JPH01294836A - 不溶性アノード用材料 - Google Patents
不溶性アノード用材料Info
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- JPH01294836A JPH01294836A JP63170279A JP17027988A JPH01294836A JP H01294836 A JPH01294836 A JP H01294836A JP 63170279 A JP63170279 A JP 63170279A JP 17027988 A JP17027988 A JP 17027988A JP H01294836 A JPH01294836 A JP H01294836A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は種々の水溶液電解に使用される不溶性アノード
用材料に関するものである。
用材料に関するものである。
一般に水溶液電解例えばZn、 Cd、 Cr、 Co
。
。
M n t Cu r N x等の非鉄金属の電解採取
では、鉛合金、黒鉛、チタン上の白金めっき、あるいは
白金クラッドが不溶性アノード用材料として用いられて
いる。また、他の水溶液電解の例である電気めっきにお
いても不溶性アノードが用いられることがある。
では、鉛合金、黒鉛、チタン上の白金めっき、あるいは
白金クラッドが不溶性アノード用材料として用いられて
いる。また、他の水溶液電解の例である電気めっきにお
いても不溶性アノードが用いられることがある。
一般には、亜鉛、錫、ニッケル、網等の電気めっきにお
いて、アノード材料としてはめっきされる金属と同じ金
属、すなわち例えば亜鉛めっきにおいては亜鉛が、錫め
っきにおいては錫が用いられる。これらのアノードを前
記不溶性アノードに対し可溶性アノードと呼ばれている
。しかしこの可溶性アノードはめっき時における電解に
よる溶解により消耗するので、めっき素材とアノードと
の間隔(極間距離)が広がり浴電圧が上昇する。
いて、アノード材料としてはめっきされる金属と同じ金
属、すなわち例えば亜鉛めっきにおいては亜鉛が、錫め
っきにおいては錫が用いられる。これらのアノードを前
記不溶性アノードに対し可溶性アノードと呼ばれている
。しかしこの可溶性アノードはめっき時における電解に
よる溶解により消耗するので、めっき素材とアノードと
の間隔(極間距離)が広がり浴電圧が上昇する。
これによる電力損失を防ぐため極間距離を一定に保つた
めの調整あるいはアノードの取り代えという工程上の煩
雑さを生じている。
めの調整あるいはアノードの取り代えという工程上の煩
雑さを生じている。
このような欠点を解決するための方法に、電解による溶
解の非常に少ない不溶性アノードを使う方法がある。
解の非常に少ない不溶性アノードを使う方法がある。
最近、電気めっき工程における生産性の点から高速めっ
きの必要性が高まっており、この場合可溶性アノードで
あるとアノードの消耗は非常に速くアノードの調整およ
び取り代え作業を頻繁に行なおねばならずこれは電気め
っき工程における生産性の大きな障害となるので、不溶
性アノードの採用が活発である。また、可溶性アノード
を採用した場合、アノード電流効率がカソード電流効率
より高いとめっき液中にアノード金属のイオン濃度が増
加し液バランスがくずれ、めっき品の品質低下あるいは
めっきの継続が不可能となることがある。このような場
合には不溶性アノードを採用し液バランスの調整は必要
な金属イオンを含む溶液の補給により行なうか、あるい
は可溶性アノードと不溶性アノードの併用により解決す
る場合が多く、このような不溶性7ノードとしては前記
電解採取の場合と同様の材料が用いられている。
きの必要性が高まっており、この場合可溶性アノードで
あるとアノードの消耗は非常に速くアノードの調整およ
び取り代え作業を頻繁に行なおねばならずこれは電気め
っき工程における生産性の大きな障害となるので、不溶
性アノードの採用が活発である。また、可溶性アノード
を採用した場合、アノード電流効率がカソード電流効率
より高いとめっき液中にアノード金属のイオン濃度が増
加し液バランスがくずれ、めっき品の品質低下あるいは
めっきの継続が不可能となることがある。このような場
合には不溶性アノードを採用し液バランスの調整は必要
な金属イオンを含む溶液の補給により行なうか、あるい
は可溶性アノードと不溶性アノードの併用により解決す
る場合が多く、このような不溶性7ノードとしては前記
電解採取の場合と同様の材料が用いられている。
しかしながら、このような電解採取あるいは電気めっき
における不溶性アノード材料に、現在完全に性能上満足
できるものが少なく種々の欠点を有している。
における不溶性アノード材料に、現在完全に性能上満足
できるものが少なく種々の欠点を有している。
例えば、電解液が硫酸−硫酸塩溶液の場合、不溶性アノ
ードとして鉛合金を用いることが多いが、このアノード
から電解液中に微量溶出する釦イオンが蓄積されると、
得られた電析物に鉛が含有され種々の悪影響を及ぼすこ
とが知られている。
ードとして鉛合金を用いることが多いが、このアノード
から電解液中に微量溶出する釦イオンが蓄積されると、
得られた電析物に鉛が含有され種々の悪影響を及ぼすこ
とが知られている。
また、不溶性アノードとして黒鉛を採用した場合、黒鉛
の酸化あるいは黒鉛の脆さに起因する電解液中への脱落
により消耗し黒鉛の寿命が短く、さらに電解液中に脱落
