KR820000885B1 - Process for preparing electrode - Google Patents

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KR820000885B1
KR820000885B1 KR7900532A KR790000532A KR820000885B1 KR 820000885 B1 KR820000885 B1 KR 820000885B1 KR 7900532 A KR7900532 A KR 7900532A KR 790000532 A KR790000532 A KR 790000532A KR 820000885 B1 KR820000885 B1 KR 820000885B1
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nickel
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KR7900532A
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요시오 오다
히로시 오또우마
에이지 엔도
Original Assignee
야마시다 히데아끼
아사히 가라스 가부시끼 가이샤
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

This electrode is coated with an alloy of >= 1 of Cr, Mn, Ta, Nb, Si, Zr, Ge, etc and lanthanides 20-95 with >= 1 of Ni, W, Ag, Co and Mo 5-80%, etched to remove the 1st group metals partially or entirely from the surface layer to a 0.01-50μ depth giving an elec. double layer capacitance >= 5000 μF/cm2. This electrode is used as a cathode in brine electrolysis. The NaOH is obtained is more concd. Than with an Fe cathode. When satd. NaCl at pH 3.3 and 57% NaOH were electrolyzed with this cathode, a Ti anode coated with RuO2, and Nafion 120 diaphragm at 90≰and c.d. 20 A/dm2, the H overvoltage was 0.06v vs. SCE. vs. 0.36 with the original electrode.

Description

전극의 제조법Preparation of the electrode

제1도는 본 발명에 의한 전극의 일예의 표면 부분 단면도.1 is a partial cross-sectional view of an example of an electrode according to the present invention.

제2도는 본 발명에 의한 전극의 다른예의 표면 부분 단면도.2 is a partial cross-sectional view of a surface of another example of an electrode according to the present invention.

제3도는 본 발명의 일실시예에서 사용하는 전해조의 구성 설명도.3 is a diagram illustrating the configuration of an electrolytic cell used in one embodiment of the present invention.

제4도는 본 발명의 일실시예에서 사용하는 도금장치의 구성 설명도.4 is an explanatory view of the configuration of a plating apparatus used in an embodiment of the present invention.

본 발명은 수성액 전해시에 사용되는 과전압이 낮은 전극의 제조방법 특히, 수소과전압(水素過電壓)이 낮은 음극의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing an electrode with a low overvoltage used in electrolytic solution, in particular, a method for producing a cathode with a low hydrogen overvoltage.

예를 들어, 염화알칼리 수용액을 전해하여 가성 알칼리와 염소를 제조하는 등의 수성액을 전해하여 전해생성물을 얻는 경우, 여러 가지의 내식 전극이 사용되고 있다. 이와 같은 전극은 염화알칼리 수용액 등의 수성액을 전해할 시에 생기는 과전압을 가능한한 낮게 함으로써 전력비를 경감할 수 있고, 그 만큼 염가로 전해 생성물을 얻을 수가 있다.For example, when electrolytic products are obtained by electrolyzing an aqueous solution such as electrolytic solution of alkaline chloride to produce caustic alkali and chlorine, various corrosion resistant electrodes are used. Such an electrode can reduce the power ratio by making the overvoltage generated when electrolyzing an aqueous liquid such as an alkaline chloride aqueous solution as low as possible, and thereby obtain an electrolytic product at low cost.

그러므로, 양극에 관하여는 양극의 염소 과전압을 저하시키는 목적으로 그의 재질, 처리 방법에 관하여 여러가지 연구가 행하여지고 있으며 일부는 이미 실용화되어 있다. 음극에 관하여는 격막을 게재하여 전해를 행하는 격막법이 개발된 이래, 수소 과전압이 낮고 내알칼리성을 갖는 전극이 요구되고 있다. 현재 실시되고 있는 석면의 격막을 사용한 염화알칼리 수용액 전해에 있어서는 음극으로서 철이 채용되고 있다.Therefore, with respect to the positive electrode, various studies have been conducted on the material and the processing method thereof for the purpose of reducing the chlorine overvoltage of the positive electrode, and some have already been put into practical use. Since the diaphragm method which electrolytically publishes a diaphragm with respect to a cathode is developed, the electrode which has low hydrogen overvoltage and alkali resistance is calculated | required. In electrolytic alkali chloride solution using the asbestos diaphragm currently performed, iron is used as a cathode.

그리고, 더욱 수소 과전압을 저하시키기 위하여, 철 표면에 샌드 블래스트 처리(예를 들어, “표면 처리 핸드북” 다지마 사까에 편 일본국 산업국 산업도서 발행, 541∼542면에 기재된 처리방법)을 시행하는 방법도 제안되고 있다. 그러나, 이와 같은 석면 격막법으로서는 얻어지는 가성소오다 농도가 약 10내지 13중량%로 낮고, 또 가성 소오다 수용액중에 불순물로서 식염이 혼입해 온다는 결점이 있기 때문에, 이온 교환막을 격막으로 사용하여 염화알칼리 수용액을 전해하는 방법이 개발되어 공업화되어 가는 중이다.Then, in order to further reduce the hydrogen overvoltage, sand blasting treatment (for example, "Surface Treatment Handbook", published by Japan Industrial Bureau Industrial Book, publication 541-542 on the surface treatment handbook) is performed. A method is also proposed. However, such asbestos diaphragm method has a disadvantage in that the caustic soda concentration obtained is about 10 to 13% by weight, and salts are mixed as impurities in the caustic soda aqueous solution. The method of electrolyzing aqueous solution is developed and is industrializing.

이와 같은 방법에 의하면 불순물로서의 식염의 혼입이 없는 25내지 40중량%의 고농도의 가성 소오다를 얻을 수가 있다. 이와 같은 경우, 음극으로 종래의 철을 채용하면 가성 소오다 농도가 높고 전해 온도가 80내지 120℃로 고온이기 때문에, 철 음극이 응력 부식 균열을 일으키거나 혹은 철의 일부가 음극액중에 용출하여 제품의 순도를 손상시키는 등의 폐단이 생긴다.According to this method, a high concentration of caustic soda of 25 to 40% by weight can be obtained without mixing salts as impurities. In this case, if the conventional iron is used as the cathode, the caustic soda concentration is high and the electrolysis temperature is 80 to 120 ° C., so that the iron cathode causes stress corrosion cracking or part of the iron is eluted in the catholyte. This can lead to impaired purity.

본 발명은 철보다도 가성 알칼리에 대한 내식성이 양호한 재료를 채용하여 수소 과전압을 효과적으로 저하시키며 더우기 그 효과가 장기간에 걸쳐 지속할 수 있는 전극을 얻는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to obtain an electrode having a better corrosion resistance to caustic alkali than iron to effectively reduce hydrogen overvoltage and furthermore, the effect of which can be maintained for a long time.

즉, 본 발명은 니켈을 함유하는 입자를 그 일부가 표면에 노출시킨 니켈도금층을 전극심체(電極芯體)상에 형성시킨 전극을 제공하는 것이다.That is, the present invention provides an electrode in which a nickel plated layer in which a portion of nickel-containing particles is exposed on its surface is formed on an electrode core.

본 발명에 의하면 전극 표면에는 다수의 본 발명의 입자가 부착되어 있어 거시적으로 보면 전극 표면은 미다공성(微多孔性)으로 되어 있다.According to the present invention, a large number of particles of the present invention are attached to the electrode surface, and the surface of the electrode is microporous when viewed macroscopically.

