JP2761751B2 - 耐久性電解用電極及びその製造方法 - Google Patents
耐久性電解用電極及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2761751B2 JP2761751B2 JP1066095A JP6609589A JP2761751B2 JP 2761751 B2 JP2761751 B2 JP 2761751B2 JP 1066095 A JP1066095 A JP 1066095A JP 6609589 A JP6609589 A JP 6609589A JP 2761751 B2 JP2761751 B2 JP 2761751B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- coating
- electrolysis
- active material
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 29
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 19
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 platinum group metal oxide Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021639 Iridium tetrachloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- VSSLEOGOUUKTNN-UHFFFAOYSA-N tantalum titanium Chemical compound [Ti].[Ta] VSSLEOGOUUKTNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I tantalum(v) chloride Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- CALMYRPSSNRCFD-UHFFFAOYSA-J tetrachloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)(Cl)Cl CALMYRPSSNRCFD-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は種々の電気化学反応に用いられる電解用電極
に関し、特に酸素発生用に優れた耐久性を有する不溶性
電解用電極及びその製造方法に関するものである。
に関し、特に酸素発生用に優れた耐久性を有する不溶性
電解用電極及びその製造方法に関するものである。
チタンを代表とする耐食性金属を基体とし、白金族金
属酸化物を含む電極活性物質を被覆した電極は優れた不
溶性電極として知られ、種々の電気化学の分野、特に食
塩水の電解における塩素発生用陽極として広く工業的に
実用化されている。そして、この種の電極に関して電気
化学的特性の改良と共に耐久性等の物理的特性の改良が
種々なされているが、未だ十分とはいえない。特に、電
解液に硫酸やその塩を含むような溶液を電解する場合に
は、使用される陽極は主として酸素発生反応を行うため
極めて厳しい環境下に置かれ、電極寿命が短くなる問題
がある。その原因として、電極活性物質被覆の消耗と共
に、基体と被覆との界面での主に基体金属の酸化が進行
し、界面に不良導電性酸化物等が形成蓄積されて電極の
不働態化や被覆の剥離を来すことが主要なものと考えら
れている。
属酸化物を含む電極活性物質を被覆した電極は優れた不
溶性電極として知られ、種々の電気化学の分野、特に食
塩水の電解における塩素発生用陽極として広く工業的に
実用化されている。そして、この種の電極に関して電気
化学的特性の改良と共に耐久性等の物理的特性の改良が
種々なされているが、未だ十分とはいえない。特に、電
解液に硫酸やその塩を含むような溶液を電解する場合に
は、使用される陽極は主として酸素発生反応を行うため
極めて厳しい環境下に置かれ、電極寿命が短くなる問題
がある。その原因として、電極活性物質被覆の消耗と共
に、基体と被覆との界面での主に基体金属の酸化が進行
し、界面に不良導電性酸化物等が形成蓄積されて電極の
不働態化や被覆の剥離を来すことが主要なものと考えら
れている。
そのため、基体と電極被覆との間に種々の物質の中間
層を設けて基体を保護し電極の耐久性を向上させる等、
多くの改良手段が提案されている。(例えば、特公昭51
−19429号、特公昭60−21232号、特公昭60−22074号、
特公昭60−22075号、特公昭63−20312号、特公昭63−20
313号、特開昭62−274087号、特開昭62−284095号各公
報参照)。
