JPH06248484A - 電極とその製造方法 - Google Patents
電極とその製造方法Info
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- JPH06248484A JPH06248484A JP5251471A JP25147193A JPH06248484A JP H06248484 A JPH06248484 A JP H06248484A JP 5251471 A JP5251471 A JP 5251471A JP 25147193 A JP25147193 A JP 25147193A JP H06248484 A JPH06248484 A JP H06248484A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 使用寿命が長い電解工業用の電極を提供す
る。 【構成】 この電極は、金属単体または合金から成る基
材の表面に窒化処理を施すことにより、最表層部には前
記金属単体または合金の窒化物層を形成し。またその下
部には窒素拡散層を主体とする含窒素層を形成し。つい
で、前記最表層部の窒化物層を除去して前記含窒素層を
表出させたのち、前記含窒素層の表面に、白金族金属の
酸化物から成る触媒層を形成して製造される。
る。 【構成】 この電極は、金属単体または合金から成る基
材の表面に窒化処理を施すことにより、最表層部には前
記金属単体または合金の窒化物層を形成し。またその下
部には窒素拡散層を主体とする含窒素層を形成し。つい
で、前記最表層部の窒化物層を除去して前記含窒素層を
表出させたのち、前記含窒素層の表面に、白金族金属の
酸化物から成る触媒層を形成して製造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電極に関し、更に詳しく
は、食塩水電解，水電解，めっき，電解精錬，有機物電
解合成，陰極防食などの電解工業で陽極として用いたと
きに、優れた耐久性を発揮する電極に関する。
は、食塩水電解，水電解，めっき，電解精錬，有機物電
解合成，陰極防食などの電解工業で陽極として用いたと
きに、優れた耐久性を発揮する電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】電解工業においては、使用電力量の節減
が最も重要な課題として追及されているが、その一環と
して、最も低い電圧印加でも電極表面における反応を効
率よく進めることができる電極の開発が進められてい
る。例えば、食塩水電解の分野では、その陽極として、
金属Ｔｉまたはその合金の基材の表面を導電性の酸化ル
テニウムが主成分である層で被覆した電極が用いられて
いる。また、Ｃｕ，Ｚｎなどの電析における酸素発生を
伴う陽極としては、例えば金属Ｔｉ板の表面を導電性の
酸化イリジウムが主成分である層で被覆した電極が用い
られている。
が最も重要な課題として追及されているが、その一環と
して、最も低い電圧印加でも電極表面における反応を効
率よく進めることができる電極の開発が進められてい
る。例えば、食塩水電解の分野では、その陽極として、
金属Ｔｉまたはその合金の基材の表面を導電性の酸化ル
テニウムが主成分である層で被覆した電極が用いられて
いる。また、Ｃｕ，Ｚｎなどの電析における酸素発生を
伴う陽極としては、例えば金属Ｔｉ板の表面を導電性の
酸化イリジウムが主成分である層で被覆した電極が用い
られている。
【０００３】このような構造の電極を用いると、上記し
た酸化ルテニウムや酸化イリジウムなどの金属酸化物層
が、導電性の触媒層として機能することにより、陽極反
応が促進され、過電圧が低くなる。そのため、電極反応
が円滑に進行して使用する電力エネルギーの節約を実現
することができる。この場合、基材の表面が触媒層で被
覆されている電極の活性を高め、かつ、電極表面におけ
る触媒層の表面を比較的多孔質状態にしてその比表面積
