KR20190039219A - 전극용 타이타늄 합금판 - Google Patents

전극용 타이타늄 합금판 Download PDF

Info

Publication number
KR20190039219A
KR20190039219A KR1020197006894A KR20197006894A KR20190039219A KR 20190039219 A KR20190039219 A KR 20190039219A KR 1020197006894 A KR1020197006894 A KR 1020197006894A KR 20197006894 A KR20197006894 A KR 20197006894A KR 20190039219 A KR20190039219 A KR 20190039219A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxide film
mass
titanium alloy
catalyst layer
electrodes
Prior art date
Application number
KR1020197006894A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102190540B1 (ko
Inventor
게이타로 다무라
요시오 이쓰미
노리카즈 마쓰쿠라
준 스즈키
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20190039219A publication Critical patent/KR20190039219A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102190540B1 publication Critical patent/KR102190540B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C25B11/061Metal or alloy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Al: 0.1∼1.0질량% 및 Si: 0.1∼1.0질량% 중 적어도 한쪽을 포함하고 또한 Al과 Si의 합계 함유량이 0.2∼1.0질량%이며, 잔부가 Ti 및 불가피 불순물로 이루어지고, 평균 입경이 5∼20μm인 전극용 타이타늄 합금판이다.

Description

전극용 타이타늄 합금판
본 개시는, 예를 들면, 소다 전해, 물 전해, 산소 또는 염소 등의 발생을 수반하는 공업 전해 등의 전해에 있어서의 전해 셀의 전극에 사용되는 전극용 타이타늄 합금판에 관한 것이다.
염화 Na 수용액을 전기 분해해서 수산화 Na, 염소 가스, 수소 가스를 제조하는 소다 전해를 비롯한 각종 전해 프로세스에서는, 타이타늄을 기재로 한 양극이 널리 이용되고 있다. 구체적으로는, 순타이타늄의 기재(타이타늄판)를 익스팬드 메탈 또는 타발 다공판 등의 다수의 구멍을 갖는 형상으로 가공한 후, 그의 표면에 백금족 금속 및 그의 산화물로 이루어지는 전극 촉매 성분을 함유하는 전극 촉매층을 형성한 양극용 전극재가 이용되고 있다.
순타이타늄을 기재로 한 경우, 순타이타늄 표면과 전극 촉매층 사이에 존재하는 산화 피막이 저항이 되어 전해 효율을 저하시킨다. 이 전기 저항을 낮출 수 있으면, 전해 효율을 향상시킬 수 있고, 즉 사용 전력량의 저감이 가능해져, 비용 절감을 실현할 수 있다.
특허문헌 1에는, 기재로서, 알루미늄, 나이오븀, 크로뮴, 망가니즈, 몰리브데넘, 루테늄, 주석, 탄탈럼, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어지는 제 1 조로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 니켈, 코발트, 철, 및 구리로 이루어지는 제 2 조로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 및 팔라듐을 포함하는 타이타늄 합금을 이용함으로써 에너지 소비량 등의 특성을 개선할 수 있는 양극이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 타이타늄, 탄탈럼, 나이오븀, 지르코늄, 하프늄 및 니켈로부터 선택된 적어도 1종의 금속 또는 그의 합금을 함유하는 기재와, 소정의 조성을 갖는 전극 촉매 성분을 이용하여, 전극 촉매 성분의 도포를 소정의 조건에서 행함으로써, 전극 촉매 성분의 사용량을 줄여도 전극 성능이 저하되지 않는 전해용 전극의 제조 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 제5616633호 공보 일본 특허 제5548296호 공보
그러나 특허문헌 1 및 2에 기재된 전극(양극)을 이용해도 전해 효율이 충분하지 않은 경우가 있다.
