermal or electrical oxidation of the substrate can be expected, and accordingly, the durability of the electrode for electrolysis as well as the essential effect of the above-mentioned by the thin film on the substrate can be expected. It is also possible to obtain further improvements of.
실시예Example
다음으로, 다음의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Next, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
JIS 1급 티타늄 플레이트의 표면이, 아이언 그리드(#120)를 이용한 건조 블라스트 처리, 및 (105℃에서) 20% 황산 수용액에서 10분 동안 산 세척 처리를 거쳐, 그에 의해 전극 기판의 세척 처리를 행하였다. 세척된 전극 기판은 아크 이온 도금 장치에 설정되어, 순수 티타늄 재료로 스퍼터링 도포를 거쳤다. 도포 조건은 다음과 같다.The surface of the JIS grade 1 titanium plate was subjected to a dry blast treatment using an iron grid (# 120) and an acid wash treatment for 10 minutes in a 20% sulfuric acid aqueous solution (at 105 DEG C), thereby washing the electrode substrate. It was. The cleaned electrode substrate was set in an arc ion plating apparatus and subjected to sputtering application with pure titanium material. Application conditions are as follows.
타겟 : JIS 1급 티타늄 원판 (뒷면은 수냉(water-cool)됨) Target: JIS Grade 1 titanium disc (back side is water-cooled)
진공도 : 1.0 × 10-2 Torr (아르곤 가스가 도입되어 제거)Vacuum degree: 1.0 × 10 -2 Torr (argon gas is introduced and removed)
인가된 전력 : 500W (3.0kV)Applied Power: 500W (3.0kV)
기판 온도 : 150℃ (스퍼터링에서)Substrate temperature: 150 ℃ (at sputtering)
시간 : 35분Time: 35 minutes
도포 두께 : 2 마이크론 (중량 증가로 계산됨)Coating thickness: 2 microns (calculated by weight increase)
스퍼터링 도포 후에 행해진 X-레이 회절 분석의 결과로서, 기판 벌크에 위치한 예리한 결정 피크 및 스퍼터링 도포에 위치한 넓은 패턴이 관찰되었으며, 도포는 비정질이었다.As a result of the X-ray diffraction analysis performed after the sputtering application, a sharp crystal peak located in the substrate bulk and a wide pattern located in the sputtering application were observed, and the application was amorphous.
다음으로, 이리듐 4염화물 및 탄탈 5염화물이 35% 염산에 용해되어 도포액을 형성하고, 그 후, 전술의 스퍼터링 도포 처리가 완료된 기판에 브러시 도포된다. 건조 후에, 기판은 공기 순환 전기로에서 (550℃에서 20분 동안) 열적 분해 도포를 거쳐, 이리듐 산화물과 탄탈 산화물의 고용체로 만들어진 전극 촉매층을 형성한다. 1회의 브러시 도포의 도포 두께에 대하여, 전술의 도포액의 양은, 이리듐 금속에 대하여 실질적으로 1.0g/m2가 되도록 설정되었다.Next, iridium tetrachloride and tantalum pentachloride are dissolved in 35% hydrochloric acid to form a coating liquid, and then brush applied to the substrate on which the above-mentioned sputtering coating process is completed. After drying, the substrate is subjected to thermal decomposition application (for 20 minutes at 550 ° C.) in an air circulation electric furnace to form an electrode catalyst layer made of a solid solution of iridium oxide and tantalum oxide. The amount of the above-described coating liquid was set so as to be substantially 1.0 g / m 2 with respect to the iridium metal with respect to the coating thickness of single brush application.
도포에서 베이킹까지의 실시가 12회 반복되어 전해용 전극을 제작하였다. 그렇게 제작된 전해용 전극은 다음의 조건 하에서 전해를 거쳤다.The application from baking to baking was repeated 12 times to produce an electrode for electrolysis. The electrolytic electrode thus produced was subjected to electrolysis under the following conditions.
전류 밀도 : 125 A/dm2 Current density: 125 A / dm 2
전해 온도 : 60℃Electrolytic Temperature: 60 ℃
전해질 : 납 염화물을 함유하는 구리 도금용 모의액(simulated liquid)Electrolyte: Simulated liquid for copper plating containing lead chloride
사용된 전해용 전극은 6개월의 경과 후에 기능하지 않게 되었다. 다음으로, 이 전해용 전극은 다음의 조건 하에서 재활성화 처리를 거쳤다.The electrolytic electrode used became inoperative after 6 months. Next, this electrolytic electrode went through the reactivation process under the following conditions.