を増加させることが好適であるとされている。
た酸化ルテニウムや酸化イリジウムなどの金属酸化物層
が、導電性の触媒層として機能することにより、陽極反
応が促進され、過電圧が低くなる。そのため、電極反応
が円滑に進行して使用する電力エネルギーの節約を実現
することができる。この場合、基材の表面が触媒層で被
覆されている電極の活性を高め、かつ、電極表面におけ
る触媒層の表面を比較的多孔質状態にしてその比表面積
を増加させることが好適であるとされている。
【０００４】このような触媒層は、通常、上記したＲｕ
やＩｒのような白金族元素の化合物例えば塩化物をブチ
ルアルコールのような溶媒に溶解して成る溶液を基材の
表面に塗布したのち、含酸素雰囲気中で加熱分解してそ
れら金属の酸化物の層にするという方法で形成されてい
る。
やＩｒのような白金族元素の化合物例えば塩化物をブチ
ルアルコールのような溶媒に溶解して成る溶液を基材の
表面に塗布したのち、含酸素雰囲気中で加熱分解してそ
れら金属の酸化物の層にするという方法で形成されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、触媒層の比
表面積が大きい電極を用いて水溶液中で所定の電解操作
を進めると、触媒層が基材表面に存在しているにもかか
わらず、比較的短時間で電解電圧が急上昇することがあ
る。とくに電解液が酸性の場合や有機電解質を含む電解
液の場合に上記した現象は顕著に発生する。そして一般
に、このような現象が発生した時点で電極の使用寿命は
尽きたものと判定されている。
表面積が大きい電極を用いて水溶液中で所定の電解操作
を進めると、触媒層が基材表面に存在しているにもかか
わらず、比較的短時間で電解電圧が急上昇することがあ
る。とくに電解液が酸性の場合や有機電解質を含む電解
液の場合に上記した現象は顕著に発生する。そして一般
に、このような現象が発生した時点で電極の使用寿命は
尽きたものと判定されている。
【０００６】上記した現象は、電極の動作過程で、強酸
性の電解液や有機物のような被酸化物が触媒層の中に侵
入して基材の表面にまで至り、基材の表面を侵食するこ
とにより触媒層と基材との密着性を弱めて触媒層の剥落
を招き、また全体として触媒層の触媒活性を低下させた
り、または、侵入した酸化性成分によって基材表面が酸
化され、触媒層と基材との界面に高電気抵抗の酸化皮膜
が形成されて、結局は、電解電圧が上昇してしまうため
であると考えられている。
性の電解液や有機物のような被酸化物が触媒層の中に侵
入して基材の表面にまで至り、基材の表面を侵食するこ
とにより触媒層と基材との密着性を弱めて触媒層の剥落
を招き、また全体として触媒層の触媒活性を低下させた
り、または、侵入した酸化性成分によって基材表面が酸
化され、触媒層と基材との界面に高電気抵抗の酸化皮膜
が形成されて、結局は、電解電圧が上昇してしまうため
であると考えられている。
【０００７】したがって、仮に使用初期の段階では優れ
た触媒恬性を示していた電極であったとしても、適用す
る電解条件によっては上記した現象が起こり、その寿命
が短くなることがある。このような問題に対しては、触
媒層の形成に先立ち、窒化物の薄層を中間層として形成
することが提案されている。
た触媒恬性を示していた電極であったとしても、適用す
る電解条件によっては上記した現象が起こり、その寿命
が短くなることがある。このような問題に対しては、触
媒層の形成に先立ち、窒化物の薄層を中間層として形成
することが提案されている。
【０００８】この窒化物層は耐食性が優れているもの
の、通常、微小孔から成る欠陥が存在するため電解液が
浸透し、基材表面との密着性を弱めるため、基材表面か
らの窒化物層の剥落が起こりやすく、その剥落に伴って
触媒層も剥落してしまうという問題が起こりやすい。本
発明は、触媒層で被覆された従来の電極における上記し
た問題を解決し、使用寿命が長く耐久性に優れた新規な
電極とその製造方法の提供を目的とする。