본 발명의 실시형태는 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 전극의 기재로 이용할 수 있는 판재로서, 전극 촉매층을 표면에 형성했을 때에 전기 저항을 낮게 할 수 있어, 이 기재를 이용한 전극이 높은 전해 효율을 실현할 수 있는 전극용의 판재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금판은, 전극의 기재로서 이용할 수 있다. 당해 전극용 타이타늄 합금판은, Al: 0.1∼1.0질량% 및 Si: 0.1∼1.0질량% 중 적어도 한쪽을 포함하고 또한 Al과 Si의 합계 함유량이 0.2∼1.0질량%이며, 잔부가 Ti 및 불가피 불순물로 이루어지고, 평균 입경이 5∼20μm이다.
본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금 기판은, 표면에 Al 및 Si 중 적어도 한쪽을 포함하는 산화 피막을 갖고, 해당 산화 피막 중의 Al과 Si의 합계 함유량이 0.08∼0.55질량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금판은 전극의 기재로서 이용할 수 있고, 그의 표면에 전극 촉매층을 형성했을 때에 전기 저항을 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 전극에 이용한 경우, 높은 전해 효율을 얻을 수 있다.
타이타늄은 극히 활성이 높은 금속이기 때문에, 비록 순타이타늄 또는 타이타늄 합금판의 표면에 존재하는 산화 피막을 제거했다고 하더라도, 새로운 산화 피막이 즉시 형성된다. 이 때문에, 순타이타늄 또는 타이타늄 합금을 기재로 해서, 그의 표면에 전극 촉매층을 마련해서 전극을 제조한 경우, 기재인 순타이타늄 또는 타이타늄 합금의 금속 부분과 접촉층 사이에 산화 피막이 개재되는 것을 회피하는 것은 곤란하다.
본 발명자들은 이와 같은 상황을 감안하여 기재의 표면에 산화 피막이 존재하는 것을 전제로, 기재의 표면에 전극 촉매층을 마련했을 때에 기재와 전극 촉매층 사이의 전기 저항(예를 들면 접촉 저항)이 낮아지는 방법을 예의 검토했다.
그 결과, 상세를 후술하는 바와 같이, Al: 0.1∼1.0질량% 및 Si: 0.1∼1.0질량% 중 적어도 한쪽을 포함하고, 또한 Al 함유량과 Si 함유량의 합계가 0.2∼1.0질량%이며, 또 평균 입경이 5∼20μm인 타이타늄 합금판을 기재로 하고, 그 위에 전극 촉매층을 형성하면 전기 저항을 낮게 할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명의 실시형태에 이른 것이다.
이와 같이 조성 및 평균 입경을 제어하는 것에 의해, 표면에 형성되는 산화 피막 중에, Al 및 Si 중 적어도 하나가, 어느 정도의 양이 존재하는 것에 의해, 산화 피막의 성장을 억제함과 함께, 산화 피막과 전극 촉매층의 밀착성을 향상시킬 수 있고, 그 결과, 전기 저항을 낮게 할 수 있다.
이 때문에, 산화 피막 중에 포함되는 Al과 Si의 합계 함유량이 0.08∼0.55질량%인 것이 바람직하다.
이하에 본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금판의 상세를 설명한다.
전술한 바와 같이 타이타늄 합금의 표면에는, 불가피적으로 산화 피막이 형성되어 있다. 따라서, 본 명세서에 있어서 「타이타늄 합금판」이라고 하는 경우는, 표면에 산화 피막이 형성되어 있는 실시형태를 포함하는 개념이다. 이하에 기술하는 조성은, 원칙적으로는 표면의 산화 피막을 제외한 금속 부분의 조성이다. 그러나, 전술한 바와 같이 산화 피막은 제거하더라도 단시간에 형성되기 때문에, 산화 피막을 제거한 상태에서 조성 분석을 완결하는 것이 곤란한 경우가 많다. 또한, 표면에 형성되는 산화 피막은, 예를 들면 그 두께가 20nm 정도 이하이고, 산화 피막의 양은 금속 부분의 양과 비교하면 압도적으로 적다. 이 때문에, 산화 피막이 형성된 상태의 벌크상 샘플을 이용해서 조성 분석을 행한 결과를 타이타늄 합금판의 조성으로 해도 된다. 예를 들면 ICP 발광 분광 분석법과 같은 조성 분석에 일반적으로 이용되는 방법을 이용해도 된다.
