JP2008069458A - 電気めっきプロセスにおいて金属イオンの濃度を回復するための電解セル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶解させる予定の金属が消耗陽極として働く陽極区画室10及び水素発生のための陰極7を含む陰極区画室9を含むセルで、水素イオンと金属の陽イオンの同時輸送に対処した、陽イオン交換膜6によって分離されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
−伝導性マトリックス(3) Mz++ze-→M
−不溶性陽極(5) z/2H2O→z/4O2+zH++ze-
前述の通り、金属イオンMz+が欠乏し、酸性度が上昇した(zH+の陽極生成の場合)溶液は、ダクト(11)を通って濃厚化セル(2)の陽極区画室(10)中に循環し、ここで正に分極した金属Mで製造された可溶性陽極(8)は、以下に従って酸化し、
(1+t)M→(1+t)Mz++(1+t)ze-
過剰の酸性度は、図1に示すように、濃厚化セル(2)の陽極区画室(10)から陰極区画室(9)への水素イオンの輸送によって中和される。
zH++ze-→z/2H2
及び以下に従う金属析出を割り当てられる。
tMz++T・ze-→tM
この区画室中での物質及び電荷のバランスの直接の検査は、前記半反応によって、セル(1)表面に析出する1モルの金属Mにつき、陽イオン交換膜(6)を通って輸送されるzモルの水素イオンの消費がどのようにして正確に達成されるかを示す。
実施例1
この実験においては、酸素発生半反応向けに酸化イリジウム及び酸化タンタルで被覆した正に分極したチタンシートを陽極として用いて、従来技術に従ってメタンスルホン酸(200g/l)、二価のスズ(40g/l)及び有機添加剤の浴を含む電気めっきセル中で、鋼板にスズめっきプロセスを施した。濃厚化セルは、伝導性被覆を備える扁平な膨張シートの形態のチタン陰極及び導電性膜を備える正に分極したチタン膨張メッシュバスケットによって拘束されたスズビーズの消耗陽極を備えた。電気めっきセルから再循環された排電解浴を陽極液とし、低濃度の第一スズイオンのメタンスルホン酸溶液を陰極液として使用した。濃厚化セルの陰極液及び陽極液は、米国のデュポン・ド・ヌムール(Dupont de Nemours, U. S. A.)が製造するナフィオン(登録商標)324(Nafion(登録商標) 324)陽イオン交換スルホン膜によって分割された。
酸素発生半反応を割り当てられ酸化イリジウム及び酸化タンタルで被覆した正に分極したチタンシートを陽極として使用して、従来技術に従って硫酸(120g/l)、硫酸第二銅(50g/l)及び有機添加剤の浴を含む電気めっきセル中で、鋼線に銅めっきプロセスを施した。
Claims (32)
- 金属の陽極溶解によって濃厚化するためのセルであって、濃厚化する予定の前記金属を含む酸性電解液を供給される陽極区画室及び陰極区画室を含むセルにおいて、前記陰極区画室及び前記陽極区画室は、水素イオン及び前記金属の陽イオンの同時輸送に対処した少なくとも1つの陽イオン交換膜によって分割されることを特徴とする、セル。
- 前記陰極区画室は、水素発生反応及び前記金属の前記陽イオンの同時放電に対処した陰極を含むことを特徴とする、請求項1に記載のセル。
- 前記陽極区画室中での前記陽極溶解のための前記金属は正に分極していることを特徴とする、請求項2に記載のセル。
- 前記陽極区画室中での前記陽極溶解のための前記金属は、水素のものよりも正である酸化電位を有することを特徴とする、請求項3に記載のセル。
- 前記金属は銅であることを特徴とする、請求項4に記載のセル。
- 前記金属は高い水素過電圧を有することを特徴とする、請求項3に記載のセル。
- 高水素過電圧金属は、亜鉛、スズ及び鉛からなる群において選択されることを特徴とする、請求項6に記載のセル。
- 前記金属は連続要素であることを特徴とする、請求項3に記載のセル。
- 前記連続要素は平坦なシートであることを特徴とする、請求項8に記載のセル。
- 前記金属は、伝導性で透過性の正に分極した拘束壁と電気的に接触した状態になっている小さなサイズの部片の組立体で製造されることを特徴とする、請求項3に記載のセル。
- 前記拘束壁はメッシュまたは膨張シートであることを特徴とする、請求項10に記載のセル。
- 前記拘束壁は多孔性バスケットであることを特徴とする、請求項10に記載のセル。
- 前記小さなサイズの部片の組立体は、削りくず、チップまたは回転楕円体を含むことを特徴とする、請求項10に記載のセル。
- 前記陰極は、任意に伝導性被覆を備える弁金属及びステンレス鋼からなる群において選択される少なくとも1種の金属材料を含むことを特徴とする、請求項2に記載のセル。
- 前記陽極区画室及び前記陰極区画室の極性は反転されて、前記金属の前記陽イオンの放電の結果として前記陰極の表面の上に析出した前記金属を溶解させてよいことを特徴とする、請求項2に記載のセル。
- 前記陽イオン交換膜は、少なくとも1種のポリマーを含む基礎構造とスルホン酸基を含む官能基とを含むことを特徴とする、請求項1に記載のセル。
- 金属を電気めっきするための装置であって、少なくとも1つの金属電気めっきセルと、少なくとも1つの陰イオン交換膜によって分割された陽極区画室及び陰極区画室を含む請求項1〜16のいずれか1項に記載の金属の陽極溶解によって濃厚化するための少なくとも1つのセルとを含む装置。
- 前記電気めっきセルは、電解浴、伝導性で負に分極したマトリックス及び不溶性で正に分極した陽極を含むことを特徴とする、請求項17に記載の装置。
- 不溶性陽極は、酸素発生のための触媒で被覆した金属を含むことを特徴とする、請求項18に記載の装置。
- 前記触媒は貴金属酸化物を含むことを特徴とする、請求項19に記載の装置。
- 前記電気めっきセル及び濃厚化セルの前記陽極区画室は、相互に流体接続していることを特徴とする、請求項17に記載の装置。
- 前記電気めっきセル及び前記濃厚化セルの前記陽極区画室は同じ電解浴を含むことを特徴とする、請求項21に記載の装置。
- 前記電気めっきセルの前記金属は前記濃厚化セルの金属と同じ金属であることを特徴とする、請求項17〜21のいずれか1項に記載の装置。
- 前記電解浴は硫酸またはメタンスルホン酸を含むことを特徴とする、請求項22に記載の装置。
- 伝導性マトリックスは連続サイクル稼働に適していることを特徴とする、請求項18に記載の装置。
- 少なくとも1種の金属を、酸素発生不溶性陽極と前記金属のイオンを含む酸性電解浴とを含む電気めっきセルによって、伝導性で負に分極したマトリックスの上に電気めっきするためのプロセスであって、前記電解浴中の酸性度及びイオン濃度は、陽イオン交換膜によって分離された陽極区画室及び陰極区画室を含む濃厚化セルによって回復されるプロセスにおいて、前記濃厚化セルは請求項1〜16のいずれか1項に記載のセルであることを特徴とする、プロセス。
- 水素イオンの輸送と前記金属の陽イオンの輸送との間の比は、85:15〜98:2を含むことを特徴とする、請求項26に記載のプロセス。
- 前記電気めっきセルの前記不溶性陽極で発生する前記酸素は、前記濃厚化セルの前記陰極区画室中に通気されることを特徴とする、請求項26に記載のプロセス。
- 電気分解または蒸発によって消費した水のみを回復することを含み、全ての他の化学種の物質のバランスは自己制御性であることを特徴とする、請求項26〜28のいずれか1項に記載のプロセス。
- 明細書及び添付図面の特徴を含むことを特徴とする、金属の陽極溶解によって濃厚化するためのセル。
- 明細書及び添付図面の特徴を含むことを特徴とする、金属電気めっきのための装置。
- 明細書及び添付図面の特徴を含むことを特徴とする、金属電気めっきのためのプロセス。
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