이와 같이 본 발명의 전극은 그 자체가 낮은 수소 과전압을 갖는 니켈을 함유하는 입자가 전극 표면에 다수 존재함으로써 전술한 바와 같이 전극표면이 미다공성으로 되어 있기 때문에 그만큼 전극 활성면이 커지며 이들의 상승효과에 의하여 효과적으로 수소 과전압의 저감을 도모할 수가 있다.As described above, the electrode of the present invention has a large number of particles containing nickel having a low hydrogen overvoltage on the surface of the electrode, so that the electrode surface becomes microporous, as described above. This can effectively reduce the hydrogen overvoltage.

더우기, 본 발명의 입자는 상기 금속으로 된 층에 의하여 전극 표면에 강고히 부착되어 있으므로 열화되기 어렵고 상기 저(低)수소 과전압의 지속성을 비약적으로 연장시킬 수가 있다.Furthermore, since the particles of the present invention are firmly adhered to the electrode surface by the metal layer, they are difficult to deteriorate and can significantly prolong the sustainability of the low hydrogen overvoltage.

본 발명의 전극심체는 그 재질로서 임의의 적당한 도전성 금속, 예를 들어 Ti, Zr, Fe, Ni, V, Mo, Cu, Ag, Mn, 백금족 금속, 흑연, Cr에서 선택된 금속 또는 그들의 금속에서 선택된 합금을 채용할 수가 있다. 이중에서도 Fe, Fe 합금(Fe-Ni 합금, Fe-Cr 합금 등), Ni, Ni 합금(Ni-Cu 합금, Ni-Cr 합금 등), Cu, Cu합금 등을 채용하는 것이 바람직하다.The electrode core of the present invention is selected from any suitable conductive metal, such as Ti, Zr, Fe, Ni, V, Mo, Cu, Ag, Mn, a metal selected from platinum group metal, graphite, Cr, or a metal thereof as the material thereof. Alloy can be adopted. Among these, it is preferable to employ Fe, Fe alloys (Fe-Ni alloys, Fe-Cr alloys, etc.), Ni, Ni alloys (Ni-Cu alloys, Ni-Cr alloys, etc.), Cu, Cu alloys, and the like.

특히, 바람직한 전극심체의 재질은 Fe, Cu, Ni, Fe-Ni 합금, Fe-Ni-Cr 합금이다.In particular, preferred electrode cores are Fe, Cu, Ni, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Cr alloy.

전극심체의 구조는 사용하는 전극의 구조에 맞추어 임의 적절한 형상 및 치수로 할 수가 있는데, 형상으로는 예를 들어 판상, 다공상, 망상(예를 들어, 엑스팬드 메탈 등), 발 모양(par-allel screen shape)으로 할 수가 있고, 이들을 평판상, 곡판상, 통상으로 하여도 된다.The structure of the electrode core can be any suitable shape and dimensions according to the structure of the electrode to be used. As the shape, for example, plate shape, porous shape, reticular shape (for example, expanded metal, etc.), foot shape (par- allel screen shape), and these may be flat, curved or normal.

니켈의 노출된 입자는 니켈을 주성분으로 하는 금속 자체로 만들 수 있다.The exposed particles of nickel can be made from the metal itself, which is based on nickel.

또한, 상기 금속을 주체로 하는 경우, 상기 금속 이외의 성분으로는 그 함유량에도 관계가 있으나 수소 과전압의 저하에 과도히 악영향을 주지 않는 금속, 예를 들어 Al, Zn, Mg, Sn 등을 채용할 수 있다. 입자의 평균입경은 전극 표면의 다공성도 및 후술하는 전극 제조시의 입자의 분산성에도 관계되지만 0.1μ내지 100μ이면 충분하다.In the case where the metal is mainly used, as a component other than the metal, a metal, such as Al, Zn, Mg, Sn, etc., which is related to its content but does not adversely affect the reduction of hydrogen overvoltage, may be employed. Can be. Although the average particle diameter of particle | grains is related also to the porosity of the electrode surface and the dispersibility of the particle | grains at the time of electrode manufacture mentioned later, 0.1 micrometer-100 micrometers are enough.

상기 범위중에서 전극 표면의 다공성 등의 면에서 바람직하기로는 0.9μ내지 50μ, 더욱 바람직하기로는 1μ내지 30μ이다.It is preferably from 0.9 μm to 50 μm, more preferably from 1 μm to 30 μm in view of porosity and the like on the electrode surface within the above range.

또한, 본 발명의 입자는 전극에 보다 낮은 수소 과전압을 주기 위하여 표면 다공성인 것이 바람직하다.In addition, the particles of the present invention are preferably surface porous in order to give a lower hydrogen overvoltage to the electrode.

여기서 표면 다공성이라 함은 입자의 표면 전체가 다공성인 것을 의미하는 것이 아니고, 전술한 금속으로 되는 도금층에서 노출한 부분만이 다공성으로 되어 있으면 충분하다.Here, the surface porosity does not mean that the entire surface of the particles is porous, and it is sufficient that only the exposed portion of the plating layer of the above-described metal is porous.

다공성의 정도는 그 정도가 상당히 클수록 좋으나, 과도히 다공성으로 하면 입자의 기계적 강도가 저하되기 때문에 다공도(Porosity)가 20내지 90%되게 하는 것이 바람직하다. 상기 범위 중에서 더욱 바람직하기로는 35내지 85%, 특히 바람직한 것은 50내지 80%이다.Although the degree of porosity is considerably greater, the porosity is preferably 20 to 90% because the mechanical strength of the particles is reduced when the porosity is excessively large. More preferably, the range is 35 to 85%, particularly preferably 50 to 80%.

상기 다공도라 함은 공지의 수은 압입법 혹은 수은 치환법에 의하여 측정되는 값이다.The porosity is a value measured by a known mercury porosimetry or mercury substitution method.

다공성으로 만드는 방법으로서는 여러가지의 방법을 채용할 수가 있고, 예를 들어 Ni을 주체로 하는 합금에서 Ni이와의 금속을 제거하여 다공성으로 하는 방법, 이 밖에 Ni을 카르보닐 화합물화하고 이를 열분해하여 다공성의 금속을 얻는 방법, Ni의 유기산염을 열분해하여 다공성의 금속을 얻는 방법, Ni의 산화물을 수소 환원 분위기로 가열하여 다공성의 금속을 얻는 방법등을 채용할 수가 있다. 이중에서 작업성으로 보아 Ni을 주체로 하는 합금에서 Ni이외의 금속을 제거하는 방법이 바람직하다. 이러한 경우, 입자소재로서 Ni을 제1의 금속으로, Al, Zn, Mg, Sn에서 선택된 제2의 금속과의 합금을 채용하여 가성 알칼리 처리하여 상기 제2의 금속의 적어도 일부를 제거시키는 방법이 특히 바람직하다. 이와 같은 합금으로서는 Ni-Al 합금, Ni-Zn 합금, Ni-Mg 합금, Ni-Sn 합금을 채용할 수 있으며, 이들 중에서 입수가 용이한 점에서 Ni-Al 합금이 바람직하다. 이러한 바람직한 합금은 구체적으로는 미전개(unleached) 라니-니켈(Raney Nickel)이다.Various methods can be employed to make the porous material. For example, a method of removing Ni and metals from the Ni-based alloy to make it porous, in addition, carbonylation of Ni and thermal decomposition of the Ni A method of obtaining a metal, a method of obtaining a porous metal by pyrolyzing an organic acid salt of Ni, a method of obtaining a porous metal by heating an oxide of Ni in a hydrogen reducing atmosphere, and the like can be employed. Among them, in view of workability, a method of removing metals other than Ni from an alloy mainly containing Ni is preferable. In this case, a method of removing at least a part of the second metal by caustic alkali treatment using Ni as the first metal and an alloy with a second metal selected from Al, Zn, Mg, and Sn is employed. Particularly preferred. As such an alloy, a Ni-Al alloy, a Ni-Zn alloy, a Ni-Mg alloy, or a Ni-Sn alloy can be employed, and among them, a Ni-Al alloy is preferable. Such a preferred alloy is specifically unleached Raney Nickel.