납 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물이 전극의 표면에 형성되었다. 납 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물을 갖는 전해용 전극은, 산 처리 단계로서, 5질량%의 질산 및 5질량%의 수소 과산화물의 수용액에 15시간 동안 침지되었으며, 그 후, 고압수 세척 단계로서, 50MPa의 압력 하에 고압수 세척을 거쳤다. 그 결과, 전해용 전극의 표면에 퇴적된 납 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물은 완전히 제거될 수 있었다.An electrode surface deposit containing lead oxide was formed on the surface of the electrode. The electrolytic electrode having an electrode surface deposit containing lead oxide was immersed in an aqueous solution of 5 mass% nitric acid and 5 mass% hydrogen peroxide for 15 hours as an acid treatment step, and then as a high pressure water washing step, High pressure water washing under 50 MPa pressure. As a result, electrode surface deposits containing lead oxide deposited on the surface of the electrolytic electrode could be completely removed.
그 후, 현재 전해용 전극의 전극 촉매층의 이리듐 산화물의 양이 측정되었다. IrO2의 양이 5g/m2 미만이었을 때, 도포가 추가되었고, 반면 이리듐 산화물의 양이 5g/m2 이상이었을 때, 전해용 전극은 그대로 재사용되었다.Then, the quantity of the iridium oxide of the electrode catalyst layer of the electrode for electrolysis was measured now. Application was added when the amount of IrO 2 was less than 5 g / m 2 , whereas when the amount of iridium oxide was 5 g / m 2 or more, the electrolytic electrode was reused as it is.
전술의 전해 조건에서 전해가 행해졌다. 그 결과, 전해용 전극은 새로운 물품과 마찬가지로 6개월에 걸쳐 사용될 수 있었다.Electrolysis was performed under the above-described electrolysis conditions. As a result, the electrolytic electrode could be used over six months, like a new article.
실시예2 Example 2
전술의 실시예1에서, 납 염화물 및 안티몬 산화물을 함유하는 구리 도금용 모의액이 전해질로서 사용되었으며, 실시예1에서와 동일한 조건 하에서 동일한 실시가 행해졌다. 그 결과, 실시예1과 동일한 결과가 획득되었다.In Example 1 described above, a simulation solution for copper plating containing lead chloride and antimony oxide was used as the electrolyte, and the same implementation was carried out under the same conditions as in Example 1. As a result, the same result as in Example 1 was obtained.
실시예3Example 3
JIS 1급 티타늄 플레이트의 표면이, 아이언 그리드(#120)를 이용한 건조 블라스트 처리, 및 (105℃에서) 20% 황산 수용액에서 10분 동안 산 세척 처리를 거 쳐, 그에 의해 전극 기판의 세척 처리를 행하였다. 세척된 전극 기판은 아크 이온 도금 장치에 설정되어, 순수 티타늄 재료로 스퍼터링 도포를 거쳤다. 도포 조건은 다음과 같다.The surface of the JIS grade 1 titanium plate was subjected to a dry blast treatment using an iron grid (# 120) and an acid wash treatment (at 105 ° C.) in a 20% sulfuric acid solution for 10 minutes, thereby cleaning the electrode substrate. It was done. The cleaned electrode substrate was set in an arc ion plating apparatus and subjected to sputtering application with pure titanium material. Application conditions are as follows.
타겟 : JIS 1급 티타늄 원판 (뒷면은 수냉됨) Target: JIS Class 1 Titanium Disc (back side is water cooled)
진공도 : 1.0 × 10-2 Torr (아르곤 가스가 도입되어 제거)Vacuum degree: 1.0 × 10 -2 Torr (argon gas is introduced and removed)
인가된 전력 : 500W (3.0kV)Applied Power: 500W (3.0kV)
기판 온도 : 150℃ (스퍼터링에서)Substrate temperature: 150 ℃ (at sputtering)
시간 : 35분Time: 35 minutes
도포 두께 : 2 마이크론 (중량 증가로 계산됨)Coating thickness: 2 microns (calculated by weight increase)
스퍼터링 도포 후에 행해진 X-레이 회절 분석의 결과로서, 기판 벌크에 위치한 예리한 결정 피크 및 스퍼터링 도포에 위치한 넓은 패턴이 관찰되었으며, 도포는 비정질이었다.As a result of the X-ray diffraction analysis performed after the sputtering application, a sharp crystal peak located in the substrate bulk and a wide pattern located in the sputtering application were observed, and the application was amorphous.