層を設けて基体を保護し電極の耐久性を向上させる等、
多くの改良手段が提案されている。(例えば、特公昭51
−19429号、特公昭60−21232号、特公昭60−22074号、
特公昭60−22075号、特公昭63−20312号、特公昭63−20
313号、特開昭62−274087号、特開昭62−284095号各公
報参照)。
しかし、近年の電気化学工業の進展は製品特性や生産
性等の向上の強い要求があり、電解液の多様化、電流密
度や電解温度の上昇等、電解条件がより過酷となり、使
用される電極の耐久性等のより一層の向上が望まれてい
る。
性等の向上の強い要求があり、電解液の多様化、電流密
度や電解温度の上昇等、電解条件がより過酷となり、使
用される電極の耐久性等のより一層の向上が望まれてい
る。
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたもので、
種々の電解液の電解に適用でき、特に酸素発生を伴う電
解に用いて耐久性等に優れた電解用電極及びその製造方
法を提供することを目的とする。
種々の電解液の電解に適用でき、特に酸素発生を伴う電
解に用いて耐久性等に優れた電解用電極及びその製造方
法を提供することを目的とする。
本発明者らは、電解用電極の製造において金属性基体
の表面に粒界のない非晶質層を形成し、その上に電解活
性物質を被覆することによって従来の問題点を克服し、
前記の目的を達成出来ることを見出した。
の表面に粒界のない非晶質層を形成し、その上に電解活
性物質を被覆することによって従来の問題点を克服し、
前記の目的を達成出来ることを見出した。
即ち、チタン等の金属性基体に電解活性物質を被覆し
た不溶性電極を電解に使用して、その不働態化や寿命到
達に至る過程を詳細に検討した。その結果、被覆界面で
の基体が表面から電気化学的作用により徐々に酸化が進
行し、前記したように該界面に金属酸化物等の中間層を
設ける改善を行っても、ミクロ的にみて基体表面の酸化
の不均一な進行は依然として行われ、更にそれから生ず
るミクロ的電流密度分布の不均一さが不働態化をより加
速することが判明した。
た不溶性電極を電解に使用して、その不働態化や寿命到
達に至る過程を詳細に検討した。その結果、被覆界面で
の基体が表面から電気化学的作用により徐々に酸化が進
行し、前記したように該界面に金属酸化物等の中間層を
設ける改善を行っても、ミクロ的にみて基体表面の酸化
の不均一な進行は依然として行われ、更にそれから生ず
るミクロ的電流密度分布の不均一さが不働態化をより加
速することが判明した。
そこで、金属性基体の電気化学的酸化を受ける表面を
電気化学的酸化の進行が均一に進むような組織に改質す
れば基体表面が多少酸化されても均質性が保たれ、好結
果が得られることを見出して本発明に到達した。このよ
うな効果をもたらす組織としては、金相学的に均質な粒
界のない非晶質な金属性層が好適であり、このような非
晶質層は真空スパッタリング等の手段により容易に形成
することができる。
電気化学的酸化の進行が均一に進むような組織に改質す
れば基体表面が多少酸化されても均質性が保たれ、好結
果が得られることを見出して本発明に到達した。このよ
うな効果をもたらす組織としては、金相学的に均質な粒
界のない非晶質な金属性層が好適であり、このような非
晶質層は真空スパッタリング等の手段により容易に形成
することができる。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明において、電極の基体は金属性材料が用いら
れ、導電性や適当な剛性を有するものであれば材質や形
状は特に限定されない。
れ、導電性や適当な剛性を有するものであれば材質や形
状は特に限定されない。
例えば、耐食性の良いTi、Ta、Nb、Zr等の弁金属又は
その合金が好適であるが、非晶質層を含む耐食性被覆に
より表面を十分に耐食性にすればCu、Al等の良導電性金
属を用いることも可能である。
その合金が好適であるが、非晶質層を含む耐食性被覆に
より表面を十分に耐食性にすればCu、Al等の良導電性金
属を用いることも可能である。
金属性基体は必要ならば予め焼鈍、ブラスト等による
表面粗化、酸洗等による表面清浄化等の物理的、化学的
前処理を適宜行う。
表面粗化、酸洗等による表面清浄化等の物理的、化学的
前処理を適宜行う。
次いで、該基体の表面に粒界のない非晶質層を形成す
る。該非晶質層の物質は、導電性や耐食性が良く、基体
や電極活性物質との密着が良好なものであれば特に限定
されない。代表的な物質として、耐食性に優れたTi、T
a、Nb、Zr及びHf又はそれらの合金があげられ、これら
はTi等の弁金属基体と密着性が特に良い。
る。該非晶質層の物質は、導電性や耐食性が良く、基体
や電極活性物質との密着が良好なものであれば特に限定
されない。代表的な物質として、耐食性に優れたTi、T