본 발명에 있어서 본 발명의 입자를 부착시키기 위한 층으로 채용될 금속으로서는 내알칼리성을 가지며 상기 입자를 강고하게 부착시킬 수 있는 금속이 채용되어야 한다.In the present invention, as the metal to be used as the layer for attaching the particles of the present invention, a metal having alkali resistance and capable of firmly attaching the particles should be employed.

그러므로, Ni 금속을 채용한다. 특히, 채용하는 입자의 주체가 되는 금속과 동종의 금속을 채용하는 것이 바람직하다.Therefore, Ni metal is employed. In particular, it is preferable to employ | adopt the metal of the same kind as the metal used as the main body of the particle | grains employ | adopted.

본 발명의 층의 두께는 채용하는 입자의 입경에 따라서도 상이하지만 20내지 200μ이면 충분한데, 더욱 바람직하기로는 25내지 150μ, 특히 바람직하기로는 30내지 100μ이다. 이것은 본 발명에서는 전술한 입자의 일부가 전극심체상의 금속으로 되는 도금층에 매설한 상태에서 부착시키기 때문이다. 이와 같은 상태를 이해하기 쉽도록 본 발명의 전극 표면의 단면도를 제1도에 나타낸다. 여기에 도시된 바와 같이 전극심체(1)상에 금속으로 되는 도금층(2)가 마련되고, 이 층(2)에 입자(3)의 일부가 그 층의 표면에 노출되도록 함유되어 있다. 이때, 층(2)중의 입자의 비율은 5내지 80중량%인 것이 바람직한데, 더욱 바람직하기로는 10내지 50중량%이다. 이와 같은 상태 이외에 전극심체와 본 발명의 입자를 포함하는 도금층과의 사이에 Ni 금속으로 되는 중간층을 마련함으로써 본 발명에 의한 전극의 내구성을 향상시킬 수가 있다. 이와 같은 중간층은 상기 층의 금속과 동종 또는 이종이더라도 상관없지만, 이와 같은 중간층을 전술한 도금층과의 부착성의 면에서 이들의 중간층 및 도금층의 금속은 동종의 것이 바람직하다. 중간층의 두께는 기계적 강도의 면에서 5내지 100μ이면 충분한데, 더욱 바람직하기로는 20내지 80μ, 특히 바람직하기로는 30내지 50μ이다.Although the thickness of the layer of this invention changes also with the particle diameter of the particle | grains employ | adopted, 20-200 micrometers is enough, More preferably, it is 25-150 micrometers, Especially preferably, it is 30-100 micrometers. This is because in the present invention, a part of the above-mentioned particles are adhered in a state of being embedded in a plating layer made of metal on the electrode core. In order to understand such a state, sectional drawing of the electrode surface of this invention is shown in FIG. As shown here, a plating layer 2 made of metal is provided on the electrode core 1, and the layer 2 contains a portion of the particles 3 exposed to the surface of the layer. At this time, the proportion of the particles in the layer (2) is preferably 5 to 80% by weight, more preferably 10 to 50% by weight. In addition to such a state, by providing an intermediate layer made of Ni metal between the electrode core and the plating layer containing the particles of the present invention, durability of the electrode according to the present invention can be improved. The intermediate layer may be the same or different from the metal of the layer. However, the intermediate layer and the metal of the plating layer are preferably the same in terms of adhesion to the above-described plating layer. The thickness of the intermediate layer is preferably 5 to 100 mu in terms of mechanical strength, more preferably 20 to 80 mu and particularly preferably 30 to 50 mu.

이와 같은 중간층을 마련한 전극을 이해하기 쉽도록 전극의 단면도를 제2도에 나타내었다.In order to understand the electrode which provided such an intermediate | middle layer, sectional drawing of an electrode is shown in FIG.

(1)은 전극심체, (4)는 중간층, (2)는 입자를 포함하는 층, (3)은 입자이다.(1) is an electrode core, (4) is an intermediate | middle layer, (2) is a layer containing particle | grains, (3) is particle | grains.

본 발명의 전극은 제1도, 제2도에서 명백하듯이, 그 표면을 미시적으로 보면 전극 표면에 다수의 입자가 노출되어 있는 것같은데, 거시적으로 보면 표면은 다공성으로 되어 있다.As evident in FIGS. 1 and 2, the electrode of the present invention appears to be exposed to a large number of particles on the surface of the electrode when viewed microscopically. The surface of the electrode is porous.

전술한 바와 같이 다공성의 정도는 수소 과전압의 전하에도 관련되기 때문에 다공성의 정도는 전기이중층용량(電氣二重層容量)으로 1000μF/cm2이상이면 충분히 목적을 달성할 수 있다. 상기 범위 중에서 바람직하기로는 2000μF/cm2이상, 특허 바람직하기로는 5000μF/cm2이상이다. 전기 이중층 용량은 전해질 용액중에 전극을 침지한 경우에 전극 표면 근방에 양·음이온이 짧은 거리를 두고 상대적으로 분포시켜 형성되는 전기 이중층의 정전 용량인데,구체적으로는 실측되는 미분용량(微分容量)을 나타낸다.As described above, since the degree of porosity is also related to the charge of hydrogen overvoltage, the degree of porosity can be sufficiently achieved if the degree of porosity is 1000 μF / cm 2 or more in terms of electric double layer capacity. Preferably in the said range, it is 2000 micro F / cm <2> or more, and patent preferably 5000 micro F / cm <2> or more. The electric double layer capacity is the capacitance of the electric double layer formed by relatively distributing positive and negative ions at a short distance near the electrode surface when the electrode is immersed in the electrolyte solution. Indicates.

이 용량은 전극 표면이 커짐에 따라 크게 된다. 따라서, 전극 표면이 다공성으로 되어 전극 표면적이 커지면 전극 표면의 전기 이중용량도 커진다. 그러므로, 전기 이중층용량에 따라 전기 화학적으로 유효한 전극 표면 즉, 전극 표면의 다공성도를 알 수 있다.This capacitance becomes larger as the electrode surface becomes larger. Therefore, as the electrode surface becomes porous and the electrode surface area becomes larger, the electric double capacitance of the electrode surface also becomes larger. Therefore, it is possible to know the electrochemically effective electrode surface, that is, the porosity of the electrode surface according to the electric double layer capacity.

