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JPH08225977A - Electrode for electrolysis and its production - Google Patents

Electrode for electrolysis and its production

Info

Publication number
JPH08225977A
JPH08225977A JP7052003A JP5200395A JPH08225977A JP H08225977 A JPH08225977 A JP H08225977A JP 7052003 A JP7052003 A JP 7052003A JP 5200395 A JP5200395 A JP 5200395A JP H08225977 A JPH08225977 A JP H08225977A
Authority
JP
Japan
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layer
tantalum
titanium
platinum
electrode
Prior art date
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Granted
Application number
JP7052003A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3621148B2 (en
Inventor
Masayuki Oguri
雅之 小栗
Koki Sasaki
幸記 佐々木
Yoichi Kamegaya
洋一 亀ケ谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Original Assignee
Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishifuku Metal Industry Co Ltd filed Critical Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Priority to JP05200395A priority Critical patent/JP3621148B2/en
Publication of JPH08225977A publication Critical patent/JPH08225977A/en
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Publication of JP3621148B2 publication Critical patent/JP3621148B2/en
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  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

PURPOSE: To manufacture the electrode that has excellent durability and is used as an anode where oxygen is generated by forming an intermediate layer and an outer layer each of which consists of IrO2 and Ta2 O5 but has a different composition from the other on a Ti-Pt-Ta alloy layer formed on the surface of a Ti base body. CONSTITUTION: In this manufacture, a Pt layer having an about 0.05 to 2.0μm thickness is formed on the surface of a Ti base body by electroplating the surface with Pt or coating the surface with a Pt compound and thereafter subjecting the Pt compound on the surface to thermal decomposition and then, the resulting Ti base body is subjected to electric discharge machining by using a Ta electrode to form a Ti-Pt-Ta alloy layer having an about 10 to 150μm thickness on the surface of this base body. Subsequently, this alloy layer is coated with a solution contg. an Ir compound and a Ta compound and dried and thereafter, calcined at about 400 to 700 deg.C in an oxidizing atmosphere to form an intermediate layer that consists of 5 to 30mol% IrO2 and 70 to 95mol% Ta2 O5 and has an about 0.5 to 10g/m<2> coating weight on the Ti-Pt-Ta alloy layer. Then, similarly, an outer layer that consists of 60 to 98mol% IrO2 and 2 to 40mol% Ta2 O5 and has an about NO to 60g/m<2> coating weight is formed on this intermediate layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電解用電極及びその製造
方法に関し、さらに詳しくは、耐久性に優れ、特に陽極
に酸素発生を伴う金属の表面処理、金属箔製造、回収等
のための電解における陽極として有用な電解用電極及び
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for electrolysis and a method for producing the same. The present invention relates to an electrode for electrolysis useful as an anode and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術と課題】従来、チタン又はチタン合金より
なる基体上に、白金族金属や白金族金属酸化物及びバル
ブ金属酸化物を被覆した電極が多くの電解工業の分野に
おいて使用されている。しかし、高電流密度下で運転さ
れる金属の高速めっきや金属箔製造の分野では、使用中
に基体表面層に導電性の無い酸化物層が形成され、残存
する電極触媒物質の量が十分であっても電極としての機
能がなくなってしまうという不都合が生ずる。このよう
な導電性の無い酸化物の形成は、触媒層で発生する酸素
や電解液の浸透により基体表面が化学的腐食を起こすた
めであると考えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrode in which a platinum group metal, a platinum group metal oxide or a valve metal oxide is coated on a substrate made of titanium or a titanium alloy has been used in many fields of the electrolytic industry. However, in the field of high-speed metal plating and metal foil production operated under high current density, a non-conductive oxide layer is formed on the surface layer of the substrate during use, and the amount of remaining electrode catalyst substance is insufficient. Even if there is, there is a disadvantage that the function as an electrode is lost. It is considered that the formation of such a non-conductive oxide is due to the chemical corrosion of the substrate surface due to the permeation of oxygen and the electrolytic solution generated in the catalyst layer.

【0003】この問題点を解決するため、従来より、電
極基体と触媒層との間に新たな層(以下、中間層とす
る)を設け、電極基体を保護する方法が採用されてい
る。この中間層に対しては、 十分な耐食性が有する
こと; 十分な電気伝導性があること; 電極基体
との密着結合性が良好であること; 触媒層との密着
結合性が良好であること; クラックの無い層である
こと; 電気化学的な活性が少ないこと; 製造コ
ストが安いこと等の特性を有していることが要求され
る。このような条件を満たすものとして、従来、互に原
子価の異なる2種以上のバルブ金属の酸化物からなる中
間層を形成する方法、バルブ金属酸化物と白金族金属又
は電気伝導性のある白金族金属酸化物からなる中間層を
形成する方法、バルブ金属又はその合金を溶射法やイオ
ンプレーティング等によって形成する方法等が提案され
ている。
In order to solve this problem, conventionally, a method of protecting the electrode substrate by providing a new layer (hereinafter referred to as an intermediate layer) between the electrode substrate and the catalyst layer has been adopted. Sufficient corrosion resistance with respect to this intermediate layer; Sufficient electrical conductivity; Good adhesion bondability with the electrode substrate; Good adhesion bondability with the catalyst layer; It is required to have characteristics such as a layer without cracks; low electrochemical activity; low manufacturing cost. To satisfy such conditions, conventionally, a method of forming an intermediate layer composed of two or more kinds of valve metal oxides having different valences, a valve metal oxide and a platinum group metal, or an electrically conductive platinum A method of forming an intermediate layer made of a group metal oxide, a method of forming a valve metal or an alloy thereof by a thermal spraying method, an ion plating, or the like have been proposed.

【0004】その具体例として、特開昭59−3839
4号公報には、基体上に4値の原子価を有するチタン及
びスズから選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物と5
価の原子価を有するタンタル及びニオブから選ばれる少
なくとも1種の金属の酸化物との混合酸化物からなる中
間層を設け、その上に電極活性物質を被覆した電極が提
案されている。しかし、上記中間層は酸素発生活性能は
無いものの電気伝導性が十分ではないという問題があ
る。
As a specific example thereof, Japanese Patent Laid-Open No. 59-3839.
No. 4 discloses an oxide of at least one metal selected from titanium and tin having a valence of 4 on the substrate and 5
There has been proposed an electrode in which an intermediate layer made of a mixed oxide with an oxide of at least one metal selected from tantalum and niobium having a valency of valency is provided, and an electrode active material is coated thereon. However, although the intermediate layer has no oxygen generation activity, it has a problem of insufficient electric conductivity.

【0005】また、特開昭57−192281号公報に
は、チタン又はチタン合金を基材とし、且つ金属酸化物
よりなる電極被覆を有する電極において、その中間層と
してタンタル及びニオブの導電性酸化物層を設けた酸素
発生を伴う電解用電極が提案されているが、本中間層は
耐食性が良好であるものの電気伝導性が十分ではない。
Further, in JP-A-57-192281, in an electrode having titanium or titanium alloy as a base material and an electrode coating made of a metal oxide, a conductive oxide of tantalum and niobium is used as an intermediate layer. A layer-provided electrode for electrolysis involving oxygen generation has been proposed, but this intermediate layer has good corrosion resistance but insufficient electric conductivity.

【0006】特開平1−301876号公報には、導電
性基体上にイリジウム40〜90モル%、白金0.1〜
30モル%及びタンタル50〜10モル%を含有する酸
化イリジウム、白金金属及び酸化タンタルからなる下地
層を介して、酸化イリジウム層又は多くとも50モル%
のタンタルを含有する酸化イリジウム−酸化タンタル層
を上地層として設けた酸素発生用電極が提案されてい
る。この電極の下地層は電気伝導性が良好であるもの
の、耐食性に劣りまた酸素発生活性能を有するためにや
がては基体の不働態化が起こるという問題がある。
JP-A-1-301876 discloses that 40 to 90 mol% of iridium and 0.1 to 0.1 of platinum are formed on a conductive substrate.
An iridium oxide layer or at most 50 mol% via an underlying layer consisting of iridium oxide, platinum metal and tantalum oxide containing 30 mol% and 50 to 10 mol% tantalum.
There has been proposed an oxygen generating electrode provided with an iridium oxide-tantalum oxide layer containing tantalum as an upper layer. Although the underlayer of this electrode has good electric conductivity, it has a problem that the substrate becomes passivated eventually due to poor corrosion resistance and oxygen-activating activity.

