JPH03229888A - マグネタイト被覆電極の製造方法 - Google Patents

マグネタイト被覆電極の製造方法

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JPH03229888A
JPH03229888A JP2026772A JP2677290A JPH03229888A JP H03229888 A JPH03229888 A JP H03229888A JP 2026772 A JP2026772 A JP 2026772A JP 2677290 A JP2677290 A JP 2677290A JP H03229888 A JPH03229888 A JP H03229888A
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magnetite
sintered body
titanium
thermal spraying
metal substrate
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JP2026772A
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Hideo Inoue
井上 英雄
Setsuo Yoshimoto
吉本 節男
Sakae Ikegami
池上 栄
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Tokai Carbon Co Ltd
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Tokai Carbon Co Ltd
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11Oxides
    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、苛酷な条件の電解等に使用して優れた耐久性
能を発揮するマグネタイト被覆電極の製造方法に関する
〔従来の技術〕
各種電解等に用いる不溶性電極に好適な材料として従来
から各種の酸化物材料が注目されているが、中でもマグ
ネタイトが最も実用性の高い材料とされている。
マグネタイトはFe+Oaの組成をもつ逆スピネル構造
を有する強磁性物質で、成形体とした場合には優れた導
電性と耐蝕性を発揮する。このため、マグネタイト粉末
を鋳造あるいは焼結などにより円柱や平板または円筒状
に成形された電極が使用されてきたが、その後、加工性
ならびに導電性を向上させる目的から加工性、導電性の
良好な金属材料の表面にマグネタイトを被覆した構造の
電極が開発されている。例えば、特開昭53−1039
80号公報にはチタン、ジルコニウム、タンタル、ニオ
ブなとの電導性耐蝕性金属基体上に、Fe。
Os / F e Oが重量比で2.4〜2.8の組成
ををするマグネタイト粉末を還元雰囲気をもつガス流の
もとでプラズマ溶射して被覆せしめ、この被覆基体を鉄
塩の水溶液中に減圧下で浸漬したのち、さらに水蒸気を
主成分とする混合ガス雰囲気中で温度550〜700°
Cに加熱するマグネタイト被覆電極の製造法が開示され
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記した特開昭53−103980号公
報に記載のある方法は、プロセスが煩雑なうえに溶射源
物質として鋳造マグネタイト、天然マグネタイトまたは
合成マグネタイトを使用している関係で性能的に不足面
を生じる難点がある。すなわち、鋳造マグネタイトおよ
び天然マグネタイトは材質的にシリカ等の不純物成分を
多く含むために概して多孔質、低強度であり電気比抵抗
も高まる結果を与え、また合成マグネタイトは通常1μ
層以下の超微粒子であるため、焼結・再粉砕を経なけれ
ば実質的に溶射処理できない問題点がある。
本発明は、溶射源として特定の条件で作製された焼結マ
グネタイトの粉砕物を適用することによって上記の問題
点の解消を図ったものである。したがって、本発明の目
的は、金属基体面に優れた強度と導電性を備える安定し
たマグネタイト皮膜を形成することができるマグネタイ
ト被覆電極の製造方法を提供するところにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明によるマグネタイト
被覆電極の製造方法は、酸化鉄粉末を炭酸ガスもしくは
水蒸気を主体とするガス雰囲気中で加熱焼結してFe:
Oが3:3.7〜4.0の組成比を有するマグネタイト
焼結体を形成し、該マグネタイト焼結体を粉砕した微粒
子を溶射源として中性系ガス雰囲気において金属基体面
に溶射処理することを構成上の特徴とする。
マグネタイト焼結体の形成は、Fezes、FeOのよ
うな酸化鉄粉末を予め加圧成形した圧粉体を加熱焼結す
る方法でおこなわれる。この際のガス雰囲気は、焼結過
程における適正な酸素分圧の制御を進行させるため炭酸
ガスもしくは水蒸気を主体とした系とする必要があり、
具体的には炭酸ガス単独、炭酸ガスに若干量の一酸化炭
素を加えた混合ガス、水蒸気単独または水蒸気に少量の
水素ガスを添加した混合ガスから選択されたガス雰囲気
中でおこなわれる。焼結温度は900℃以上、好ましく
は950〜1400℃の範囲に設定される。このような
焼結条件によりFe :Oの組成比が3:3.7〜4.
