[發(fā)明專利]電解鍍敷用陽極及使用該陽極的電解鍍敷法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280044501.9
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN103827360A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛滿正嗣
• 申請（專利權(quán)）人: 學校法人同志社
• 主分類號: C25D17/10
• 分類號: C25D17/10
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 李英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在陰極上還原水溶液中的金屬離子制作所需的金屬膜或金屬箔的電鍍中使用的電鍍用陽極，及在陰極上還原水溶液中的金屬離子制作所需的金屬膜或金屬箔的電鍍法。

背景技術(shù)

電鍍是在包含金屬離子的溶液（以下記為電解液）中通電而制作金屬膜或金屬箔的方法，例如用于汽車車體的電鍍鋅鋼板為在溶解了鋅離子的水溶液中浸漬鋼板，將鋼板作為陰極還原鋅離子，在鋼板上形成鋅膜。另外，不僅僅在像鋼板這樣的導(dǎo)電性基體上形成金屬膜，電鍍還包括例如像電解銅箔制造那樣，將可旋轉(zhuǎn)的圓柱形的陰極的一部分浸漬于包含銅離子的水溶液中，使陰極旋轉(zhuǎn)，同時在其表面上連續(xù)析出銅薄膜，同時從陰極的一端剝離該薄膜，制造銅箔的工藝。作為如此被電鍍的金屬的實例可舉出銅、鋅、錫、鎳、鈷、鉛、鉻、銦、鉑族金屬（鉑、銥、釕、鈀等）、貴金屬（銀、金）、其他過渡金屬元素、總稱為稀有金屬或重要金屬（critical?metal）的金屬或這些的合金。像這樣的電鍍的陽極，根據(jù)所制作的金屬膜或金屬箔可使用各種形狀的陽極，但從陽極材料的方面出發(fā)，可舉出石墨、玻璃碳等碳電極、鉛合金電極、被覆鉑的鈦電極、被覆氧化物的鈦電極。特別地，使用包含金屬離子的硫酸酸性水溶液的電鍍鋅或電解銅箔制造時，可使用以包含氧化銥的催化劑層被覆鈦基體而成的被覆氧化物的鈦電極，另外在使用包含金屬離子的氯化物類水溶液的電鍍中，可使用以包含氧化釕的催化劑層被覆鈦基體而成的被覆氧化物的鈦電極。作為像這樣的用于電鍍用陽極的被覆氧化物的鈦電極，本申請發(fā)明人在專利文獻1、專利文獻2中公開了在導(dǎo)電性基體上形成了包含晶態(tài)或非晶態(tài)的氧化銥的催化劑層的電極。除此之外，在例如專利文獻3、專利文獻4中還公開了用于電鍍的被覆氧化物的鈦電極。這些專利文獻中主要描述了使用像硫酸酸性水溶液這樣的酸性的水溶液的電鍍的實例，但也存在使用大致中性或堿性的水溶液進行電鍍，在本申請發(fā)明中，作為對象的電鍍也將使用從酸性至堿性的廣泛pH范圍的水溶液的電鍍或使用氯化物類水溶液的電鍍作為對象。

電鍍中消耗的能量為電解電壓與通電的電量的積，在陰極析出的金屬的量與該電量成比例。因此，電解電壓越低，被電鍍的金屬的每單位重量需要的電能（以下，記為單位功耗）變得越小。該電解電壓為陽極與陰極的電位差，陰極反應(yīng)根據(jù)在陰極被電鍍的金屬而不同，根據(jù)該反應(yīng)的種類，陰極的電位也不同。另一方面，在以含有高濃度的氯化物離子的水溶液為電解液的情況下，陽極的主反應(yīng)為析氯，除此之外，在廣泛的pH范圍的水溶液中為析氧。例如，利用電鍍的電解銅箔制造可使用硫酸酸性水溶液，在電鍍金時可使用堿性水溶液。在這些電解液中的陽極反應(yīng)為析氧，至少陽極的主反應(yīng)為析氧。進行電鍍時的陽極的電位根據(jù)陽極使用的材料而變化。例如，對于作為陽極反應(yīng)的析氧和析氯催化活性為低的材料與高的材料中，催化活性越高的材料，陽極的電位變得越低。因此，使用相同的電解液進行電鍍的情況下，為了使單位功耗變小，在陽極使用催化活性高的材料，來降低陽極的電位是重要或必要的。

而且，用于電鍍的陽極，除了對于析氧和析氯的高的催化活性外，還要求這些主反應(yīng)之外可能在陽極上發(fā)生的反應(yīng)（以下記為副反應(yīng)）與主反應(yīng)相反，催化活性低。例如，在以上所述的電解銅箔制造中使用的硫酸酸性水溶液中，除了作為電解液中的必需成分的銅離子之外，還包含作為雜質(zhì)的鉛離子。該鉛離子有時在陽極上氧化，在陽極上作為二氧化鉛析出。像這樣的二氧化鉛在陽極上的析出，與作為陽極的主反應(yīng)的析氧同時發(fā)生，但因為二氧化鉛對于析氧的催化活性低，所以阻礙了在陽極上的析氧反應(yīng)，作為結(jié)果，成為使陽極的電位上升，電解電壓增加的原因。因像這樣的在陽極上的副反應(yīng)導(dǎo)致的金屬氧化物的析出和蓄積成為引起電解電壓的上升，同時降低陽極的壽命及耐久性的原因。

因如上所述的理由，以水溶液為電解液的電鍍的陽極希望使用的材料為：1）對于析氧和/或析氯的催化活性高；2）對于在陽極上產(chǎn)生金屬氧化物的析出的副反應(yīng)或，進一步，即使不包含金屬成分，也產(chǎn)生附著、積蓄于陽極上的這樣的析出物的副反應(yīng)的催化活性低；3）因此，存在對于主反應(yīng)的高的選擇性；4）其結(jié)果，陽極的電位低，換言之，對于陽極反應(yīng)的過電壓小，且即使繼續(xù)電鍍，也不發(fā)生因副反應(yīng)的影響導(dǎo)致的陽極電位上升；5）因此，電解電壓低，且維持低的電解電壓，由此，用于電鍍作為目的金屬的單位功耗變小；6）同時，不發(fā)生因副反應(yīng)的影響導(dǎo)致的陽極的壽命及耐久性的降低；7）具有對于主反應(yīng)的高的耐久性。對于像這樣的要求，作為適用于電解銅箔制造等的使用硫酸類電解液的電鍍的陽極，本申請發(fā)明人在專利文獻2中已公開了在導(dǎo)電性基體上形成包含非晶態(tài)的氧化銥的催化劑層的陽極。另外，在對比文件3中也公開了形成了包含非晶態(tài)的氧化銥的催化劑層的鈦電極。