다음으로, 이리듐 4염화물 및 탄탈 5염화물이 35% 염산에 용해되어 도포액을 형성하고, 그 후, 전술의 스퍼터링 도포 처리가 완료된 기판에 브러시 도포된다. 건조 후에, 기판은 공기 순환 전기로에서 (550℃에서 20분 동안) 열 분해 도포를 거쳐, 이리듐 산화물과 탄탈 산화물의 고용체로 만들어진 전극 촉매층을 형성한다. 1회의 브러시 도포의 도포 두께에 대하여, 전술의 도포액의 양은, 이리듐 금속에 대하여 실질적으로 1.0g/m2가 되도록 설정되었다.Next, iridium tetrachloride and tantalum pentachloride are dissolved in 35% hydrochloric acid to form a coating liquid, and then brush applied to the substrate on which the above-mentioned sputtering coating process is completed. After drying, the substrate is subjected to pyrolysis application (for 20 minutes at 550 ° C.) in an air circulation electric furnace to form an electrode catalyst layer made of a solid solution of iridium oxide and tantalum oxide. The amount of the above-described coating liquid was set so as to be substantially 1.0 g / m 2 with respect to the iridium metal with respect to the coating thickness of single brush application.
도포에서 베이킹까지의 실시가 12회 반복되어 전해용 전극을 제작하였다. 그렇게 제작된 전해용 전극은 다음의 조건 하에서 전해를 거쳤다.The application from baking to baking was repeated 12 times to produce an electrode for electrolysis. The electrolytic electrode thus produced was subjected to electrolysis under the following conditions.
전류 밀도 : 125 A/dm2 Current density: 125 A / dm 2
전해 온도 : 60℃Electrolytic Temperature: 60 ℃
전해질 : 납 황산염을 함유하는 동박 제조용 모의액Electrolyte: Simulation solution for the production of copper foil containing lead sulfate
사용된 전해용 전극은 6개월의 경과 후에 기능하지 않게 되었다. 다음으로, 이 전해용 전극은 다음의 조건 하에서 재활성화 처리를 거쳤다.The electrolytic electrode used became inoperative after 6 months. Next, this electrolytic electrode went through the reactivation process under the following conditions.
알칼리 처리 단계로서, 납 황산염 및 안티몬 산화물을 함유하는 전극 표면 퇴적물을 표면에 갖는 전해용 전극이, 5질량% 나트륨 수산화물 수용액에 3시간 동안 침지되었고, 산 처리 단계로서, 5질량%의 질산 및 5질량%의 수소 과산화물의 수용액에 15시간 동안 침지되었고, 그 후, 고압수 세척 단계로서, 50MPa의 압력 하에서 고압수 세척을 거쳤다. 그 결과, 전해용 전극에 퇴적된 납 황산염을 함유하는 전극 표면 퇴적물은 완전히 제거될 수 있었다.As an alkali treatment step, an electrolytic electrode having an electrode surface deposit containing lead sulfate and antimony oxide on the surface was immersed in a 5 mass% sodium hydroxide aqueous solution for 3 hours, and as an acid treatment step, 5 mass% nitric acid and 5 It was immersed in an aqueous solution of mass% hydrogen peroxide for 15 hours, and then subjected to high pressure water washing under a pressure of 50 MPa as a high pressure water washing step. As a result, electrode surface deposits containing lead sulfate deposited on the electrolytic electrode could be completely removed.
그 후, 현재 전해용 전극의 전극 촉매층의 이리듐 산화물의 양이 측정되었다. IrO2의 양이 5g/m2 미만이었을 때, 도포가 추가되었고, 반면 이리듐 산화물의 양이 5g/m2 이상이었을 때, 전해용 전극은 그대로 재사용되었다. 전술의 전해 조건에서 전해가 행해졌다. 그 결과, 전해용 전극은 새로운 물품과 마찬가지로 6개월에 걸쳐 사용될 수 있었다.Then, the quantity of the iridium oxide of the electrode catalyst layer of the electrode for electrolysis was measured now. Application was added when the amount of IrO 2 was less than 5 g / m 2 , whereas when the amount of iridium oxide was 5 g / m 2 or more, the electrolytic electrode was reused as it is. Electrolysis was performed under the above-described electrolysis conditions. As a result, the electrolytic electrode could be used over six months, like a new article.
실시예4Example 4
실시예3에서 제작된 바와 같은 전극이 55℃의 전해 온도와 80 A/dm2의 전류 밀도에서 사용되었다. 그 결과, 10개월의 경과 후에 호일을 제조하는 것이 불가능하게 되었다.An electrode as prepared in Example 3 was used at an electrolytic temperature of 55 ° C. and a current density of 80 A / dm 2 . As a result, it became impossible to manufacture the foil after 10 months passed.