또한, 배합에 이용한 원료 조성이 분명한 경우는, 원료 조성 및 이용한 양으로부터 계산한 값을 이용해도 된다.
1. 조성
산화 피막 중에 Al 및 Si 중 적어도 한쪽을 함유시키기 위해서, 본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금판은, Al: 0.1∼1.0질량% 및 Si: 0.1∼1.0질량% 중 적어도 한쪽을 포함한다. 또한, Al과 Si의 합계가 0.2∼1.0질량%이다. 즉, Al만을 포함하는 경우는, Al과 Si의 합계의 하한값 0.2질량%를 만족시키기 위해서 Al의 함유량은 0.2질량% 이상이 되고, Si만을 포함하는 경우는, Al과 Si의 합계의 하한값 0.2질량%를 만족시키기 위해서 Si의 함유량은 0.2질량% 이상이 된다. 그리고, 잔부는 Ti 및 불가피 불순물로 이루어진다.
Al이 0.1질량%보다 적으면 산화 피막 중에 충분한 Al이 존재하지 않아, Al에 의한 산화 피막의 성장의 억제 및 전극 촉매층과의 밀착성 향상의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, Si가 0.1질량%보다 적으면 산화 피막 중에 충분한 Si가 존재하지 않아, Si에 의한 산화 피막의 성장의 억제 및 전극 촉매층과의 밀착성 향상의 효과를 충분히 얻을 수 없다.
산화 피막의 성장의 억제 및 전극 촉매층과의 밀착성 향상의 효과를 충분히 얻기 위해서는, Al과 Si를 합계로 0.2질량% 이상 함유하는 것에 의해, Al과 Si 중 적어도 한쪽에 대해서, 충분한 양을 산화 피막 중에 함유시킬 수 있다. 이에 의해 전기 저항을 작게 할 수 있어, 전해 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 전극 촉매층으로서, 백금족 금속 및/또는 그의 산화물로 이루어지는 층을 들 수 있다.
한편, Al 함유량이 1.0질량%를 초과하거나, 또는 Si 함유량이 1.0질량%를 초과하거나, 또는 Si 함유량과 Al 함유량의 합계가 1.0질량%를 초과하면, 경도가 높아져 가공성이 저하된다. 즉, 전극용 타이타늄 합금판은 통상, 익스팬드 메탈 또는 타발 다공판 등의 다수의 구멍을 갖는 형상으로 가공해서 사용되지만, 이들 형상으로 가공하는 것이 곤란해진다.
바람직하게는, Al: 0.3∼0.5질량% 및 Si: 0.3∼0.5질량% 중 적어도 한쪽을 포함하고 또한 Al과 Si의 합계가 0.6∼0.9질량%이다.
2. 결정 입경
본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금 기판의 평균 결정 입경은, 5μm 이상 20μm 이하이다.
평균 결정 입경을 20μm 이하로 함으로써, 표면의 산화 피막과 전극 촉매층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 평균 결정 입경이 20μm 이하이면 표면 거칠기가 작아지는 경향이 있는 것이 이유 중 하나이다. 이에 더하여, 평균 결정 입경을 20μm 이하로 함으로써 동일한 조성으로도 Al 및 Si 중 적어도 1종을 보다 많이 산화 피막에 함유시킬 수 있는 것도 이유이다.