した黒鉛粉により電解液が汚染され種々の悪影響を及ぼ
すという問題がある。
の酸化あるいは黒鉛の脆さに起因する電解液中への脱落
により消耗し黒鉛の寿命が短く、さらに電解液中に脱落
した黒鉛粉により電解液が汚染され種々の悪影響を及ぼ
すという問題がある。
また、白金めっきあるいは白金クラッドについてはその
コストが高く、さらに白金が軟質なため電解液中のスラ
ッジ等により摩耗し電解による溶解と加え消耗するため
予想外に寿命が短いという欠点もある。
コストが高く、さらに白金が軟質なため電解液中のスラ
ッジ等により摩耗し電解による溶解と加え消耗するため
予想外に寿命が短いという欠点もある。
また、不溶性アノード電極基材として比強度および耐食
性に優れたチタンを使用するとチタン表面に不働態膜が
厚く形成され浴電圧の上昇を招き、ついには通電不能と
なるという問題がある。
性に優れたチタンを使用するとチタン表面に不働態膜が
厚く形成され浴電圧の上昇を招き、ついには通電不能と
なるという問題がある。
ただし、電流密度が小さい場合にはチタンをアノードと
して使用できる場合があり、例えば特殊なケースとして
、電解二酸化マンガン製造においてはアノードとして現
在はほとんど純チタンが使用されている。
して使用できる場合があり、例えば特殊なケースとして
、電解二酸化マンガン製造においてはアノードとして現
在はほとんど純チタンが使用されている。
電解二酸化マンガンは主に乾電池の減極剤として使用さ
れるが、一般には硫酸マンガン0.5〜1.0moj2
/J!、遊離硫酸濃度0.2〜0.611IoΩ/Ωよ
りなる硫酸、硫酸マンガン水溶液の電解により製造され
ている。すなわち、この水溶液をIA/dm”前後の直
流にて電解することにより陽極に二酸化マンガンを析出
させこれがある程度アノードであるチタン面上に蓄積し
た段階で剥離し二酸化マンガンを採取する。なお、その
際陰極からは水素が発生する6 近年、電解二酸化マンガン製造において、チタンをアノ
ードとして用いるようになったのは、耐食性に優れたチ
タンを用いることにより、アノード側からの電解二酸化
マンガンへの汚染がまったくなくなり、高品質の製品が
得られるからである。
れるが、一般には硫酸マンガン0.5〜1.0moj2
/J!、遊離硫酸濃度0.2〜0.611IoΩ/Ωよ
りなる硫酸、硫酸マンガン水溶液の電解により製造され
ている。すなわち、この水溶液をIA/dm”前後の直
流にて電解することにより陽極に二酸化マンガンを析出
させこれがある程度アノードであるチタン面上に蓄積し
た段階で剥離し二酸化マンガンを採取する。なお、その
際陰極からは水素が発生する6 近年、電解二酸化マンガン製造において、チタンをアノ
ードとして用いるようになったのは、耐食性に優れたチ
タンを用いることにより、アノード側からの電解二酸化
マンガンへの汚染がまったくなくなり、高品質の製品が
得られるからである。
また、析出した電解二酸化マンガンをアノードから剥離
する作業に対しても、強度、延性のあるチタンを使用し
ているため外部より強力な力を加え。
する作業に対しても、強度、延性のあるチタンを使用し
ているため外部より強力な力を加え。
電解二酸化マンガンを剥離しても何らチタン製アノード
には変形、破損等の問題を起こさないため、優れた耐食
性と合わせ半永久的にアノードとして使用できるメリッ
トもある。
には変形、破損等の問題を起こさないため、優れた耐食
性と合わせ半永久的にアノードとして使用できるメリッ
トもある。
しかしながら、前記したように高電流密度を流すことが
チタン製アノードではできないため現状ではLA/dm
”前後の電流密度で操業を行なわなければならない。よ
り多くの電流を流すために、電極表面に貴金属メツキ、
貴金属クラッドを行った電極も試みられたが、高価であ
ることや、電解二酸化マンガンを剥離する際に、貴金属
が一緒にはがれてしまうという重大な欠点があり、採用
されるに至っていない。もし、電流密度を高くすること
ができれば、このような電解工業においては直接生産性
に結びつき、同じ電解槽であれば電流密度が、高い程大
量生産が可能となり、また、生産量一定とすれば電流密
度が高い程電解槽を小さくすることができ電解槽建設の
ための設備費を小さくすることができるという利点があ
るため、−刻も早く高電流が流せる新しいアノード用材
料の開発が望まれていた。
チタン製アノードではできないため現状ではLA/dm
”前後の電流密度で操業を行なわなければならない。よ
り多くの電流を流すために、電極表面に貴金属メツキ、
貴金属クラッドを行った電極も試みられたが、高価であ
ることや、電解二酸化マンガンを剥離する際に、貴金属
が一緒にはがれてしまうという重大な欠点があり、採用
されるに至っていない。もし、電流密度を高くすること
ができれば、このような電解工業においては直接生産性
に結びつき、同じ電解槽であれば電流密度が、高い程大
量生産が可能となり、また、生産量一定とすれば電流密
度が高い程電解槽を小さくすることができ電解槽建設の
ための設備費を小さくすることができるという利点があ
るため、−刻も早く高電流が流せる新しいアノード用材
料の開発が望まれていた。
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、ニッケ
ルを合金化することにより通電中の不働態膜形成を抑制
できるチタン不溶性アノード用材料を提供することを目
的としている。
ルを合金化することにより通電中の不働態膜形成を抑制
できるチタン不溶性アノード用材料を提供することを目