그 전극은 10질량%의 나트륨 수산화물 수용액에 1시간 동안 침지되었으며, 10질량%의 질산 및 10질량%의 수소 과산화물 수용액에 15시간 동안 침지되었으며, 그 후, 70MPa의 압력 하에 고압수 세척을 거쳤다. 그 결과, 전해용 전극의 표면에 퇴적된 납 및 안티몬을 함유하는 전극 표면 퇴적물은 완전히 제거될 수 있었으며, 그 전해용 전극은 10개월 추가로 더 사용될 수 있었다.The electrode was immersed in 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution for 1 hour, immersed in 10 mass% nitric acid and 10 mass% hydrogen peroxide aqueous solution for 15 hours, and then washed with high pressure water under pressure of 70 MPa. As a result, electrode surface deposits containing lead and antimony deposited on the surface of the electrolytic electrode could be completely removed, and the electrolytic electrode could be used for an additional 10 months.
실시예5Example 5
실시예3에서 제작된 바와 같은 전극이 45℃의 전해 온도와 50 A/dm2의 전류 밀도에서 사용되었다. 그 결과, 12개월의 경과 후에 호일을 제조하는 것이 불가능하게 되었다.An electrode as prepared in Example 3 was used at an electrolytic temperature of 45 ° C. and a current density of 50 A / dm 2 . As a result, it became impossible to manufacture the foil after 12 months.
그 전극은 20질량%의 나트륨 수산화물 수용액에 2시간 동안 침지되었으며, 30질량%의 질산 및 20질량%의 수소 과산화물 수용액에 15시간 동안 침지되었으며, 그 후, 100MPa의 압력 하에 고압수 세척을 거쳤다. 그 결과, 전해용 전극의 표면에 퇴적된 납 및 안티몬을 함유하는 전극 표면 퇴적물은 완전히 제거될 수 있었으며, 그 전해용 전극은 12개월 추가로 더 사용될 수 있었다.The electrode was immersed in 20 mass% aqueous sodium hydroxide solution for 2 hours, immersed in 30 mass% nitric acid and 20 mass% hydrogen peroxide aqueous solution for 15 hours, and then washed under high pressure water under pressure of 100 MPa. As a result, electrode surface deposits containing lead and antimony deposited on the surface of the electrolytic electrode could be completely removed, and the electrolytic electrode could be used for an additional 12 months.
실시예6Example 6
전술의 실시예3에서, 납 황산염 및 안티몬 산화물을 함유하는 동박 제조용 모의액이 전해질로서 사용되었으며, 실시예3에서와 동일한 조건 하에서 동일한 실시가 행해졌다. 그 결과, 실시예3과 동일한 결과가 획득되었다.In Example 3 mentioned above, the simulation liquid for copper foil containing lead sulfate and antimony oxide was used as electrolyte, and the same implementation was carried out under the same conditions as in Example 3. As a result, the same result as in Example 3 was obtained.
비교예1Comparative Example 1
한편, 질산 및 수소 과산화물을 함유하는 수용액 대신에 질산 또는 수소 과산화물만이 이용되었을 경우에, 퇴적물의 용해 및 제거 반응의 효율은 좋지 않았다. 또한, 질산 대신에 황산이 이용되었을 경우에, 반응 효율은 유사하게 매우 좋지 않았으며, 그 전해용 전극은 이용될 수 없었다. 또한, 질산 대신에 염산이 이용되었을 경우에, 작업 환경이 더 나빠지는 결점이 있었다.On the other hand, when only nitric acid or hydrogen peroxide was used in place of an aqueous solution containing nitric acid and hydrogen peroxide, the efficiency of dissolution and removal reaction of the deposit was not good. Also, when sulfuric acid was used instead of nitric acid, the reaction efficiency was similarly very poor, and the electrolytic electrode could not be used. In addition, when hydrochloric acid was used instead of nitric acid, there was a disadvantage that the working environment worsened.
본 발명은, 전해 구리 파우더나 전해 동박의 제조 또는 구리 도금 뿐만 아니라 다른 용도에 대해서도, 전해용 전극의 다양한 재활성화 방법에 적용가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to various reactivation methods of an electrode for electrolysis not only for the production of electrolytic copper powder or electrolytic copper foil or for copper plating but also for other uses.
비록 본 발명이 구체적인 실시형태를 참조하여 상세히 설명되었지만, 그 본질 및 범위에서 일탈함이 없이 다양한 변경 및 개조가 행해질 수 있음은 당해 기술에 숙련된 자에게는 자명하다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope thereof.
이 출원은 일본 특허출원 제2006-313252호(출원일: 2006년 11월 20일) 및 제2007-230379호(출원일: 2007년 9월 5일)에 기초한 것이며, 그 내용은 여기에 참조 로서 편입된다.This application is based on Japanese Patent Application Nos. 2006-313252 (filed November 20, 2006) and 2007-230379 (filed September 5, 2007), the contents of which are incorporated herein by reference. .
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