Si 및 Al은 결정립계에 농화되기 쉬운 경향이 있다. 또한 산화 피막이 형성될 때에, 결정립 내의 Si 및 Al은, 산화 피막에 들어가지 않고, 금속 부분에 토출되는 경향이 있다. 한편, 결정립계의 Si 및 Al은 산화 피막 중에 도입되는 경향이 있다. 이 때문에, 평균 결정 입경을 작게 하여, 결정립계를 늘려서, 보다 많은 Si 및 Al을 입계에 농화시킴으로써, 충분한 양의 Si 및/또는 Al을 산화 피막에 함유시킬 수 있고, 이에 의해 산화 피막과 전극 촉매층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한 산화 피막에 충분한 양의 Si 및/또는 Al을 함유시키는 것은 산화 피막의 성장을 억제하는 효과도 갖는다. 이들에 의해 전기 저항을 작게 할 수 있어, 전해 효율을 향상시킬 수 있다.
평균 결정 입경이 20μm를 초과하면 전술의 밀착성 향상의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, 평균 결정 입경이 5μm 미만이 되면 경도가 높아져 가공성이 저하된다. 즉, 전극용 타이타늄 합금판은 통상, 익스팬드 메탈 또는 타발 다공판 등의 다수의 구멍을 갖는 형상으로 가공해서 사용되지만, 이들 형상으로 가공하는 것이 곤란해진다.
평균 결정 입경은 바람직하게는, 10μm 이상 15μm 이하이다.
평균 결정 입경은, 광학 현미경 조직 관찰 결과를 이용해서 절편법에 의해 구할 수 있다.
3. 산화 피막 중의 Al량 및 Si량
전술의 조성 및 평균 결정 입도로 하는 것에 의해, Al 및 Si 중 적어도 한쪽에 대해서, 충분한 양을 산화 피막 중에 함유시킬 수 있다. 이에 의해, 산화 피막과 전극 촉매층의 밀착성이 향상된다. 이 결과, 기재와 전극 촉매층 사이의 전기 저항을 작게 할 수 있고, 따라서 전해 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 타이타늄 합금판의 표면에 형성된 산화 피막은, 바람직하게는, Al 및 Si 중 적어도 한쪽을 포함하고, Al과 Si의 합계 함유량이 0.08∼0.55질량%이다.
즉, 산화 피막이 Al을 포함하고 Si를 포함하지 않는 경우는, 산화 피막 중의 Al의 함유량이 0.08∼0.55질량%인 것이 바람직하고, 산화 피막이 Si를 포함하고 Al을 포함하지 않는 경우는, 산화 피막 중의 Si의 함유량이 0.08∼0.55질량%인 것이 바람직하고, 산화 피막이 Al과 Si를 포함하는 경우는, 산화 피막 중의 Al과 Si의 합계 함유량이 0.08∼0.55질량%인 것이 바람직하다. 이에 의해, 산화 피막의 성장 억제의 효과 및 산화 피막과 전극 촉매층의 밀착성 향상의 효과를 보다 확실히 얻을 수 있다. 이 결과, 보다 확실히 기재와 전극 촉매층 사이의 전기 저항을 작게 할 수 있고, 따라서 전해 효율을 향상시킬 수 있다.
Al과 Si의 합계 함유량이 0.55질량%보다 많아지면, 산화 피막의 경도가 올라가, 익스팬드 메탈 또는 타발 다공판 등의 다수의 구멍을 갖는 형상으로 가공 시에 공구 등의 마모가 빨라지는 경우가 있기 때문에 Al과 Si의 합계 함유량은 0.55질량% 이하인 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 산화 피막이 Al 및 Si 중 적어도 한쪽을 포함하고, Al과 Si의 합계 함유량이 0.10∼0.40질량%이다.
산화 피막 중의 Al 함유량 및 Si 함유량은, TEM 관찰 시에 TEM에 부속되는 EDS를 이용해서 조성 분석을 행함으로써 측정할 수 있다.
4. 전극용 타이타늄 합금판의 제조 방법
다음으로 본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금판의 제조 방법을 설명한다.