a、Nb、Zr及びHf又はそれらの合金があげられ、これら
はTi等の弁金属基体と密着性が特に良い。
このような物質の該非晶質層を金属性基体上に形成す
る方法として真空スパッタリングによる薄膜形成方法を
用いる。真空スパッタリング法によれば、粒界のない非
晶質なアモルファス状の薄膜が得やすい。真空スパッタ
リングは直流スパッタリング、高周波スパッタリング、
イオンプレーティング、イオンビームプレーティング、
クラスターイオンビーム法等、種々の装置を適用するこ
とが可能であり、真空度、基板温度、ターゲット板の組
成や純度、析出速度(投入電力)等の条件を適宜設定す
ることにより所望の物性の薄膜を形成することができ
る。
る方法として真空スパッタリングによる薄膜形成方法を
用いる。真空スパッタリング法によれば、粒界のない非
晶質なアモルファス状の薄膜が得やすい。真空スパッタ
リングは直流スパッタリング、高周波スパッタリング、
イオンプレーティング、イオンビームプレーティング、
クラスターイオンビーム法等、種々の装置を適用するこ
とが可能であり、真空度、基板温度、ターゲット板の組
成や純度、析出速度(投入電力)等の条件を適宜設定す
ることにより所望の物性の薄膜を形成することができ
る。
該非晶質層の形成による表面改質層の厚さは通常0.1
〜10μmの範囲でよく、耐食性や生産性等の実用的見地
から適宜選定すればよい。
〜10μmの範囲でよく、耐食性や生産性等の実用的見地
から適宜選定すればよい。
かくして、粒界のない非晶質層の形成により表面が改
質された基体は、その表面の熱的酸化に対する優れた特
性、即ち酸化皮膜の成長挙動に顕著な特色を見出すこと
が出来、それらは次のような比較実験により確認され
た。
質された基体は、その表面の熱的酸化に対する優れた特
性、即ち酸化皮膜の成長挙動に顕著な特色を見出すこと
が出来、それらは次のような比較実験により確認され
た。
市販の純チタン板(TP28)を脱脂、酸洗処理して表面
清浄化したチタン板と、その表面に真空スパッタリング
により純チタン板をターゲットとして純チタンを薄層被
覆したチタン板をそれぞれ空気雰囲気で温度分布均一な
電気炉中にて450〜600℃で0〜5時間、チタンに緻密な
酸化皮膜が形成される条件で熱処理した。その結果、後
者の表面改質されたチタン板は前者の素チタン板に比べ
て色調が単調でにじ斑点等の色むらが見られず、酸化皮
膜の生長が極めて均一であり、又酸化皮膜の生長速度が
遅いことが明確な差異として見られた。この酸化皮膜生
長の抑制効果は非晶質の物質組成を単一金属でなく合金
組成にすればより顕著である。
清浄化したチタン板と、その表面に真空スパッタリング
により純チタン板をターゲットとして純チタンを薄層被
覆したチタン板をそれぞれ空気雰囲気で温度分布均一な
電気炉中にて450〜600℃で0〜5時間、チタンに緻密な
酸化皮膜が形成される条件で熱処理した。その結果、後
者の表面改質されたチタン板は前者の素チタン板に比べ
て色調が単調でにじ斑点等の色むらが見られず、酸化皮
膜の生長が極めて均一であり、又酸化皮膜の生長速度が
遅いことが明確な差異として見られた。この酸化皮膜生
長の抑制効果は非晶質の物質組成を単一金属でなく合金
組成にすればより顕著である。
こうした表面改質層による熱的酸化に対する均質化及
び制御効果は、次記する電極活性物質被覆工程における
熱影響の緩和は勿論、同様に電解使用時の電気化学的酸
化に対する緩和効果をもたらし、電極の耐久性の向上に
大きく寄与するものと考えられる。
び制御効果は、次記する電極活性物質被覆工程における
熱影響の緩和は勿論、同様に電解使用時の電気化学的酸
化に対する緩和効果をもたらし、電極の耐久性の向上に
大きく寄与するものと考えられる。
該非晶質層を形成した金属性基体は、次いで電極活性
物質を被覆して電解用電極とする。該電極活性物質は用
途により既知の種々のものが適用でき特定されないが、
耐久性を特に要求される酸化発生反応用においては活性
物質被覆中にルテニウム酸化物、イリジウム酸化物等の
白金族金属酸化物を含むものが好適である。又、基体非
晶質層と電極活性物質との密着性の向上や電極の耐久性
の向上のため、TiO2、Ta205、Nb205、W03、Hf02、Zn
02、Sn02等の金属酸化物を電極活性物質中に含ませて白
金族金属酸化物との複合酸化物とすることが望ましい。
物質を被覆して電解用電極とする。該電極活性物質は用
途により既知の種々のものが適用でき特定されないが、
耐久性を特に要求される酸化発生反応用においては活性
物質被覆中にルテニウム酸化物、イリジウム酸化物等の
白金族金属酸化物を含むものが好適である。又、基体非
晶質層と電極活性物質との密着性の向上や電極の耐久性
の向上のため、TiO2、Ta205、Nb205、W03、Hf02、Zn
02、Sn02等の金属酸化物を電極活性物質中に含ませて白
金族金属酸化物との複合酸化物とすることが望ましい。