【0007】さらに、特開平5−287572号公報に
は、導電性基体上に、金属換算でイリジウム8.4〜1
4モル%及びタンタル86〜91.6モル%を含有する
酸化イリジウムと酸化タンタルからなる下地層を介し
て、金属換算でイリジウム80〜99.9モル%及びタ
ンタル0.1〜20モル%を含有する酸化イリジウムと
酸化タンタルからなる上地層を設けた酸素発生用電極が
提案されている。この電極の下地層は或る程度の耐食性
と電気伝導性を有しているものの、基体への電解液及び
触媒層からの酸素の浸透は避けられず、やがては基体の
不働態化が起こるという問題を有しており、前記の課題
の根本的な解決には至っていない。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-287572, iridium 8.4 to 1 in terms of metal is formed on a conductive substrate.
Containing 80 to 99.9 mol% of iridium and 0.1 to 20 mol% of tantalum in terms of metal through an underlayer consisting of iridium oxide and tantalum oxide containing 4 mol% and tantalum 86 to 91.6 mol% There has been proposed an oxygen generating electrode provided with an upper layer made of iridium oxide and tantalum oxide. Although the underlayer of this electrode has a certain degree of corrosion resistance and electrical conductivity, the permeation of oxygen from the electrolytic solution and the catalyst layer into the substrate is unavoidable, and the passivation of the substrate eventually occurs. It has a problem and has not reached the fundamental solution to the above problems.

【0008】また、特開平5−171483号公報に
は、チタン又はその合金よりなる導電性基体上に、金属
タンタル及び/又はその合金の粉末を減圧下の非酸化性
雰囲気中でプラズマ溶射を行うことにより金属タンタル
及び/又はその合金を主成分とする中間層を設け、該中
間層上にタンタル化合物及びイリジウム化合物を含む溶
液を塗布し、酸化性雰囲気中で360〜550℃に加熱
することにより酸化イリジウムを20重量%以上含み残
部が酸化タンタルよりなる電極活性層を設けた酸素発生
陽極の製法が開示されている。上記の中間層は、溶射表
面層より凸凹のある多孔質層となることから電極活性層
との密着結合性が優れているものの、特公平5−571
59公報に記載されているように、該多孔質層には通常
3〜25%程度の気孔が存在するため、導電性基体への
電解液の浸透を完全に制御することは難しく、またタン
タル及びその合金も触媒層で発生する酸素や電解液の接
触により化学的腐食を起こし、やがては該中間層も不働
態化が起こるという問題があり、前記の課題を根本的に
解決するには至っていない。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-171483, plasma spraying of powder of metal tantalum and / or its alloy is performed on a conductive substrate made of titanium or its alloy in a non-oxidizing atmosphere under reduced pressure. By providing an intermediate layer containing metal tantalum and / or an alloy thereof as a main component, a solution containing a tantalum compound and an iridium compound is applied onto the intermediate layer, and heated to 360 to 550 ° C. in an oxidizing atmosphere. Disclosed is a method for producing an oxygen generating anode provided with an electrode active layer containing iridium oxide in an amount of 20% by weight or more and the balance being tantalum oxide. Since the above-mentioned intermediate layer is a porous layer having irregularities as compared with the thermal spraying surface layer, it has excellent adhesive bondability with the electrode active layer, but is disclosed in JP-B-5-571.
As described in JP-A-59-59, since the porous layer usually has about 3 to 25% of pores, it is difficult to completely control the permeation of the electrolytic solution into the conductive substrate, and tantalum and tantalum and The alloy also has a problem that chemical corrosion occurs due to contact with oxygen generated in the catalyst layer or the electrolytic solution, and eventually the intermediate layer also becomes passivated, and the above problems have not been fundamentally solved. .

【0009】さらに、特開平2−282491公報に
は、バルブ金属又はその合金よりなる導電性金属基体上
に電極活性物質を被覆した電極において、該基体と電極
活性物質層との間に、金属タンタル及びその合金を主成
分とする薄膜中間層を設けた酸素発生陽極が開示されて
いる。この薄膜中間層は、有機タンタル化合物又はタン
タル塩化物を含む溶液を塗布し非酸化性雰囲気中で加熱
することにより形成されるものであるが、この中間被覆
層も導電性基体への電解液の浸透が起こり、導電性基体
の不働態化が起こる。また、真空蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンプレーティング法、イオン注入法又は気相
メッキ法により中間層を形成する方法も提案されている
が、これらの方法により形成される薄膜中間層は、導電
性基体への電解液の浸透を抑制する効果が育るものの、
電極活性物質被覆層との密着性が十分ではなく、また設
備が大型化しても生産性が悪く工業的利用においても難
点がある。
Further, in JP-A-2-282491, in an electrode in which a conductive metal substrate made of a valve metal or its alloy is coated with an electrode active substance, metal tantalum is provided between the substrate and the electrode active substance layer. And an oxygen generating anode provided with a thin film intermediate layer containing an alloy thereof as a main component. This thin film intermediate layer is formed by applying a solution containing an organic tantalum compound or tantalum chloride and heating it in a non-oxidizing atmosphere. Penetration occurs and passivation of the conductive substrate occurs. Further, a method of forming an intermediate layer by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an ion implantation method, or a vapor phase plating method has been proposed, but a thin film intermediate layer formed by these methods has a conductive property. Although the effect of suppressing the permeation of the electrolytic solution into the substrate grows,
Adhesion with the electrode active substance coating layer is not sufficient, and productivity is poor even when the equipment is large, and there is a problem in industrial use.

【0010】本発明の目的は、従来の電解用電極がもつ
上記の如き問題を解決し、高電流密度下で運転される金
属の高速めっきや金属箔製造用の陽極として用いても、
充分に耐久性のある電解用電極及びその製造方法を提供
することである。
The object of the present invention is to solve the above problems of conventional electrodes for electrolysis and to use them as an anode for high-speed plating of metals operated under high current density and for the production of metal foils.
An object is to provide a sufficiently durable electrode for electrolysis and a method for producing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、長期間に
わたって使用可能な酸素発生を伴う電解用電極を開発す
るために種々検討を重ねた結果、チタン金属と白金とタ
ンタル金属の合金層がチタン単体より耐食性が向上する
との知見を得、更にそのチタンと白金とタンタルの合金
層上に該合金層を保護するため耐食性のある中間層を設
けた後、中間層上に酸素発生活性物質である外層を設け
ることにより、耐久性の有る酸素発生電解用電極が得ら
れることを見出し、本発明を完成するに至った。
The inventors of the present invention have conducted various studies to develop an electrode for electrolysis with oxygen generation that can be used for a long period of time, and as a result, an alloy layer of titanium metal, platinum and tantalum metal has been obtained. Was found to have better corrosion resistance than titanium alone, and after providing an intermediate layer having corrosion resistance on the alloy layer of titanium, platinum and tantalum to protect the alloy layer, an oxygen generating active substance is formed on the intermediate layer. It was found that a durable electrode for oxygen generation electrolysis can be obtained by providing the outer layer, and the present invention has been completed.

【0012】かくして、本発明は、チタン、白金及びタ
ンタルの合金層を有するチタン基体の該合金層表面に、
酸化イリジウム5〜30モル%と酸化タンタル70〜9
5モル%よりなる中間層を介して、酸化イリジウム60
〜98モル%と酸化タンタル2〜40モル%よりなる外
層を設けたことを特徴とする電解用電極を提供するもの
である。
Thus, the present invention provides the surface of an alloy layer of a titanium substrate having an alloy layer of titanium, platinum and tantalum.
Iridium oxide 5-30 mol% and tantalum oxide 70-9
Iridium oxide 60 via the intermediate layer consisting of 5 mol%
The invention provides an electrode for electrolysis, which is characterized in that an outer layer composed of ˜98 mol% and tantalum oxide of 2 to 40 mol% is provided.