용해 및 필요에 따라서 단조를 행하여, 원하는 조성을 갖는 블룸 또는 슬래브와 같은 주편을 얻는다. 용해는 VAR과 같은 타이타늄 합금의 용해에 통상 이용되는 방법을 이용해도 된다. 소량의 샘플을 얻는 경우, 버튼 아크 용해 등에 의해 얻어도 된다.
얻어진 블룸 또는 슬래브와 같은 주편을, 750℃∼850℃로 가열 후, 열간 압연을 행하여, 압연판을 얻는다. 가열은 예를 들면, 가열로 내의 상하에 배치한 직화 버너의 화염에 의해서 대기 중에서 행해도 된다. 또한, 열간 압연의 마무리 두께의 예로서 3mm∼5mm를 예시할 수 있다.
계속해서, 가공 변형을 제거하기 위해 소둔을 행한다. 소둔 후의 판재에는, 열간 압연 및 소둔의 가열에 의해 표면에 산화 스케일 및 산소 확산층이 존재한다. 이들이 잔존하고 있으면 전기 저항이 증가하여, 전극으로서 사용할 때에 전해 효율을 저하시킨다. 또한, 냉간 압연 시에는, 흠집 발생의 원인이 된다. 이 때문에, 산화 스케일 및 산소 확산층은 제거할 필요가 있다. 예를 들면, 산세에 의해 제거할 수 있다.
산화 스케일과 산소 확산층의 두께(합계 두께) L(m)은, 가열 온도 T(K) 및 가열 시간 t(초)에 의해 정해지고, 이하의 (1)식에 의해 구할 수 있다.
L=2(Dt)0.5 (1)
여기에서, D=D0×EXP(-Q/(RT)), 확산 계수 D0=5.08×10-7m2/초, 활성화 에너지 Q=140kJ/mol, 기체 상수 R=8.3144
따라서, 산세 등에 의해 산화 스케일 및 산소 확산층을 제거하는 경우, 제거량(산세량)은 L을 초과할 필요가 있다. 산세는 불질산 등을 이용해서 행할 수 있다.
산세 등에 의해 표면으로부터 L을 초과하는 양을 제거한 후에, 냉간 압연 공정에 의해, 소정의 판 두께로 압연한다.
냉간 압연 후에는 열간 압연 공정 후와 마찬가지로, 가공 변형을 제거하기 위해, 노(爐) 내에 압연 후의 판을 넣어, 소둔 처리를 대기 중에서 행한다. 이 때의 가열 온도를 780∼830℃로 함으로써, 평균 결정 입경을 소정의 범위 내로 컨트롤할 수 있다.
이 냉간 압연 후의 소둔을 행한 후에도 판재의 표면에는, 산화 스케일 및 산소 확산층이 존재하기 때문에, 열간 압연 공정 후와 마찬가지로, (1)식에 의해 산화 스케일 및 산소 확산층의 두께 L을 구하고, 여기에서 구한 L을 초과하는 양만큼 표면을 산세 등에 의해 제거한다. 산세는 불질산 등을 이용해서 행할 수 있다.
타이타늄은, 산소와 활성인 금속이기 때문에, 산세 직후에 타이타늄 합금판의 표면에 산화 피막이 형성된다. 산화 피막 형성 시에, 표면 부근에 존재하는 Al 및 Si가 산화 피막 중에 도입된다. 산세가 불충분해서 표면 부근에 산소 확산층이 존재하면, 산소가 방해를 하여, Al 및 Si가 산화 피막 중에 도입되기 어려워져, 산화 피막 중에 충분한 양의 Al 및/또는 Si를 함유시킬 수 없게 된다.
이 때문에, 산세 등에 의해 확실히 (1)식에 의해 구해지는 L 이상의 양(두께)만큼 표면을 제거할 필요가 있다.
이상에 의해 본 발명의 실시형태에 따른 전극용 타이타늄 합금판을 얻을 수 있다.
실시예
1. 공시재의 제작
이하의 실시예에 의해 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 이하에 나타내는 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 제한하는 것은 아닌 것에 유의하길 바란다.