的としている。
本発明は上記目的を達成するためニッケルが0.5tg
t%以上、45wt%未満で残部がチタンおよび不可避
的不純物からなることを特徴とする不溶性アノード用材
料、およびニッケルが0.5wt%以上、45wt%未
満で残部がチタンおよび不可避的不純物からなる不溶性
アノード用材料を表層とし、かつその厚さが0.1μm
以上有することを特徴とする不溶性アノード用材料を提
供する。
t%以上、45wt%未満で残部がチタンおよび不可避
的不純物からなることを特徴とする不溶性アノード用材
料、およびニッケルが0.5wt%以上、45wt%未
満で残部がチタンおよび不可避的不純物からなる不溶性
アノード用材料を表層とし、かつその厚さが0.1μm
以上有することを特徴とする不溶性アノード用材料を提
供する。
次に、本発明について詳細に述べる。
チタンは比強度および耐食性に優れる材料であるが、チ
タンをアノードとして通電すると、チタン表面に不働態
膜が厚く形成され浴電圧の上昇を招き、ついには通電不
能となる。
タンをアノードとして通電すると、チタン表面に不働態
膜が厚く形成され浴電圧の上昇を招き、ついには通電不
能となる。
これを解決するため本発明者らは多くの研究で行い、チ
タンとニッケルを合金化することにより、通電中の不働
態膜形成を抑制できることを見比した。
タンとニッケルを合金化することにより、通電中の不働
態膜形成を抑制できることを見比した。
一般にチタンとニッケルの金属間化合物には。
Ti、Ni、T1Ni、T1Ni、の3種類が存在する
が、これらはいずれもアノードとして通電した場合、浴
電圧の上昇が認められないことが知見された。
が、これらはいずれもアノードとして通電した場合、浴
電圧の上昇が認められないことが知見された。
ところが、不溶性アノードには成分金屑が溶出しないこ
とも要求されるが、この点に関しては各種溶液において
、腐食の有無及び陽分極挙動の調査をTi、Ni、T1
Ni、T1Ni、について行ったところ、Ti、Niが
最も優れ、特に、第1図に示すようにきびしい酸性水溶
液においてもTi2Niだけは酸素発生電位まで溶出が
起きず、高電流密度を流せることがわかった。
とも要求されるが、この点に関しては各種溶液において
、腐食の有無及び陽分極挙動の調査をTi、Ni、T1
Ni、T1Ni、について行ったところ、Ti、Niが
最も優れ、特に、第1図に示すようにきびしい酸性水溶
液においてもTi2Niだけは酸素発生電位まで溶出が
起きず、高電流密度を流せることがわかった。
このように、Ti、Niは不溶性アノードとしての特性
に非常に優れていることが判明したが、Ti、Niは非
常に脆い金属間化合物であるためアノ−0ド材料として
製造することがむづかしく、シかも酸素ガス、塩素ガス
等の気体が長時間電気分解により発生する場合には、ガ
ス発生時の衝撃によりTi2Niが脱落してしまう欠点
を有している。
に非常に優れていることが判明したが、Ti、Niは非
常に脆い金属間化合物であるためアノ−0ド材料として
製造することがむづかしく、シかも酸素ガス、塩素ガス
等の気体が長時間電気分解により発生する場合には、ガ
ス発生時の衝撃によりTi2Niが脱落してしまう欠点
を有している。
この欠点を補うためTiとNiの組成範囲をより詳細に
調べた結果、Ti2Niの組成よりチタン含有量が多い
場合には、TiとTi、Niが共存することにより脆い
Ti、NiをTiが補い、その脱落を防ぐことがわかっ
た。またチタン表面には、不働態皮膜が形成され自らの
溶出を防止するため、溶出の心配は全くする必要がなく
残りのTi、Ni表面で不溶性アノードとしての特性が
生かせることが判明した。ただし、Ti、Niの量があ
まり少ないと高い電流密度がとれないため、Ni量の下
限が、ここから限定される。
調べた結果、Ti2Niの組成よりチタン含有量が多い
場合には、TiとTi、Niが共存することにより脆い
Ti、NiをTiが補い、その脱落を防ぐことがわかっ
た。またチタン表面には、不働態皮膜が形成され自らの
溶出を防止するため、溶出の心配は全くする必要がなく
残りのTi、Ni表面で不溶性アノードとしての特性が
生かせることが判明した。ただし、Ti、Niの量があ
まり少ないと高い電流密度がとれないため、Ni量の下
限が、ここから限定される。
Ti、Niの組成よりNi含有料が多い場合には、Ti
、NiとT1Niが共存し、Ti、Niより延性がある
T1Niの脱落を防ぐと同時に、T1Niも多くの電流
を流せることよりT1Niの量を増しても最大に流せる
電流密度はほとんどかわらない特長を有している。しか
しながら、あまり多くT1Niが存在すると、T1Ni
の溶出が起こるため、Ni量の上限、45wt%は、溶
出されない範囲に限定される。
、NiとT1Niが共存し、Ti、Niより延性がある
T1Niの脱落を防ぐと同時に、T1Niも多くの電流
を流せることよりT1Niの量を増しても最大に流せる
電流密度はほとんどかわらない特長を有している。しか
しながら、あまり多くT1Niが存在すると、T1Ni
の溶出が起こるため、Ni量の上限、45wt%は、溶
出されない範囲に限定される。
以上の理由より、本発明はT i 、 Ti、Ni +
T1Niより構成されるアノード材料であることを特徴
とし、その用途ごとにTiとNiの組成を適時変化させ
るものである。
T1Niより構成されるアノード材料であることを特徴
とし、その用途ごとにTiとNiの組成を適時変化させ
るものである。