【0013】本発明はまた、(a) 白金層を表面に設
けたチタン基体に、タンタル電極を用いて放電加工を行
ない、チタン基体表面にチタン、白金及びタンタルの合
金層を形成せしめ、(b) チタン基体の該合金層表面
に、イリジウム化合物とタンタル化合物を含有する溶液
を塗布した後、酸化性雰囲気中で熱処理することによ
り、酸化イリジウム5〜30モル%と酸化タンタル70
〜95モル%よりなる中間層を形成せしめ、(c) 次
いて、該中間層上にイリジウム化合物とタンタル化合物
を含有する溶液を塗布した後、酸化性雰囲気中で熱処理
することにより、酸化イリジウム60〜98モル%と酸
化タンタル2〜40モル%よりなる外層を形成せしめる
ことを特徴とする本発明の前記電解用電極の製造方法を
提供するものである。
According to the present invention, (a) a titanium substrate provided with a platinum layer on its surface is subjected to electric discharge machining using a tantalum electrode to form an alloy layer of titanium, platinum and tantalum on the surface of the titanium substrate, and (b) ) A solution containing an iridium compound and a tantalum compound is applied to the surface of the alloy layer of a titanium substrate and then heat-treated in an oxidizing atmosphere to give 5 to 30 mol% of iridium oxide and 70% of tantalum oxide.
Iridium oxide 60 is formed by forming an intermediate layer composed of ˜95 mol%, and (c) subsequently applying a solution containing an iridium compound and a tantalum compound on the intermediate layer, and then performing heat treatment in an oxidizing atmosphere. The present invention provides a method for producing the electrode for electrolysis of the present invention, which comprises forming an outer layer composed of about 98 mol% of tantalum oxide and 2 to 40 mol% of tantalum oxide.

【0014】以下、本発明の電極及びその製造方法につ
いてさらに詳細に説明する。
The electrode of the present invention and the method for manufacturing the same will be described in more detail below.

【0015】本発明においては、電極基体としてのチタ
ン基体の表面に、まず、チタン、白金及びタンタルの合
金層が設けられる。この合金層の一形成は、白金層を表
面に設けたチタン基体表面に、タンタル電極を用いた放
電加工により行なうことができる。上記白金層の形成
は、例えば、電気めっき法又は白金化合物を含有する溶
液を塗布した後、該白金化合物の分解温度以上の温度で
熱処理する方法により行なうことができる。
In the present invention, an alloy layer of titanium, platinum and tantalum is first provided on the surface of a titanium substrate as an electrode substrate. One formation of this alloy layer can be carried out by electrical discharge machining using a tantalum electrode on the surface of a titanium substrate on which a platinum layer is provided. The platinum layer can be formed by, for example, an electroplating method or a method of applying a solution containing a platinum compound and then performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the platinum compound.

【0016】チタン基体表面に白金層を電気めっき法に
より形成する場合、チタン基体は通常以下に述べる方法
で前処理した後に白金が電気めっきされる。
When a platinum layer is formed on the surface of a titanium substrate by electroplating, the titanium substrate is usually pretreated by the method described below and then platinum is electroplated.

【0017】先ず、チタン基体の表面を、常法に従い、
例えばアルコール等で洗浄し及び/又はアルカリ溶液中
での電解により脱脂した後、フッ化水素濃度が1〜20
重量%のフッ化水素酸又はフッ化水素酸と硝酸、硫酸等
の他の酸との混酸で処理することにより、チタン基体表
面の酸化膜を除去するとともにチタン結晶粒界単位の粗
面化を行う。該酸処理は、チタンの表面状態に応じて常
温ないし約40℃の温度において数分間ないし十数分間
行うことができる。このように酸処理されたチタン表面
を濃硫酸と接触させて、該チタン結晶粒界内部表面を突
起状に細かく粗面化するとともに、該チタン表面に水素
化チタンの薄い層を形成する。使用する濃硫酸は一般に
40〜80重量%、好ましくは50〜60重量%の範囲
内の濃度のものが適当であり、この濃硫酸には必要によ
り、処理の安定化を図る目的で少量の硫酸ナトリウム又
はその他の硫酸塩等を添加してもよい。該濃硫酸との接
触はチタン基体を濃硫酸の浴中に浸漬することにより行
うことができ、その際の浴温は一般に約100〜約15
0℃、好ましくは約110〜約130℃の範囲内の温度
とすることができ、また浸漬時間は通常約0.5〜約1
0分間、好ましくは約1〜約3分間で十分である。この
硫酸処理により、チタン結晶粒界内部表面を突起状に細
かく粗面化するとともに、チタンの表面にごく薄い水素
化チタンの被膜を形成させることができる。
First, the surface of the titanium substrate is subjected to
For example, after washing with alcohol and / or degreasing by electrolysis in an alkaline solution, the hydrogen fluoride concentration is 1 to 20.
By treating with hydrofluoric acid of weight% or a mixed acid of hydrofluoric acid and other acids such as nitric acid and sulfuric acid, the oxide film on the surface of the titanium substrate is removed and the titanium grain boundary units are roughened. To do. The acid treatment can be carried out at a temperature of room temperature to about 40 ° C. for several minutes to several tens of minutes depending on the surface condition of titanium. The acid-treated titanium surface is brought into contact with concentrated sulfuric acid to finely roughen the inner surface of the titanium crystal grain boundaries into protrusions and form a thin layer of titanium hydride on the titanium surface. Concentrated sulfuric acid to be used generally has a concentration in the range of 40 to 80% by weight, preferably 50 to 60% by weight, and if necessary, a small amount of sulfuric acid may be used for the purpose of stabilizing the treatment. You may add sodium or other sulfates. The contact with the concentrated sulfuric acid can be carried out by immersing the titanium substrate in a bath of concentrated sulfuric acid, and the bath temperature at that time is generally about 100 to about 15.
The temperature may be in the range of 0 ° C, preferably about 110 to about 130 ° C, and the immersion time is usually about 0.5 to about 1.
0 minutes, preferably about 1 to about 3 minutes is sufficient. By this sulfuric acid treatment, the inner surface of the titanium crystal grain boundary can be finely roughened in a projection shape, and a very thin titanium hydride film can be formed on the surface of titanium.

【0018】硫酸処理されたチタン基体は硫酸浴から取
り出し、好ましくは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲
気中で急冷してチタンの表面温度を約60℃以下に低下
させる。この急冷には洗浄も兼ねて大量の冷水を用いる
のが適当である。
The sulfuric acid-treated titanium substrate is taken out of the sulfuric acid bath and rapidly cooled in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon to lower the surface temperature of titanium to about 60 ° C. or lower. For this rapid cooling, it is appropriate to use a large amount of cold water also for cleaning.

【0019】このようにしてごく薄い水素化チタンの被
膜層を表面に形成せしめたチタン基体は、希フッ化水素
酸又は希フッ化物水溶液(例えば、フッ化ナトリウム、
フッ化カリウム等)中で浸漬処理して該水素化チタン被
膜を生長させ、該被膜の均一化及び安定化を図る。ここ
で使用しうる希フッ化水素酸又は希フッ化物水溶液中の
フッ化水素の濃度は、一般に0.05〜3重量%、好ま
しくは0.3〜1重量%の範囲内とすることができ、ま
た、これらの溶液による浸漬処理の際の温度は、一般に
10〜40℃、好ましくは20〜30℃の範囲とするこ
とができる。該処理はチタン表面に通常0.5〜10ミ
クロン、好ましくは1〜3ミクロンの厚さの水素化チタ
ンの均一被膜が形成されるまで行うことができる。
A titanium substrate having a very thin coating layer of titanium hydride formed on its surface in this manner is used in a dilute hydrofluoric acid or dilute fluoride solution (for example, sodium fluoride,
The titanium hydride coating is grown by dipping treatment in potassium fluoride or the like) to homogenize and stabilize the coating. The concentration of hydrogen fluoride in the dilute hydrofluoric acid or dilute fluoride aqueous solution that can be used here can be generally in the range of 0.05 to 3% by weight, preferably 0.3 to 1% by weight. The temperature during the immersion treatment with these solutions can be generally in the range of 10 to 40 ° C, preferably 20 to 30 ° C. The treatment can be carried out until a uniform film of titanium hydride having a thickness of usually 0.5 to 10 μm, preferably 1 to 3 μm is formed on the surface of titanium.