공시재를 이하의 요령으로 제작했다.
버튼 아크 용해에 의해, 사이즈가 직경 40mm×높이 20mm이고 표 1에 나타내는 각 성분 조성을 갖는 타이타늄 합금의 주괴를 제작했다.
이 주괴를, 1000℃로 가열 후, 단조하여, 두께 10mm×폭 35mm×길이 75mm로 했다. 표면 연삭 후, 850℃×120분 가열한 후, 열간 압연을 행하여, 두께 3.5mm×폭 35mm×길이 165mm의 판을 얻었다. 그 후, 대기 중에서 750℃×20분의 소둔을 행했다.
다음으로 불질산으로 산세를 행했다. (1)식에 의해 구한 산화 스케일 및 산소 확산층의 두께 L은 약 80μm였다. 확실히 산화 스케일 및 산소 확산층을 제거하기 위해서, 산세에 의한 제거량(산세량)을 편면 120μm(양면에서 240μm)로 했다.
계속해서, 실온에서 냉간 압연을 행하여, 두께 0.52mm×폭 36mm×길이 1000mm의 판을 얻었다.
이어서 이 판을 대기 중에서 800℃×2분 소둔했다.
다음으로 불질산으로 산세를 행하여, 공시재를 얻었다. (1)식에 의해 구한 산화 스케일 및 산소 확산층의 두께 L은 약 6μm였다. 확실히 산화 스케일 및 산소 확산층을 제거하기 위해서, 산세에 의한 제거량(산세량)을 편면 10μm(양면에서 20μm)로 했다.
2. 공시재의 평가 결과
얻어진 공시재는, 소정의 사이즈로 커팅하고, 투과형 전자 현미경(TEM)으로 단면 관찰(배율×100,000)을 행하고, 얻어진 조직 사진(TEM상)을 이용하여, 산화 피막의 두께가 대표적이라고 생각되는 부분을 5개소 선정하여, 이 부분의 산화 피막의 두께를 측정하고, 그의 평균값을 산화 피막 두께로 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, EDS로의 정량 분석도 행하고, 산화 피막의 두께 방향의 중앙 부근의 성분값을 무작위로 선택한 5개소에서 측정하고, 그의 평균값으로부터 산화 피막의 Al 및 Si의 함유량을 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
평균 결정 입경은, 광학 현미경에 의한 조직 관찰 결과(배율×100)를 이용해서, 520μm×860μm의 면적의 1시야를 절편법에 의해 계측했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 단면의 판 두께 방향의 중앙 부근에서 비커스 경도(하중 10kgf)를 5점 측정하고, 그의 평균값을 경도로 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1∼7 및 비교예 1은, 경도(Hv)가 200 미만으로, 우수한 가공성을 갖고 있다. 한편, Si량이 과대한 비교예 2 및 Al량이 과대한 비교예 3은, 경도가 200 이상으로, 가공성이 부족하다.
3. 접촉 저항 측정
경도가 200 이하여서 가공성이 양호하다고 판정된 실시예 1∼7 및 비교예 1에 대해서, 표면에 전극 촉매층을 형성하고, 접촉 저항 측정을 행했다.
전술의 공시재를 쇼트 블라스트 및 산세 후, 폭 20mm×길이 40mm의 사이즈로 커팅하고, 양면에 전극 촉매층을 형성했다. 구체적으로는, 염화 Ru산 용액, 염화 Ir산 용액 및 염화 Ti를 혼합한 촉매층 형성 용액을 쇼트 블라스트 및 산세 후의 샘플의 표면에 도포하고, 건조기(고(庫) 내 온도: 75℃)에 넣어, 2분간 건조 처리하고, 건조 처리 후의 샘플을 노 내 온도 475℃로 한 대기 열처리로에 넣어서 10분간 유지 후 취출했다. 촉매층 형성 용액 도포로부터 열처리(유지)까지를 5회 반복하여 적층화시키고, 마지막으로 500℃×60분 열처리해서, 전극 촉매층을 형성했다.