一方、不溶性アノードとしての本発明材料の性能は、電
極表面にのみ付与されれば良いので、電極基材としては
特に限定されないが、例えば電気電導性の良い銅を用い
、その表面に本発明材料を被覆すれば、電極のジュール
熱による発熱を防止すると共に電力損失を防止すること
が可能であり。
極表面にのみ付与されれば良いので、電極基材としては
特に限定されないが、例えば電気電導性の良い銅を用い
、その表面に本発明材料を被覆すれば、電極のジュール
熱による発熱を防止すると共に電力損失を防止すること
が可能であり。
さらに都合が良い。
この際、被覆された本発明材料の厚さは0.1μm以上
必要である。すなわち、被覆された本発明材料の厚さが
0.1μm未満であると、長時間通電した場合、ジュー
ル熱、アノード酸化反応等により基材の露出が生じ、こ
の部分の溶解が著しくなるためである。
必要である。すなわち、被覆された本発明材料の厚さが
0.1μm未満であると、長時間通電した場合、ジュー
ル熱、アノード酸化反応等により基材の露出が生じ、こ
の部分の溶解が著しくなるためである。
以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明してゆく。
まず、不溶性アノードとして一般的用途である電解採取
や電気めっき用不溶性アノードについて説明する。
や電気めっき用不溶性アノードについて説明する。
電解採取や電気めっき用不溶性アノードとしては、ニッ
ケル含有量は10wt%以上好ましくは15wt%以上
必要である。ニッケル含有量が10wt%未満であると
Ti、Niの析出物の量が少なすぎるため本材料を電解
採取や電気めっき用不溶性アノードとして用いた場合電
解が進むに従って浴電圧の上昇・通電不態という事態を
招く。
ケル含有量は10wt%以上好ましくは15wt%以上
必要である。ニッケル含有量が10wt%未満であると
Ti、Niの析出物の量が少なすぎるため本材料を電解
採取や電気めっき用不溶性アノードとして用いた場合電
解が進むに従って浴電圧の上昇・通電不態という事態を
招く。
また、ニッケル含有量が10wt%以上15wt%未満
の場合は電流密度が小さい時には浴電圧の上昇が認めら
れないが、電流密度を大きくすると浴電圧が上昇してし
まう。
の場合は電流密度が小さい時には浴電圧の上昇が認めら
れないが、電流密度を大きくすると浴電圧が上昇してし
まう。
ニッケル含有量が45tzt%を超すとT1Niの量が
多くなり過ぎるため、アノードとして通電した場合、成
分金属の溶出が起こる。また本発明合金は白金のような
高価な金属を用いないので、経済的な観点からも非常に
有利である。
多くなり過ぎるため、アノードとして通電した場合、成
分金属の溶出が起こる。また本発明合金は白金のような
高価な金属を用いないので、経済的な観点からも非常に
有利である。
不溶性アノードとしての本発明材料の性能は、!極表面
にのみ付与されれば良いので、基材に通電性の良い例え
ば銅を用いその表面に本発明材料を被覆することにより
、電極のジュール熱による発熱を防止し電力損失を防止
することが可能であり、さらに都合が良い、その際の被
覆された本発明材料は厚さが0.1μm以上である必要
がある。
にのみ付与されれば良いので、基材に通電性の良い例え
ば銅を用いその表面に本発明材料を被覆することにより
、電極のジュール熱による発熱を防止し電力損失を防止
することが可能であり、さらに都合が良い、その際の被
覆された本発明材料は厚さが0.1μm以上である必要
がある。
被覆された本発明材料の厚さが0.1μm未満であると
、通電中基材の露出が生じこの部分の溶解が著しいため
である。
、通電中基材の露出が生じこの部分の溶解が著しいため
である。
次に、本発明材料の特殊な用途として電解二酸化マンガ
ン製造用アノードについて説明する。
ン製造用アノードについて説明する。
電解二酸化マンガン製造時には、電解が進むにしたがっ
て陽極表面に二酸化マンガンが析出するため電気めっき
、あるいは電解採取時のように不溶性陽極に何も析出し
ない場合とは異なり低い電流密度であれば陽極材料に純
チタンを用いても電圧の上昇が認められない、このこと
が不溶性陽極として一般には用いえない純チタンを電解
二酸化マンガン製造用不溶性陽極としては用いうる理由
である。ところがこの場合においても電流密度は・0、
8A、/dm”カ、セイぜイ1 、 OA/da”が上
限で、これ以上であると電解が進むにしたがって徐々に
浴電圧の上昇を招く。しかしニッケルをチタンに合金化
することによりこの限界の電流密度を上げることができ
る。
て陽極表面に二酸化マンガンが析出するため電気めっき
、あるいは電解採取時のように不溶性陽極に何も析出し
ない場合とは異なり低い電流密度であれば陽極材料に純
チタンを用いても電圧の上昇が認められない、このこと
が不溶性陽極として一般には用いえない純チタンを電解
二酸化マンガン製造用不溶性陽極としては用いうる理由
である。ところがこの場合においても電流密度は・0、
8A、/dm”カ、セイぜイ1 、 OA/da”が上
限で、これ以上であると電解が進むにしたがって徐々に
浴電圧の上昇を招く。しかしニッケルをチタンに合金化
することによりこの限界の電流密度を上げることができ
る。
したがって、電解二酸化マンガン製造用アノードとして
は、ニッケル含有量は0.5wt%以上必要である。0
.5wt%未満ではニッケルを添加しても浴電圧上昇に
対する抑制効果が認められない。
は、ニッケル含有量は0.5wt%以上必要である。0