電極活性物質を被覆する方法は種々の手段が知られ
(例えば特公昭48−3954号)、適宜の方法が適用でき
る。代表的な方法として熱分解法があり、電極被覆層成
分金属の塩化物、硝酸塩、アルコキシド、レジネート等
の原料塩を塩酸、硝酸、アルコール、有機溶媒等の溶剤
に溶解して被覆液とし、前記表面改質した基材表面に塗
布し、乾燥後空気中等の酸化性雰囲気で焼成炉中にて加
熱処理する。その他、予め金属酸化物を作製し、適当な
有機バインダー、有機溶媒を加えてペースト状とし、基
体上に印刷し焼成を行う厚膜法、或いはCVD法を適用す
ることも可能である。
(例えば特公昭48−3954号)、適宜の方法が適用でき
る。代表的な方法として熱分解法があり、電極被覆層成
分金属の塩化物、硝酸塩、アルコキシド、レジネート等
の原料塩を塩酸、硝酸、アルコール、有機溶媒等の溶剤
に溶解して被覆液とし、前記表面改質した基材表面に塗
布し、乾燥後空気中等の酸化性雰囲気で焼成炉中にて加
熱処理する。その他、予め金属酸化物を作製し、適当な
有機バインダー、有機溶媒を加えてペースト状とし、基
体上に印刷し焼成を行う厚膜法、或いはCVD法を適用す
ることも可能である。
又、電極活性物質を被覆する前に前記した表面改質し
た基体を熱処理してその表面にごく薄い酸化皮膜を中間
層として形成する方法、或いは熱分解法やCVD法等によ
り中間層として金属酸化物を設けてもよい。この非晶質
層の形成による表面改質層と電極活性物質被覆層との間
の中間層により、電極活性物質被覆層の密着強度が増
し、基体の熱的酸化や電気的酸化に対する保護効果が期
待でき、基体上の該非晶質層による前記した本質的効果
と共に、電極のより一層の耐久性の向上を図ることがで
きる。
た基体を熱処理してその表面にごく薄い酸化皮膜を中間
層として形成する方法、或いは熱分解法やCVD法等によ
り中間層として金属酸化物を設けてもよい。この非晶質
層の形成による表面改質層と電極活性物質被覆層との間
の中間層により、電極活性物質被覆層の密着強度が増
し、基体の熱的酸化や電気的酸化に対する保護効果が期
待でき、基体上の該非晶質層による前記した本質的効果
と共に、電極のより一層の耐久性の向上を図ることがで
きる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
発明はこれに限定されるものではない。
実施例 1 JIS1種チタン板(TP28)の表面を鉄グリット(#70サ
イズ)にて乾式ブラスト処理を施し、次いで20%硫酸水
溶液中(90℃)にて30分間酸洗処理を行い基材の洗浄処
理とした。高周波スパッタ装置に洗浄基板をセットし純
チタン材のスパッタリング被覆を行った。被覆条件は次
の通りである。
イズ)にて乾式ブラスト処理を施し、次いで20%硫酸水
溶液中(90℃)にて30分間酸洗処理を行い基材の洗浄処
理とした。高周波スパッタ装置に洗浄基板をセットし純
チタン材のスパッタリング被覆を行った。被覆条件は次
の通りである。
ターゲット :JIS1種チタン円板 (裏面を水冷) 真空度 :1.0×10-2Torr(Arガス置換導入) 投入電力 :500W(3.0KV) 基板温度 :150℃(スパッタ時) 時間 :35分 コーティング厚み:3.69μ(重量増加換算) スパッタリング被覆後、X線回折をとると基板バルク
に帰属する鋭い結晶性ピークとスパッタリング被覆に帰
属するブロードなパターンが見られ、該被覆が非晶質で
あることがわかった。又、5%フッ化水素酸溶液にて断
面サンプルを軽くエッチングしたが、表面スパッタリン
グ被覆部は全面腐食が見られるのみでグレイン組織らし
いものは見られなかった。
に帰属する鋭い結晶性ピークとスパッタリング被覆に帰
属するブロードなパターンが見られ、該被覆が非晶質で
あることがわかった。又、5%フッ化水素酸溶液にて断
面サンプルを軽くエッチングしたが、表面スパッタリン
グ被覆部は全面腐食が見られるのみでグレイン組織らし
いものは見られなかった。
次に、四塩化イリジウム、五塩化タンタルを35%塩酸
に溶解して塗布液とし、前記スパッタリング被覆処理済
基板にハケ塗り乾燥後、空気循環式の電気炉中(550℃
×20分間)にて熱分解被覆を行った。この1回の塗布厚
みはイリジウム金属に換算してほぼ1.0g/m2になる様に
塗布液量を設定した。この塗布〜焼成操作を3回,6回,1
2回繰り返したものを別々に製作し、(前工程は全て同
じ)同様の電解寿命評価を行った。電解条件は150g/
硫酸水溶液60℃,300A/dm2,対極(Zr板)にて行い初期セ
ル電圧より2.0Vの上昇がみられた時点を電解寿命とし
た。
に溶解して塗布液とし、前記スパッタリング被覆処理済
基板にハケ塗り乾燥後、空気循環式の電気炉中(550℃
×20分間)にて熱分解被覆を行った。この1回の塗布厚
みはイリジウム金属に換算してほぼ1.0g/m2になる様に
塗布液量を設定した。この塗布〜焼成操作を3回,6回,1