또한, 전기 이중층 용량은 측정시의 온도나 전해질 용액의 종류, 농도, 전극 전위등에 따라서도 변화하므로 본 발명의 전기 이중층 용량은 하기의 방법에 따라 측정된 값을 의미한다.In addition, since the electric double layer capacity also changes according to the temperature at the time of measurement or the kind, concentration, electrode potential, etc. of an electrolyte solution, the electric double layer capacity of this invention means the value measured by the following method.

시험편(전극)을 40중량% NaOH 수용액(25℃)에 침지하여 시험편의 약 100배의 겉보기 면적을 갖는 백금흑부(白金黑付) 백금판을 대극으로 삽입하고 이 상태에서의 셀 임피이던스를 코올라우쉬 브릿지(kohlar-ausch bridge)로 측정하여 험편의 전기 이중층 용량을 구한다.The test piece (electrode) was immersed in 40 wt% NaOH aqueous solution (25 ° C.), and a platinum black part platinum plate having an apparent area approximately 100 times larger than that of the test piece was inserted into the counter electrode and the cell impedance in this state was Koolau. Measured with a kohlar-ausch bridge to determine the electrical double layer capacity of the specimen.

전극 표면층의 구체적인 부착 수단으로서는 여러가지 방법, 예를들어 분산 도금법, 용융 분무법 등을 채용할 수 있는데 이중에서 특히 분산 도금법이 양호하게 본 발명의 입자를 부착할 수 있으므로 바람직하다.As a specific means for attaching the electrode surface layer, various methods, for example, a dispersion plating method, a melt spraying method, or the like can be employed, and among these, the dispersion plating method is particularly preferable because the particles of the present invention can be adhered well.

분산 도금법이라 함은 금속층을 형성하는 금속을 함유하는 수용액, 즉 니켈을 주체로하는 입자를 분산시킨 욕(bath)에 전극 심체를 음극으로 하여 도금을 행하여 전극심체상에 상기 금속과 입자를 공석(共析)시키는 것이다. 이와 같은 분산상태를 유지하기 위하여는 여러가지 방법을 채용할 수 있는데, 예로서 기계교반, 공기교반, 액순환방법, 초음파 교반, 유동상(流動床) 등을 채용할 수가 있다. 그러나, 본 발명과 같이 전도성 입자를 사용하여 분산 도금을 행하면 전착물(電着物)의 형상이 수지상으로 되기 쉽고 또한 강도도 약하다는 사실이 보고되어 있다(R. Bazzard, Trans. Just. Metal Finishing, ′72, 50, 63 J. Foster et al, ibid, ′76, 54 178).In the dispersion plating method, plating is performed using an electrode core as a cathode in an aqueous solution containing a metal forming a metal layer, ie, a bath in which particles composed mainly of nickel are dispersed.共 析) is to. In order to maintain such a dispersed state, various methods can be employed. For example, a mechanical stirring, an air stirring, a liquid circulation method, ultrasonic stirring, a fluidized bed, or the like can be adopted. However, it has been reported that when the plating is carried out using conductive particles as in the present invention, the shape of the electrodeposition becomes dendritic and the strength is weak (R. Bazzard, Trans. Just.Metal Finishing, '72, 50, 63 J. Foster et al, ibid, '76, 54 178).

그래서, 분산 도금법에 관하여 상세히 검토한 결과, 교반이 약하면 전착물이 수지상으로 되어 강도도 약하지만, 교반을 강하게 행하면 전착물의 형상은 극단적으로는 수지상이 되지 않고 또한 강도도 충분한 것이 얻어지며 이들의 수소 과전압이 충분히 낮다는 사실이 밝혀졌다. 또한, 교반을 과도히 행하면 입자의 공석량(共析量)이 감소되고 전착물의 형상은 평활해져서 강도는 강하지만 수소 과전압은 높아진다는 사실이 판명되었다.Therefore, as a result of a detailed examination of the dispersion plating method, when the stirring is weak, the electrodeposited material becomes dendritic and the strength is weak. However, when the stirring is performed strongly, the shape of the electrodeposited product becomes extremely dendritic and sufficient strength is obtained. It has been found that the overvoltage is low enough. In addition, it was found that excessive agitation reduces the amount of vacancies in the particles and smoothed the shape of the electrodeposited material, resulting in high strength but high hydrogen overvoltage.

즉, 분산 도금의 전착물의 수소 과전압, 강도 및 형상은 분산 상태와 밀접한 관계가 있다는 사실이 판명된 것이다.In other words, it has been found that the hydrogen overvoltage, strength and shape of the electrodeposition of the dispersion plating are closely related to the dispersion state.

그래서, 실용적인 공업 사이즈의 전극을 작성할 경우에 부분적으로 공석의 불균일이 생기면 공석량이 많은 곳은 과전류가 낮기 때문에 전류가 집중하고 공석량이 적은 곳은 과전압이 높아 전류가 흐르기 어렵게 되어 전류선 분포를 크게 흐트리게 하는 결과가 되어 바람직하지 못하다.Therefore, in the case of producing a practical industrial size electrode, if the vacancies are partially uneven, the current is concentrated in a place where a large amount of vacancies is low, and the current is concentrated in a place where the amount of vacancies is small, so that the current is difficult to flow, and the current line distribution is largely disturbed. It is unfavorable because of the result.

그러므로, 균일하게 공석시키는 것, 즉 균일한 교반 상태에서 분산 도금시키는 것이 불가결하게 된다. 그래서 균일 공식 방법을 여러가지로 검토한 결과, 다공판을 도금조 하부에서 상·하 운동시켜서 입자를 분산시켜 도금하는 방법이 양호하다는 것이 판명되었다. 또한, N2가스와 같은 불활성 가스 또는 H2와 같은 환원성 가스를 동시에 도금조 중에 불어 넣어 보다 균일하게 교반하는 방법이 더욱 양호하다는 사실이 판명되었다.Therefore, uniform vacancy, that is, dispersion plating in a uniform stirring state is essential. Therefore, as a result of various examinations of the uniform formula method, it was found that a method of dispersing and plating particles by moving the porous plate up and down in the lower part of the plating tank was good. In addition, it has been found that a method of blowing the inert gas such as N 2 gas or the reducing gas such as H 2 into the plating bath at the same time to make it more uniformly stirred is better.

또한, 도금액을 순환시켜 균일하게 교반하는 방법을 검토한 결과 대향한 2매의 극판의 중간에 피도금물을 위치시키고 그 사이에 입자를 현탁시킨 도금액을 아래로부터 위로 흐르게 하면서 도금하는 방법도 양호하다는 사실이 판명되었다. 이 경우도 불활성 가스 또는 환원성 가스의 도입을 병용시킴으로써 교반을 더욱 좋게 할 수가 있다. 예를 들어, 니켈 금속층의 경우, 전염화(全鹽化) 니켈욕, 고염화(高鹽化)니켈욕, 초산 니켈욕을 채용할 수 있다.In addition, as a result of examining a method of circulating the plating liquid and stirring it uniformly, plating is performed while placing the plating object in the middle of two opposite electrode plates and flowing the plating liquid suspended therein from the bottom up. The fact turned out. Also in this case, stirring can be further improved by using the introduction of an inert gas or a reducing gas in combination. For example, in the case of a nickel metal layer, an electrochlorination nickel bath, a high chloride nickel bath, and a nickel acetate bath can be employ | adopted.