전극 촉매층을 형성한 샘플의 접촉 저항을 측정했다.
금판에 촉매층 형성 후의 샘플을 끼워넣고, 샘플을 끼워넣은 2매의 금판을 접촉 면적이 1cm2가 되도록 2개의 구리 전극에, 하중 10kgf로 추가로 끼워넣었다. 이 상태에서, 2개의 구리 전극 사이에 전류를 흘리고, 2매의 금판 사이에 설치한 전압계로 그 때의 전압을 측정했다. 접촉 저항은, 흘린 전류와 측정한 전압으로부터 구했다.
표 1에 결과를 나타낸다. 실시예 1∼7은, 접촉 저항이 3.1∼5.5mΩ·cm2로 모두 낮은 값이 되고 있어, 높은 전해 효율이 실현될 수 있다. 한편, Si량 및 Al량이 부족하고, 또한 평균 결정 입경이 과대해지고 있는 비교예 1은, 접촉 저항이 6.5mΩ·cm2로 큰 값이 되고 있다.
본 출원은, 출원일이 2016년 8월 24일인 일본 특허출원 특원 제2016-163915호를 기초 출원으로 하는 우선권 주장을 수반한다. 특원 제2016-163915호는 참조하는 것에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 원용된다.

Claims (2)

  1. Al: 0.1∼1.0질량% 및 Si: 0.1∼1.0질량% 중 적어도 한쪽을 포함하고 또한 Al과 Si의 합계 함유량이 0.2∼1.0질량%이며, 잔부가 Ti 및 불가피 불순물로 이루어지고, 평균 입경이 5∼20μm인 전극용 타이타늄 합금판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    표면에 Al 및 Si 중 적어도 한쪽을 포함하는 산화 피막을 갖고, 해당 산화 피막 중의 Al과 Si의 합계 함유량이 0.08∼0.55질량%인 전극용 타이타늄 합금판.
KR1020197006894A 2016-08-24 2017-08-21 전극용 타이타늄 합금판 KR102190540B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016163915A JP6789035B2 (ja) 2016-08-24 2016-08-24 電極用チタン合金板
JPJP-P-2016-163915 2016-08-24
PCT/JP2017/029820 WO2018038061A1 (ja) 2016-08-24 2017-08-21 電極用チタン合金板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190039219A true KR20190039219A (ko) 2019-04-10
KR102190540B1 KR102190540B1 (ko) 2020-12-14

Family

ID=61244886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197006894A KR102190540B1 (ko) 2016-08-24 2017-08-21 전극용 타이타늄 합금판

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20190203322A1 (ko)
EP (1) EP3505646B1 (ko)
JP (1) JP6789035B2 (ko)
KR (1) KR102190540B1 (ko)
CN (1) CN109642273B (ko)
RU (1) RU2719233C1 (ko)
WO (1) WO2018038061A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021020532A1 (ja) * 2019-07-30 2021-02-04 日本製鉄株式会社 チタン合金板及び自動車排気系部品
CN113106294B (zh) * 2021-03-12 2022-12-02 宝钛集团有限公司 一种具有良好冷成型性的耐热钛合金及其卷材的制备方法
KR20240098333A (ko) * 2022-12-21 2024-06-28 주식회사 포스코 표면 전도성 및 내구성이 우수한 연료전지 분리판용 티타늄 판재 및 이의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5548296B2 (ko) 1972-01-15 1980-12-05
JPS5616633B2 (ko) 1976-06-04 1981-04-17
JP2006190643A (ja) * 2004-12-09 2006-07-20 Kobe Steel Ltd 電極用チタン材およびその製造方法
US20100173171A1 (en) * 2006-03-30 2010-07-08 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Titanium alloy and engine exhaust pipes
JP2013007063A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 電解Cu箔製造ドラム用チタン合金厚板とその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4189350B2 (ja) * 2003-06-27 2008-12-03 株式会社神戸製鋼所 チタン材、その製造方法および排気管
