(57)【要約】      （修正有）【課題】陽極酸化処理の際に用いられる陰極について、電解液中での耐食性に優れると共に、電気伝導性が良好で消費電力を低減することができるものを提供する。【解決手段】陽極酸化処理用の陰極に供される電極において、アルミニウム又は銅からなる電極基材と、前記電極基材の少なくとも接液面を被覆する銀からなる被覆層と、からなることを特徴とする電極である。この電極は、被覆層表面に、更に、白金族金属を被覆することで電極の水素過電圧をより低下させることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極酸化処理用の陰極に供される電極において、
アルミニウム又は銅からなる電極基材と、
前記電極基材の少なくとも接液面を被覆する銀からなる被覆層と、
からなることを特徴とする電極。
【請求項２】
被覆層表面に、更に、白金族金属を被覆してなる請求項１記載の電極。
【請求項３】
被覆層の厚さは２〜１００μｍである請求項１又は請求項２記載の電解用電極。
【請求項４】
白金族金属層の厚さは０．１〜１０μｍである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電解用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解処理用の電極に関する。詳しくは、アルミニウム等の陽極酸化処理の際の陰極に使用される電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム材等についての耐食性向上、塗装下地処理として、古くから陽極酸化による多孔質酸化皮膜の形成処理がなされている。この陽極酸化処理に用いられる陰極としては、従来、鉛、カーボン、アルミニウム等が従来から用いられている。これらの従来の電極材料は、鉛についてはその毒性の観点から使用が控えられる傾向にあり、また、カーボン、アルミニウムは耐久性に乏しく、電解操業時間に限界があった。
【０００３】
そこで、この電解用電極として、ジルコニウム、ジルコニウム合金、チタン等のバルブ金属の適用が検討されている（特許文献１、２）。これらのバルブ金属は電解液中での耐食性に優れており、長時間の使用を可能とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５５１７０号公報
【特許文献２】特開２００４−３３２０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バルブ金属は、アルミニウム、銅等に比べると電気伝導性に乏しく、電解処理のための電力消費量を過大にする傾向がある。また、抵抗が大きいことから、通電中の発熱が大きく電解液の温度を上昇させることとなり、電解槽を冷却させる必要があるため設備費の高騰に繋がる。
【０００６】
このバルブ金属の電気伝導性の問題については、その表面に触媒層として貴金属をめっきするといった対応も採られており（特許文献２）、改良の効果も一応は認められるが十分とはいえない。
【０００７】
そこで、本発明は、アルミニウム等の陽極酸化処理の際に用いられる電極（陰極）について、電解液中での耐食性に優れると共に、電気伝導性が良好で消費電力を低減することができるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行い、電気伝導性の良好なアルミニウム、銅を基材として、これに耐食性確保のための被覆層を形成することとした。即ち、本発明は、陽極酸化処理用の陰極に供される電極において、アルミニウム又は銅からなる電極基材と、前記電極基材の少なくとも接液面を被覆する銀からなる被覆層と、からなることを特徴とする電極である。
【０００９】
銀は、貴金属の中でも酸化（黒色化）しやすく、また、塩酸のような塩素含有溶液中では孔食の問題も懸念され、一般には耐食性に乏しいと認識されがちな金属であるが、陽極酸化処理の電解液として多用される硫酸に対しては耐食性を示す。そして、銀は、電気伝導性が良好であり、電極材料としても好適である。
【００１０】
この銀からなる被覆層の厚さは、２〜１００μｍとするのが好ましい。被覆層としての作用を発揮するためには２μｍ以上の厚さとすることが好ましい。また、１００μｍを超えても特性上のメリットは小さく銀重量の増加させるだけであり１００μｍ以下とすることが好ましい。被覆層の厚さは、より好ましくは、４〜４０μｍとするのが良い。
【００１１】
また、本発明に係る電極においては、基材（アルミニウム又は銅）と被覆層（銀）との間に、銀とアルミニウムとの合金又は銀と銅との合金からなる拡散層を備えるのが好ましい。被覆層の密着性を確保し、使用中における剥離を抑制するためである。この拡散層は、後述のように、基材に被覆層を形成した後に熱処理をすることで形成することができるが、このようにして形成した拡散層は、合金中のアルミニウム又は銅の濃度が傾斜的に変化しており（基材表面から被覆層表面にかけてアルミニウム又は銅の濃度が希薄になっていく）、このような濃度勾配を有する拡散層がより好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、被覆層表面に、白金族金属を被覆しても良い。この白金族金属層は、電極の水素過電圧をより低下させる触媒層として作用する。また耐食性の更なる向上にも寄与する。白金族金属としては、白金、ルテニウム、イリジウムが好ましい。また、この白金族金属層の厚さは０．１〜１０μｍとするのが好ましい。
【００１３】
本発明に係る電極の製造において、被覆層の形成は、めっきによるのが好ましい。めっき法は、比較的厚さのある被覆層を効率的に形成することができる。但し、スパッタリング、ＣＶＤ等の他の薄膜製造プロセスも適用可能である。また、被覆層の上に白金族金属層を形成する場合も、同様に、めっき法によるのが好ましい。
【００１４】
また、電極製造においては、予め所望の寸法の基材を用意し、これに銀及び必要に応じて貴金属を被覆することで電極とすることができる。また、寸法の大きい大判の電極を製造する場合、予め必要寸法の基材に銀等を被覆するのは、めっき装置のサイズ等の点から困難な場合がある。本発明に係る電極は、基材に銀等を被覆した後にプレス加工、圧延加工等をして電極を製造しても良い。このように、めっき後に加工を行う場合、基材端部のエッジをＲ加工しておくと、その後に形成しためっき層の加工時の剥離を抑制することができる。
【００１５】
また、めっき等で基材に銀を被覆した後に、非酸化性雰囲気下で熱処理を行うことが好ましい。上記の拡散層を形成すると共に、被覆層の内部応力除去をすることができるからである。この熱処理は、２００〜４５０℃で１〜６時間加熱することが好ましい。
【００１６】
尚、この拡散層形成のための熱処理により、基材の構成金属であるアルミニウム又は銅が被覆層に拡散して合金を形成するが、被覆層表面にまでこれら金属を拡散させることは好ましくない。これは被覆層がない状態に等しいが、アルミニウム又は銅が合金化した銀は水素発生過電圧が高く、また、耐蝕性にも劣るからである。従って、拡散層形成のための熱処理は、被覆層となる銀の厚さが４μｍ以上残存する条件でのものとすることが好ましい。
【００１７】
また、上記のように、圧延加工等による形状調整を加える場合には、拡散層となる合金は硬く延びにくいことから、拡散層が厚すぎると加工後に表面に拡散層が縞状或いは部分的に露出した組織が生じることがある。例えば、銀を４０μｍ被覆したアルミニウム基材を５５０℃で２時間加熱し、これを５倍に圧延したときの電極表面には合金層と銀層が縞状に分離した組織が見られた。また、熱処理条件を４５０℃で２時間としたとき、部分的に合金が分離した組織となった。一方、４００℃で２時間の熱処理では合金の露出は見られなかった。そこで、拡散層形成後の加工を前提とした電極製造においては、加工による面積増加率をａ倍と設定したとき、被覆層の厚さ（ｂ）に対して拡散層の厚さをｂ／ａより薄くすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明に係る陽極酸化処理用電極は、電解液中での耐食性に優れるものであり、電気伝導性も良好となっている。これにより、陽極酸化処理のための消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、アルミニウム基材に銀をめっきした電極を製造し、その耐食性、水素過電圧を測定して評価した。また、一部の電極について、白金等の白金族金属を更にめっきし、その性能も評価した
【００２０】
実施例１〜３：アルミニウム基材（Ｌ：１４０ｍｍ×Ｗ：２０ｍｍ×ｔ：１ｍｍ）について、脱脂、エッチング等の前処理を行って表面を清浄化した後、シアン化銅ストライクめっき、銀ストライクめっきの下地処理を行った。そして、銀をめっきした（めっき液：シアン化銀めっき浴、めっき条件：銀濃度２０ｇ／Ｌ、電流密度１ＡＳＤ、浴温４０℃）。このとき、電解時間を調整し、１０μｍ、２０μｍ、１００μｍの厚さの銀めっき層を形成した。
【００２１】
銀めっきを行った後、基材を真空中３５０℃で１時間加熱し、めっき膜の内部応力除去及びめっき層と基材との界面に拡散層を形成し電極とした。
【００２２】
実施例４〜６：実施例１〜３のアルミニウム基材をＬ：１４０ｍｍ×Ｗ：２０ｍｍ×ｔ：１０ｍｍ（エッジ部３Ｒ加工済）に換え同様のめっき処理を行い、同様の熱処理後の電極を長手方向に圧延加工して電極とした（寸法Ｌ：６４０ｍｍ×Ｗ：２２ｍｍ×ｔ：２ｍｍ）。圧延加工後の銀被覆層の厚みは、それぞれ、２μｍ、４μｍ、２０μｍであった。
【００２３】
実施例７、８：上記実施例６（銀めっき厚さ１００μｍ）について、白金めっき浴にて白金を０．５μｍ、１０μｍめっきし（めっき液：プラチナート１００（ＥＥＪＡ製）、めっき条件：電流密度２．５ＡＳＤ、浴温度８５℃）、その後は実施例４〜６と同様に圧延加工して電極とした（銀被覆層は２０μｍ）。
【００２４】
実施例９、１０：上記実施例７、８において、白金に替えてイリジウム、ルテニウムを１μｍめっきした電極を製造した。めっきの条件は、イリジウムは、めっき液：イリデックス２００（ＥＥＪＡ製）、めっき条件：電流密度０．１５ＡＳＤ、浴温度９０℃とし、ルテニウムは、ルテネックス（ＥＥＪＡ製）、めっき条件：電流密度１．０ＡＳＤ、浴温度７０℃とした。それ以外の製造条件は実施例７、８と同様とした。
【００２５】
以上で製造した電極について、その電気伝導性、耐食性を評価した。電気伝導性の検討するため水素過電圧の測定を行った。また、耐食性の評価は、各電極を２０％硫酸中に電極を１０日間浸漬した後取り出し、表面の腐食（孔食）の有無を観察した。また、硫酸により電極が侵食された場合、基材との反応物（硫酸アルミニウム）が析出し、電極の浸漬部分と非浸漬部の界面にせり上がってくるが、その析出物のせり上りの有無も確認した。これらの評価結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
2011042813.tif 000002
【００２７】
表１から、各実施例に係る電極は、水素過電圧がアルミニウムよりも低下しており、特に銀層に更に貴金属層を形成した電極は、水素過電圧がより改善されている。
【００２８】
また、耐食性についてみると、各実施例の電極は、いずれもアルミニウムよりも優れていることがわかる。もっとも、銀層が２μｍのもの（実施例４）は、孔食が僅かであるが見られ、耐食性確保のための最低限の膜厚と推定される。但し、この電極でも析出物のせり上りが見られなかったことから、硫酸は基材にまで到達していないことが予測される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る電極は、電解液中での耐食性に優れるものであり、電気伝導性も良好となっている。本発明は、アルミニウム等の陽極酸化処理における陰極として好適であり、当該処理のための消費電力を低減し、低コスト化に寄与することができる。