본 발명에서는 전술한 욕을 채용하는 것이 바람직한데, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니고 여러가지의 Ni 도금욕을 채용할 수가 있다.Although it is preferable to employ | adopt the bath mentioned above in this invention, this invention is not limited to these, Various Ni plating bath can be employ | adopted.

이어서, 이와 같은 욕에 Ni를 함유하는 입자를 분산시킨다. 이와 같은 입자의 재질 및 입경은 전술한 바와 같다. 다만, 입자로서 Ni를 제1의 금속으로 Al, Zn, Mg, Sn에서 선택된 제2의 금속과의 합금을 채용하는 경우는 후술하는 바와 같은 가성 알칼리 처리하는 것이 바람직하다. 이러한 합금으로서는 전술한 바와 미전개 라니-니켈을 채용하는 것이 실제적이다.Subsequently, particles containing Ni are dispersed in such a bath. The material and particle diameter of such particles are as described above. However, when Ni is used as the first metal and an alloy with a second metal selected from Al, Zn, Mg, and Sn, caustic alkali treatment as described later is preferable. As such an alloy, it is practical to employ the foregoing and undeveloped Raney-nickel.

또한, 입자로서는 전술한 제1의 금속을 채용할 경우 및 사전에 제1의 금속과 제2의 금속의 합금에서 제2의 금속의 적어도 일부를 제거한 것을 채용할 수도 있고, 이와 같은 경우는 후술하는 가성알칼리 처리를 할 필요는 거의 없다. 이와 같은 것으로서 예를 들어 전개한 라니-니켈을 채용할 수가 있다. 이러한 경우, 취급상 그와 같은 입자 표면에 부분적으로 산화물 피막을 형성시켜서 안정화시켜 두는 것이 바람직하다.In addition, as a particle | grain, when employ | adopting the 1st metal mentioned above and what remove | eliminated at least one part of the 2nd metal from the alloy of a 1st metal and a 2nd metal previously may be employ | adopted, In such a case, it mentions later Caustic alkali treatment is rarely necessary. As such, for example, Raney-Nickel developed can be adopted. In such a case, it is preferable to form an oxide film on the surface of such a particle and to stabilize it for handling.

구체적으로는 시판의 안정화 라니-니켈을 채용할 수 있다. 전술한 입자에 부착한 산화물 피복은 전극을 염화알칼리 수용액 등의 전해시의 음극으로서 사용하는 경우, 발생하는 수소로 환원되어 제거된다.Specifically, commercially available stabilized Raney-Nickel can be employed. The oxide coating adhering to the above-mentioned particles is reduced and removed with hydrogen generated when the electrode is used as a cathode during electrolysis such as an aqueous alkali chloride solution.

이밖에 전극으로서 사용하기 전에 그러한 산화물 피막을 환원(예를 들어 수소 분위기에서 가열함) 제거할 수도 있다.In addition, such an oxide film may be reduced (for example, heated in a hydrogen atmosphere) before use as an electrode.

이와 같은 입자의 욕 중에서의 비율은 1g/ℓ∼20g/ℓ로 해두는 것이 전극 표면에 입자의 부착 상태를 양호하게 하는 의미에서 바람직하다. 그리고, 분산 도금 작업시의 온도 조건은 20내지 80℃, 전류 밀도는 1A/dm2내지 20A/dm2인 것이 바람직하다.The ratio of such particles in the bath is preferably 1 g / l to 20 g / l in the sense of improving the adhesion state of the particles to the electrode surface. In addition, it is preferable that the temperature conditions at the time of a dispersion plating operation are 20-80 degreeC, and a current density is 1A / dm <2> -20A / dm <2> .

또한, 도금욕에는 왜(歪) 감소용의 첨가제, 공전착(共電着)을 조장하는 첨가제 등을 적절히 가해도 된다는 것은 물론이다. 또, 입자의 금속층과의 밀착성을 더욱 강고히 하기 위하여 가열이나 분산 도금후 재차 Ni 도금을 행하여도 된다는 것은 물론이다.In addition, of course, you may add suitably the additive for distortion reduction, the additive which encourages co-electrode deposition, etc. to a plating bath. It goes without saying that Ni plating may be performed again after heating or dispersion plating in order to further strengthen the adhesion of the particles to the metal layer.

이밖에, 전술한 바와 같이, 전극 심체와 입자를 함유하는 금속층과의 사이에 중간층을 마련할 경우는 전극심체를 먼저 Ni 도금 또는 Cu 도금하고, 그 후에 전술한 분산 도금법, 용융분무법의 수단으로 그 위에 입자를 함유하는 금속층을 형성한다.In addition, as described above, in the case of providing an intermediate layer between the electrode core and the metal layer containing particles, the electrode core is first Ni-plated or Cu-plated, and then the dispersion core method and the melt spraying method are used. A metal layer containing particles is formed thereon.

이러한 경우의 도금욕으로는 상술한 여러가지의 도금욕을 채용할 수 있고, Cu 도금에 관하여도 공지의 도금법을 사용할 수가 있다.As the plating bath in such a case, various plating baths described above can be employed, and a known plating method can also be used for Cu plating.

이와 같이 하여 전극심체상에 금속층을 개재하여 본 발명의 입자가 부착된 전극이 얻어진다.In this way, the electrode with particle | grains of this invention is obtained through a metal layer on an electrode core.

그후, 필요에 따라 가성 알칼리처리(예컨대, 가성 알칼리 수용액에 침지한다)하여 금속 입자중의 Ni 이외의 금속의 적어도 일부를 용출 제거시켜서 입자를 다공성으로 만든다.Then, if necessary, caustic alkali treatment (for example, immersion in a caustic aqueous alkali solution) is performed to elute and remove at least a part of the metal other than Ni in the metal particles to make the particles porous.

이러한 경우, 가성 알칼리 수용액의 농도는 NaOH로 5내지 40 중량%, 온도는 50℃내지 150℃의 조건하에서 행하는 것이 바람직하다.In this case, the concentration of the caustic aqueous alkali solution is preferably 5 to 40% by weight with NaOH, and the temperature is preferably performed under the conditions of 50 ° C to 150 ° C.

또한, 입자로서 전술한 바와 같은 가성 알칼리 처리를 행하는 것이 바람직한데, 이와 같은 입자를 부착한 전극을 가성 알칼리 처리를 하지 않고 그대로 염화알칼리 전해조에 부착시켜 실제로 전해를 행하여도 된다.Moreover, although it is preferable to perform caustic alkali treatment as mentioned above as particle | grains, you may actually perform electrolysis by attaching the electrode with such particles to an alkali chloride electrolytic cell as it is, without performing caustic alkali treatment.

이러한 경우, 전해의 과정에서 제2의 금속이 용출하여 전극의 과전압이 저하된다. 단, 이 용출한 제2의 금속이온에 의하여 생성 가성 알칼리 수용액이 약간 오염된다.In this case, in the process of electrolysis, the second metal elutes and the overvoltage of the electrode decreases. However, the produced caustic alkali aqueous solution is slightly contaminated by this eluted 2nd metal ion.

