JP2615863B2

JP2615863B2 - 電解用陰極板

Info

Publication number: JP2615863B2
Application number: JP63151377A
Authority: JP
Inventors: 雄児岡田; 久夫山田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPH01319695A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、たとえば銅の電解精錬に際して、母板の表
面に、粗銅を精錬するための種板となる銅の薄板を電着
形成する電解用陰極板、または種板工程を省略して直接
に高純度の銅を電着形成するための電解用陰極板に関す
るものである。

「従来の技術」たとえば、銅の電解精錬に用いる陰極板の母板として
は、従来、圧延銅母板を用いたものが知られている。そ
して、電解精錬においては、予め剥離剤を塗布した銅母
板に銅の薄板を電着形成させた後、この薄板を剥離して
平滑に仕上げ、粗銅を精錬するための種板にしている。

しかし、銅母板は、剥離剤の塗布が必須であることに
加え、電解液液面付近の腐食進行が速く、また、種板の
剥離を繰り返すうちに摩耗したり変形したりするのが早
く、耐用寿命が短いという問題があった。

このため、世界的には母板としてチタン（Ti）板を採
用する工場が増え、近年では経済性からステンレス鋼製
の母板が使われるようになってきた。そして、このステ
ンレス製の母板に直接数mmの厚さで高純度銅を電着形成
させた後、剥離して製品電気銅とする方法を採用する工
場も出現してきた。

ステンレス鋼製の母板を有する陰極板の構成例を際５
図ないし第６図に示す。

これらの図において、１はハンガーバーであり、この
ハンガーバー１は、電位抵抗が小さくかつ機械強度の大
きな冷間加工された銅条が使われている。そして、この
ハンガーバー１には、その長手方向に沿って平板状の母
板２が吊り下げられている。母板２は、ステンレス鋼で
形成されたものであり、上側側辺の左右両端部には同じ
くステンレス鋼で形成された耳板３が上方に突出されて
いる。この耳板３は、前記ハンガーバー１にボルト４、
ナット５で固定されているとともに、ハンガーバー１と
の間に溶着されたはんだ６で該ハンガーバー１に連結さ
れている。このはんだ６によって、ハンガーバー１と耳
板３との接触抵抗が少なくなっている。ここで、ハンガ
ーバー１と耳板２とを溶接せずにはんだ６で連結してい
るのは、加工硬化されたハンガーバー１が熱によって焼
なまされ、強度が低下してしまうのを防止するためであ
る。また、ステンレス鋼製耳板３と銅製ハンガーバー１
とを従来技術で溶接すると、一般に知られるごとく、ス
テンレス鋼の粒界腐食割れを生ずるためである。

このように構成された電解用陰極板においては、ハン
ガーバー１の長手方向の両端部を電力供給源の陰極端子
で支持して、母板２を電解液槽内につり下げる。そうす
ると、母板２と平行に吊り下げられた陽極端子側の粗銅
板から該母板２に電気が流れ、該母板２の板面に銅が析
出する。

「発明が解決しようとする課題」ところが、上記電解用陰極板においては、ハンガーバ
ー１が銅で形成されているため曲がりやすく、平行に吊
り下げられた粗銅板との極間寸法を正確に調整すること
が実際上困難であり、またボルト４の頭ないしはナット
５が出っ張っていることや上記ハンガーバー１の曲がり
に制約されて、前記極間寸法を狭めることができず、効
率的に種板を製造することができないという問題があっ
た。また、ハンガーバー１と耳線３とを連結するはんだ
６部に、電解液が染み込んで不導体化合物が形成される
ので、ハンガーバー１と耳板３との接触抵抗が増して消
費電力が増え、さらにこの部分を流れる電流の分布が不
均一になり、このため種板の厚さも不均一になってしま
うという問題があった。このため、ハンガーバー１と耳
板３とを溶接すると、前記の通り、ハンガーバー１が熱
によって焼きなまされ、強度が低下してしまう。加え
て、ステンレス鋼製耳板３と銅製ハンガーバー１とを溶
接すると、一般に知られるごとく、ステンレス鋼に粒界
腐食割れが生じるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決することを目的としてい
る。

「課題を解決するための手段」本発明は、鉄製の心棒の外周のうち溶接用領域を残し
て銅の被覆層で覆ったハンガーバーに、該ハンガーバー
の長手方向に沿ってステンレス鋼製の母板が吊り下げら
れるようにして溶接された電解用陰極板であって、前記
心棒の前記溶接用領域の一部と母板とが鉄を主成分とし
Ni,Crを添加した溶接材料を用いて第１の溶着部で結合
され、該第１の溶着部と前記被覆層とが前記溶接用領域
の残りの部分にて銅を含む溶接材料を用いて第２の溶着
部で結合されているものである。