.5wt%未満ではニッケルを添加しても浴電圧上昇に
対する抑制効果が認められない。
またニッケル含有量の上限は電解採取および電気めっき
用不溶性アノードと同じ<45t*t%未満であれば良
いが、電解二酸化マンガン用電極として好ましくは15
wt%未満にする必要がある。電解二酸化マンガン用電
極は一般的には2〜10nn厚さの板であるが、このよ
うな板は真空アーク溶解後鍛造、熱間圧延、冷間圧延の
加工工程により製造するのが一般的である。ところがニ
ッケル含有量が、15wt%以上であると同様な工程で
の製造を試みたところ熱間圧延および冷間圧延でほとん
どわれてしまい製造できない。
用不溶性アノードと同じ<45t*t%未満であれば良
いが、電解二酸化マンガン用電極として好ましくは15
wt%未満にする必要がある。電解二酸化マンガン用電
極は一般的には2〜10nn厚さの板であるが、このよ
うな板は真空アーク溶解後鍛造、熱間圧延、冷間圧延の
加工工程により製造するのが一般的である。ところがニ
ッケル含有量が、15wt%以上であると同様な工程で
の製造を試みたところ熱間圧延および冷間圧延でほとん
どわれてしまい製造できない。
次に、本発明に係る不溶性アノード用材料を用いて電解
採取や電気めっきの場合と二酸化マンガンの電解の場合
において行った実験について説明する。
採取や電気めっきの場合と二酸化マンガンの電解の場合
において行った実験について説明する。
(実験例1)
まず、本発明材料を電解採取や電気めっきの不溶性アノ
ードとして用いる場合の実験は第1表に示す各種供試材
を硫酸30vou%溶液中でアノードとして通電して行
った。供試材はアーク溶解にて100g程度のインゴッ
トを溶製し1000℃に5時間真空焼鈍し均質化をはか
った後約10m立方に切断し作製した。これにリード線
を接続し樹脂埋めした後研磨して約1010mmX10
+(lao”)の電極面とした。
ードとして用いる場合の実験は第1表に示す各種供試材
を硫酸30vou%溶液中でアノードとして通電して行
った。供試材はアーク溶解にて100g程度のインゴッ
トを溶製し1000℃に5時間真空焼鈍し均質化をはか
った後約10m立方に切断し作製した。これにリード線
を接続し樹脂埋めした後研磨して約1010mmX10
+(lao”)の電極面とした。
この実験で硫酸を電解液としたのは電解採取あるいは電
気めっきにおける電解液としては硫酸浴が、−船釣だか
らである。液温を50℃に保ち、対極(カソード)とし
て5US304板、極間距離50とし1種々の電流密度
にて電解し浴電圧の経時変化を測定した。さらに、この
試験で浴電圧の上昇が、認められなかったものについて
、電解前後のアノード物質重量変化を求めた。
気めっきにおける電解液としては硫酸浴が、−船釣だか
らである。液温を50℃に保ち、対極(カソード)とし
て5US304板、極間距離50とし1種々の電流密度
にて電解し浴電圧の経時変化を測定した。さらに、この
試験で浴電圧の上昇が、認められなかったものについて
、電解前後のアノード物質重量変化を求めた。
上記実験の結果は第1表および第2図に示すように本発
明材料をアノードとして電解した場合長期にわたり浴電
圧が安定しており、また重量変化が小さいことがわかる
。第2図においてAは供試材Na 2〜4、Nα8〜1
0、Bは魔5,6、CはNα2,5,6DはNα7を示
している。このように本発明材料は不溶性アノードとし
て極めて優れた特性を示すことが判るのである。
明材料をアノードとして電解した場合長期にわたり浴電
圧が安定しており、また重量変化が小さいことがわかる
。第2図においてAは供試材Na 2〜4、Nα8〜1
0、Bは魔5,6、CはNα2,5,6DはNα7を示
している。このように本発明材料は不溶性アノードとし
て極めて優れた特性を示すことが判るのである。
第1表
A : 100日間に達する前に試料のほとんどが溶出
。
。
B:電圧上昇により通電不能。
注1)銅板に35wt%Niで残部がTiおよび不可避
的不純物よりなる厚さ1.2m+の板を銀ろうでろう付
けした本発明材料。
的不純物よりなる厚さ1.2m+の板を銀ろうでろう付
けした本発明材料。
注2)銅板に33−t%Niで残部がTiおよび不可避
的不純物よりなる合金を溶射法により厚さ6μm被覆し
た本発明材料。
的不純物よりなる合金を溶射法により厚さ6μm被覆し
た本発明材料。
注3)チタン板に5μmの白金めっきを施した不溶性ア
ノード。
ノード。
注4)黒鉛。
注5)Pb−1wt%Ag。
注6)銅板に30wt%Niで残部がTiおよび不可避
的不純物よりなる合金を真空蒸着法により0.07μm
被覆した比較材料。
的不純物よりなる合金を真空蒸着法により0.07μm
被覆した比較材料。
以上の実験結果から次の事実が明らかとなった。
■ Ni15wt%以上45wt%以下の本発明材料で
ある供試材N112〜Nα4は電流密度100A/dm
”loo日間通電後の重量減が0.4g/ad以下の微
量であり、長期にわたり浴電圧も安定している。
ある供試材N112〜Nα4は電流密度100A/dm
”loo日間通電後の重量減が0.4g/ad以下の微
量であり、長期にわたり浴電圧も安定している。
■ Ni45wt%を超す供試材Nα1は電流密度5A
/dm”でも溶出量が大きい。
/dm”でも溶出量が大きい。
■ Ni15wt%未満である本発明材料である供試材
Ha 5やよびNα6は電流密度100A/dm” で
は通電中の浴電圧の上昇が認められるが、5A/dm”
では浴電圧の上昇も認められず、通電後の重量減も0.
