JPS5848035B2 - 電極の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な電極の製造方法に関する。

詳しくは鉄又は鉄を含む合金を基体とし、その表面の少
なくとも一部にほう素を含浸させることを特徴とする電
極の製造方法である。

従来電極基材として鉄又は鉄を含む合金を用いる技術は
公知である。

また例えばアルカリ金属塩の電解に用いる電極に於いて
水素過電圧を小さくするため種々の改良が提案されてい
る。

例えば電極基材を硫黄を含む化合物で処理する方法もそ
の１つである。

しかしながら耐久性或いは性能の面で必ずしも満足出来
るものとは云えない。

一方、鉄基材の表面硬度を増大させる目的で鉄基材にほ
う素を含浸させる手段が試みられている。

しかしながらこれらの目的は基材自身が有する本質的な
欠点をカバーするための改質手段にすぎず、現在なおそ
の用途に及ぼす影響についてはほとんど追求されていな
い。

本発明者等は種々の電解に用いる電極につき鋭意研究を
重ねて来た。

その結果意外にも鉄又は鉄を含む電極基材にほう素を含
浸させた電極が種々の利点を有することを見出し本発明
を完成させるに至った。

即ち本発明は鉄又は鉄を含む合金を基とし該基体の少く
とも一部の表層にほう素を含浸させることを特徴とする
電極の製造方法である。

本発明の方法によって得られる電極は極めて寸法安定性
が高く、電極としての活性持続性が太きい。

そのため水の電解用陰極、電気防蝕用陽極等、種々の電
極として使用し得る。

特に本発明の電極をアルカリ金属塩類の電解により苛性
アルカリを生戒させる場合の陰極として用いた場合の水
素過電圧は通常用いられる軟鋼やニッケル電極に較べ、
約３０俸又はそれ以上小さくなる。

従って陽極として貴金属酸化物をコーティングしたタイ
プの寸法安定性陽極と本発明の陰極とを用い、イオン交
換膜法により食塩等のアルカリ金属塩類の水溶液を電解
することにより極めて長時間低エネルギー量消費型で安
定して電解を行うことが可能となり、工業的に有利とな
る。

本発明の電極の構造は、特に限定されないが上記アルカ
リ金属塩類の水溶液の電解等にあってはメッシュ状の電
極とするのが効果的である。

例えばアスベストを主成分とする済過性隔膜を用いる隔
膜法電解では本発明の電極のうち、メッシュ状陰極の表
面に前記アスベスト等を付着させて使用することができ
る。

またイオン交換膜法にあっては、膜を介して陽極及び陰
極を共にメッシュ状とすることにより極間距離を極めて
小さく、例えば１〜６ｍｍ程度にまで近接させることも
可能である。

メッ．シュ状電極としては金網，エキスバンドメタル，
讃孔板等がある。

本発明にあっては鉄及び鉄を成分とする合金の少なくと
も１種の金属を基体とし、該基体の少なくとも一部の表
面、好ましくは基体のうち実質的に電解を行う部分の表
層にほう素を含浸させた電極であり、ほう素の含浸方法
は特に限定されない。

例えばボロンまたはフエロボロン粉末中に基体金属を埋
め不活性ガス例えば窒素アルゴン，還元性ガスである水
素あるいは真空中で９００℃ないしｉｏｏｏ℃程度に加
熱してボロン化を行う。

或いはボロン塩浴に炭化ボロンやフエロボロンを加えた
溶融塩中に基体金属を浸漬し、９５０℃ないし１０５０
℃に加熱してボロン化を行う。

更に別の方法の例として塩化ボロン等の揮発性のボロン
化合物の蒸気中で高温下に基体金属を曝らしてボロン化
する方法等が挙げられる。

上記の如き種々のほう素含浸手段は、従来表面硬度を増
大させる等の目的で冶金学的に種々検討されており、本
発明にあってもそれらの手段が何等限定なく使用される
。

本発明は、ほう化された基体金属の表面が電気化学的に
特異な性質を滞ひるという発見に基づきなされたもので
あって従来このような表面活性の有無については全く検
討されていなかった。

本発明者らの実験結果によると鉄或いは鉄を含む合金の
いずれにおいても、これらの金属よりなる基体、一般に
は板状或いは網状特にエキスバンドメタル等の表層部に
ほう素を含浸させたものは、電極とした場合水素過電圧
が低下する傾向を示し、特に表層より３０〜２００μ好
ましくは３０〜１００μの深さまで実質的にほう化され
た状態であるのがよい。

またほう素の含浸量は通常５〜２０重量パーセントで例
えば鉄基体の場合実質的にＦｅＢ〜Ｆｅ２Ｂの状態に対
応するものがよい。

基体金属に対するほう素の含浸量の調整は一般に反応方
式，反応温度又は反応時間を変化させることによって容
易になされる。

従って、当該技術者が予備的に実験を行なうことによっ
て希望するほう素含浸量を決定することは容易である。

例えば第１図はほう酸ソーダと食塩の浴にほう化炭素を
１０％混合した溶融物中に鉄製の基体を浸漬し、窒素雰
囲気下に９００℃で３時間処理した場合の切断部の顕微
鏡写真（２００倍）である。

本図より、ほう素化が表面より進行して行く様子がよく
わかるであろう。

本発明において活性を有する電極とするためにはほう素
の含浸処理を施した後急冷するのがしばしば好ましい結
果を得る。

一般に１分間に５００℃以上の冷却速度で冷却するのが
推奨される。

以下実施例を示すが本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

実施例 １ エメリー紙によって十分表面を研磨した直径１５ｍｍ，
長さ５０ｍｍ（表面積２３．６ＣＩＩＬ）の軟鋼棒を基
体として用い、電気炉により第１表に示すほう化処理お
よび後熱処理を行なって本発明の陰極サンプルとした。

各サンプルについて、次に示す方法で性能テストを行な
った。

即ち内容積１ｌのテフロン製ビーカーに２０％ＮａＯＨ
水溶液を８５０１Ｌｌ入れその中に第１表に示すサンプ
ルを陰極として入れ白金板（表面積３０ａ）を陰極とし
て用い、５０Ａ／ｄｍ’の電流を通し陰極電位の時間特
性を求めた。

尚、陰極電位は酸化水銀電極に照合して、常法によって
ルギン毛管法で測定した。

また内溶液は５日間毎に更新し、恒温槽にて８０℃±２
℃に保持した。

結果を一括して第２表に示す。

実施例 ２ 厚み１５ｍｍの軟鋼製エキスバンドメタルよリナる０．
５ｄｍの陰極基体を用いて、第３表（１），（２）に示
すほう化処理および後熱処理を行なって本発明の電極を
得る。

これをフィルタープレス型電槽の陰極として使用する。

陽極はチタンラス上に酸化ルテニウムと酸化チタニウム
をコーティングしたものを用い、隔膜としてデュポン社
製ナフィオン膜■３２４（パーフロロ系スルホン酸陽イ
オン交換膜）を用いた。

第４表に示す条件で食塩電解を行なった際の電槽電圧の
変化を第５表に示す。

尚、陰極として軟鋼製エキスバンドメタルをそのまま使
用した場合の結果を併記する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的な電極の断面部の顕微鏡写真で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄及び／又は鉄を含む合金を基体とし、該基体の少
   なくとも一部の表層にほう素を含浸させることを特徴と
   する電極の製造方法。 ２ ほう素が実質的に存在する表層の厚さが３０〜２０
   ０μである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ ほう素が実質的に存在する表層内のほう素存在量が
   ５〜２０重量パーセントである特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ４ 基体がメッシュ状である特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ５ 基体がエキスバンドメタルである特許請求の範囲第
   ４項記載の方法。 ６ アルカリ金属塩水溶液の電解用陰極である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。