본 발명의 전극은 이온 교환막법 염화알칼리 수용액 전해용의 전극, 특히 음극으로서 채용할 수 있음은 물론인데, 이밖에 다공성 격막(예를 들어 석면격막)을 사용한 염화 알칼리 수용액 전해용 및 물 전해용의 전극으로서도 채용할 수 있다.The electrode of the present invention can be employed as an electrode for electrolytic alkali chloride aqueous solution, in particular, a cathode, in addition to electrolytic alkali chloride solution using a porous membrane (for example asbestos diaphragm) and water electrolysis It can also be employed as an electrode.

다음에 본 발명의 실시예를 들어 설명하겠다.Next, an embodiment of the present invention will be described.

[실시예 1]Example 1

전염화 니켈욕(NiCl2·6HO2300g/ℓ, H3BO338g/ℓ) 중에 가와껭 파인케미칼사제의 미전개 라니-니켈 합금 분말(Ni 50%, Al 50%, 200메쉬 패스)을 20g/ℓ의 비율로 첨가하고 이것을 충분히 교반하면서 Ni판을 양극, 철판(전극심체)을 음극으로 하여 전류 밀도 3A/dm2, pH 2.0, 50℃에서 30분간 도금을 행하였다. 이 결과 철판상에 흑회색의 도금층이 형성되었다.Undeveloped Raney-Nickel alloy powders (Ni 50%, Al 50%, 200 mesh pass) made by Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd. in nickel chloride (NiCl 2 · 6HO 2 300g / l, H 3 BO 3 38g / l) At a rate of 20 g / L and while stirring this sufficiently, the Ni plate was plated at a current density of 3 A / dm 2 , pH 2.0, and 50 ° C. for 30 minutes, using the Ni plate as the positive electrode and the iron plate (electrode core) as the negative electrode. As a result, a black gray plating layer was formed on the iron plate.

Ni 도금층은 약 80μ이고, 도금층 중의 Ni-Al합금입자는 약 35%이었다. 이것을 20% NaOH중에서 80℃로 1시간 전개하여 Al을 용출시켰는데 전기 이중층 용량은 18000μF/cm2이고 수소 과전압은 60mV이었다.The Ni plating layer was about 80 mu and the Ni—Al alloy particles in the plating layer were about 35%. This was developed for 1 hour at 80 ° C. in 20% NaOH to elute Al. The electric double layer capacity was 18000 μF / cm 2 and the hydrogen overvoltage was 60 mV.

[실시예 2]Example 2

고염화 니켈욕(NiSO4·6H2O 200g/ℓ, NiCl26H2O 175g/ℓ, H3BO340g/ℓ)중에 가와껭 파인케미칼사제의 미전개 리니-니켈 합금 분말(Ni 50%, Al 50%, 200메쉬 패스)을 20g/ℓ의 비율로 첨가하고 이를 충분히 교반하면서 Ni판을 양극으로 철판(전극심체)을 음극으로 하여 전류밀도 2A/dm2, pH 1.8, 45℃에서 1시간 도금을 행하였다. 이 결과, 철판상에 흑회색의 도금층이 형성되었다.Undeveloped linyi-nickel alloy powder made by Kawaken Fine Chemicals (Ni 50% in NiSO 4 · 6H 2 O 200 g / l, NiCl 2 6H 2 O 175 g / l, H 3 BO 3 40 g / l) , 50% Al, 200 mesh pass) was added at a rate of 20 g / l, while stirring it sufficiently, the Ni plate was used as an anode and the iron plate (electrode core) was used as a cathode at a current density of 2A / dm 2 , pH 1.8, and 45 ° C. Time plating was performed. As a result, a black gray plating layer was formed on the iron plate.

Ni 도금층은 약 100μ이고 도금층 중의 Ni-Al 합금 입자는 약 25중량%이었다.The Ni plating layer was about 100 mu and the Ni—Al alloy particles in the plating layer were about 25% by weight.

이에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 Al을 용출시켰는데, 전기 이중층 용량은 1500μF/cm2이고 수소 과전압은 70mV이었다.On the other hand, Al was eluted in the same manner as in Example 1, but the electric double layer capacity was 1500 µF / cm 2 and the hydrogen overvoltage was 70 mV.

[실시예 3]Example 3

염화 니켈, 초산 니켈욕(NiCl2·6H2O 135g/ℓ, Ni(CH3COO)2·4H2O 105g/ℓ)중에 가와껭 파인케미칼사제의 미전개 리니-니켈 합금 분말(Ni 50%, Al 50%, 200메쉬 패스)을 50g/ℓ의 비율로 첨가하고 이를 충분히 교반하면서 Ni판을 양극으로 철판(전극심체)을 음극으로 하여 전류밀도 3A/dm2, pH 3.0, 50℃에서 30분간 도금을 행하였다. 이 결과, 철판상에 흑회색의 도금층이 형성되었다.Undeveloped linyi-nickel alloy powder made by Kawaken Fine Chemicals (Ni 50% in nickel chloride, nickel acetate bath (NiCl 2 · 6H 2 O 135g / l, Ni (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O 105g / l) , 50% Al, 200 mesh pass) was added at a rate of 50 g / l, while stirring it sufficiently, the Ni plate was used as an anode and the iron plate (electrode core) was used as a cathode. The current density was 3A / dm 2 , pH 3.0, 30 at 50 ° C. Plating was performed for a minute. As a result, a black gray plating layer was formed on the iron plate.

Ni 도금층은 약 60μ이고 도금층 중의 Ni-Al 합금 입자는 약 30중량%이었다.The Ni plating layer was about 60 mu and the Ni-Al alloy particles in the plating layer were about 30 wt%.

이에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 Al을 용출시켰는데, 전기 이중층 용량은 10000μF/cm2이고 수소 과전압은 80mV이었다.On the other hand, Al was eluted in the same manner as in Example 1, but the electric double layer capacity was 10000 µF / cm 2 and the hydrogen overvoltage was 80 mV.

[실시예 4]Example 4

전염화 니켈욕(NiCl2·6H2O 300g/ℓ, H3BO338g/ℓ)중에 가와껭 파인케미칼사제 미전개 라니-니켈합금(Ni 50중량%, Al 50중량%)을 10g/ℓ의 비율로 첨가하여 제3도의 도금조에 투입하였다.Transmission screen nickel bath (NiCl 2 · 6H 2 O 300g / ℓ, H 3 BO 3 38g / ℓ) in Kawagoe kkeng Fine Chemical Co., Ltd. US developed Raney-nickel alloy (Ni 50 wt%, Al 50% by weight) of 10g / ℓ And added to the plating bath of FIG.

제3도의 도금조의 하부에서 다공판(5)를 상·하 운동할 수 있는 장치를 사용하고 동시에 N2가스를 바블러(6)을 사용하여 하향으로 불어 넣어 가면서 피도금물(9)와 거의 동등한 면적을 갖는 Ni 양극을 2매(7)(8) 배치시키고 그 중간에 피도금물(9)을 위치시켜 도금을 시행하였다.In the lower part of the plating bath of FIG. 3, a device capable of moving the porous plate 5 up and down, and simultaneously blowing N 2 gas downward using the bubbler 6, substantially close to the plated object 9 Plating was carried out by arranging two sheets (7) (8) of Ni anodes having an equal area and placing the plated material (9) in the middle thereof.