04g / aJと非常に微量である。
Ha 5やよびNα6は電流密度100A/dm” で
は通電中の浴電圧の上昇が認められるが、5A/dm”
では浴電圧の上昇も認められず、通電後の重量減も0.
04g / aJと非常に微量である。
■ Ni10wt%未満である供試材Nα7は電流密度
5A/dm”でも通電による電圧上昇が起る。
5A/dm”でも通電による電圧上昇が起る。
■上記本発明材料を銅板に0.1μm以上被覆した魔8
およびNα9は電流密度100A/dm”で100日間
通電した後の重量減は0.2g/aJで長期にわたり浴
電圧が安定しているが、0.07μm被覆したN(11
3は通電中に基材の露出・溶出が起きた。
およびNα9は電流密度100A/dm”で100日間
通電した後の重量減は0.2g/aJで長期にわたり浴
電圧が安定しているが、0.07μm被覆したN(11
3は通電中に基材の露出・溶出が起きた。
■ チタン板に5μmの白金めっきを5μm施したNα
10は重量減は0.16g/fflで本発明材料と同等
であるが高価なため経済的に問題がある。
10は重量減は0.16g/fflで本発明材料と同等
であるが高価なため経済的に問題がある。
■ 黒鉛・鉛の比較材料であるNα11およびNα12
は重量減が大きく電解液の汚染が著しく進んだ。
は重量減が大きく電解液の汚染が著しく進んだ。
以上のとおり上記実験によりニッケルが10wt%以上
、45wt%未満で残部がチタンおよび不可避的不純物
からなる本発明の実施量であるNα2乃至Nα6の供試
材、および基材上にニッケルが10tit%、45wt
%未満で残部がニッケルおよび不可避的不純物からなる
不溶性アノード用材料を表層とし、かつその厚さが0.
1μm以上であるNa 8およびHa 9の供試材は、
電流密度5A/dm2ではいずれも100日間通電後の
重量減が微量であり長期にわたり不働態膜が形成される
ことがなく浴電圧が安定しており、また電解液中への脱
落がないため電解液に悪影響を及ぼすこともない。特に
15wt%以上、45υt%未満のニッケル量の場合に
は電流密度100A/dm2でも100日間通電後の重
量減が微量であり長期にわたり不働態膜が形成されるこ
とがなく浴電圧が安定しており、また電解液中への脱落
がないため電解液に悪影響を及ぼすこともない。
、45wt%未満で残部がチタンおよび不可避的不純物
からなる本発明の実施量であるNα2乃至Nα6の供試
材、および基材上にニッケルが10tit%、45wt
%未満で残部がニッケルおよび不可避的不純物からなる
不溶性アノード用材料を表層とし、かつその厚さが0.
1μm以上であるNa 8およびHa 9の供試材は、
電流密度5A/dm2ではいずれも100日間通電後の
重量減が微量であり長期にわたり不働態膜が形成される
ことがなく浴電圧が安定しており、また電解液中への脱
落がないため電解液に悪影響を及ぼすこともない。特に
15wt%以上、45υt%未満のニッケル量の場合に
は電流密度100A/dm2でも100日間通電後の重
量減が微量であり長期にわたり不働態膜が形成されるこ
とがなく浴電圧が安定しており、また電解液中への脱落
がないため電解液に悪影響を及ぼすこともない。
(実験例2)
次に、本発明材料を電解二酸化マンガン用アノードとし
て用いた場合について説明する。各ニッケル含有率のT
i−Ni合金を各電流密度で電解し浴電圧の経時変化を
測定した。
て用いた場合について説明する。各ニッケル含有率のT
i−Ni合金を各電流密度で電解し浴電圧の経時変化を
測定した。
この実験結果を表したグラフを第3図乃至第5図に示す
。
。
このグラフは、供試材として幅20o×長さ1000X
厚さ3(in)の寸法の純チタン及びNi含有量を変化
させたTi−Ni合金を用い。
厚さ3(in)の寸法の純チタン及びNi含有量を変化
させたTi−Ni合金を用い。
両面をショツトブラスト処理した後、硫酸マンガン0.