の、通常、微小孔から成る欠陥が存在するため電解液が
浸透し、基材表面との密着性を弱めるため、基材表面か
らの窒化物層の剥落が起こりやすく、その剥落に伴って
触媒層も剥落してしまうという問題が起こりやすい。本
発明は、触媒層で被覆された従来の電極における上記し
た問題を解決し、使用寿命が長く耐久性に優れた新規な
電極とその製造方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、金属単体または合金とその
表面に形成されている前記金属単体または合金の含窒素
層とを有する基材、および、前記基材の含窒素層を被覆
して形成された白金族金属の酸化物から成る触媒層とを
備えていることを特徴とする電極が提供され、また、金
属単体または合金から成る基材の表面に窒化処理を施す
ことにより、最表層部には前記金属単体または合金の窒
化物層を形成し、またその下部には前記金属単体または
合金への窒素拡散が主体となった含窒素層を形成し、つ
いで、前記最表層部の窒化物層を除去して前記含窒素層
を表出させたのち、前記含窒素層の表面に、白金族金属
の酸化物から成る触媒層を形成することを特徴とする電
極の製造方法が提供される。
ために、本発明においては、金属単体または合金とその
表面に形成されている前記金属単体または合金の含窒素
層とを有する基材、および、前記基材の含窒素層を被覆
して形成された白金族金属の酸化物から成る触媒層とを
備えていることを特徴とする電極が提供され、また、金
属単体または合金から成る基材の表面に窒化処理を施す
ことにより、最表層部には前記金属単体または合金の窒
化物層を形成し、またその下部には前記金属単体または
合金への窒素拡散が主体となった含窒素層を形成し、つ
いで、前記最表層部の窒化物層を除去して前記含窒素層
を表出させたのち、前記含窒素層の表面に、白金族金属
の酸化物から成る触媒層を形成することを特徴とする電
極の製造方法が提供される。
【００１０】本発明の電極において、基材に用いる材料
としては、例えば、周期率表ＩVa族に属するＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆもしくはそれらを主成分とする合金；周期率表
Ｖａ族に属するＶ，Ｎｂ，Ｔａもしくはそれらを主成分
とする合金；周期率表VIａ族に属するＣｒ，Ｍｏ，Ｗも
しくはそれらを主成分とする合金；周期率表ＶIIａ族に
属するＭｎ，Ｔｃ，Ｒｅもしくはそれらを主成分とする
合金；周期率表VIII族に属する金属のうち、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉもしくはそれらを主成分とする合金；をあげる
ことができる。
としては、例えば、周期率表ＩVa族に属するＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆもしくはそれらを主成分とする合金；周期率表
Ｖａ族に属するＶ，Ｎｂ，Ｔａもしくはそれらを主成分
とする合金；周期率表VIａ族に属するＣｒ，Ｍｏ，Ｗも
しくはそれらを主成分とする合金；周期率表ＶIIａ族に
属するＭｎ，Ｔｃ，Ｒｅもしくはそれらを主成分とする
合金；周期率表VIII族に属する金属のうち、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉもしくはそれらを主成分とする合金；をあげる
ことができる。
【００１１】これらのうち、例えば、Ｔｉ，Ｚｒなどの
ＩVa族（Ｔｉ族）もしくはＦｅ，Ｃｏ，ＮｉなどのＦｅ
族の金属単体またはそれらを主成分とする合金が好まし
く、とくに、Ｔｉ，ＺｒやＣｒ鋼などは好適である。こ
の基材の表面に窒化処理が施される。まず、窒化処理を
行うに先立ち、基材表面が５〜２０μｍ程度に粗面化さ
れる。基材表面を粗面化しておくと、その後に触媒層を
形成したときに、基材と触媒層との密着性を高めること
ができるからである。
ＩVa族（Ｔｉ族）もしくはＦｅ，Ｃｏ，ＮｉなどのＦｅ
族の金属単体またはそれらを主成分とする合金が好まし
く、とくに、Ｔｉ，ＺｒやＣｒ鋼などは好適である。こ
の基材の表面に窒化処理が施される。まず、窒化処理を
行うに先立ち、基材表面が５〜２０μｍ程度に粗面化さ
れる。基材表面を粗面化しておくと、その後に触媒層を
形成したときに、基材と触媒層との密着性を高めること
ができるからである。
【００１２】この場合、基材の表面を粗面化する方法と
しては、例えば、濃度５〜４０重量％で温度５０〜１０
０℃のしゅう酸溶液に１〜８時間程度基材を浸漬する方
法や、例えば濃度５〜５０％硫酸水溶液に基材を浸漬
し、５〜３０Ａ／dm2 程度の電流密度で１〜１０分問程
度エッチングする方法などを採用することができる。窒
化処理の方法としては、例えば、イオン窒化法，ガス窒
化法，塩浴窒化法などを行うことができるが、気体窒素
を用いるイオン窒化法，ガス窒化法であることが好まし
い。
しては、例えば、濃度５〜４０重量％で温度５０〜１０
０℃のしゅう酸溶液に１〜８時間程度基材を浸漬する方
法や、例えば濃度５〜５０％硫酸水溶液に基材を浸漬
し、５〜３０Ａ／dm2 程度の電流密度で１〜１０分問程
度エッチングする方法などを採用することができる。窒
化処理の方法としては、例えば、イオン窒化法，ガス窒
化法，塩浴窒化法などを行うことができるが、気体窒素
を用いるイオン窒化法，ガス窒化法であることが好まし
い。
【００１３】この窒化処理により、基材の最表層部の構
成金属または合金と窒素との反応は略化学量論的に進行
するため、基材の最表層部は、その金属または合金と窒
素との窒化物に転化する。そして、この窒化物層の下部
においては、若干の窒化反応も生起するが、主要には窒
素の拡散が進行する。したがって、窒化物の層である最
表層部の下部においては、窒化反応によって生成した若
干の窒化物と拡散窒素が混在する含窒素層となってい
て、その組成は非化学量論比の組成である。そして、最
表層部側ぼど窒素濃度が高く、基材の中心側ほど窒素濃
度は低い窒素拡散層になっている。
成金属または合金と窒素との反応は略化学量論的に進行
するため、基材の最表層部は、その金属または合金と窒
素との窒化物に転化する。そして、この窒化物層の下部
においては、若干の窒化反応も生起するが、主要には窒
素の拡散が進行する。したがって、窒化物の層である最
表層部の下部においては、窒化反応によって生成した若
干の窒化物と拡散窒素が混在する含窒素層となってい
て、その組成は非化学量論比の組成である。そして、最
表層部側ぼど窒素濃度が高く、基材の中心側ほど窒素濃
度は低い窒素拡散層になっている。
【００１４】本発明においては、つぎに、上記窒化処理
によって形成された最表層部の窒化物層を除去して、上
記した含窒素層を基材表面に表出させる。このことによ
って、電解液が浸透しやすく、その結果、基材表面から
剥落してしまう窒化物層が予め除去され、緻密で耐食性
のよい含窒素層が基材の表層になるため、その結果とし
て、基材からの触媒層の剥離を防止することができる。
によって形成された最表層部の窒化物層を除去して、上
記した含窒素層を基材表面に表出させる。このことによ
って、電解液が浸透しやすく、その結果、基材表面から
剥落してしまう窒化物層が予め除去され、緻密で耐食性
のよい含窒素層が基材の表層になるため、その結果とし
て、基材からの触媒層の剥離を防止することができる。
【００１５】この最表層部の除去方法としては、化学的
手段と機械的手段を適用することができる。化学的手段
としては、例えば、熱硫酸のような無機酸に基材を浸漬
しまたは電解して窒化物層を溶解除去する方法があり、
また、機械的手段としては、例えば、ＳｉＯ2 粒などを
用いたサンドブラストを適用することができる。
手段と機械的手段を適用することができる。化学的手段
としては、例えば、熱硫酸のような無機酸に基材を浸漬
しまたは電解して窒化物層を溶解除去する方法があり、
また、機械的手段としては、例えば、ＳｉＯ2 粒などを
用いたサンドブラストを適用することができる。
【００１６】このようにして表出された含窒素層の表面
が、つぎに、触媒層で被覆される。触媒層の形成に用い
る金属としては、少なくともその金属酸化物が目的とす
る電極反応に対応した触媒活性を発揮する酸化物を構成
する金属が適宜に選択され、例えば、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔなどの白金族元素またはそれらの
合金をあげることができる。
が、つぎに、触媒層で被覆される。触媒層の形成に用い
る金属としては、少なくともその金属酸化物が目的とす
る電極反応に対応した触媒活性を発揮する酸化物を構成
する金属が適宜に選択され、例えば、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔなどの白金族元素またはそれらの
合金をあげることができる。
【００１７】例えば、食塩水電解のように塩素発生が起
こる反応に用いる電極の場合には、触媒層としてはＲｕ
の酸化物またはＰｄの酸化物が好適であり、まためっき
や金属精錬のように酸素発生が起こる反応に用いる電極
の場合には、Ｉｒの酸化物であることが好ましい。触媒
層の金属酸化物としては上記した金属の酸化物がそれぞ
れ単独であってもよいし、それらまたは他の金属酸化物
との混合物であってもよい。混合物で用いる場合には、
酸化ルテニウムまたは酸化イリジウムの混合比率が５０
重量％以上であるものが好ましい。
こる反応に用いる電極の場合には、触媒層としてはＲｕ
の酸化物またはＰｄの酸化物が好適であり、まためっき
や金属精錬のように酸素発生が起こる反応に用いる電極
の場合には、Ｉｒの酸化物であることが好ましい。触媒
層の金属酸化物としては上記した金属の酸化物がそれぞ
れ単独であってもよいし、それらまたは他の金属酸化物
との混合物であってもよい。混合物で用いる場合には、
酸化ルテニウムまたは酸化イリジウムの混合比率が５０
重量％以上であるものが好ましい。
【００１８】また、触媒層の形成には、例えば所定の金
属塩を適宜な溶媒に溶解して成る溶液や、所定金属の有
機化合物を適宜な溶媒に溶解して成る溶液を上記含窒素
層の表面に塗布し、ついで含酸素雰囲気中で加熱して上
記金属塩や有機化合物を熱分解して酸化物に転化するこ
とを反復して所望の厚みにする方法；また、所望の金属
または金属酸化物をターゲットにしたＰＶＤ法，ＣＶＤ
法によって含窒素層の表面に直接触媒層を形成する方法
などが適用される。
属塩を適宜な溶媒に溶解して成る溶液や、所定金属の有
機化合物を適宜な溶媒に溶解して成る溶液を上記含窒素
層の表面に塗布し、ついで含酸素雰囲気中で加熱して上
記金属塩や有機化合物を熱分解して酸化物に転化するこ
とを反復して所望の厚みにする方法；また、所望の金属
または金属酸化物をターゲットにしたＰＶＤ法，ＣＶＤ
法によって含窒素層の表面に直接触媒層を形成する方法
などが適用される。
【００１９】
実施例１ 長さ２００mm，幅２０mm，厚み２mmの第２種Ｔｉ板をア
セトンで脱脂洗浄したのち乾燥した。ついでこのＴｉ板
を、濃度１０重量％のしゅう酸液（液温９０℃）に５時
間浸漬して粗面化処理を施したのち水洗，乾燥した。
セトンで脱脂洗浄したのち乾燥した。ついでこのＴｉ板
を、濃度１０重量％のしゅう酸液（液温９０℃）に５時
間浸漬して粗面化処理を施したのち水洗，乾燥した。
【００２０】このＴｉ板をイオン窒化装置にセットして
陰極とし、装置内を１×１０-3Torrまで排気したのち高
純度Ｎ2 ガスを３Torrのガス圧となるように導入し、約
３５０Ｖの直流電圧を印加してグロー放電させ、Ｔｉ板
を８００〜８５０℃の温度に1.５時間保持してイオン窒
化処理を行った。Ｔｉ板の表面は主として窒化チタンか
ら成る窒化物層の存在を示す金色になった。
陰極とし、装置内を１×１０-3Torrまで排気したのち高
純度Ｎ2 ガスを３Torrのガス圧となるように導入し、約
３５０Ｖの直流電圧を印加してグロー放電させ、Ｔｉ板
を８００〜８５０℃の温度に1.５時間保持してイオン窒
化処理を行った。Ｔｉ板の表面は主として窒化チタンか
ら成る窒化物層の存在を示す金色になった。
【００２１】ついで、このＴｉ板を液温１００℃，濃度
１モル／リットルの硫酸溶液２リットルに５時間浸漬し
た。その結果、最表層部のチタン窒化物層は除去され含
窒素層が表出した。Ｔｉ板の表面は、金色から銀灰色に
変化した。塩化イリジウム酸１2.２ｇとタンタルペンタ
−ｎ−ブトキシド8.７ｇを１００mlのｎ−ブタノールに
溶解して触媒層用の溶液を調製した。
１モル／リットルの硫酸溶液２リットルに５時間浸漬し
た。その結果、最表層部のチタン窒化物層は除去され含
窒素層が表出した。Ｔｉ板の表面は、金色から銀灰色に
変化した。塩化イリジウム酸１2.２ｇとタンタルペンタ
−ｎ−ブトキシド8.７ｇを１００mlのｎ−ブタノールに
溶解して触媒層用の溶液を調製した。
【００２２】この溶液を上記Ｔｉ板の表面にはけ塗りし
たのち、温度１２０℃で３分間かけて乾燥し、更に、４
５０℃の大気中で１０分間加熱し、再び前記溶液のはけ
塗り−乾燥−加熱という操作を４回反復して本発明の電
極とした。なお、最後の加熱時間は１時間とした。得ら
れた電極を実施例電極１とした。比較のために、上記し
た熱硫酸への浸漬を行うことなく、図１で示したＴｉ板
の金色の窒化物層の上に直接触媒層を上記と同一の条件
で形成した電極を製造し、これを比較例電極１とした。
たのち、温度１２０℃で３分間かけて乾燥し、更に、４
５０℃の大気中で１０分間加熱し、再び前記溶液のはけ
塗り−乾燥−加熱という操作を４回反復して本発明の電
極とした。なお、最後の加熱時間は１時間とした。得ら
れた電極を実施例電極１とした。比較のために、上記し
た熱硫酸への浸漬を行うことなく、図１で示したＴｉ板
の金色の窒化物層の上に直接触媒層を上記と同一の条件
で形成した電極を製造し、これを比較例電極１とした。
【００２３】これら２枚の電極を、それぞれ、濃度１モ
ル／リットルの硫酸溶液（液温１００℃）に浸漬して陽
極とし、Ｐｔ板を陰極として両極間に直流電圧を印加し
て１００Ａ／dm2 の電流密度で通電した。陽極が正常動
作しているときは端子電圧が３Ｖである。しかし陽極が
劣化すると陽極電位は急激に上昇し、それに伴って端子
電圧も急上昇して１０Ｖ以上になる。
ル／リットルの硫酸溶液（液温１００℃）に浸漬して陽
極とし、Ｐｔ板を陰極として両極間に直流電圧を印加し
て１００Ａ／dm2 の電流密度で通電した。陽極が正常動
作しているときは端子電圧が３Ｖである。しかし陽極が
劣化すると陽極電位は急激に上昇し、それに伴って端子
電圧も急上昇して１０Ｖ以上になる。
【００２４】通電開始から端子電圧が１０Ｖを超えるま
での時間を測定したところ、実施例電極１では９１０時
間、比較例電極１では５６０時間であった。 実施例２ 長さ２００mmm,幅２０mm, 厚み２mmの第２種Ｔｉ板をア
セトンで脱脂洗浄したのち乾燥した。ついでこのＴｉ板
を、濃度１０重量％のしゅう酸液（液温３０℃）に浸漬
し、Ｔｉ板を陽極，Ｐｔ板を陰極として１０Ａ／dm2 の
電流密度で３０分間電解エッチングして粗面化したの
ち、水洗，乾燥した。
での時間を測定したところ、実施例電極１では９１０時
間、比較例電極１では５６０時間であった。 実施例２ 長さ２００mmm,幅２０mm, 厚み２mmの第２種Ｔｉ板をア
セトンで脱脂洗浄したのち乾燥した。ついでこのＴｉ板
を、濃度１０重量％のしゅう酸液（液温３０℃）に浸漬
し、Ｔｉ板を陽極，Ｐｔ板を陰極として１０Ａ／dm2 の
電流密度で３０分間電解エッチングして粗面化したの
ち、水洗，乾燥した。
【００２５】このＴｉ板をガス窒化装置にセットした。
すなわち、Ｔｉ板をゴム栓つきの石英ガラス管の中にセ
ットし、石英ガラス管内に純度９9.９９９％のＮ2 ガス
を流入して管内空気と置換した。ついで。管内を１×１
０-4Torrに減圧したのち、再度１×１０-1Torrになるま
でＮ2 ガスを管内に導入した。この操作を１０回反復し
て管内空気を完全に除去して管内にはＮ2 ガスを充満さ
せた。
すなわち、Ｔｉ板をゴム栓つきの石英ガラス管の中にセ
ットし、石英ガラス管内に純度９9.９９９％のＮ2 ガス
を流入して管内空気と置換した。ついで。管内を１×１
０-4Torrに減圧したのち、再度１×１０-1Torrになるま
でＮ2 ガスを管内に導入した。この操作を１０回反復し
て管内空気を完全に除去して管内にはＮ2 ガスを充満さ
せた。
【００２６】ついで、Ｔｉ板の表面が約１１００℃にな
るまで加熱し、その温度に１時間保持して窒化処理を行
った。放冷後、石英ガラス管から取り出したＴｉ板の表
面は窒化チタン特有の金色であった。このＴｉ板の表面
に直径１０μｍのＳｉＯ2 を用いて約３０秒間サンドブ
ラストを施した。その結果、含窒素層が表出し、表面は
銀灰色になり、窒化チタン層の略完全な除去が確認され
た。
るまで加熱し、その温度に１時間保持して窒化処理を行
った。放冷後、石英ガラス管から取り出したＴｉ板の表
面は窒化チタン特有の金色であった。このＴｉ板の表面
に直径１０μｍのＳｉＯ2 を用いて約３０秒間サンドブ
ラストを施した。その結果、含窒素層が表出し、表面は
銀灰色になり、窒化チタン層の略完全な除去が確認され
た。
【００２７】塩化イリジウム酸１2.２ｇとタンタルペン
タ−ｎ−ブトキシド8.７ｇを１００ｍｌのｎ−ブタノー
ルに溶解して触媒層用の溶液を調製した。この溶液を上
記Ｔｉ板の表面にはけ塗りしたのち、温度１２０℃で３
分間かけて乾燥し、更に、４５０℃の大気中で１０分間
加熱し、再び前記溶液のはけ塗り−乾燥−加熱という操
作を４回反復して本発明の電極とした。なお、最後の加
熱時間は１時間とした。得られた電極を実施例電極２と
した。
タ−ｎ−ブトキシド8.７ｇを１００ｍｌのｎ−ブタノー
ルに溶解して触媒層用の溶液を調製した。この溶液を上
記Ｔｉ板の表面にはけ塗りしたのち、温度１２０℃で３
分間かけて乾燥し、更に、４５０℃の大気中で１０分間
加熱し、再び前記溶液のはけ塗り−乾燥−加熱という操
作を４回反復して本発明の電極とした。なお、最後の加
熱時間は１時間とした。得られた電極を実施例電極２と
した。
【００２８】比較のために、上記したサンドブラスト処
理を行うことなく、金色のＴｉＮ層の上に直接触媒層を
上記と同一の条件で形成した電極を製造し、これを比較
例電極２とした。これら２枚の電極につき、実施例１と
同様の条件で通電開始から端子電圧が１０Ｖを超えるま
での時間を測定した。実施例電極２の場合は８７０時
間、比較例電極２の場合は４５０時間であった。
理を行うことなく、金色のＴｉＮ層の上に直接触媒層を
上記と同一の条件で形成した電極を製造し、これを比較
例電極２とした。これら２枚の電極につき、実施例１と
同様の条件で通電開始から端子電圧が１０Ｖを超えるま
での時間を測定した。実施例電極２の場合は８７０時
間、比較例電極２の場合は４５０時間であった。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
電極は、その耐久性が非常に優れていて使用寿命が長
く、電解工業における電極として有用である。これは、
基材表面を窒化処理したときに最表層部に形成され、微
小孔を多くもち、そのため電解液が浸透し、その結果、
基材との密着性が弱くなって基材からの剥落が起こりや
すい主として窒化チタンより成る窒化物層のみを除去
し、基材の構成金属や合金中に窒素が拡散してなる緻密
な含窒素層（窒素拡散層）を表出させ。この上に触媒層
を形成したことにより、その結果、触媒層で被覆された
含窒素層と基材の両層間の剥離による結果として起こる
触媒層の脱落を防ぐことがもたらす効果である。
電極は、その耐久性が非常に優れていて使用寿命が長
く、電解工業における電極として有用である。これは、
基材表面を窒化処理したときに最表層部に形成され、微
小孔を多くもち、そのため電解液が浸透し、その結果、
基材との密着性が弱くなって基材からの剥落が起こりや
すい主として窒化チタンより成る窒化物層のみを除去
し、基材の構成金属や合金中に窒素が拡散してなる緻密
な含窒素層（窒素拡散層）を表出させ。この上に触媒層
を形成したことにより、その結果、触媒層で被覆された
含窒素層と基材の両層間の剥離による結果として起こる
触媒層の脱落を防ぐことがもたらす効果である。
Claims (8)
- 【請求項１】 金属単体または合金と前記金属単体また
は合金の表面に形成されている窒素拡散を主体とする含
窒素層とを有する基材、および、前記基材の含窒素層を
被覆して形成された白金族金属の酸化物から成る触媒層
とから成ることを特徴とする電極。 - 【請求項２】 前記基材が、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆの群から
選ばれる少なくとも１種またはそれらを主成分とする合
金から成る請求項１の電極。 - 【請求項３】 前記含窒素層が、Ｔｉへの窒素拡散層ま
たはＺｒへの窒素拡散層から成る請求項１の電極。 - 【請求項４】 前記触媒層が、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ，Ｐｔの群から選ばれるいずれか１種もしくは
それらを主成分とする金属の合金の酸化物から成る請求
項１の電極。 - 【請求項５】 前記白金族の金属の酸化物またはその混
合物が、酸化ルテニウムまたは酸化イリジウムを少なく
とも５０重量％含有している請求項４の電極。 - 【請求項６】 金属単体または合金から成る基材の表面
に窒化処理を施すことにより、最表層部には前記金属単
体または合金の窒化物層を形成し、その下部には前記金
属単体または合金への窒素拡散が主体となった含窒素層
を形成し、ついで、前記最表層部の窒化物層を除去して
前記含窒素層を表出させたのち、前記含窒素層の表面
に、白金族金属の酸化物から成る触媒層を形成すること
を特徴とする電極の製造方法。 - 【請求項７】 前記窒化処理がイオン窒化処理またはガ
ス窒化処理で行われる請求項６の電極の製造方法。 - 【請求項８】 前記最表層部の窒化物層の除去が、無機
酸水溶液を用いた浸潰もしくは電解処理またはサンドブ
ラストで行われる請求項６の電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5251471A JPH06248484A (ja) | 1992-12-28 | 1993-10-07 | 電極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34801892 | 1992-12-28 | ||
| JP4-348018 | 1992-12-28 | ||
| JP5251471A JPH06248484A (ja) | 1992-12-28 | 1993-10-07 | 電極とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06248484A true JPH06248484A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=26540213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5251471A Pending JPH06248484A (ja) | 1992-12-28 | 1993-10-07 | 電極とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06248484A (ja) |
-
1993
- 1993-10-07 JP JP5251471A patent/JPH06248484A/ja active Pending
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