도금온도는 40℃로 하고, pH는 2.0, 다공판의 스트로오크는 액의 높이의 20%로 하여 100Hz/분으로 하고, N2가스(10)는 도금조의 바닥면적의 10ℓ/분 dm2의 양으로 취입하였다. 피도금물은 음극(전극심체)으로서 철제 엑스팬므메탈을 사용하고 전류 밀도는 3A/dm2로 하여 1시간 도금을 행한 결과 흑회색의 도금물이 얻어졌다. 도금층은 약 150μ였고, 도금층중의 미전개 라니-Ni의 비율은 30중량%이었다. 이 도금층의 형상은 각 부분에서 거의 동일하였으며 도금판을 음극으로 사용하여 40중량% NaOH 수용액(90℃), 전류밀도 20A/dm2조건하에 포화 카르멜 전극을 참조 전극으로서 사용하여 각 부분의 수소 과전압을 측정하였더니 모두 100mV이었다.The plating temperature is 40 ° C, the pH is 2.0, the stroke of the porous plate is 20% of the height of the liquid, 100 Hz / min, and the N 2 gas 10 is 10 l / min dm 2 of the bottom area of the plating bath. Blown in the amount. The plated material was made of iron xpanme metal as a cathode (electrode core) and plated for 1 hour at a current density of 3 A / dm 2 to give a black-gray plated product. The plating layer was about 150 mu, and the proportion of undeveloped Raney-Ni in the plating layer was 30% by weight. The shape of this plated layer was almost the same in each part, and hydrogen overvoltage of each part was used by using a plated plate as a cathode and using a saturated carmel electrode as a reference electrode under a 40 wt% NaOH aqueous solution (90 ° C.) and a current density of 20 A / dm 2. When measured, all were 100 mV.

[실시예 5]Example 5

제4도에 도시한 장치의 탱크(11)에 전염화 니켈욕(NiCl2·6H2O 300g/ℓ, H3BO338g/ℓ)을 주입하여 가와껭 파인케미칼사제 미전개 라니-니켈합금(Ni 50중량%, Al 50중량%)을 10g/ℓ의 비율로 현탁시킨 액을 펌프(16)으로 피도금물(12)와 거의 동등한 크기를 갖는 2매의 Ni양극(13)(14)의 거의 중간에 피도금물(12)를 배치한 도금조(15)에 이송하여 순환시키면서 도금을 행하였다. 이때, 도금액의 pH는 2.0으로 하고 온도는 40℃, 도금조에서의 도금액의 선속은 70cm초로 하고 피도금물(음극)로 철판을 사용하여 전류밀도 3A/dm2에서 30분간 전착한 결과 철판 상에 흑회색의 도금층이 형성되었다. Ni 도금층은 약 70μ였고 도금층 중의 미전개 라니-니켈의 비율은 33중량%이었다.Nickel chloride bath (NiCl 2 · 6H 2 O 300 g / l, H 3 BO 3 38g / l) was injected into the tank 11 of the apparatus shown in FIG. Two Ni anodes 13 and 14 having a size substantially equivalent to that of the to-be-plated object 12 with a pump 16, in which a solution of (50 wt% Ni and 50 wt% Al) was suspended at a rate of 10 g / l. The plating was carried out while transferring to the plating bath 15 in which the plated object 12 was disposed in the middle of the plate while circulating. At this time, the pH of the plating liquid was 2.0, the temperature was 40 ° C., the flux of the plating liquid in the plating bath was 70 cm sec, and the electrodeposited at the current density of 3 A / dm 2 for 30 minutes using the iron plate as the plated object (cathode). A black gray plating layer was formed on the substrate. The Ni plating layer was about 70 mu and the proportion of undeveloped Raney-nickel in the plating layer was 33% by weight.

이 도금층의 형상은 각 부분에서 거의 동일한 형상이었고 실시예 4와 동일한 방법으로 알칼리 처리한 후 절단하여 각 부분의 수소 과전압을 측정하였더니 모두 90mV이었다.The plated layer had almost the same shape in each part, and after the alkali treatment in the same manner as in Example 4, cutting was performed to measure the hydrogen overvoltage of each part, and all were 90 mV.

[실시예 6]Example 6

실시예 5에서 사용한 제4도의 장치를 사용하여 도금액으로서 고염화 니켈욕(NiSO4·6H2O 200g/ℓ, NiCl26H2O 175g/ℓ, H3BO340g/ℓ)으로 실시예 5와 동일한 미전개 라니-Ni입자를 현탁시켜서 펌프로 도금조에 이송 순환시키면서 도금을 행하였다. 이때 도금액의 pH는 1.5로 제어하고 온도는 50℃, 도금조에서의 선속은 85cm/초로 하고 피도금물(음극)로 철판을 사용하여 전류밀도 3A/dm2로 30분간 전착시킨 결과 철판상에 흑회색의 도금층이 형성되었다.Example 5 using a nickel chloride bath (NiSO 4 .6H 2 O 200 g / l, NiCl 2 6H 2 O 175 g / l, H 3 BO 3 40 g / l) as a plating solution using the apparatus of FIG. 4 used in Example 5. The undeveloped Raney-Ni particles similar to the above were suspended and the plating was carried out while transferring the circulation to the plating tank by a pump. At this time, the pH of the plating solution was controlled to 1.5, the temperature was 50 ° C, the line speed in the plating bath was 85cm / sec, and the electrodeposited at a current density of 3A / dm 2 for 30 minutes using the iron plate as the plated material (cathode). A black gray plating layer was formed.

도금층은 약 100μ였고 도금층중의 미전개 라니-니켈의 비율은 40중량%이었다.The plating layer was about 100 mu and the proportion of undeveloped Raney-nickel in the plating layer was 40% by weight.

이 도금물을 실시예 4와 동일한 방법으로 알칼리 처리한 후, 잘게 절단하여 각 부분을 음극으로 하여 수소 과전압을 측정하였더니 모두 70mV이었다.Alkaline treatment of the plated product was carried out in the same manner as in Example 4, and then the fine cuts were made, and the hydrogen overvoltage was measured using each part as a cathode.

[비교실시예 1]Comparative Example 1

와트욕(NiSO4·7H2O 300g/ℓ, NiCl26H2O 60g/ℓ, H3BO330g/ℓ)중에 가와껭(川硏) 파인케미칼사제의 미전개(展開前) 라니-니켈 분말(Ni 50%, Al 50%, 평균입경 30μ)을 100g/ℓ 비율로 첨가하고 충분히 교반하면서 Ni판을 양극으로 Cu판(전극심체)을 음극으로 하여 전류밀도 3A/dm2, pH 3.5, 55℃의 조건하에서 30분 Cu판의 도금을 행하였다. 그 결과, Cu판상에 흑회색의 도금층의 얻어지고 표면에는 미세한 요철(凹凸)이 다수 존재하고 있는 것이 현미경 관찰결과 인정되었다. 이것을 실시예 1과 동일한 방법으로 Al를 용출시켰다.Watt bath (NiSO 4 · 7H 2 O 300g / ℓ, NiCl 2 6H 2 O 60g / ℓ, H 3 BO 3 30g / ℓ) in Kawagoe kkeng (川硏) Fine Chemical US deployment (展開前) of Priest Raney-nickel Powder (Ni 50%, Al 50%, average particle diameter: 30μ) was added at a rate of 100 g / L, while stirring sufficiently, the Ni plate was used as the anode and the Cu plate (electrode core) as the cathode. The current density was 3A / dm 2 , pH 3.5, Plating of Cu board was performed for 30 minutes on 55 degreeC conditions. As a result, it was confirmed by microscopic observation that a black gray plating layer was obtained on the Cu plate and many fine irregularities existed on the surface. Al was eluted in the same manner as in Example 1.