【0020】この水素化チタン(TiHy、ここでyは
1.5〜2の数である)は水素化の程度に応じて灰褐色
から黒褐色を呈するので、上記範囲の厚さの水素化チタ
ン被膜の形成は、経験的に該基体表面の色調の変化を標
準色源との明度対比によってコントロールすることがで
きる。このようにしてチタン表面を粗面化するとともに
水素化チタンの被膜を形成したチタン基体は、適宜水洗
等の処理を行った後、その表面を電気めっき法で白金層
で被覆する。
This titanium hydride (TiHy, where y is a number from 1.5 to 2) exhibits a grayish brown to a blackish brown color depending on the degree of hydrogenation, so that the titanium hydride coating having a thickness within the above range is used. Formation can be empirically controlled by changing the color tone of the surface of the substrate by contrasting the brightness with a standard color source. The titanium substrate having the titanium surface roughened and the titanium hydride coating thus formed is appropriately washed with water and then coated with a platinum layer by electroplating.

【0021】この電気めっき法に使用しうるめっき浴と
しては、たとえばH2PtCl6、(NH42PtC
6、K2PtCl6、Pt(NH32(NO22等の白
金化合物を、硫酸溶液(pH1〜3)又はアンモニア水
溶液に、白金換算で2〜20g/l、特に5〜10g/
lの濃度になるように溶解し、さらに必要に応じて浴の
安定化のために硫酸ナトリウム(酸性浴の場合)、亜硫
酸ナトリウム、硫酸ナトリウム(アルカリ性浴の場合)
等を少量添加した酸性又はアルカリ性のめっき浴が挙げ
られる。
Examples of plating baths that can be used in this electroplating method include H 2 PtCl 6 and (NH 4 ) 2 PtC.
l 6, the K 2 PtCl 6, Pt (NH 3) 2 (NO 2) a platinum compound such as 2, the sulfuric acid solution (pH 1-3) or aqueous ammonia, 2 to 20 g in terms of platinum / l, in particular 5~10g /
Dissolve to a concentration of 1 and, if necessary, to stabilize the bath sodium sulfate (in the case of acid bath), sodium sulfite, sodium sulfate (in the case of alkaline bath)
An acidic or alkaline plating bath to which a small amount of etc. is added can be used.

【0022】かかる組成のめっき浴を用いての白金電気
めっきは、チタン基体表面に形成された水素化チタン被
膜の分解をできるだけ抑制するため、所謂ストライクめ
っき等の高速めっき法を用い約30〜約60℃の範囲内
の比較的低温で行うのが望ましい。この電気めっきによ
り、チタン基体の水素化チタン被膜上に物理的密着強度
の優れた白金被膜層を形成せしめることができる。
In platinum electroplating using a plating bath having such a composition, in order to suppress decomposition of the titanium hydride coating film formed on the surface of the titanium substrate as much as possible, a high speed plating method such as so-called strike plating is used for about 30 to about It is desirable to carry out at a relatively low temperature within the range of 60 ° C. By this electroplating, a platinum coating layer having excellent physical adhesion strength can be formed on the titanium hydride coating on the titanium substrate.

【0023】その際のチタン基体上への白金のめっき厚
は一般に0.05〜2.0μmの範囲内とすることができ
る。白金のめっき厚が0.05μmより少ないと、白金
めっきしたことの十分な改善効果が見られず、逆に白金
のめっき厚が2.0μmを越えても、その厚みを増やし
ただけの効果は得られず、却って不経済となる可能性が
ある。白金のめっき厚は通常0.2〜1.5μmの範囲内
で十分である。ここで、白金層における白金の被膜厚
は、ケイ光X線分析法を用い次の如くして求めた値であ
る。すなわち、前述した如く前処理したチタン基体上に
前記の方法で形成せしめた種々の厚さ白金被膜層の白金
めっき量を湿式分析法及びケイ光X線分析法により定量
し、両方法による分析値をグラフにプロットして標準検
量線を作成しておき、次いで実際の試料をケイ光X線分
析にかけてその分析値及び標準検量線から白金の被膜厚
を求める。
In this case, the plating thickness of platinum on the titanium substrate can be generally in the range of 0.05 to 2.0 μm. If the platinum plating thickness is less than 0.05 μm, the sufficient improvement effect of platinum plating cannot be seen, and conversely, even if the platinum plating thickness exceeds 2.0 μm, the effect of just increasing the thickness is It may not be obtained, and it may be uneconomical. The platinum plating thickness is usually sufficient within the range of 0.2 to 1.5 μm. Here, the film thickness of platinum in the platinum layer is a value obtained as follows using a fluorescent X-ray analysis method. That is, the platinum plating amount of various thickness platinum coating layers formed by the above method on the titanium substrate pretreated as described above was quantified by the wet analysis method and the fluorescent X-ray analysis method, and the analysis values by both methods were obtained. Is plotted on a graph to prepare a standard calibration curve, and then an actual sample is subjected to fluorescent X-ray analysis to determine the platinum film thickness from the analysis value and the standard calibration curve.

【0024】また、白金層は、チタン基体表面に白金化
合物を含む溶液を塗布し、白金化合物の分解温度以上で
熱処理することによって形成することもできる。このよ
うにして白金層を形成する場合、チタン基体は以下に述
べる方法で前処理することが望ましい。
The platinum layer can also be formed by applying a solution containing a platinum compound on the surface of a titanium substrate and heat-treating at a temperature not lower than the decomposition temperature of the platinum compound. When the platinum layer is formed in this manner, it is desirable to pretreat the titanium substrate by the method described below.

【0025】先ず、チタン基体の表面を、常法に従い、
例えばアルコール等で洗浄し及び/又はアルカリ溶液中
での電解により脱脂した後、フッ化水素濃度が1〜20
重量%のフッ化水素酸又はフッ化水素酸と硝酸、硫酸等
の他の酸との混酸で処理することにより、チタン基体表
面の酸化膜を除去するとともにチタン結晶粒界単位の粗
面化を行う。
First, the surface of the titanium substrate was subjected to
For example, after washing with alcohol and / or degreasing by electrolysis in an alkaline solution, the hydrogen fluoride concentration is 1 to 20.
By treating with hydrofluoric acid of weight% or a mixed acid of hydrofluoric acid and other acids such as nitric acid and sulfuric acid, the oxide film on the surface of the titanium substrate is removed and the titanium grain boundary units are roughened. To do.

【0026】該酸処理は、チタン基体の表面状態に応じ
て常温ないし約40℃の温度において数分間ないし十数
分間行うことができる。このように酸処理されたチタン
基体表面は通常水洗し、乾燥する。
The acid treatment can be carried out at a temperature of room temperature to about 40 ° C. for several minutes to several tens of minutes depending on the surface condition of the titanium substrate. The surface of the titanium substrate thus treated with acid is usually washed with water and dried.

【0027】次いで、表面処理されたチタン基体表面上
に白金化合物を塗布し、乾燥した後焼成する。
Next, a platinum compound is applied onto the surface-treated titanium substrate surface, dried and then baked.

【0028】ここで使用する白金化合物としては、ジニ
トロジアンミン白金、塩化白金酸、塩化白金等が例示さ
れ、ジニトロジアンミン白金が好適である。
Examples of the platinum compound used here include dinitrodiammineplatinum, chloroplatinic acid, and platinum chloride, and dinitrodiammineplatinum is preferable.

【0029】一方、これら白金化合物を溶解するための
溶媒としては、低級アルコールが好適であり、例えば、
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール又
はこれらの混合物等が有利に用いられる。なお、ジニト
ロジアンミン白金は、低級アルコールに直接溶解しない
ので、はじめに硝酸水溶液に溶解し、白金金属換算で2
50〜450g/lに調整した後、低級アルコールに溶
解するのが望ましい。低級アルコール溶液中における白
金化合物の金属濃度は、一般に40〜200g/l、好
ましくは60〜150g/lの範囲内とすることができ
る。該金属濃度が40g/lより低いと白金の担持効率
が悪くなりやすく、また200g/lを越えると白金が
凝集しやすく、担持強度、担持量の不均一性等の問題が
生ずる傾向がみられる。
On the other hand, a lower alcohol is suitable as a solvent for dissolving these platinum compounds.
Methanol, ethanol, propanol, butanol, or a mixture thereof are advantageously used. In addition, since dinitrodiammine platinum is not directly dissolved in lower alcohol, it is first dissolved in a nitric acid aqueous solution, and the platinum metal
After adjusting to 50 to 450 g / l, it is desirable to dissolve in lower alcohol. The metal concentration of the platinum compound in the lower alcohol solution can be generally in the range of 40 to 200 g / l, preferably 60 to 150 g / l. If the metal concentration is less than 40 g / l, the platinum loading efficiency tends to be poor, and if it exceeds 200 g / l, platinum tends to agglomerate, and problems such as non-uniform loading strength and loading amount tend to occur. .

【0030】表面処理されたチタン基体表面上に白金化
合物を塗布した基体は、必要により約20〜150℃の
範囲内の温度で乾燥させた後、非酸化性雰囲気又は還元
性雰囲気中及び酸素含有ガス雰囲気中のいずれの雰囲気
中でも焼成することができる。例えば、非酸化性雰囲気
中(例えば、窒素ガス中又はアルゴンガス中)で焼成す
る場合には、約300〜550℃の範囲内の温度で焼成
することができ、また還元性雰囲気中(例えば水素ガス
中又は水素ガスと窒素ガスもしくはアルゴンガスとの混
合中)で焼成する場合は、約100〜200℃で焼成す
ることができ、さらに酸素含有ガス雰囲気中、例えば大
気中で焼成する場合に、焼成は一般に約450〜650
℃の範囲内の温度に加熱することによって行うことがで
きるが、チタン基体表面の酸化を抑えるため、非酸化性
雰囲気中で行うのが好ましい。
The substrate obtained by applying the platinum compound on the surface-treated titanium substrate surface is optionally dried at a temperature within the range of about 20 to 150 ° C., and then in a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere and containing oxygen. The firing can be performed in any of the gas atmospheres. For example, when firing in a non-oxidizing atmosphere (for example, in nitrogen gas or argon gas), the firing can be performed at a temperature in the range of about 300 to 550 ° C, and in a reducing atmosphere (for example, hydrogen). When firing in a gas or in a mixture of hydrogen gas and nitrogen gas or argon gas), firing can be performed at about 100 to 200 ° C., and further firing in an oxygen-containing gas atmosphere, for example, in the atmosphere, Firing is generally about 450-650
The heating can be carried out by heating to a temperature in the range of 0 ° C., but it is preferably carried out in a non-oxidizing atmosphere in order to suppress the oxidation of the titanium substrate surface.

【0031】加熱はそれ自体既知の電気炉、ガス炉、赤
外線炉等の適当な加熱炉を使用して行なうことができ
る。加熱時間は、焼成すべき基体の大きさに応じて、大
体3分〜30分間程度とすることができる。この焼成に
より、チタン基体表面上に白金を担持させることができ
る。そして、1回の担持操作で充分量の白金膜厚が得ら
れない場合には、溶液の浸透−(乾燥)−焼成の工程を
所望の回数繰り返し行うことができる。その際のチタン
基体上への白金膜厚は0.05〜2.0μmの範囲内とす
ることができる。白金膜厚が0.05μmより少ない
と、白金層を形成したことによる十分な改善効果が見ら
れず、逆に白金膜厚が2.0μmを越えてもその厚みを
増やしただけの効果は得られず、また溶液の浸透−(乾
燥)−焼成の工程の繰返しの工数が増え、却って不経済
となる可能性がある。通常、0.2〜1.5μmの範囲内
の被膜厚で、溶液の浸透−(乾燥)−焼成の工程の繰返
しの工数も1〜5回で十分である。ここで、白金層の白
金の被膜厚は、前記と同様ケイ光X線分析法を用いて求
めた値である。
The heating can be carried out using a suitable heating furnace known per se, such as an electric furnace, a gas furnace or an infrared furnace. The heating time can be approximately 3 minutes to 30 minutes depending on the size of the substrate to be fired. By this firing, platinum can be supported on the surface of the titanium substrate. When a sufficient amount of platinum film thickness cannot be obtained by one loading operation, the steps of solution permeation- (drying) -firing can be repeated a desired number of times. At this time, the platinum film thickness on the titanium substrate can be in the range of 0.05 to 2.0 μm. If the platinum film thickness is less than 0.05 μm, the sufficient improvement effect due to the formation of the platinum layer cannot be seen. Conversely, even if the platinum film thickness exceeds 2.0 μm, the effect of merely increasing the thickness is obtained. However, the number of steps of repeating the process of permeating the solution- (drying) -firing increases, which may be uneconomical. Usually, with a film thickness within the range of 0.2 to 1.5 μm, it is sufficient that the number of times of repeating the steps of solution permeation- (drying) -firing is 1 to 5 times. Here, the platinum film thickness of the platinum layer is a value obtained using the fluorescent X-ray analysis method as described above.

【0032】このようにして白金層を設けたチタン基体
は、次いで該チタン基体を陰極とし且つタンタルを電極
棒として用いチタン基体表面を走査して、放電加工を行
う。放電加工を行う雰囲気は一般に非酸化性雰囲気が好
ましく、例えばアルゴン雰囲気等を用いることができ
る。放電加工に使用するタンタルの電極棒は直径が1〜
10mmの範囲内のものを用いることができるが、作業
効率等の観点から通常直径は4mm以上であることが好
ましい。また、放電条件は使用するタンタル電極の径に
より異なるが、直径6mmの電極棒を使用する場合に
は、電流パルスが200〜600、Hzの範囲内で、コ
ンデンサー容量は100〜400μFの範囲内とするこ
とができる。このようにして1dm2あたり5〜30分
間放電加工を行い、チタン基体表面に基体からのチタン
と白金とタンタルの合金層を形成する。かくして形成さ
れるチタンと白金とタンタルの合金層表面は粗面化され
ており、表面あらさ計((株)小坂研究所製 表面粗さ
・輪郭形状測定機SEF−30D)で測定したあらさ値
は、通常50〜200μm程度であり、また、チタンと
白金とタンタルの合金は10μm以上の厚みを有する層
を形成することができる。ここで該合金層の厚さが10
μm未満では耐食性を付与するのに十分ではなく、好ま
しくは30μm以上の層を形成することが好ましい。該
合金層の厚みの上限は、特に制限されるものではない
が、タンタルは白金族金属と同様高価な金属であるの
で、好ましくは150μm以下が好ましい。これによ
り、チタン基体表面に、チタン単体より耐食性の良いチ
タンと白金とタンタルよりなる粗面化された合金層を形
成することができる。
The titanium substrate provided with the platinum layer in this manner is then subjected to electric discharge machining by scanning the surface of the titanium substrate using the titanium substrate as a cathode and tantalum as an electrode rod. Generally, the atmosphere for electric discharge machining is preferably a non-oxidizing atmosphere, and for example, an argon atmosphere can be used. The tantalum electrode rod used for electrical discharge machining has a diameter of 1 to
Although the diameter within the range of 10 mm can be used, the diameter is usually preferably 4 mm or more from the viewpoint of work efficiency and the like. The discharge conditions vary depending on the diameter of the tantalum electrode used, but when using an electrode rod having a diameter of 6 mm, the current pulse is within the range of 200 to 600 Hz, and the capacitor capacity is within the range of 100 to 400 μF. can do. In this way, electrical discharge machining is performed for 5 to 30 minutes per 1 dm 2 to form an alloy layer of titanium, platinum and tantalum from the substrate on the surface of the titanium substrate. The surface of the alloy layer of titanium, platinum, and tantalum thus formed is roughened, and the roughness value measured by a surface roughness meter (Kosaka Laboratory's surface roughness / contour profile measuring instrument SEF-30D) is The thickness is usually about 50 to 200 μm, and an alloy of titanium, platinum and tantalum can form a layer having a thickness of 10 μm or more. Here, the thickness of the alloy layer is 10
If it is less than μm, it is not sufficient to impart corrosion resistance, and it is preferable to form a layer having a thickness of 30 μm or more. The upper limit of the thickness of the alloy layer is not particularly limited, but since tantalum is an expensive metal like the platinum group metal, it is preferably 150 μm or less. As a result, a roughened alloy layer made of titanium, platinum and tantalum, which has better corrosion resistance than titanium alone, can be formed on the surface of the titanium substrate.