0の範囲のマグネタイト焼結体を形成する。前記の組成
比におけるOの値が3゜7を下廻る場合には強度特性が
減退し、他方4゜0を越えると電気比抵抗が高めに推移
する。
上記の工程で得られたマグネタイト焼結体は、−旦粉砕
して溶射処理用の溶射源とする。粉砕粒度は溶射後の被
覆性状に影響を与えるが、溶射手段に応じて5〜150
μ閣の微粒子範囲内に調製すれば良好な皮膜が形成され
る。
マグネタイト皮膜を形成するための金属基体としては、
有機電解のアノードに使用したり、水溶液電解の場合の
カソードに使用したりといった特定ノ条件化の使用を除
いては、チタン、ジルコニウム、タンクルなど導電性と
耐蝕性を併有する金属を用いることが好ましい、この理
由は、鋼材のような腐食に対する抵抗力の弱い材料を基
体とすると、マグネタイト溶射膜に発生する微小な気孔
またはクランクから浸入する溶液が急速に材料浸食を進
行させるからである。しかしながら、前記の金属材料は
いずれも高価であり、そのうえ鋼材に比べて加工性に乏
しいため複雑な形状を対象とするケースでは成形が困難
になることがある。
このような難点を解消するためには、ニッケルやステン
レス鋼または一般の鋼材の表面にチタン層を形成した材
料を基体金属とすることが好適な手段となる。チタン層
を形成する方法は後述するマグネタイト被覆工程と同一
の溶射手段を用いることができ、金属チタンまたは水素
化チタンの粉末を原料として鋼材面にチタン皮膜を形成
する。形成するチタン層の膜厚は基板の凹凸やチタンの
粒径にも左右されるが、はぼ100μ−以上とすること
が必要で、100μlIを下廻ると使用中に層間剥離を
発生させる因となる。
金属基体面に対するマグネタイトの溶射処理には各種の
工業的な粉末溶射手段を用いることができ、極端な酸化
性あるいは還元性のない中性系ガス雰囲気の条件下でお
こなわれる。
例えば、通常のプラズマ溶射またはプラズマジェット溶
射を用いる場合には作動ガスにアルゴン、窒素等を使用
するが、通例共用される水素ガスは除外して還元性を弱
める必要がある。D−ガン、J−ガンなどと称される爆
発式溶射を利用する場合には、アセチレン、ケロシン等
による爆発燃焼が必要最小限の酸素量で完全燃焼する状
態に調整し、過度の酸化、還元雰囲気を回避する。また
、水プラズマ溶射法を適用する際には、高温分解した水
プラズマがマグネタイト粉末の組成を若干還元してFe
Oを生成するが、電極性能面での悪影響は認められない
これらの溶射処理により、金属基体面に300μ鋼以上
を越える厚さの均質強固なマグネタイト皮膜が形成され
た被覆電極が製造される。
[作 用〕 本発明によれば、金属基体に溶射形成するマグネタイト
被覆の溶射源として、酸化鉄粉末を炭酸ガスもしくは水
蒸気を主体とするガス雰囲気中で加熱焼結された良好な
導電性と強度特性を備えるFe:O組成比3:3.7〜
4.0の微粉末を用い、この安定組成を維持しえる中性
系ガス雰囲気において溶射処理がおこなわれるから、常
に金属基体面に均質で緻密強固な電気比抵抗の低いマグ
ネタイト被覆膜を形成することが可能となる。したがっ
て、皮膜形成したのちに煩雑なシーリング等の後処理工
程を施す必要はない。
また、金属基材として、鋼材の表面にチタン層を形成し
た材料を用いることにより電極材料の加工性を著しく向
上させ、同時に材料原価を大幅に低減させることができ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
実施例1〜3 0.9モル量のFe、O,粉末と1.1モル量のFeO
を配合して振動ボールミルに入れ、2時間粉砕処理した
のち、l t/cm”の圧力により加圧成形して板状の
圧粉体を形成した。ついで、この圧粉体を炭酸ガスに保
持された雰囲気中で1100°Cの温度に加熱して焼結
した。
得られた焼結体は、Fe:Oが31.98の組成比をも
つマグネタイト組織を備え、密度5゜1g/cm3、曲