5〜1.Omail/I遊離硫酸濃度0.2〜0.6m
ou/J2よりなる95℃の水溶液中に浸漬し、定電流
電解により浴電圧の変化を調べた結果である。これらの
図において Nα■は純チタン、 NCL■はTi−0,1wt%Ni、 No■はTi −0,5t+t%Ni、嵐■はTi−3
,0wt%Ni、 Ha■はTi−5,0wt%Ni、 No■はTi−7,0wt%Ni、 Ha■はTi−11,0wt%Ni。
5〜1.Omail/I遊離硫酸濃度0.2〜0.6m
ou/J2よりなる95℃の水溶液中に浸漬し、定電流
電解により浴電圧の変化を調べた結果である。これらの
図において Nα■は純チタン、 NCL■はTi−0,1wt%Ni、 No■はTi −0,5t+t%Ni、嵐■はTi−3
,0wt%Ni、 Ha■はTi−5,0wt%Ni、 No■はTi−7,0wt%Ni、 Ha■はTi−11,0wt%Ni。
を表している。上記実験のNα■〜鬼■の供試材は真空
アーク溶解を行った後、鍛造、熱間圧延、冷間圧延の加
工工程により製造されたものであるがTi−15wt%
Ni以上で同様な工程を試みたところ熱圧、冷圧でほと
んどわれてしまい、製造できなかった。
アーク溶解を行った後、鍛造、熱間圧延、冷間圧延の加
工工程により製造されたものであるがTi−15wt%
Ni以上で同様な工程を試みたところ熱圧、冷圧でほと
んどわれてしまい、製造できなかった。
したがって、電解二酸化マンガン用のアノードとしては
、好ましくはその上限を15wt%Ni未滴にする必要
がある。第3図は通常行われている電解条件よりやや高
い1.2A/dm”の電流密度における浴電圧の変化を
表しているが、3日目をすぎたあたりより純チタン及び
Ti−0,1%Niは浴電圧の上昇が若干見られた。本
発明材料であるNα■〜Nα■は全く浴電圧の上昇は見
られなかった。
、好ましくはその上限を15wt%Ni未滴にする必要
がある。第3図は通常行われている電解条件よりやや高
い1.2A/dm”の電流密度における浴電圧の変化を
表しているが、3日目をすぎたあたりより純チタン及び
Ti−0,1%Niは浴電圧の上昇が若干見られた。本
発明材料であるNα■〜Nα■は全く浴電圧の上昇は見
られなかった。
第4図は、1 、5 A/ d m”の電流密度で電解
を行ったものであり、純チタンTi−0,1%Niは6
時間程度で電圧上昇がおこり操業を中止せざるをえなく
なった。一方、Ti−0,5%Niは約2倍の12時間
もつことが確認され、Nα■、■、■、■においてはほ
とんど浴電圧上昇はみられなかった。
を行ったものであり、純チタンTi−0,1%Niは6
時間程度で電圧上昇がおこり操業を中止せざるをえなく
なった。一方、Ti−0,5%Niは約2倍の12時間
もつことが確認され、Nα■、■、■、■においてはほ
とんど浴電圧上昇はみられなかった。
第5図は2.4A/dm”電流密度で電解を行ったもの
であり、その傾向は第3図、第4図に示した場合と同様
であった。
であり、その傾向は第3図、第4図に示した場合と同様
であった。
以上の結果よりチタンにニッケルを含有させることによ
り高電流を流せることが可能であることが理解できたが
、ニッケルの含有量が0.1%Ni程度の供試材黙■で
は純チタンとあまり変わらず、十分の効果が得られない
ため本発明ではニッケル含有量の下限は0.5%Niと
した。
り高電流を流せることが可能であることが理解できたが
、ニッケルの含有量が0.1%Ni程度の供試材黙■で
は純チタンとあまり変わらず、十分の効果が得られない
ため本発明ではニッケル含有量の下限は0.5%Niと
した。
また、Ti−0,5%NiからTi−11,0%Niの
範囲の合金について、析出した二酸化マンガンを剥離さ
せるため実操業とほぼ同様な工程にしたがい、アノード
をたたき二酸化マンガンを取り去ったが、その時に板の
変形や破損1表面脱落は一切起きなかった。
範囲の合金について、析出した二酸化マンガンを剥離さ
せるため実操業とほぼ同様な工程にしたがい、アノード
をたたき二酸化マンガンを取り去ったが、その時に板の
変形や破損1表面脱落は一切起きなかった。
以上のとおり上記2つの実験結果から明らかなように、
ニッケルが10wt%以上、45wt%未満で残部がチ
タンおよび不可避的不純物からなる本発明の実施品は電
解採取や電気めっきの不溶性アノードとして使用した場
合、および銅製基材上にニッケルが1011t%以上、
46wt%未満で残部がチタンおよび不可避的不純物か
らなる不溶性アノード用材料からなり厚さ0.1μm以
上の表層を形成した場合はいずれも100日間通電後の
重量減が微量であり、長期にわたり不働態膜が形成され
ることがなく浴電圧が安定しており、また電解液中への
脱落がないため電解液に悪影響を及ぼさないのが判る。
ニッケルが10wt%以上、45wt%未満で残部がチ
タンおよび不可避的不純物からなる本発明の実施品は電
解採取や電気めっきの不溶性アノードとして使用した場
合、および銅製基材上にニッケルが1011t%以上、
46wt%未満で残部がチタンおよび不可避的不純物か
らなる不溶性アノード用材料からなり厚さ0.1μm以
上の表層を形成した場合はいずれも100日間通電後の
重量減が微量であり、長期にわたり不働態膜が形成され
ることがなく浴電圧が安定しており、また電解液中への
脱落がないため電解液に悪影響を及ぼさないのが判る。
また、ニッケルが0.5wt%以上、15tgt%未満
で残部がチタンおよび不可避的不純物からなる本発明の
実施品は電解二酸化マンガン用アノードとして使用した
場合に浴電圧の上昇はほとんど見られず、析出した二酸
化マンガンの剥離も容易であることが判った。
で残部がチタンおよび不可避的不純物からなる本発明の
実施品は電解二酸化マンガン用アノードとして使用した
場合に浴電圧の上昇はほとんど見られず、析出した二酸
化マンガンの剥離も容易であることが判った。
なお、本発明に係る材料は電解液と接するところに存在
すれば十分その機能を発揮するので1例えばクラッドや
溶接接合等のように内部に異種材料を用い表面のみ本発
明材料から構成されている電極材あるいは溶射やめっき
等の表面被覆を施した後それを拡散して本発明の合金組
成を形成する電極材も当然本発明に含まれる。
すれば十分その機能を発揮するので1例えばクラッドや
溶接接合等のように内部に異種材料を用い表面のみ本発
明材料から構成されている電極材あるいは溶射やめっき
等の表面被覆を施した後それを拡散して本発明の合金組
成を形成する電極材も当然本発明に含まれる。
上記の本発明によれば、ニッケルがQ 、 5 wt%
以上、4.5wt%未満で残部をチタンおよび不可避的
不純物とすることにより電解採取、あるいは電気めっき
における不溶性アノード用材料として、あるいは電解二
酸化マンガン採取用アノードとして使用しても長期にわ
たり不働態膜が形成されることなく浴電圧が安定してお
り、電流効率、エネルギー効率のよい極めて優れた不溶
性アノード用材料が得られる。このように一般に使用さ
れる不溶性アノード材としてはもとより電極に二酸化マ
ンガンを析出させる電解二酸化マンガン製造用等のアノ
ード材としても好適に使用できる効果は大きい。
以上、4.5wt%未満で残部をチタンおよび不可避的
不純物とすることにより電解採取、あるいは電気めっき
における不溶性アノード用材料として、あるいは電解二
酸化マンガン採取用アノードとして使用しても長期にわ
たり不働態膜が形成されることなく浴電圧が安定してお
り、電流効率、エネルギー効率のよい極めて優れた不溶
性アノード用材料が得られる。このように一般に使用さ
れる不溶性アノード材としてはもとより電極に二酸化マ
ンガンを析出させる電解二酸化マンガン製造用等のアノ
ード材としても好適に使用できる効果は大きい。
また、電解採取などのアノードとしては電極表面にのみ
付与されれば良いので、電極基材として例えば電気電導
性の良い網を用いその表面に本発明材料を被覆すること
により、さらに電極のジュール熱による発熱を防止し電
力損失を防止することも可能であり、その上、従来の白
金めっきや白金クラッドなどに比べて単価も安く経済性
に優れている。
付与されれば良いので、電極基材として例えば電気電導
性の良い網を用いその表面に本発明材料を被覆すること
により、さらに電極のジュール熱による発熱を防止し電
力損失を防止することも可能であり、その上、従来の白
金めっきや白金クラッドなどに比べて単価も安く経済性
に優れている。
第1図は5%塩酸水溶液中におけるT1NiとT i2
N i との分極挙動を示すグラフ、第2図は本発明
材料および比較材料を不溶性アノードとして用いた場合
の通電日数に対する浴電圧の変化を示す実験結果のグラ
フ、第3図乃至第5図は本発明材料および比較材料を電
解二酸化マンガン用アノードとして用いた場合の通電日
数に対する浴電圧の変化を示す実験結果のグラフである
。
N i との分極挙動を示すグラフ、第2図は本発明
材料および比較材料を不溶性アノードとして用いた場合
の通電日数に対する浴電圧の変化を示す実験結果のグラ
フ、第3図乃至第5図は本発明材料および比較材料を電
解二酸化マンガン用アノードとして用いた場合の通電日
数に対する浴電圧の変化を示す実験結果のグラフである
。
Claims (2)
- (1)ニッケルが0.5wt%以上、45wt%未満で
残部がチタンおよび不可避的不純物からなることを特徴
とする不溶性アノード用材料。 - (2)ニッケルが0.5wt%以上、45wt%未満で
残部がチタンおよび不可避的不純物からなる不溶性アノ
ード用材料を表層とし、かつその厚さが0.1μm以上
有することを特徴とする不溶性アノード用材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63170279A JP2577965B2 (ja) | 1987-12-09 | 1988-07-08 | 不溶性アノード用材料 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31174987 | 1987-12-09 | ||
| JP62-311749 | 1987-12-09 | ||
| JP63170279A JP2577965B2 (ja) | 1987-12-09 | 1988-07-08 | 不溶性アノード用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294836A true JPH01294836A (ja) | 1989-11-28 |
| JP2577965B2 JP2577965B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=26493313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63170279A Expired - Lifetime JP2577965B2 (ja) | 1987-12-09 | 1988-07-08 | 不溶性アノード用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577965B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4997492A (en) * | 1990-06-08 | 1991-03-05 | Nippon Mining Co., Ltd. | Method of producing anode materials for electrolytic uses |
| JP2009228093A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Univ Kansai | チタン−ニッケル合金及びチタン−ニッケル合金を有する歯科医療用部材 |
| JP2010125353A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Koganei Corp | 軟水化方法及びその装置 |
| JP2021055187A (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-08 | トーホーテック株式会社 | 金属粉体、焼結体、焼結体の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4846572A (ja) * | 1971-10-18 | 1973-07-03 |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP63170279A patent/JP2577965B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4846572A (ja) * | 1971-10-18 | 1973-07-03 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4997492A (en) * | 1990-06-08 | 1991-03-05 | Nippon Mining Co., Ltd. | Method of producing anode materials for electrolytic uses |
| JP2009228093A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Univ Kansai | チタン−ニッケル合金及びチタン−ニッケル合金を有する歯科医療用部材 |
| JP2010125353A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Koganei Corp | 軟水化方法及びその装置 |
| JP2021055187A (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-08 | トーホーテック株式会社 | 金属粉体、焼結体、焼結体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2577965B2 (ja) | 1997-02-05 |
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