【0033】以上のごとくしてチタン基体のチタンと白
金及びタンタルの合金層を形成したチタン基体の該合金
層上に、次いで、酸化イリジウム5〜30モル%、好ま
しくは8〜25モル%及び酸化タンタル70〜95モル
%、好ましくは75〜92モル%からなる中間酸化物層
を被覆する。この中間酸化物層は、チタン基体の該合金
層の粗面化された凹部又は凸部を被覆し、電気伝導性を
阻害せずに耐食性の向上に役立つものである。該酸化物
層の被覆量は一般に0.5〜10g/m2、好ましくは1
〜5g/m2の範囲内になるようにするのが適当であ
る。
On the alloy layer of the titanium substrate on which the alloy layer of titanium, platinum and tantalum of the titanium substrate has been formed as described above, 5 to 30 mol% of iridium oxide, preferably 8 to 25 mol% and oxidation of iridium oxide are then formed. An intermediate oxide layer consisting of 70-95 mol% tantalum, preferably 75-92 mol% is coated. This intermediate oxide layer covers the roughened concave portions or convex portions of the alloy layer of the titanium substrate, and serves to improve the corrosion resistance without impairing the electrical conductivity. The coverage of the oxide layer is generally 0.5 to 10 g / m 2 , preferably 1
It is suitable to be in the range of ~ 5 g / m 2 .

【0034】上記中間酸化物の形成は、例えば、前記の
ようにして形成されたチタン基体上の合金層上に、イリ
ジウム化合物とタンタル化合物を含む溶媒溶液、好まし
くは低級アルコール溶液を塗布した後必要に応じて乾燥
することにより、イリジウム化合物とタンタル化合物の
混合物を付着せしめ、次いで酸化性雰囲気中で熱処理す
ることによって行なうことができる。ここで使用しうる
イリジウム化合物及びタンタル化合物としては、後述す
る焼成条件下で熱分解してそれぞれ酸化イリジウム及び
酸化タンタルに転化しうる低級アルコール溶媒に可溶性
の化合物が包含される。そのようなイリジウム化合物と
しては、塩化イリジウム酸、塩化イリジウム、塩化イリ
ジウムカリ等が例示され、また、タンタル化合物として
は、例えば、塩化タンタル、タンタルエトキシド等が上
げられる。
The formation of the intermediate oxide is necessary, for example, after applying a solvent solution containing an iridium compound and a tantalum compound, preferably a lower alcohol solution, on the alloy layer on the titanium substrate formed as described above. It can be carried out by adhering the mixture of the iridium compound and the tantalum compound by drying depending on the method, and then heat treating in an oxidizing atmosphere. Examples of the iridium compound and tantalum compound that can be used here include compounds soluble in a lower alcohol solvent that can be thermally decomposed under the firing conditions described below to be converted into iridium oxide and tantalum oxide, respectively. Examples of such iridium compounds include iridium chloride, iridium chloride, potassium iridium chloride, and the like, and examples of tantalum compounds include tantalum chloride, tantalum ethoxide, and the like.

【0035】一方、これらのイリジウム化合物及びタン
タル化合物を溶解しうる低級アルコールとしては、例え
ば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロ
パノール、ブタノール等又はこれらの混合物が挙げられ
る。
On the other hand, examples of the lower alcohol capable of dissolving the iridium compound and the tantalum compound include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol and the like, or a mixture thereof.

【0036】イリジウム化合物とタンタル化合物を含む
溶液の塗布は、それ自体既知の方法、例えば、刷毛塗
り、スプレー塗装、ロール塗装等の方法で行なうことが
できる。このようにしてイリジウム化合物及びタンタル
化合物の低級アルコール溶液を適用した該チタン基体
は、通常、約20〜約150℃の範囲内の比較的低温で
乾燥させた後、大気中で焼成する。
The solution containing the iridium compound and the tantalum compound can be applied by a method known per se, for example, a method such as brush coating, spray coating or roll coating. The titanium substrate thus applied with the lower alcohol solution of the iridium compound and the tantalum compound is usually dried at a relatively low temperature within the range of about 20 to about 150 ° C., and then calcined in the atmosphere.

【0037】以上に述べた処理は中間酸化物の被覆量が
前記の範囲内に達するまで繰り返して行うことができ
る。
The treatment described above can be repeated until the amount of the intermediate oxide coated reaches the above range.

【0038】該焼成は例えば、電気炉、ガス炉、赤外線
炉などの適当な加熱炉中で、一般に約400〜約700
℃、好ましくは約450〜約600℃の範囲内の温度で
加熱することによって行うことができる。その際の加熱
時間は焼成すべき基体の大きさ等に応じて大体5分〜2
時間程度とすることができる。この焼成により、イリジ
ウム化合物及びタンタル化合物はそれぞれ酸化イリジウ
ム及び酸化タンタルに変わり、中間酸化物を形成する。
The calcination is generally carried out in a suitable heating furnace such as an electric furnace, a gas furnace, an infrared furnace or the like, and is generally about 400 to about 700.
C., preferably about 450 to about 600.degree. C., by heating at a temperature in the range. The heating time at that time is about 5 minutes to 2 depending on the size of the substrate to be fired.
It can be about an hour. By this firing, the iridium compound and the tantalum compound are converted to iridium oxide and tantalum oxide, respectively, and an intermediate oxide is formed.

【0039】以上述べた如くして酸化イリジウム及び酸
化タンタルとから構成される中間層の上には、さらに酸
化イリジウム60〜98モル%、好ましくは70〜95
モル%及び酸化タンタル2〜40モル%、好ましくは5
〜30モル%からなる外層を設ける。この外層におい
て、酸化イリジウムが60モル%未満では、高電流密度
で使用した場合、酸素発生活性能が不足し、電極寿命が
短くなる可能性があり、一方、98モル%を越えると電
極触媒(外層)の消耗が増える傾向が見られる。上記の
成分・組成よりなる外層の形成は、中間酸化物の形成に
ついて上記したと同様にして行うことができる。外層の
被覆量は一般に10〜60g/m2、好ましくは30〜
50g/m2の範囲内になるようにするのが適当であ
る。
As described above, on the intermediate layer composed of iridium oxide and tantalum oxide, 60 to 98 mol% of iridium oxide, preferably 70 to 95% is further added.
Mol% and tantalum oxide 2-40 mol%, preferably 5
An outer layer consisting of -30 mol% is provided. If the iridium oxide content is less than 60 mol% in the outer layer, the oxygen generation activity may be insufficient and the electrode life may be shortened when used at high current densities, while if it exceeds 98 mol%, the electrode catalyst ( The consumption of the outer layer) tends to increase. The formation of the outer layer having the above components and composition can be performed in the same manner as described above for the formation of the intermediate oxide. The coating amount of the outer layer is generally 10 to 60 g / m 2 , preferably 30 to
It is suitable to set it within the range of 50 g / m 2 .

【0040】以上述べた如くして製造される本発明の電
極は、高電流密度下で長時間使用してもチタン界面の不
働化が起こりにくく、長寿命であり、高電流密度下で運
転される金属の高速めっきや金属箔製造用陽極として好
適に使用することができる。
The electrode of the present invention manufactured as described above does not easily passivate at the titanium interface even when used for a long time under a high current density, has a long life, and is operated under a high current density. It can be preferably used as an anode for high-speed plating of metals and for manufacturing metal foils.

【0041】[0041]

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、これら実施例は本発明の範囲を限定する
ことを意図するものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but these examples are not intended to limit the scope of the present invention.

【0042】実施例1 JIS2種相当チタン板素材(t3.0×w100×l10
0mm)をトリクロルエチレンで脱脂洗浄した後、20
℃の8重量%HF水溶液で2分間熱処理し、次いで12
0℃の60重量%H2SO4溶液中で3分間処理した。次
いでチタン基体を硫酸溶液から取り出し、窒素雰囲気中
で冷水を噴霧し急冷した。さらに20℃の0.3重量%
HF水溶液中に2分間浸漬した後水洗した。
Example 1 Titanium plate material equivalent to JIS Class 2 ( t 3.0 × w 100 × l 10
0 mm) is degreased and washed with trichlorethylene, and then 20
Heat treatment with 8 wt% HF aqueous solution at ℃ for 2 minutes, then 12
It was treated in a 60% by weight H 2 SO 4 solution at 0 ° C. for 3 minutes. Then, the titanium substrate was taken out from the sulfuric acid solution and rapidly cooled by spraying cold water in a nitrogen atmosphere. Further 0.3% by weight at 20 ° C
It was immersed in an aqueous HF solution for 2 minutes and then washed with water.

【0043】水洗後ジニトロジアミノ白金を硫酸溶液に
溶解してPt含有量5g/l、pH≒2、50℃に調整
した状態の白金めっき浴中で30mA/cm2で約9分
間のメッキを行なってPtを析出させた。Ptめっき厚
は1.0μmであった。
After washing with water, dinitrodiaminoplatinum was dissolved in a sulfuric acid solution to carry out plating at 30 mA / cm 2 for about 9 minutes in a platinum plating bath adjusted to have a Pt content of 5 g / l, pH≈2 and 50 ° C. To deposit Pt. The Pt plating thickness was 1.0 μm.

【0044】次いでPtメッキをしたチタン板を陰極と
し、直径6mmのタンタル電極を使用してアルゴン置換
したグローボックス中で放電加工を10分間行った。そ
の後タンタルの放電加工を行ったチタン基体をファイン
カッターにてt3.0×w10×l10mmに切断した。E
PMA(エレクトロンプローブマイクロアナライザー)
にて、放電加工を行った断面の元素分析を行ったところ
チタン金属中にタンタル金属と白金が分散した合金層で
あった。この合金層の厚さは30〜50μmであった。
このようにして作製したチタンと白金とタンタルの合
金層を形成したチタン基体の該合金層上に、塩化イリジ
ウム酸のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶
液を混合することにより調製したIr4.6g/l及び
Ta50.0g/l(モル配合比:8Ir−92Ta)
を含有する塗布液を、マイクリピペットで1cm2当た
り3.0μl秤量し、塗布した後、室温で30分間真空
乾燥させ、更に500℃の大気中で10分間焼成した。
この工程を3回繰返した。
Then, a Pt-plated titanium plate was used as a cathode, and a tantalum electrode having a diameter of 6 mm was used to perform electrical discharge machining for 10 minutes in a glow box in which argon was substituted. After that, the titanium substrate on which tantalum was electric discharge machined was cut into t 3.0 × w 10 × l 10 mm with a fine cutter. E
PMA (electron probe microanalyzer)
At that time, elemental analysis of the cross section subjected to electric discharge machining revealed that it was an alloy layer in which tantalum metal and platinum were dispersed in titanium metal. The thickness of this alloy layer was 30 to 50 μm.
Ir 4.6 g / l prepared by mixing a butanol solution of iridium chloride and an ethanol solution of tantalum chloride on the alloy layer of the titanium substrate on which the alloy layer of titanium, platinum and tantalum thus formed is formed. And Ta50.0 g / l (molar compounding ratio: 8Ir-92Ta)
The coating solution containing was weighed at 3.0 μl per cm 2 with a Micropipette, coated, dried in vacuum at room temperature for 30 minutes, and baked in the atmosphere at 500 ° C. for 10 minutes.
This process was repeated 3 times.

【0045】次いで外層を得るため、塩化イリジウム酸
のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶液を混
合することにより調製したIr50.0g/l及びTa
20.2g/l(モル配合比:70Ir−30Ta)を
含有する塗布液を用いて、前記と同様の工程を8回繰返
して実施例電極−1を作製した。
Then, in order to obtain an outer layer, Ir of 50.0 g / l and Ta prepared by mixing a solution of iridium chloride in butanol and a solution of tantalum chloride in ethanol.
Using the coating liquid containing 20.2 g / l (molar blending ratio: 70 Ir-30Ta), the same steps as above were repeated 8 times to prepare Example electrode-1.

【0046】次に、上記実施例電極−1と同様の方法で
コーティング層の組成をかえた実施例電極−2〜4を作
製した。
Next, in the same manner as in Example electrode-1, Example electrodes-2 to 4 in which the composition of the coating layer was changed were prepared.

【0047】更に、上記実施例と同様にしてコーティン
グ層の組成を本発明で特定する範囲からはずれる比較例
電極−1〜2を作製した。
Further, in the same manner as in the above-mentioned Examples, Comparative Electrodes-1 and 2 whose composition of the coating layer was out of the range specified by the present invention were prepared.

【0048】実施例2 JIS2種相当のチタン板素材(t3.0×w100×l
00mm)をアルコールで洗浄後、20℃の8重量%弗
化水素酸水溶液中で2分間処理した後、水洗し乾燥し
た。次いで白金濃度300g/lのジニトロジアンミン
硝酸溶液をブタノールに溶解し、白金濃度75g/lの
溶液とした。
Example 2 Titanium plate material equivalent to JIS type 2 ( t 3.0 × w 100 × l 1
(00 mm) was washed with alcohol, treated in an 8 wt% hydrofluoric acid aqueous solution at 20 ° C. for 2 minutes, washed with water and dried. Then, a dinitrodiammine nitric acid solution having a platinum concentration of 300 g / l was dissolved in butanol to prepare a solution having a platinum concentration of 75 g / l.

【0049】この溶液を酸処理されたチタン基体表面に
マイクロピペットで1cm2当たり7.3μl秤量し、そ
れを浸透させた後、室温で30分間乾燥し、更に550
℃の大気中で10分間焼成した。この浸透−乾燥−焼成
工程を4回繰り返し、Pt厚を1.0μmとした。
7.3 μl per cm 2 of this solution was weighed with a micropipette on the surface of an acid-treated titanium substrate, allowed to penetrate, and then dried at room temperature for 30 minutes, and further 550
Firing was performed in the air at 0 ° C. for 10 minutes. This permeation-drying-firing process was repeated 4 times to make the Pt thickness 1.0 μm.

【0050】次いで熱処理して白金層を形成したチタン
板を陰極とし、また直径6mmのタンタル電極を使用し
てアルゴン置換したグローボックス中で放電加工を10
分間行った。その後タンタルの放電加工を行ったチタン
板をファインカッターにてt3.0×w10×l10mmに
切断した。EPMA(エレクトロンプローブマイクロア
ナライザー)にて、放電加工を行った断面の元素分析を
行ったところチタン金属中にタンタル金属と白金が分散
した合金層であった。この合金層の厚さは30〜50μ
mであった。
Then, a titanium plate on which a platinum layer was formed by heat treatment was used as a cathode, and a tantalum electrode having a diameter of 6 mm was used to perform electric discharge machining in a glow box in which argon was replaced.
Minutes. After that, the titanium plate on which tantalum was electric discharge machined was cut into t 3.0 × w 10 × l 10 mm with a fine cutter. Elemental analysis of the cross section subjected to electric discharge machining was carried out by EPMA (electron probe microanalyzer) to find that it was an alloy layer in which tantalum metal and platinum were dispersed in titanium metal. The thickness of this alloy layer is 30-50μ
It was m.

【0051】このようにして作製したチタンと白金とタ
ンタルの合金層を形成したチタン基体の該合金層上に、
前記実施例電極−1と同様の方法でコーティング層の組
成をかえた実施例電極−5〜8を作製した。
On the alloy layer of the titanium substrate on which the alloy layer of titanium, platinum and tantalum thus formed is formed,
In the same manner as in Example electrode-1, Example electrodes-5 to 8 in which the composition of the coating layer was changed were prepared.

【0052】更に、上記実施例と同様にしてコーティン
グ層の組成を発明で特定する範囲からはずれる比較例電
極−3〜4を作製した。
Further, in the same manner as in the above-mentioned examples, comparative electrodes -3 to 4 in which the composition of the coating layer was out of the range specified by the invention were prepared.

【0053】比較例 JIS2種相当のチタン板素材(t3.0×w100×l
00mm)をアルコールで洗浄後、20℃の8重量%弗
化水素酸水溶液で2分間処理した後、水洗し乾燥した。
次いで酸化被膜を除去したチタン板を陰極とし、また直
径6mmのタンタル電極を使用してアルゴン置換したグ
ローボックス中で放電加工を10分間行った。この合金
層の厚さは30〜50μmであった。
Comparative Example Titanium plate material equivalent to JIS Class 2 ( t 3.0 × w 100 × l 1
(00 mm) was washed with alcohol, treated with an 8 wt% aqueous solution of hydrofluoric acid at 20 ° C. for 2 minutes, washed with water and dried.
Then, the titanium plate from which the oxide film was removed was used as a cathode, and a tantalum electrode having a diameter of 6 mm was used to perform electric discharge machining for 10 minutes in a glow box in which argon was substituted. The thickness of this alloy layer was 30 to 50 μm.

【0054】このようにして作製したチタンとタンタル
の合金層を形成したチタン基体の該合金層上に、実施例
電極−1と同じ中間層組成と外層組成を有する中間層及
び外層を実施例電極−1と同様の方法で形成し、比較例
電極−5とした。
On the alloy layer of the titanium substrate on which the alloy layer of titanium and tantalum thus formed was formed, an intermediate layer and an outer layer having the same intermediate layer composition and outer layer composition as those of Example electrode-1 were provided on the example electrode. It was formed by the same method as that of -1 to obtain a comparative electrode-5.

【0055】実施例電極−1と同様な方法で前処理とP
tメッキをしたチタン基体に、実施例電極−1と同じ中
間層組成と外層組成を有する中間層及び外層を実施例電
極−1と同様の方法で形成した比較例電極−6を作製し
た。
Pretreatment and P were carried out in the same manner as in Example electrode-1.
Comparative Example Electrode 6 was prepared by forming an intermediate layer and an outer layer having the same intermediate layer composition and outer layer composition as in Example Electrode 1 on a t-plated titanium substrate in the same manner as in Example Electrode 1.

【0056】更に、比較例電極−5と同じ前処理を行っ
たチタン基体に、実施例電極−1と同じ中間層組成と外
層組成を有する中間層及び外層を実施例電極−1と同様
の方法で形成した比較例電極−7を作製した。
Further, the same pretreatment as in Comparative Example electrode-5 was performed on the titanium substrate, and the intermediate layer and outer layer having the same intermediate layer composition and outer layer composition as in Example electrode-1 were prepared in the same manner as in Example electrode-1. The comparative electrode-7 formed in Step 3 was manufactured.

【0057】このようにして得られた各電極を次の条件
下で電解したときの電極寿命を表−1及び表−2に示
す。これらの表−1及び表−2に示す結果から明らかな
ように実施例電極の電極寿命が長いことがわかる。
Tables 1 and 2 show the electrode life when each of the electrodes thus obtained was electrolyzed under the following conditions. As is clear from the results shown in Table 1 and Table 2, the electrode life of the example electrodes is long.

【0058】<電解条件> 電解液 :1M H2SO4−1M Na2SO4 電流密度:4A/cm2 対極 :Pt 極間距離:10mm<Electrolysis conditions> Electrolyte solution: 1MH 2 SO 4 -1M Na 2 SO 4 Current density: 4A / cm 2 Counter electrode: Pt Distance between electrodes: 10mm

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】[0060]

【表2】 [Table 2]

【0061】[0061]

【効果】以上説明したように、本発明の電解用電極によ
れば、チタン基体の表面に白金を被覆し、タンタル電極
を使用した放電加工を行うと、耐食性の良好なチタン−
白金−タンタルの合金層が形成され、該合金層上に耐食
性と電気伝導性の良好な中間層を形成することにより、
チタン−白金−タンタルの合金層は、チタン基体の不働
態化を抑制し、また、粗面化されているため、該合金層
と中間層との密着性に優れており、そして該中間層上に
触媒層である外層を形成することにより、長時間使用で
きる電解用電極を提供することができる。
As described above, according to the electrode for electrolysis of the present invention, when the surface of the titanium substrate is coated with platinum and the electrical discharge machining is performed using the tantalum electrode, titanium having good corrosion resistance is obtained.
An alloy layer of platinum-tantalum is formed, and by forming an intermediate layer having good corrosion resistance and electrical conductivity on the alloy layer,
Since the titanium-platinum-tantalum alloy layer suppresses the passivation of the titanium substrate and has a roughened surface, it has excellent adhesion between the alloy layer and the intermediate layer, and on the intermediate layer. By forming the outer layer, which is the catalyst layer, on the electrode, an electrode for electrolysis that can be used for a long time can be provided.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チタン、白金及びタンタルの合金層を有
するチタン基体の該合金層表面に、酸化イリジウム5〜
30モル%と酸化タンタル70〜95モル%よりなる中
間層を介して、酸化イリジウム60〜98モル%と酸化
タンタル2〜40モル%よりなる外層を設けたことを特
徴とする電解用電極。
1. Iridium oxide 5 to 5 is formed on the surface of an alloy layer of a titanium substrate having an alloy layer of titanium, platinum and tantalum.
An electrode for electrolysis, comprising an outer layer composed of 60 to 98 mol% of iridium oxide and 2 to 40 mol% of tantalum oxide via an intermediate layer composed of 30 mol% and tantalum oxide 70 to 95 mol%.
【請求項2】(a) 白金層を表面に設けたチタン基体
に、タンタル電極を用いて放電加工を行ない、チタン基
体表面にチタン、白金及びタンタルの合金層を形成せし
め、(b) チタン基体の該合金層表面に、イリジウム
化合物とタンタル化合物を含有する溶液を塗布した後、
酸化性雰囲気中で熱処理することにより、酸化イリジウ
ム5〜30モル%と酸化タンタル70〜95モル%より
なる中間層を形成せしめ、(c) 次いて、該中間層上
にイリジウム化合物とタンタル化合物を含有する溶液を
塗布した後、酸化性雰囲気中で熱処理することにより、
酸化イリジウム60〜98モル%と酸化タンタル2〜4
0モル%よりなる外層を形成せしめることを特徴とする
請求項1記載の電解用電極の製造方法。
2. A titanium base having a platinum layer on its surface is subjected to electric discharge machining using a tantalum electrode to form an alloy layer of titanium, platinum and tantalum on the surface of the titanium base, and (b) a titanium base. After applying a solution containing an iridium compound and a tantalum compound to the surface of the alloy layer of
By heat treatment in an oxidizing atmosphere, an intermediate layer composed of 5 to 30 mol% of iridium oxide and 70 to 95 mol% of tantalum oxide is formed. (C) Next, an iridium compound and a tantalum compound are formed on the intermediate layer. After applying the containing solution, by heat treatment in an oxidizing atmosphere,
Iridium oxide 60-98 mol% and tantalum oxide 2-4
The method for producing an electrode for electrolysis according to claim 1, wherein an outer layer of 0 mol% is formed.
【請求項3】 白金層を電気めっきにより形成する請求
項2記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the platinum layer is formed by electroplating.
【請求項4】 チタン基体表面に白金化合物を含有する
溶液を塗布した後、該白金化合物の分解温度以上の温度
で熱処理することにより白金層を形成する請求項2記載
の方法。
4. The method according to claim 2, wherein the platinum layer is formed by applying a solution containing a platinum compound on the surface of the titanium substrate and then heat-treating at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the platinum compound.
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