이와 같이 도금된 Cu판의 전기 이중층 용량은 5000μF/cm2였다. 또한, 전기 이중층 용량은 시험편을 40중량% NaOH수용액(25℃)중에 침지하여 시험편의 100배의 겉보기 면적을 갖는 백금흑부 백금판을 대극으로서 삽입하고 이 상태에서의 셀 임피이던스를 코올라우슈 브릿지로 측정하여 시험편의 전기 이중층 용량을 구하였다.The electric double layer capacity of the Cu plated as described above was 5000 µF / cm 2 . In addition, the electric double layer capacity was immersed in a 40% by weight aqueous solution of NaOH (25 ° C) to insert a platinum-black platinum plate having a surface area 100 times larger than that of the test piece as a counter electrode, and the cell impedance in this state was transferred to the Koolaus bridge. It measured and the electric double layer capacity of the test piece was calculated | required.

Ni 도금층은 약 40μ이고 도금층 중의 Ni-Al합금 입자는 약 25중량%이었다.The Ni plating layer was about 40 mu and the Ni—Al alloy particles in the plating layer were about 25 wt%.

다음에 이와 같이 도금처리한 Cu판을 음극으로 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 전극 전위를 측정하였는데 그 결과 수소 과전압은 120mV이었다.Next, the electrode potential was measured in the same manner as in Example 4 using the plated Cu plate as the cathode, and as a result, the hydrogen overvoltage was 120 mV.

[비교실시예 2∼5]Comparative Examples 2 to 5

비교실시예 1의 미전개 라니-니켈의 첨가 비율, 입경, 도금 조건을 변경한 것을 제외하고는 비교실시예 1과 거의 동일하게 하여 도금을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 단, 비교실시예 3은 전극심체로 Fe를 사용하고, 비교실시예 5에 있어서는 전극심체로 SUS 304를 사용하였다.Plating was carried out in almost the same manner as in Comparative Example 1 except that the addition ratio, particle diameter, and plating conditions of undeveloped Raney-nickel of Comparative Example 1 were changed. The results are shown in Table 1. However, in Comparative Example 3, Fe was used as the electrode core, and in Comparative Example 5, SUS 304 was used as the electrode core.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

[비교실시예 6∼7][Comparative Examples 6-7]

가와껭 파인케미칼사제의 안정화 라니-니켈 입자를 사용하여 이 입자의 도금욕(비교실시예 1과 동일한 도금욕)에 대한 첨가 비율을 여러가지로 바꿔서 비교실시예 1과 거의 동일하게 분산 도금을 행하여 전극을 만들고, 이러한 전극의 전기 이중층 용량, 수소 과전압을 표 2에 나타낸다. 이때, 안정화 라니-니켈의 비(比) 표면적은 10.5m2/g(라우린산 흡착법에 의한 값)이었다.The stabilized Raney-Nickel particles manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd. were used to vary the addition ratio of the particles to the plating bath (the same plating bath as Comparative Example 1), and the dispersion plating was performed in almost the same manner as in Comparative Example 1. Table 2 shows the electric double layer capacity and hydrogen overvoltage of these electrodes. At this time, the specific surface area of the stabilized Raney-nickel was 10.5 m 2 / g (value by the lauric acid adsorption method).

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00002
Figure kpo00002

[비교실시예 8]Comparative Example 8

술파민욕(술파민산 니켈 300g/ℓ, NiCl2·6H2O 6g/ℓ, H3BO340g/ℓ pH 4.0)중에 비교실시예 1과 동일한 미전개 라니-니켈 분말을 50g/ℓ의 비율이 되도록 첨가하고 비교실시예 1과 동일하게 하여 1시간 도금작업을 행하였다. 이어서, 20% NaOH, 80℃중에서 1시간 전개하여 Al을 용출시켰다. 이리하여 얻어진 전극의 전기 이중층 용량을 측정하였더니 12000μF/cm2이었다. 이와 같은 전극을 음극으로 사용하여 실시예 4와 같은 조건하에서 수소 과전압을 측정하였더니 80mV이었다.Alcohol pamin bath of Comparative Example 1 and the same non-expanded while (sulfamic acid nickel 300g / ℓ, NiCl 2 · 6H 2 O 6g / ℓ, H 3 BO 3 40g / ℓ pH 4.0) Raney-rate of a nickel powder, 50g / ℓ It added so that it might be carried out and plating was performed for 1 hour in the same manner as in Comparative Example 1. Subsequently, it developed for 1 hour in 20% NaOH and 80 degreeC, and Al eluted. The electric double layer capacity of the electrode thus obtained was measured and found to be 12000 µF / cm 2 . Using the electrode as a cathode, hydrogen overvoltage was measured under the same conditions as in Example 4, which was 80 mV.

[비교실시예 9]Comparative Example 9

비교실시예 1에서 얻어진 전극을 음극으로 하고 Ti에 TiO2, RuO2를 피복한 것을 양극으로 하고, 이들 양극 음극을 듀폰사제나프 이온막으로 간막이한 전해조에서 NaCl 수용액의 전해 작업을 400일간 시행하여 음극의 내구 시험을 하였던 바 음극의 수소 과전압은 120mV-대로 였고 도금층 및 입자의 박리는 일어나지 않았다.The electrode obtained in Comparative Example 1 was used as a cathode, and TiO 2 and RuO 2 were coated with Ti as an anode, and electrolytic work of aqueous NaCl solution was carried out for 400 days in an electrolytic cell in which these anode cathodes were covered with a DuPont Zenap ion membrane. When the durability test of the negative electrode was conducted, the hydrogen overvoltage of the negative electrode was 120 mV-bed and no peeling of the plating layer and particles occurred.

또한, 음극액은 400중량%의 수용액에서 온도가 90℃였다. 전해 전류밀도는 20A/dm2이었다.The catholyte had a temperature of 90 ° C. in an aqueous solution of 400 wt%. The electrolytic current density was 20 A / dm 2 .

Claims (1)

라니-니켈 합금으로 된 금속입자를 NiCl2, 6H2O 135g/ℓ 이상 함유하는 용액 중에 분산시킨 분산액으로부터 라니-니켈 합금으로 된 입자와 니켈 금속을 전극 기체상에 공전착시킨 후 니켈 이외의 성분을 용출시킴으로써 니켈 입자가 전착된 니켈 금속층으로부터 부분적으로 돌출하여 그 금속층 중의 니켈입자의 비율이 5내지 80중량%인 구조로 된 전극.Components other than nickel after co-electrodepositing particles of Raney-Nickel alloy and nickel metal onto the electrode body from a dispersion obtained by dispersing the Raney-Nickel alloy metal particles in a solution containing at least 135 g / L of NiCl 2 , 6H 2 O An electrode having a structure in which the proportion of nickel particles in the metal layer is 5 to 80% by weight by partially eluting the nickel metal layer from which the nickel particles are electrodeposited by eluting.
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