JP4157891B2 (ja) * 2006-03-30 2008-10-01 株式会社神戸製鋼所 耐高温酸化性に優れたチタン合金およびエンジン排気管
RU2410456C2 (ru) * 2006-03-30 2011-01-27 Кабусики Кайся Кобе Сейко Се Титановый материал и выхлопная труба для двигателя
ITMI20061974A1 (it) * 2006-10-16 2008-04-17 Industrie De Nora Spa Anodo per elettrolisi
JP5476175B2 (ja) * 2010-03-19 2014-04-23 株式会社神戸製鋼所 高強度で強度安定性に優れたチタンコイル
JP5548296B1 (ja) * 2013-09-06 2014-07-16 ペルメレック電極株式会社 電解用電極の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5548296B2 (ko) 1972-01-15 1980-12-05
JPS5616633B2 (ko) 1976-06-04 1981-04-17
JP2006190643A (ja) * 2004-12-09 2006-07-20 Kobe Steel Ltd 電極用チタン材およびその製造方法
US20100173171A1 (en) * 2006-03-30 2010-07-08 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Titanium alloy and engine exhaust pipes
JP2013007063A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 電解Cu箔製造ドラム用チタン合金厚板とその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018038061A1 (ja) 2018-03-01
EP3505646A1 (en) 2019-07-03
EP3505646A4 (en) 2020-02-19
US20190203322A1 (en) 2019-07-04
EP3505646B1 (en) 2022-01-05
CN109642273B (zh) 2021-03-09
RU2719233C1 (ru) 2020-04-17
JP2018031057A (ja) 2018-03-01
CN109642273A (zh) 2019-04-16
KR102190540B1 (ko) 2020-12-14
JP6789035B2 (ja) 2020-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6263333B2 (ja) Cu−Ti系銅合金板材およびその製造方法並びに通電部品
JP4761586B1 (ja) 高強度チタン銅板及びその製造方法
JP4118832B2 (ja) 銅合金及びその製造方法
JP4062132B2 (ja) 燃料電池セパレータ用チタン系材料とその製造方法
KR102190540B1 (ko) 전극용 타이타늄 합금판
RU2464333C1 (ru) Титановая пластина
TW201716596A (zh) 熱軋用鈦素材
KR20130059399A (ko) 티탄재
TWI725536B (zh) Cu-Ni-Al系銅合金板材及其製造方法以及導電彈簧構件
JP2010138418A (ja) 白金イリジウム合金及びその製造方法
JP5888540B2 (ja) ホウ素含有純チタン材および同純チタン材の製造方法
JP6228891B2 (ja) 燃料電池用セパレータ材に用いるチタン合金およびセパレータ材の製造方法
EP3085798A1 (en) Copper alloy
JP6620468B2 (ja) チタン材、およびそれを含む固体高分子形燃料電池用セル部材
EP1806799A1 (en) Titanium based material for fuel cell separator and process for producing same
JP2009249668A (ja) 電解コンデンサ用アルミニウム箔およびその製造方法
JP4237236B2 (ja) 電解コンデンサ用アルミニウム箔およびその製造方法
JP4071232B2 (ja) 電解コンデンサ用アルミニウム箔
JP2009108392A (ja) 曲げ加工性に優れる高強度洋白およびその製造方法
JP2020029587A (ja) Al合金箔及びその製造方法
JP4539911B2 (ja) 電極コンデンサ陽極用アルミニウム箔およびその製造方法
WO2024100802A1 (ja) チタン材、化学装置部品、及び化学装置
JP6860450B2 (ja) 電池封口材用アルミニウム合金板
JP2010180448A (ja) 耐水素吸収性及び冷間加工性に優れたチタン合金並びにその製造方法
WO2017077984A1 (ja) 電極材料及び点火プラグ用電極、並びに点火プラグ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant