JPH0812165B2 - 導電率計およびその電極の極材製造方法 - Google Patents

導電率計およびその電極の極材製造方法

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JPH0812165B2 JP2010923A JP1092390A JPH0812165B2 JP H0812165 B2 JPH0812165 B2 JP H0812165B2 JP 2010923 A JP2010923 A JP 2010923A JP 1092390 A JP1092390 A JP 1092390A JP H0812165 B2 JPH0812165 B2 JP H0812165B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶液等の導電率を測定する導電率計および
その電極の極材製造方法に関する。
〔従来の技術〕
溶液の濃度測定等に好適な計器として、交流2極法に
よる導電率計が知られている。この導電率計は、センサ
部に2個の電極を設けたもので、この電極を溶液に浸漬
して、交流電圧を印加することにより、溶液の抵抗値を
計測し、これと逆数関係にある溶液の導電率を測定する
ものである。
交流2極法による導電率測定では、金属極〜溶液界面
において電荷の分離が生じ、コンデンサ容量(分極容
量)が高濃度溶液の場合には著しい誤差を与える分極現
象が生じ、導電率の測定精度が著しく低下するものであ
る。そこで従来の導電率計は、分極現象による影響を低
減するために、電極に白金(Pt)を用いたり、Ptに白金
黒メッキを施したものを採用していた。
すなわち、電極の分極現象を低減するためには、電極
の等価回路をRC直列回路よりなるものと仮定した場合、
D=2πf・C・Rにて示される損失係数Dを増大させ
る必要のあることが周知である(D)→分極抵抗成分
=0)。
ここで、f:計器からの印加周波数、C:電極と液界面に
おけるコンデンサ分、R:極間抵抗。
ところで上記の関係から損失係数Dを増大させるため
には、周波数f、コンデンサ分Cおよび極間抵抗Rを大
きくすればよいが電極のセル定数は通常一定値になるた
め、極間抵抗Rの増加には限界があり、また周波数fの
増大にも限度がある。残るは電極表面積を増大できるコ
ンデンサ分Cであり、上記従来の導電率計は、この点に
着目したものである。
すなわち、Ptに白金黒メッキを施すと、コンデンサ分
Cが増大し電極表面積を数百倍にできることが知られて
おり、前記損失係数Dを大きくして分極現象を低減する
ことができるというものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記Ptは加工し難いうえ、高価である
ことから導電率計もコスト高になる欠点があった。ま
た、Ptに白金黒メッキを施す場合、通常は表面処理せず
鏡面状の電極表面上にPt粒子を析出させることから、使
用に際して白金黒メッキが剥離し易く、長期の使用に耐
えないという問題が残されていた。さらに、Pt電極に銅
線等のリード線を接続するのは困難であり、リードアウ
ト上の問題もあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、高導電
率の溶液測定における分極現象を低減し、測定範囲を高
めて汎用性に優れた導電率計を提供すると共に、安価な
極材を用いるにも拘らず、メッキ剥離の問題が少ない電
極を形成し得る製造方法を提供することを目的としてい
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明の導電率計は、電極
支持部材に適宜の間隔をあけて少なくとも1対の電極を
設けた導電率計において、前記電極の極材として、チタ
ンに白金黒メッキを施したものを用いたことを特徴とし
ている。
また、本発明の極材製造方法は、チタンを90〜100℃
の3NHC1溶液中に所定の時間浸漬して表面処理を施し、
続いて、このチタンを常温の0.1NHC1溶液中に浸漬し、
白金を対極として20mA/cm2の定電流を供給することによ
り前電解を行い、この後3%塩化白金酸溶液を60〜65℃
に保ったメッキ槽中に、前記チタンおよび対極の白金を
浸漬し、このチタンにメッキ液比抵抗10〜20Ω・cm、電
解電圧−2V程度、供給電流80〜90mAにて白金黒メッキを
施すことを特徴としている。
〔作用〕
上記構成により、この導電率計の電極は、極材として
チタンに白金黒メッキを施したものを用いているので、
電極表面積の増大にかかるコンデンサ分が大きくなる。
このため高導電率溶液の測定等においては、測定誤差の
原因となる分極現象を大幅に低減して、溶液の抵抗値を
精度良く計測し、逆数関係にある導電率を正確に測定す
ることができる。
また、電極の極材はチタンであるから安価で加工も容
易である。しかも、このチタンに白金黒メッキを施すに
際しては、チタン表面に前処理を行い、続いて前電解を
行った後、粗表面に白金粒子を析出するので、強固な白
金黒メッキが形成される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明にかかる導電率計を示し、電極支持部
材1に適宜の間隔をあけて1対の電極3,3が設けられて
いる。
次に上記電極3,3の製造方法について説明する。まず
電極の極材としては、チタン(Ti)、サス(SUS)、ニ
ッケル(Ni)等を用いることができるが、ここでは耐蝕
性に優れ、安価な上に加工も容易なTiや他のTi合金を用
い、たとえばチタン第2種(JIS H4680 通称TB35)を
採用するのが最適である。上記Tiに白金黒メッキを施す
ためにまずその表面の前処理を行う。これはTiに強固な
メッキを施すためであり、3NHC1を90〜100℃の温度範囲
に保った液体中に3時間浸漬し、その後純水で洗浄す
る。これにより第2図(a)の如く鏡面状であったTi表
面3aがエッチングされ、#1000程度の粗表面となる。こ
のときの化学反応式は次の通りである。
Ti→Ti4++4e- 4H++4e-→2H2↑ すなわちTiが前記溶液中に浸漬されたとき、Tiの表面
3aが熱酸によりエッチングされることを示している。こ
のとき水素イオンが電子を得ることにより水素ガスも急
激に発生する。すると、この水素ガスは粗いTiの表面3a
に付着し第2図(b)に示されるように吸蔵された状態
となる。
続いて、この水素ガスH2を除去するために前電解を行
うが上記前処理においては、エッチングされたTi表面3a
に酸化皮膜が形成される現象があり、この酸化皮膜はメ
ッキの形成を妨げるので還元により除去しておく必要が
ある。そこで本例では常温の0.1NHC1溶液中に、白金(P
t)を対極として前記Tiを浸漬する。そして20mA/cm2
定電流を供給し、約5分間電解(還元)する。これによ
り第2図(c)に示す如くTi表面3aに吸蔵されていた水
素ガスH2が除去されると共に、酸化皮膜が除去されて、
緻密なメッキ層の形成が可能となる。
この後、前記Tiに白金黒メッキを施するために電解
(還元)を行う。このときメッキ液として3%の塩化白
金酸溶液を60〜65℃に保ったメッキ槽中に、対極である
Pt電極とTiとを浸漬する。そして直流電源のプラス側を
Pt電極に、マイナス側をTiにそれぞれ接続し80〜90mAの
定電流を供給して約20分間還元する。このときTiに対し
てPt粒子を緻密に析出させるためにTiに対する電解電圧
を−2.0V程度としメッキ液の比抵抗を10〜20Ω・cmに設
定する必要がある。この電解工程においては前記諸条件
に基づきTiにマイナス電位が付加されるがPt対極に対し
−2.0V付近で電析が始まりTiの表面にPt粒子が析出され
て、白金黒メッキが施されてゆく。本例では、この電解
電圧を得るために直流電流を80〜90mAの範囲で供給する
ように調整するが、前記メッキ溶液のメッキ液抵抗が低
いことから、極間抵抗Rを高めて所要の電解電圧を得る
ようにメッキ槽内には貫通小孔を複数設けた仕切部を形
成しておく。すると直流電圧が印加されたとき、極間に
生じる電場は貫通小孔によって狭められる。これによ
り、極間抵抗Rが高められるので、メッキ液抵抗が相当
低いにも拘らず、最適な電解電圧を得ることができ、Ti
の表面3aにPt粒子が緻密に析出されてゆくものである。
このため、従来不可能であったTiに対する白金黒メッ
キの形成が可能となる。このときの反応式は、Pt4++4e
-→Ptであり、メッキ液中に電気分解された白金イオン
が電子を得、TiにPt粒子Pが析出されて、電極表面3aが
覆われてゆくことにより、白金黒メッキ層が形成される
ことを示している(第2図(d)参照)。この際、Ti表
面3aは、前処理によって#1000程度に粗面化されている
ので、Pt粒子PがTi表面3aの小孔等に喰い込む状態で皮
膜化されることとなり、白金黒メッキは強固になる。し
かして、上記のように白金黒メッキを施したTiを導電率
計の電極として用いると高導電率の溶液を測定する場
合、分極現象が大幅に低減されて、測定が適正に行われ
る。すなわち分極現象を低減するためには損失係数D=
2πf・C・Rを増大させる必要があるが、本例では電
極の表面積を増大し得るコンデンサ分Cを可変とするも
のである。これによりセンサ部の電極の表面積が数百倍
になるので、損失係数Dが増大し、分極現象が大幅に低
減する。よって高導電率の溶液であっても、抵抗値を適
正に計測できるので、この抵抗値から導電率を正確に測
定することが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の導電率計は、電極の極
材としてチタンに白金黒メッキを施したものを用いてい
るので、電極表面積の増大にかかるコンデンサ分を大き
くすることができる。よって高導電率溶液の測定等に際
しては、測定誤差の原因となっていた分極現象を大幅に
低減し得て、溶液の抵抗値を高精度に計測し、導電率を
正確に測定することが可能となる。従って、測定導電率
の範囲も拡大するから、汎用性に優れた導電率計を提供
することができる。
また、チタンは安価であるから、導電率計の製作コス
トが低廉になる。さらにリード線の接続を容易に行える
ので、従来のように白金電極にリード線を接続する場合
に生じていたリードアウト上の問題がなくなる。
そして、電極の製作に際しては加工が容易であり、し
かもこのチタンに白金黒メッキを施すに際しては、電極
表面に前処理を行い、続いて前電解を行った後メッキを
施すので、電極表面に白金黒メッキを強固に形成するこ
とができる。このため従来の如く白金電極に白金黒メッ
キを施していたような場合のメッキ剥離が防止され、こ
の電極を備えた導電率計は長期の使用に耐え得る等の効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は導電率計の要部の斜視図、第2図(a)〜
(d)はメッキの工程説明図である。 1……電極支持部材、3……電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極支持部材に適宜の間隔をあけて少なく
    とも1対の電極を設けた導電率計において、前記電極の
    極材として、チタンに白金黒メッキを施したものを用い
    たことを特徴とする導電率計。
  2. 【請求項2】チタンを90〜100℃の3NHC1溶液中に所定の
    時間浸漬して表面処理を施し、続いて、このチタンを常
    温の0.1NHC1溶液中に浸漬し、白金を対極として20mA/cm
    2の定電流を供給することにより前電解を行い、この後
    3%塩化白金酸溶液を60〜65℃に保ったメッキ槽中に、
    前記チタンおよび対極の白金を浸漬し、このチタンにメ
    ッキ液比抵抗10〜20Ω・cm、電解電圧−2V程度、供給電
    流80〜90mAにて白金黒メッキを施すことを特徴とする導
    電率計用電極の極材製造方法。
JP2010923A 1990-01-19 1990-01-19 導電率計およびその電極の極材製造方法 Expired - Lifetime JPH0812165B2 (ja)

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