げ強さ1070kg/cm”、電気比抵抗0.013Ω
cmの優れた機械的強度および導電性を示すものであっ
た。
上記のマグネタイト焼結体を振動ミルで粉砕し、粒子径
の異なる溶射源を調製した。調製された各溶射源を用い
、金属チタンにより構成された幅150++n、長さ5
00m5、厚さ3閣−の板状基体の全面に異なる溶射手
段を用いて溶射処理を施し、マグネタイト皮膜を形成し
た。
このようにして製造された各マグネタイト被覆電極をX
線回折にかけ、定性的に同定された成分の相対強度を表
1に示した。同定成分中にはシリカのような不純物は検
出されなかった。
さらに、各電極を1%食塩水中において100^/dm
ffiの通電試験を50時間に亘っておこない、電解試
験の結果を表2に示した。表2の結果から実施例による
各マグネタイト被覆電極は少ない消耗量で均一に損耗し
、試験後の組織にも腐食した形跡は全く認められなかっ
た。
比較例 実施例1〜3のマグネタイト焼結体をマグネタイト鋳造
品に代え、その他は同一のプロセスでプラズマジェット
溶射手段により金属チタン基体全面にマグネタイト被覆
を形成した。
このマグネタイト被覆電極につき実施例1〜3と同一の
測定試験をおこない、X線回折の結果を表1に、電解試
験の結果を表2に僧職した。
表 1 表注:相対強度 冊〉÷〉丑〉+〉寸 比較例のマグネタイト被覆電極には、溶射原料中の不純
物であるシリカが含有されており、電解消耗も凹凸状で
、かつ基体の一部に腐食現象が認められた。
実施例4〜8 幅50mm、長さ70m5、厚さ5■の板状を呈する各
種の鋼材を基体素材とし、その表面を異なる溶射方法に
よりチタンの薄層を形成した。
ついでこのチタン被覆鋼材を基体とし、その表面に実施
例1〜3と同一のマグネタイト焼結体粉末を溶射処理し
た。但し、溶射方法は前記チタン層の形成と同一手段を
用いた。
得られたマグネタイト電極につき、実施例1〜3と同一
条件による電解試験をおこなった。試験後における電極
の組織状態を観察し、その結果を表3に示した0表3の
結果から、電極基体として鋼材面にチタン層を形成した
材料を用いても異常損耗、眉間剥離などの欠陥現象は認
められなかったが、チタン層厚さが100μmを下潮る
実施例8では若干の眉間剥離が認められた。
〔発明の効果〕
以上のとおり、本発明に従えば良好な導電性と緻密強固
なマグネタイト皮膜が形成された極めて耐久性に優れる
マグネタイト被覆電極を製造することができる。また、
金属基体として鋼材表面にチタン層を形成した材料を適
用することにより、加工性の向上ならびに材料原価の低
減化を図ることも可能となる。
したがって、本発明で製造されるマグネタイト被Nt極
は、電気浸透を利用した汚泥脱水用、地盤強化工法用ま
たは壁体乾燥用などの陽極、その他各種メツキ用、貴金
属回収用、無機の工業電解、更に有機電解等の陽極や陰
極など広汎な分野での長期使用が期待される。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.酸化鉄粉末を炭酸ガスもしくは水蒸気を主体とする
    ガス雰囲気中で加熱焼結してFe:Oが3:3.7〜4
    .0の組成比を有するマグネタイト焼結体を形成し、該
    マグネタイト焼結体を粉砕した微粒子を溶射源とし中性
    系ガス雰囲気において金属基体面に溶射処理することを
    特徴とするマグネタイト被覆電極の製造方法。
  2. 2.金属基体として、鋼材の表面にチタン層を形成した
    材料を用いる請求項1記載のマグネタイト被覆電極の製
    造方法。
JP2026772A 1990-02-05 1990-02-05 マグネタイト被覆電極の製造方法 Pending JPH03229888A (ja)

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