2回繰り返したものを別々に製作し、(前工程は全て同
じ)同様の電解寿命評価を行った。電解条件は150g/
硫酸水溶液60℃,300A/dm2,対極(Zr板)にて行い初期セ
ル電圧より2.0Vの上昇がみられた時点を電解寿命とし
た。
比較例として、実施例1と真空スパッタリング被覆を
施さなかった以外は全く同じ方法にてサンプルを作成
し、試験した。その結果を表−1に示す。
施さなかった以外は全く同じ方法にてサンプルを作成
し、試験した。その結果を表−1に示す。
表1の結果から判るように、基材表面を本発明により
改質することによって耐久性が大幅に向上し、更に電極
活性物質被覆の厚みを増加していくと著しく効果がある
ことが明確になった。
改質することによって耐久性が大幅に向上し、更に電極
活性物質被覆の厚みを増加していくと著しく効果がある
ことが明確になった。
実施例 2 実施例1と真空スパッタリング被覆条件を以下に変え
た以外は同じ方法にてサンプルを作成した。
た以外は同じ方法にてサンプルを作成した。
ターゲット :チタン−タンタル混合粉体焼結円板 (裏面水冷) (組成、Ti−40mole%Ta) 真空度 :1.0×10-2Torr(Arガス置換導入) 投入電力 :450W(2.9KV) 基板温度 :150℃(スパッタ時) 時間 :30分 コーティング厚み:3.82μ(重量増加換算) 得られたサンプルのX線回折をとると、Ti−Taのスパ
ッタリング被覆に帰属し、これが非晶質相であることを
示すブロードなパターンが見られた。又、断面サンプル
の表層部にはグレイン組織らしいものは見られなかっ
た。
ッタリング被覆に帰属し、これが非晶質相であることを
示すブロードなパターンが見られた。又、断面サンプル
の表層部にはグレイン組織らしいものは見られなかっ
た。
次にIrO2−Ta2O5の電極活性物質被覆を12回施し、電
解寿命評価を行った結果、電解寿命は1,446時間を示
し、寿命後も残留被覆は強固に付着していた。
解寿命評価を行った結果、電解寿命は1,446時間を示
し、寿命後も残留被覆は強固に付着していた。
上記の通り、本発明の電解用電極は金属性基体表面に
粒界のない非晶質層を形成して電極活性物質を被覆する
ため、基体表面の熱的及び電気化学的酸化が抑制される
と共に、該酸化の進行がミクロ的にも極めて均一とな
り、電極の不働態化や被覆の剥離が効果的に防止され、
耐久性が大幅に向上した、特に酸素発生用にも十分応え
られる不溶性電解用電極が得られる。
粒界のない非晶質層を形成して電極活性物質を被覆する
ため、基体表面の熱的及び電気化学的酸化が抑制される
と共に、該酸化の進行がミクロ的にも極めて均一とな
り、電極の不働態化や被覆の剥離が効果的に防止され、
耐久性が大幅に向上した、特に酸素発生用にも十分応え
られる不溶性電解用電極が得られる。
又、該非晶質層の形成を真空スパッタリング法により
行うので所望の特性に金属基体表面の改質を容易に行う
ことが出来る。
行うので所望の特性に金属基体表面の改質を容易に行う
ことが出来る。
Claims (7)
- 【請求項1】金属性基体と、該基体表面に形成された粒
界のない非晶質層と、その上に被覆された電極活性物質
とを有することを特徴とする電解用電極。 - 【請求項2】非晶質層がTi,Ta,Nb,Zr及びHfから選ばれ
た金属又はその合金からなる特許請求の範囲第(1)項
の電解用電極。 - 【請求項3】非晶質層と電極活性物質との間に金属酸化
物からなる中間層を有する特許請求の範囲第(1)項の
電解用電極。 - 【請求項4】電極活性物質が白金族金属酸化物を含む特
許請求の範囲第(1)項の電解用電極。 - 【請求項5】金属性基体の表面に、真空スパッタリング
により粒界のない非晶質層を形成し、その上に電極活性
物質を被覆することを特徴とする電解用電極の製造方
法。 - 【請求項6】Ti,Ta,Nb,Zr及びHfから選ばれた金属又は
その合金からなる非晶質層を形成する特許請求の範囲第
(5)項の製造方法。 - 【請求項7】非晶質層の上に金属酸化物からなる中間層
を形成した後、電極活性物質を被覆する特許請求の範囲
第(5)項の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066095A JP2761751B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 耐久性電解用電極及びその製造方法 |
| CA002012279A CA2012279A1 (en) | 1989-03-20 | 1990-03-15 | Durable electrode for use in electrolysis and process for producing the same |
