周期反転電流電解法による高不純物含有粗銅の電解精製における不動態化の抑制

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一般的な銅製錬の電解精製工程では、粗銅（アノード）中の不純物量が増加すると電解中に不溶性物質がアノード表面に蓄積し銅の溶出反応が停止する不動態化が生じる。本研究では、銅電解精製におけるアノード反応をガルバニック腐食と捉え、通電中の電気化学計測と同時に試料表面の直接観察を併用して不働態化現象を解明し、さらに不動態化を抑制する方法を見出すことを目的としている。実験は各種金属線を巻き付けた銅電極試料上部に実体顕微鏡を設置して通電中の電気化学計測を行うとともに試料表面の変化を観察し、アノードの溶解反応で生じる現象を簡便な方法で視覚的に捉えることに重点を置いた。実験の結果、例えば銅に対してカソード金属である銀、アノード金属として亜鉛を選択した場合、亜鉛の溶解は銅によって加速され、銅の溶解は銀によって加速されること、そして通電下ではその効果がさらに顕著になることが確かめられた。また、電気化学測定結果には表れない電極表面の変化などを明確に観察できることも見出された。さらに、ガルバニック腐食試験において一般的なメッキを施した電極と比較検討した。銅線に異種金属を接触またはメッキさせて電位印加した際の各金属の挙動をサイクリックボルタンメトリーにより行った結果、貴金属は銅の不働態化領域では電気が流れないが、高電位で貴金属部分にて酸素が発生することを明らかにした。卑金属は銅溶出ピーク以降電流が流れ続けることが観測された。さらに、金属線を巻き付けた条件に対してメッキを施した電極の分極特性や起こる反応は類似していたが、巻き線の方が目視できる変化は明確であった。また、アノード分極により溶解する金属はメッキが消失するため明確な変化を観察するためには十分なメッキ厚が必要であることが見出された。以上の結果より、本実験方法は簡便で電気化学的な挙動を測定しながらその場観察するには有効であることを明らかにした。