JP2002004095A - 不溶性陽極及びその給電方法 - Google Patents
不溶性陽極及びその給電方法Info
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- JP2002004095A JP2002004095A JP2000185516A JP2000185516A JP2002004095A JP 2002004095 A JP2002004095 A JP 2002004095A JP 2000185516 A JP2000185516 A JP 2000185516A JP 2000185516 A JP2000185516 A JP 2000185516A JP 2002004095 A JP2002004095 A JP 2002004095A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不溶性陽極の電極面全体が同一の電流密度
で、均一な金属箔が製造でき、電極活性面の消耗もムラ
なく均一となる不溶性陽極及びその給電方法を提供。 【解決手段】 円筒状陰極の曲面に沿って一定間隔に配
置させた不溶性陽極の陰極裏面側に複数個接合された陽
極給電用ターミナル３の各々に対して、複数の電源４よ
り、各々独立して、電極面全体が同一電流密度となるよ
うに、定電流を通電させる。
で、均一な金属箔が製造でき、電極活性面の消耗もムラ
なく均一となる不溶性陽極及びその給電方法を提供。 【解決手段】 円筒状陰極の曲面に沿って一定間隔に配
置させた不溶性陽極の陰極裏面側に複数個接合された陽
極給電用ターミナル３の各々に対して、複数の電源４よ
り、各々独立して、電極面全体が同一電流密度となるよ
うに、定電流を通電させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高電流電解による連続
メッキ、金属箔製造等に使用される不溶性陽極及びその
給電方法に関する。
メッキ、金属箔製造等に使用される不溶性陽極及びその
給電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電解による連続メッキ分野や電解による
金属箔製造分野においては、技術の進歩により、極間距
離の短縮化、高速化、高電流密度化が進んでいる。その
一方、金属箔の製造においては、より厳しい金属箔の均
一性及び薄膜化が要求されている。
金属箔製造分野においては、技術の進歩により、極間距
離の短縮化、高速化、高電流密度化が進んでいる。その
一方、金属箔の製造においては、より厳しい金属箔の均
一性及び薄膜化が要求されている。
【０００３】一般に、電解による連続金属箔製造装置で
は、円筒状陰極とその曲面に沿って一定間隔に配置され
た陽極との間に、金属イオンを含有する電解液を流して
電解させることにより、陰極表面に金属箔を析出させる
方法がとられているが、電解液出口では、電解液入口に
比べ、金属イオン濃度が低下するため、同一陽極におい
て、電流密度分布が生じてしまうため、均一な金属箔を
形成することができないと共に、陽極の電極活性面の消
耗も不均一となってしまうという問題点を有している。
また、エッヂ効果により、陽極周縁部に電流密度が集中
してしまうため、陽極周縁付近の金属箔が厚くなってし
まうと共に、陽極周縁部の電極活性面の消耗が大きくな
ってしまうという問題点も有している。。
は、円筒状陰極とその曲面に沿って一定間隔に配置され
た陽極との間に、金属イオンを含有する電解液を流して
電解させることにより、陰極表面に金属箔を析出させる
方法がとられているが、電解液出口では、電解液入口に
比べ、金属イオン濃度が低下するため、同一陽極におい
て、電流密度分布が生じてしまうため、均一な金属箔を
形成することができないと共に、陽極の電極活性面の消
耗も不均一となってしまうという問題点を有している。
また、エッヂ効果により、陽極周縁部に電流密度が集中
してしまうため、陽極周縁付近の金属箔が厚くなってし
まうと共に、陽極周縁部の電極活性面の消耗が大きくな
ってしまうという問題点も有している。。
【０００４】上記問題点を解決するため、特開平５−２
２２５９１号公報には、電極基体上に線材状の不溶性金
属電極を配置させて、電流密度が集中する部分には線状
不溶性金属電極の間隔を密にし、電流密度が小さな部分
には線状不溶性金属電極の間隔を疎とする電解用電極が
開示されている。また、特開平７−４１９８０号公報に
は、電極基体表面に開口を有する不溶性金属電極が配置
され、かつ電流密度に応じて開口率を変えた不溶性金属
電極が配置された電解用電極が開示されている。
２２５９１号公報には、電極基体上に線材状の不溶性金
属電極を配置させて、電流密度が集中する部分には線状
不溶性金属電極の間隔を密にし、電流密度が小さな部分
には線状不溶性金属電極の間隔を疎とする電解用電極が
開示されている。また、特開平７−４１９８０号公報に
は、電極基体表面に開口を有する不溶性金属電極が配置
され、かつ電流密度に応じて開口率を変えた不溶性金属
電極が配置された電解用電極が開示されている。
【０００５】しかしながら、これらの方法は、電流密度
の均一化について、ある程度の対応は可能であるが、電
流密度分布が予想できない新規の装置、運転条件の変
化、あるいは金属箔の形成具合より運転条件にフィード
バックさせる場合等には、不十分であり、解決すべき点
が残っていた。
の均一化について、ある程度の対応は可能であるが、電
流密度分布が予想できない新規の装置、運転条件の変
化、あるいは金属箔の形成具合より運転条件にフィード
バックさせる場合等には、不十分であり、解決すべき点
が残っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電極
面の各部を最適の電流密度に自由に制御させることによ
り、ムラがなく均一な厚さの金属箔を得ることができ、
かつ電極活性面が不均一に消耗しない不溶性陽極及びそ
の給電方法を提供することである。
面の各部を最適の電流密度に自由に制御させることによ
り、ムラがなく均一な厚さの金属箔を得ることができ、
かつ電極活性面が不均一に消耗しない不溶性陽極及びそ
の給電方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、不溶性陽極の陰極裏面側に複数個の陽極給電用
ターミナルを接合させ、該陽極給電用ターミナルの各々
に対して、複数個の電源により、各々独立して、定電流
を通電させることにより、上記課題が解決し得ることを
見出し、本発明を完成するに至った。
た結果、不溶性陽極の陰極裏面側に複数個の陽極給電用
ターミナルを接合させ、該陽極給電用ターミナルの各々
に対して、複数個の電源により、各々独立して、定電流
を通電させることにより、上記課題が解決し得ることを
見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち、本発明は、円筒状陰極の曲面に
沿って一定間隔に配置させた不溶性陽極において、陽極
給電用ターミナルが、不溶性陽極の陰極裏面側に複数個
接合されてなることを特徴とする不溶性陽極であり、ま
た、本発明は、円筒状陰極の曲面に沿って一定間隔に配
置させた不溶性陽極の陰極裏面側に複数個接合された陽
極給電用ターミナルの各々に対して、複数の電源より、
各々独立して、定電流を通電させることを特徴とする給
電方法である。
沿って一定間隔に配置させた不溶性陽極において、陽極
給電用ターミナルが、不溶性陽極の陰極裏面側に複数個
接合されてなることを特徴とする不溶性陽極であり、ま
た、本発明は、円筒状陰極の曲面に沿って一定間隔に配
置させた不溶性陽極の陰極裏面側に複数個接合された陽
極給電用ターミナルの各々に対して、複数の電源より、
各々独立して、定電流を通電させることを特徴とする給
電方法である。
【０００９】以下、本発明を、図１を参照して詳細に説
明する。
明する。
【００１０】図１は、本発明の不溶性陽極の概略を示す
模式図の一例である。なお、本発明は、図１によりなん
ら限定されない。
模式図の一例である。なお、本発明は、図１によりなん
ら限定されない。
【００１１】図１は、円筒状陰極の曲面形状に合わせて
加工された電極活性面１を有する電極基体２からなる不
溶性陽極の陰極裏面側に複数個の陽極給電用ターミナル
３を接合させ、配線５によリ、複数個の電源４と陽極給
電用ターミナル３とが各々独立して接続されている様子
を示している。
加工された電極活性面１を有する電極基体２からなる不
溶性陽極の陰極裏面側に複数個の陽極給電用ターミナル
３を接合させ、配線５によリ、複数個の電源４と陽極給
電用ターミナル３とが各々独立して接続されている様子
を示している。
【００１２】本発明の不溶性陽極は、以下の方法により
作製される。
作製される。
【００１３】まず、円筒状陰極の曲面形状に合わせて加
工されたバルブ金属からなる電極基体２の陰極裏面側
に、同じくバルブ金属からなる陽極給電用ターミナル３
を複数個接合させる。
工されたバルブ金属からなる電極基体２の陰極裏面側
に、同じくバルブ金属からなる陽極給電用ターミナル３
を複数個接合させる。
【００１４】電極基体２及び陽極給電用ターミナル３と
して用いられるバルブ金属としては、チタン、ニオブ、
タンタル、ジルコニウム等があげられるが、チタンが安
価で加工しやすく好ましい。
して用いられるバルブ金属としては、チタン、ニオブ、
タンタル、ジルコニウム等があげられるが、チタンが安
価で加工しやすく好ましい。
【００１５】陽極給電用ターミナル３は、溶接またはネ
ジ止めにより、電極基体２に接合される。
ジ止めにより、電極基体２に接合される。
【００１６】ネジ止めの場合、予め電極基体２に雌ネジ
を、陽極給電用ターミナル３の電極基体２に取り付ける
部分に雄ネジを切っておき、電極基体２に陽極給電用タ
ーミナル３をねじ込むことにより接合させる。ネジ止め
による接合は、電極基体２の穴開けが面倒であり、ま
た、ねじ込み部分が緩んでしまい、接触抵抗が大きくな
る恐れがあるので、溶接による接合が好ましい。
を、陽極給電用ターミナル３の電極基体２に取り付ける
部分に雄ネジを切っておき、電極基体２に陽極給電用タ
ーミナル３をねじ込むことにより接合させる。ネジ止め
による接合は、電極基体２の穴開けが面倒であり、ま
た、ねじ込み部分が緩んでしまい、接触抵抗が大きくな
る恐れがあるので、溶接による接合が好ましい。
【００１７】陽極給電用ターミナル３は、電極面積０．
５〜５．０ｄｍ2当り１個の割合で、電極基体２に接合
される。電極面積０．５ｄｍ2未満の場合、陽極給電用
ターミナル３の数が非常に多くなり、経済的でない。ま
た、５．０ｄｍ2超の場合、電流密度分布の制御が不十
分となり、不都合である。
５〜５．０ｄｍ2当り１個の割合で、電極基体２に接合
される。電極面積０．５ｄｍ2未満の場合、陽極給電用
ターミナル３の数が非常に多くなり、経済的でない。ま
た、５．０ｄｍ2超の場合、電流密度分布の制御が不十
分となり、不都合である。
【００１８】以上のようにして、複数個の陽極給電用タ
ーミナル３を電極基体２に接合させた後、電極基体２上
の陰極側には、白金族金属またはその酸化物の電極活性
層１を被覆させる。
ーミナル３を電極基体２に接合させた後、電極基体２上
の陰極側には、白金族金属またはその酸化物の電極活性
層１を被覆させる。
【００１９】電極基体２上に被覆させる電極活性層１で
ある白金族金属またはその酸化物としては、白金、酸化
白金、タンタル、酸化タンタル、酸化イリジウム等、公
知のものがあげられる。電極活性層１の主成分として
は、酸化イリジウムが好ましく、白金、タンタル、パラ
ジウム、ルテニウムを含有させてもよい。
ある白金族金属またはその酸化物としては、白金、酸化
白金、タンタル、酸化タンタル、酸化イリジウム等、公
知のものがあげられる。電極活性層１の主成分として
は、酸化イリジウムが好ましく、白金、タンタル、パラ
ジウム、ルテニウムを含有させてもよい。
【００２０】電極活性層１は、電極基体２上に、焼成法
等公知の方法を用いて、被覆され、本発明の不溶性陽極
が作製される。
等公知の方法を用いて、被覆され、本発明の不溶性陽極
が作製される。
【００２１】上記のようにして作製した不溶性陽極を、
連続銅箔製造装置等の電解設備に設置させた後、陽極給
電用ターミナル３と複数の電源４とは、配線５により、
各々独立して接続され、陽極給電用ターミナル３に対し
て、各々独立して、定電流を通電させて、運転される。
連続銅箔製造装置等の電解設備に設置させた後、陽極給
電用ターミナル３と複数の電源４とは、配線５により、
各々独立して接続され、陽極給電用ターミナル３に対し
て、各々独立して、定電流を通電させて、運転される。
【００２２】陽極給電用ターミナル３には、複数の電源
４より、各々独立して、定電流が通電されて、定電流制
御が行われるため、不溶性陽極の電極面全体の電流密度
を同一とすることができる。
４より、各々独立して、定電流が通電されて、定電流制
御が行われるため、不溶性陽極の電極面全体の電流密度
を同一とすることができる。
【００２３】また、電流密度の変化が少ない場合には、
陽極給電用ターミナル３をいくつかのブロックに分割さ
せ、各ブロックと電源とを、独立して接続させて、各ブ
ロック毎に独立して定電流を通電させる、ブロック分割
による定電流制御でも差支えない。
陽極給電用ターミナル３をいくつかのブロックに分割さ
せ、各ブロックと電源とを、独立して接続させて、各ブ
ロック毎に独立して定電流を通電させる、ブロック分割
による定電流制御でも差支えない。
【００２４】上記給電方法によれば、不溶性陽極の電極
面全体が同一電流密度となり、均一な金属箔が製造でき
ると共に、不溶性陽極の電極活性面の消耗もムラなく均
一となる。また、効率よい運転が可能となり、低ランニ
ングコストで運転することができ、経済性にも優れてい
る。
面全体が同一電流密度となり、均一な金属箔が製造でき
ると共に、不溶性陽極の電極活性面の消耗もムラなく均
一となる。また、効率よい運転が可能となり、低ランニ
ングコストで運転することができ、経済性にも優れてい
る。
【００２５】
【作用】連続金属箔製造装置は、円筒状陰極とその曲面
に沿って一定の間隔で配置された陽極の間に金属イオン
を含んだ電解液を流し、電解することにより、陰極表面
に金属箔を析出させるが、電解液出口では、電解液入口
に比べ、金属イオン濃度が低下するため、電解液入口付
近の電流密度が高くなり、電解液入口付近では金属箔が
厚く、電解液出口付近では金属箔が薄くなり、均一な金
属箔が得ることが困難であり、また、電流密度の高い部
分では、電極活性面の消耗が早く、電極活性面の消耗が
不均一となり、さらに、電極周縁部では、エッヂ効果に
より、電極中央部よりも電流密度が高くなるため、金属
箔が不均一となり、同時に電極活性面の消耗も不均一と
なってしまう。
に沿って一定の間隔で配置された陽極の間に金属イオン
を含んだ電解液を流し、電解することにより、陰極表面
に金属箔を析出させるが、電解液出口では、電解液入口
に比べ、金属イオン濃度が低下するため、電解液入口付
近の電流密度が高くなり、電解液入口付近では金属箔が
厚く、電解液出口付近では金属箔が薄くなり、均一な金
属箔が得ることが困難であり、また、電流密度の高い部
分では、電極活性面の消耗が早く、電極活性面の消耗が
不均一となり、さらに、電極周縁部では、エッヂ効果に
より、電極中央部よりも電流密度が高くなるため、金属
箔が不均一となり、同時に電極活性面の消耗も不均一と
なってしまう。
【００２６】不溶性陽極の陰極裏面側に複数個の陽極給
電用ターミナル３が接合された不溶性陽極の各々に対し
て、複数の電源４より、各々独立して、定電流を通電さ
せる給電方法を用いて、電解を行った場合、電極面の各
々の部分に対して、最適な定電流制御が、独立して行わ
れるため、電流密度が高くなりやすい電解液入口や電極
周縁部と、電流密度の低くなりやすい電解液出口や電極
中央部とに対して、同一定電流が通電でき、電極面全体
の電流密度を同一とすることができるので、均一な金属
箔が製造できると共に電極活性面の消耗を均一とするこ
とができる。
電用ターミナル３が接合された不溶性陽極の各々に対し
て、複数の電源４より、各々独立して、定電流を通電さ
せる給電方法を用いて、電解を行った場合、電極面の各
々の部分に対して、最適な定電流制御が、独立して行わ
れるため、電流密度が高くなりやすい電解液入口や電極
周縁部と、電流密度の低くなりやすい電解液出口や電極
中央部とに対して、同一定電流が通電でき、電極面全体
の電流密度を同一とすることができるので、均一な金属
箔が製造できると共に電極活性面の消耗を均一とするこ
とができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、実施例に
基き詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に
なんら限定されない。
基き詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に
なんら限定されない。
【００２８】実施例１ 電極基体２は、バルブ金属であるチタン板（厚さ２０ｍ
ｍ）を、幅１．５ｍに切断し、１／４円筒状（直径２ｍ
φ）に加工した後、凸面（陰極裏面）側に、チタン製の
陽極給電用ターミナル３を、電極面積３ｄｍ2当り１個
の割合で、溶接により接合させた。
ｍ）を、幅１．５ｍに切断し、１／４円筒状（直径２ｍ
φ）に加工した後、凸面（陰極裏面）側に、チタン製の
陽極給電用ターミナル３を、電極面積３ｄｍ2当り１個
の割合で、溶接により接合させた。
【００２９】上記電極基体を脱脂後、１０％シュウ酸中
で、温度８０℃で５時間浸漬させて、粗面化した。つい
で、イリジウム：タンタル＝６：４（モル比）の塩化イ
リジウム及び塩化タンタルからなる塗布液を、電極基体
凹面（陰極面）側に塗布し、温度５００℃で３０分間焼
成した。この操作を２０回繰り返して、不溶性陽極を作
製した。
で、温度８０℃で５時間浸漬させて、粗面化した。つい
で、イリジウム：タンタル＝６：４（モル比）の塩化イ
リジウム及び塩化タンタルからなる塗布液を、電極基体
凹面（陰極面）側に塗布し、温度５００℃で３０分間焼
成した。この操作を２０回繰り返して、不溶性陽極を作
製した。
【００３０】連続金属箔製造用電解装置の円筒状陰極の
下部の半分を取り囲むように、上記製作した不溶性陽極
を、電極間距離１０ｍｍで設置させ、陽極給電用ターミ
ナル３に対して、複数の電源から各々独立して、配線５
により接続し、各陽極給電用ターミナル３に通電する定
電流を、各々独立して制御できるようにした。
下部の半分を取り囲むように、上記製作した不溶性陽極
を、電極間距離１０ｍｍで設置させ、陽極給電用ターミ
ナル３に対して、複数の電源から各々独立して、配線５
により接続し、各陽極給電用ターミナル３に通電する定
電流を、各々独立して制御できるようにした。
【００３１】上記電解装置に、硫酸銅２００ｇ／Ｌ及び
硫酸１００ｇ／Ｌからなる電解液を、電解槽下方から上
方に３０ｃｍ／分の速度で、ポンプにより循環させ、電
解液温度５０℃として、電流密度５０Ａ／ｄｍ2の定電
流電解を１０００時間連続して行い、厚さ２０μｍの銅
箔を製造した。
硫酸１００ｇ／Ｌからなる電解液を、電解槽下方から上
方に３０ｃｍ／分の速度で、ポンプにより循環させ、電
解液温度５０℃として、電流密度５０Ａ／ｄｍ2の定電
流電解を１０００時間連続して行い、厚さ２０μｍの銅
箔を製造した。
【００３２】製造された銅箔の厚さの誤差は、±１．０
％であった。また、不溶性陽極の電極活性層の厚さは、
ムラなく均一に減少していることが観察された。
％であった。また、不溶性陽極の電極活性層の厚さは、
ムラなく均一に減少していることが観察された。
【００３３】比較例１ 実施例１において、電極基体２の陰極裏面側の中央部の
みに、陽極給電用ターミナル３を１個溶接させた以外
は、実施例１に準じて、厚さ２０μｍの銅箔を製造し
た。
みに、陽極給電用ターミナル３を１個溶接させた以外
は、実施例１に準じて、厚さ２０μｍの銅箔を製造し
た。
【００３４】電解液入口付近の銅箔と電解液出口付近の
銅箔との厚さの差は、約２０％であり、電極中央部の銅
箔と周縁部の銅箔との厚さの差は、約１５％であった。
また、不溶性陽極の電極活性層の厚さは、電解液入口部
分の方が電解液出口部分よりも、約１０％以上減少して
いることが観察された。
銅箔との厚さの差は、約２０％であり、電極中央部の銅
箔と周縁部の銅箔との厚さの差は、約１５％であった。
また、不溶性陽極の電極活性層の厚さは、電解液入口部
分の方が電解液出口部分よりも、約１０％以上減少して
いることが観察された。
【００３５】
【発明の効果】不溶性陽極の陰極裏面側に複数個の陽極
給電用ターミナル３が接合された不溶性陽極の各々に対
して、複数の電源４より、各々独立して、定電流を通電
させる給電方法を用いて、電解を行った場合、電極面の
各々の部分に対して、最適な定電流制御が独立して行わ
れるため、電流密度が高くなりやすい電解液入口や電極
周縁部と、電流密度の低くなりやすい電解液出口や電極
中央部とに対して、同一定電流が通電でき、電極面全体
の電流密度を同一とすることができるので、均一な金属
箔が製造できると共に電極活性面の消耗を均一とするこ
とができる。
給電用ターミナル３が接合された不溶性陽極の各々に対
して、複数の電源４より、各々独立して、定電流を通電
させる給電方法を用いて、電解を行った場合、電極面の
各々の部分に対して、最適な定電流制御が独立して行わ
れるため、電流密度が高くなりやすい電解液入口や電極
周縁部と、電流密度の低くなりやすい電解液出口や電極
中央部とに対して、同一定電流が通電でき、電極面全体
の電流密度を同一とすることができるので、均一な金属
箔が製造できると共に電極活性面の消耗を均一とするこ
とができる。
【００３６】また、電極活性層の消耗を均一とすること
ができるので、電極交換時期も延ばすことができ、非常
に経済的である。
ができるので、電極交換時期も延ばすことができ、非常
に経済的である。
【図１】本発明の不溶性陽極の概略を示す模式図の一例
である。
である。
１ 電極活性層 ２ 電極基体 ３ 陽極給電用ターミナル ４ 電源 ５ 配線
Claims (5)
- 【請求項１】 円筒状陰極の曲面に沿って一定間隔に配
置させた不溶性陽極において、陽極給電用ターミナル
が、不溶性陽極の陰極裏面側に複数個接合されてなるこ
とを特徴とする不溶性陽極。 - 【請求項２】 陽極給電用ターミナルが、溶接またはネ
ジ止めで接合されることを特徴とする請求項１記載の不
溶性陽極。 - 【請求項３】 陽極給電用ターミナルが、電極面積０．
５〜５．０ｄｍ2当り１個の割合で接合されていること
を特徴とする請求項１記載の不溶性陽極。 - 【請求項４】 円筒状陰極の曲面に沿って一定間隔に配
置させた不溶性陽極の陰極裏面側に複数個接合された陽
極給電用ターミナルの各々に対して、複数の電源によ
り、定電流を、各々独立して通電させることを特徴とす
る給電方法。 - 【請求項５】 円筒状陰極の曲面に沿って一定間隔に配
置させた不溶性陽極の陰極裏面側に複数個接合された陽
極給電用ターミナルを少なくとも２ブロック以上に分割
させて、少なくとも２つ以上の電源により、定電流を、
各々独立して通電させることを特徴とする給電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000185516A JP2002004095A (ja) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | 不溶性陽極及びその給電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000185516A JP2002004095A (ja) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | 不溶性陽極及びその給電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002004095A true JP2002004095A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18685828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000185516A Pending JP2002004095A (ja) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | 不溶性陽極及びその給電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002004095A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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