| US07/495,957 US5059297A (en) | 1989-03-20 | 1990-03-20 | Durable electrode for use in electrolysis and process for producing the same |
| EP19900830119 EP0389451A3 (en) | 1989-03-20 | 1990-03-20 | Durable electrode for use in electrolysis and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066095A JP2761751B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 耐久性電解用電極及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02247393A JPH02247393A (ja) | 1990-10-03 |
| JP2761751B2 true JP2761751B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=13305972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1066095A Expired - Lifetime JP2761751B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 耐久性電解用電極及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5059297A (ja) |
| EP (1) | EP0389451A3 (ja) |
| JP (1) | JP2761751B2 (ja) |
| CA (1) | CA2012279A1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2107137A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-07 | Permelec Electrode Ltd. | Manufacturing process of electrodes for electrolysis |
| EP2107136A2 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-07 | Permelec Electrode Ltd. | Manufacturing process of electrodes for electrolysis |
| KR100943801B1 (ko) * | 2008-03-31 | 2010-02-23 | 페르메렉덴꾜꾸가부시끼가이샤 | 전해용 전극의 제조방법 |
| US8338323B2 (en) | 2010-03-09 | 2012-12-25 | Permelec Electrode Ltd. | Electrode for electrochemical reaction and production process thereof |
| WO2013069711A1 (en) | 2011-11-09 | 2013-05-16 | Shinshu University | Electrode for electrochemistry and manufacturing method for the same |
| US10487396B2 (en) | 2014-05-29 | 2019-11-26 | Techwin Co., Ltd. | Diamond electrode and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2574699B2 (ja) * | 1989-04-21 | 1997-01-22 | ダイソー 株式会社 | 酸素発生陽極及びその製法 |
| US5324407A (en) * | 1989-06-30 | 1994-06-28 | Eltech Systems Corporation | Substrate of improved plasma sprayed surface morphology and its use as an electrode in an electrolytic cell |
| DE69330773T2 (de) * | 1992-10-14 | 2002-07-04 | Daiki Engineering Co. Ltd., Tokio/Tokyo | Hochfeste Elektroden für die Elektrolyse und ein Verfahren für die Herstellung derselben |
| LU88516A1 (de) * | 1993-07-21 | 1996-02-01 | Furukawa Electric Co Ltd | Sauerstoff erzeugende Elektrode und Verfahren dieselbe herzustellen |
| US6827828B2 (en) * | 2001-03-29 | 2004-12-07 | Honeywell International Inc. | Mixed metal materials |
| CN101489940B (zh) * | 2006-08-29 | 2014-06-18 | 株式会社小金井 | 水净化方法及其装置 |
| US20080115810A1 (en) * | 2006-11-20 | 2008-05-22 | Permelec Electrode Ltd. | Method of reactivating electrode for electrolysis |
| JP2008258114A (ja) | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Kobe Steel Ltd | 燃料電池用金属セパレータおよびその製造方法 |
| JP4942551B2 (ja) * | 2007-05-28 | 2012-05-30 | 田中貴金属工業株式会社 | 電解用電極 |
| JP5712518B2 (ja) | 2010-07-16 | 2015-05-07 | 日産自動車株式会社 | 導電部材の製造方法 |
| JP7168729B1 (ja) | 2021-07-12 | 2022-11-09 | デノラ・ペルメレック株式会社 | 工業用電解プロセス用電極 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021232B2 (ja) * | 1981-05-19 | 1985-05-25 | ペルメレツク電極株式会社 | 耐久性を有する電解用電極及びその製造方法 |
| JPS5877586A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電極およびその製造法 |
| JPS6296636A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-05-06 | Daiki Rubber Kogyo Kk | 溶液電解の電極用表面活性化非晶質合金およびその活性化処理方法 |
| US4702813A (en) * | 1986-12-16 | 1987-10-27 | The Standard Oil Company | Multi-layered amorphous metal-based oxygen anodes |
| US4696731A (en) * | 1986-12-16 | 1987-09-29 | The Standard Oil Company | Amorphous metal-based composite oxygen anodes |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1066095A patent/JP2761751B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-03-15 CA CA002012279A patent/CA2012279A1/en not_active Abandoned
- 1990-03-20 EP EP19900830119 patent/EP0389451A3/en not_active Withdrawn
- 1990-03-20 US US07/495,957 patent/US5059297A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2107137A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-07 | Permelec Electrode Ltd. | Manufacturing process of electrodes for electrolysis |
| EP2107136A2 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-07 | Permelec Electrode Ltd. | Manufacturing process of electrodes for electrolysis |
| KR100943801B1 (ko) * | 2008-03-31 | 2010-02-23 | 페르메렉덴꾜꾸가부시끼가이샤 | 전해용 전극의 제조방법 |