「作用」本発明においては、第１の溶着部および第２の溶着部
を通って、ハンガーバーと母板との間を電流が流れる。
また、ハンガーバーを流れる電流は電気抵抗の少ない外
周の銅の被覆層を通る。

「実施例」第１図ないし第４図を参照して本発明の一実施例を説
明する。

第１図において、11はハンガーバーであり、このハン
ガーバー11は、第４図に示すように、SS41（JIS）で断
面正方形状に形成された心棒11aと、この心棒11aの外周
に巻かれた銅製の被覆層11bとから構成されている。そ
して、ハンガーバー11の下側側面には、その中心線に沿
って母板12が吊り下げられるようにして固定されてい
る。

母板12は、第１図に示すように、SUS304L（JIS）のス
テンレス鋼で四角形状の平板状に形成されたものであ
り、該母板12の上側側辺の左右両端には上方に突出する
四角形状の耳板13が溶接されている。耳板13は、第４図
に示すように、SUS316L（JIS）のステンレス鋼で形成さ
れているとともに、母板12よりやや厚く形成されてお
り、耐食性および機械強度が向上されている。しかも、
該溶接部の応力集中が緩和されるようになっている。そ
して、母板12と耳板13とは、たとえばY316L（JIS Z 332
1）の溶接棒でディグ溶接され、該母板12および耳板13
に溶着された溶着部14によって結合されている。このよ
うに形成された母板は、左右の耳板13の上端が前記ハン
ガーバー11に溶接されて固定されている。

ハンガーバー11の被覆層11bには、第３図ないし第４
図に示すように、上記耳板13の上端部を心棒11aに溶接
するための長穴11cが形成されている。この長穴11cは、
ハンガーバー11の下側側面の中心線に沿って細長く形成
されたものであり、耳板13の上端が自由に挿入されるよ
うになっている。そして、耳板13は、その上端が心棒11
aの下面の中心線に沿って当接されて全周溶接され、該
耳板13および心棒11aに溶着された第１の溶着部15によ
って、該心棒11aに結合されている。この溶接は、たと
えばY312（JIS Z 3321）の溶接棒でディグ溶接によって
行なわれる。さらに、第１の溶着部15と長穴11cの側璧
とは、たとえばYCu（JIS Z 3341）の溶接棒でディグ溶
接によって溶接され、被覆層11b、心棒11aおよび第１の
溶着部15に溶着する第２の溶着部16によって結合されて
る。

また、符号17は、母板12および耳板13の外側辺を絶縁
するための樹脂製のプロテクタであり、このプロテクタ
17は、該外側辺に着脱自在にはめ込まれるようになって
いる。

上記のように構成された電解用陰極板においては、ハ
ンガーバー11の両端部を陰極端子で支持して、母板12を
電解液槽内に吊り下げる。この際、該母板12に平行にさ
れて陽極端子側に吊り下げられた粗銅板に、該母板12を
近付けるようにする。この状態で、上記各端子に電流を
流すと、粗銅板側から電解液を通って母板12に電流が流
れ、該母板12の板面に銅が析出する。また、母板12に流
れた電流は、さらに耳板13、第１の溶着部15、第２の溶
着部16およびハンガーバー11を通って陰極端子へ流れ
る。ハンガーバー11を流れる電流は、特に電気抵抗の小
さい被覆層11bを通って陰極端子に流れる。

上記のように構成された電解用陰極板においては、ハ
ンガーバー11の心棒11aをSS41で形成しているので、剛
性が大きく、ハンガーバー11の両端部を陰極端子で支持
して母板12を吊り下げた状態でも、該ハンガーバー11の
たわみを極めて小さく抑えることができるとともに、長
期にわたって曲がりの少ない状態に維持することができ
る。このため、平行に吊り下げられた粗銅板との極間寸
法を正確に調整することができるとともに、ハンガーバ
ー11が真っ直ぐな分だけ、従来例に比べて粗銅板との極
間寸法を狭めることができ、種板の製造を効率的に行う
ことができる。また、ハンガーバー11の剛性が大きいの
で、該ハンガーバー11の母板12の板厚方向の寸法を小さ
く形成することができるとともに、該ハンガーバー11を
耳板13に固定するボルト、ナットが必要ないので、その
分さらに粗銅板との極間を狭めることができる。さら
に、SS41の材料とSUS316Lの材料との溶接において、溶
接部の機械強度が十分に得られることが明らかであか
ら、第１の溶着部15で、心棒11aと耳板13とを強固に結
合することができる。また、母板12に流れてきた電流
が、耳板13、第１の溶着部15、第２の溶着部16を通って
ハンガーバー11に流れるので、該ハンガーバー11と母板
12との間の接触抵抗を極めて小さくすることができると
ともに、該ハンガーバー11と母板12との間を流れる電流
の分布を均一することができ、該母板12の板面に電着さ
れる種板の厚さを均一にすることができる。しかも、第
１の溶着部15で、耳板13と心棒11aとが強固に結合され
ているので、第２の溶着部16に母板12の重さがほとんど
加わらず、該第２の溶着部16の機械的な性質が不安定な
場合であっても、該第２の溶着部16の性状を長期にわた
って安定した状態に維持することができる。したがっ
て、上記のような接触抵抗の極めて小さい状態、および
電流の分布が均一な状態を長期にわたって維持すること
ができる。さらにまた、ハンガーバー11の長穴11cに耳
板13の上端が挿入された状態で溶接されているので、ハ
ンガーバー11と耳板11cとの連結強度および垂直性を向
上させることができる。

なお、上記実施例においては、心棒11aの材質とし
て、SS41を用いたが、他の構造用炭素鋼、ステンレス鋼
等の鉄であってもよい。

また、ハンガーバー11は、心棒11aの周りに被覆層を
巻いた構成にしたが、該被覆層を心棒に密着させたクラ
ッド材のように構成してもよい。

さらに、耳板11cは、母板12より厚く形成するととも
に、材質も母板12と異なるように構成にしたが、この耳
板11cは、母板12と同一材料、同一厚さで一体に形成し
てもよい。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、ハンガーバー
の心棒を鉄で形成しているので、剛性が大きく、ハンガ
ーバーの両端部を陰極端子で支持して母板を吊り下げた
状態でも、該ハンガーバーのたわみを極めて小さく抑え
ることができるとともに、長期にわたって曲がりの少な
い状態に維持することができる。このために、平行に吊
り下げられた粗銅板との極間寸法を正確に調整すること
ができるとともに、ハンガーバーが真っ直ぐな分だけ、
従来例に比べて粗銅板との極間信寸法を狭めることがで
き、種板の製造を効率的に行うことができる。また、ハ
ンガーバーの剛性が大きいので、該ハンガーバーの母板
の板厚方向の寸法を小さく形成することができ、かつ該
ハンガーバーを母板に固定するボルト、ナットが必要な
いので、その分だけさらに粗銅板との極間寸法を狭める
ことができる。さらに、鉄とステンレス鋼との溶接にお
いて、溶接部の機械強度が十分に得られることが明らか
であるから、第１の溶着部で、心棒と母板とを強固に結
合することができる。また、母板に流れてきた電流は、
第１の溶着部、第２の溶着部を通ってハンガーバーに流
れるので、該ハンガーバーと母板との間の接触抵抗が極
めて小さくなるとともに、該ハンガーバーと母板との間
を流れる電流の分布が均一になり、該母線の板面に電着
される種板の厚さが均一になる。しかも、第１の接着部
で、母板と心棒とが強固に結合されているので、第２の
溶着部に母板の重さがほとんど加わらず、該第２の溶着
部の機械的な性質が不安定な場合であっても、該第２の
溶着部の性状を長期にわたって安定した状態に維持する
ことができる。したがって、上記のような接触抵抗の極
めて小さい状態、および電流の分布が均一な状態を長期
にわたって維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は電解用陰極板の正面図、第２図は同電解用
陰極板の側面図、第３図は被覆層の長穴を示す図、第４
図は第１図のIV−IV線に沿う断面図、第５図ないし第６
図は従来例として示した図であって、第５図は電解用陰
極板の正面図、第６図は第５図のVI矢視図である。 11……ハンガーバー、 11a……心棒、 11b……被覆層、 12……母板、 15……第１の溶着部、 16……第２の溶着部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄製の心棒（11a）の外周のうち溶接用領
域（11c）、を残して銅の被覆層（11b）で覆ったハンガ
ーバー（11）に、該ハンガーバー（11）の長手方向に沿
ってステンレス鋼製の母板（12）が吊り下げられるよう
にして溶接された電解用陰極板であって、前記心棒（11a）の前記溶接用領域（11c）の一部と母板
（12）とが鉄を主成分としNi,Crを添加した溶接材料を
用いて第１の溶着部（15）で結合され、該第１の溶着部（15）と前記被覆層（11b）とが前記溶
接用領域（11c）の残りの部分にて銅を含む溶接材料を
用いて第２の溶着部（16）で結合されていることを特徴とする電解用陰極板。