| US8338323B2 (en) | 2010-03-09 | 2012-12-25 | Permelec Electrode Ltd. | Electrode for electrochemical reaction and production process thereof |
| WO2013069711A1 (en) | 2011-11-09 | 2013-05-16 | Shinshu University | Electrode for electrochemistry and manufacturing method for the same |
| US10487396B2 (en) | 2014-05-29 | 2019-11-26 | Techwin Co., Ltd. | Diamond electrode and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5059297A (en) | 1991-10-22 |
| JPH02247393A (ja) | 1990-10-03 |
| EP0389451A3 (en) | 1991-01-30 |
| CA2012279A1 (en) | 1990-09-20 |
| EP0389451A2 (en) | 1990-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2761751B2 (ja) | 耐久性電解用電極及びその製造方法 | |
| US6071570A (en) | Electrodes of improved service life | |
| US3773555A (en) | Method of making an electrode | |
| US5545262A (en) | Method of preparing a metal substrate of improved surface morphology | |
| JP5035731B2 (ja) | 電解用電極の再活性化方法 | |
| JP2505563B2 (ja) | 電解用電極 | |
| JP2721739B2 (ja) | 改良されたアノードの製造方法 | |
| SE457004B (sv) | Elektrolyselektrod med ett mellanskikt mellan substrat och elektrodbelaeggning samt foerfarande foer framstaellning av elektroden | |
| EP0493326B1 (en) | Substrate of improved melt sprayed surface morphology | |
| JP2505560B2 (ja) | 電解用電極 | |
| US5167788A (en) | Metal substrate of improved surface morphology | |
| US5324407A (en) | Substrate of improved plasma sprayed surface morphology and its use as an electrode in an electrolytic cell | |
| JPH02282491A (ja) | 酸素発生陽極及びその製法 | |
| US5262040A (en) | Method of using a metal substrate of improved surface morphology | |
| JP3259869B2 (ja) | 電解用電極基体及びその製造方法 | |
| JPH05171483A (ja) | 酸素発生用陽極の製法 | |
| JPH08199384A (ja) | 電解用電極及びその製造方法 | |
| JP3045031B2 (ja) | 酸素発生用陽極の製法 | |
| EP1923487B1 (en) | Method of reactivating electrode for electrolysis | |
| JP3422885B2 (ja) | 電極基体 | |
| JPH07229000A (ja) | 酸素発生用陽極 | |
| JPH1161496A (ja) | 不溶性電極およびその製造方法 | |
| JPH0987896A (ja) | 電解用電極の製造方法 | |
| JPH06146047A (ja) | 酸素発生用陽極及びその製法 | |
| JPH0572478B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080327 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090327 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |