JP6827239B2 - Manufacturing method of silver-silver chloride electrode - Google Patents
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Description
本発明は、海水中や土中の電界強度を計測する銀−塩化銀電極の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silver-silver chloride electrode for measuring an electric field strength in seawater or soil.
海水中や土中の電界強度を計測する銀−塩化銀電極としては、焼結法による銀−塩化銀電極が使用されている。この電極は、銀の粉末を圧縮成形し、圧縮成形した成形体の表面を塩化させたものである。 As the silver-silver chloride electrode for measuring the electric field strength in seawater or soil, a silver-silver chloride electrode produced by a sintering method is used. This electrode is obtained by compression molding silver powder and chlorinating the surface of the compression molded product.
銀−塩化銀電極として、特許文献1、2に開示されたものが知られている。特許文献1、2の技術では、片面に一体に張り合わされた銀−塩化銀の混合粉の焼結体と銀板とで構成された銀−塩化銀電極が使用されている。
As a silver-silver chloride electrode, those disclosed in
銀−塩化銀電極の製造方法として、特許文献3に開示されたものが知られている。特許文献3の技術では、粒径が1μm以上2μm以下の酸化銀と粒径が1μm以上2μm以下の塩化銀と耐熱性ペーストとで構成された導電性ペーストをアルミナ基板上に印刷し、その後440℃で10分間焼成して作成する銀―塩化銀電極の製造方法が用いられている。
As a method for producing a silver-silver chloride electrode, the one disclosed in
生体用電極の製造方法として、特許文献4に開示されたものが知られている。特許文献4の技術では、導電性を有する電極基体と銀、塩化銀および酸化ホウ素の混合物とをペレット化してから電極基体上に担持させた生体用電極の製造方法が用いられている。また、特許文献4には、銀−塩化銀電極の製造方法として、陽極酸化法、焼結法、ペースト法などが例示されている。 As a method for producing a biological electrode, the one disclosed in Patent Document 4 is known. In the technique of Patent Document 4, a method for producing a biological electrode in which a conductive electrode substrate and a mixture of silver, silver chloride and boron oxide are pelletized and then supported on the electrode substrate is used. Further, Patent Document 4 exemplifies an anodic oxidation method, a sintering method, a paste method and the like as a method for producing a silver-silver chloride electrode.
また、生体電位を計測する銀−塩化銀電極として、非特許文献1、2に開示されたものが知られている。非特許文献1、2の技術では、細線状や円板状の形状の銀の表面を塩化させた電極が使用されている。これらの電極は、生体の微弱な電流を計測するために用いられる。
Further, as a silver-silver chloride electrode for measuring a bioelectric potential, those disclosed in
銀−塩化銀電極としては、特許文献1〜4、非特許文献1、2に開示されたものが知られている。しかしながら、海水中や土中の電界強度を計測する銀−塩化銀電極として用いられる前提ではないものが多い。
As the silver-silver chloride electrode, those disclosed in
ここで、表面が乾燥した状態の銀−塩化銀電極が海水中に投入される。微細な開気孔を有する銀−塩化銀電極は、開気孔の奥深くまで海水が浸透して粒子表面が均一に濡れ、一対の銀−塩化銀電極間の電位差が小さくなり、安定状態に到達する。この安定状態になるために、従来の銀−塩化銀電極は、長時間を要する課題があった。 Here, the silver-silver chloride electrode having a dry surface is put into seawater. In the silver-silver chloride electrode having fine pores, seawater permeates deep into the pores and the particle surface is uniformly wetted, the potential difference between the pair of silver-silver chloride electrodes becomes small, and a stable state is reached. The conventional silver-silver chloride electrode has a problem that it takes a long time to reach this stable state.
また、銀−塩化銀電極が細線状である場合には、μAレベルの微弱な電流が流れる領域での電界強度の計測には適している。しかし、mA以上の電流が流れる領域では、粒界腐食が急速に進行して銀−塩化銀電極の消耗が早いという課題があった。 Further, when the silver-silver chloride electrode has a fine wire shape, it is suitable for measuring the electric field strength in a region where a weak current of μA level flows. However, in the region where a current of mA or more flows, there is a problem that intergranular corrosion progresses rapidly and the silver-silver chloride electrode is quickly consumed.
さらに、従来の銀の粉末では、粒子の直径が小さいため、閉気孔が多数形成されてしまい、電界強度の計測に寄与する成形体の比表面積を大きくできない。ここで、閉気孔とは、成形体の表面に開口部がない空洞である。このため、検出可能な電界強度を小さくすることが困難である。このため、銀−塩化銀電極の電界強度の計測における感度が低いという課題があった。 Further, in the conventional silver powder, since the diameter of the particles is small, a large number of closed pores are formed, and the specific surface area of the molded body that contributes to the measurement of the electric field strength cannot be increased. Here, the closed pores are cavities having no openings on the surface of the molded product. Therefore, it is difficult to reduce the detectable electric field strength. Therefore, there is a problem that the sensitivity in measuring the electric field strength of the silver-silver chloride electrode is low.
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、海水中に投入されて安定状態に到達するまでの時間が短く、銀−塩化銀電極の劣化が抑制され、電界強度の計測における感度が高い銀−塩化銀電極の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention is for solving the above problems, the time required for the silver-silver chloride electrode to reach a stable state after being put into seawater is short, the deterioration of the silver-silver chloride electrode is suppressed, and the sensitivity in measuring the electric field strength is high. The purpose is to obtain a method for producing a high silver-silver chloride electrode.
(1)本発明の銀−塩化銀電極の製造方法は、銀粉末の成形体を成形する成形工程と、前記銀粉末の前記成形体を焼結させる焼結工程と、焼結させた前記銀粉末の焼結体の表面を塩化させる表面塩化工程と、を含む銀−塩化銀電極の製造方法であって、前記銀粉末は、球相当径30μm以上150μm以下の凝集粒子で構成され、前記凝集粒子を構成する単粒子の粒径が1μm以上50μm以下であり、前記凝集粒子の累積重量50%の球相当径が70μm以上100μm以下であり、アスペクト比が2.0を超え2.5以下の前記凝集粒子を20重量%以上35重量%以下含み、および、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の前記凝集粒子を5重量%以上10重量%以下含む組成であるものである。 (1) The method for producing a silver-silver chloride electrode of the present invention includes a molding step of molding a molded body of silver powder, a sintering step of sintering the molded body of the silver powder, and the sintered silver. A method for producing a silver-silver chloride electrode, which comprises a surface chloride step of chlorinating the surface of a sintered body of powder. The silver powder is composed of agglomerated particles having a sphere equivalent diameter of 30 μm or more and 150 μm or less, and the agglomeration The particle size of the single particles constituting the particles is 1 μm or more and 50 μm or less, the sphere equivalent diameter of the cumulative weight of the aggregated particles of 50% is 70 μm or more and 100 μm or less, and the aspect ratio is more than 2.0 and 2.5 or less. The composition contains 20% by weight or more and 35% by weight or less of the agglomerated particles, and 5% by weight or more and 10% by weight or less of the agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less.
ここで、球相当径が30μm以上の凝集粒子で構成される理由は、銀粉末の焼結体の塩化させた表面の細孔が小さくなり過ぎ、海水の浸透速度が低下することを回避するためである。
球相当径が150μm以下の凝集粒子で構成される理由は、銀粉末の焼結体の所定厚みに対して、表面積を保って海水との接触抵抗を低いレベルに保つためである。
単粒子の粒径が1μm以上である理由は、単離したときに比較的に少量で細孔を閉塞させ易いためである。
単粒子の粒径が50μm以下である理由は、あまり大き過ぎると、成形し難く、銀の粉末の製造工程上の制限があるためである。
凝集粒子の累積重量50%の球相当径が70μm以上である理由は、細孔の直径が小さくなり過ぎ、海水の浸透速度が低下することを回避するためである。
凝集粒子の累積重量50%の球相当径が100μm以下である理由は、銀粉末の成形体の表面積が小さくなって電極としての感度が低下することを回避するためである。
アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を含む理由は、アスペクト比の大きい粒子が混在すると、充填率を低くし、細孔容積を高めることができるからである。
アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を20重量%以上含んでいる理由は、比率が低くなると、充填率を低下させる効果が低下するためである。
アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を50重量%以下含んでいる理由は、あまり多過ぎると、成形し難く、銀の粉末の製造工程上の制限があるためである。
アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を含む理由は、アスペクト比の大きい長形の粒子が混在すると、成形体の強度を保ったままで、充填率を低くし、細孔容積を高めることができるからである。
アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を5重量%以上含んでいる理由は、比率が低くなると、成形体の強度を維持する効果が小さいためである。
アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を10重量%以下含んでいる理由は、あまり多過ぎると逆に成形し難くなるためである。
Here, the reason why the spheres are composed of aggregated particles having an equivalent diameter of 30 μm or more is to prevent the pores on the chlorinated surface of the sintered body of silver powder from becoming too small and the permeation rate of seawater from decreasing. Is.
The reason why it is composed of agglomerated particles having a sphere equivalent diameter of 150 μm or less is that the surface area is maintained and the contact resistance with seawater is kept at a low level with respect to a predetermined thickness of the sintered body of silver powder.
The reason why the particle size of the single particle is 1 μm or more is that the pores are easily clogged with a relatively small amount when isolated.
The reason why the particle size of the single particle is 50 μm or less is that if it is too large, it is difficult to mold and there is a limitation in the manufacturing process of the silver powder.
The reason why the sphere equivalent diameter of 50% of the cumulative weight of the agglomerated particles is 70 μm or more is to avoid that the diameter of the pores becomes too small and the permeation rate of seawater decreases.
The reason why the equivalent sphere diameter of 50% of the cumulative weight of the agglomerated particles is 100 μm or less is to avoid a decrease in the surface area of the silver powder molded product and a decrease in sensitivity as an electrode.
The reason why the aggregated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less are contained is that when particles having a large aspect ratio are mixed, the filling rate can be lowered and the pore volume can be increased.
The reason why the agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less are contained in an amount of 20% by weight or more is that when the ratio is low, the effect of lowering the filling rate is reduced.
The reason why the agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less are contained in an amount of 50% by weight or less is that if the aspect ratio is too large, it is difficult to mold and there is a limitation in the production process of silver powder.
The reason for containing agglomerated particles with an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less is that when long particles with a large aspect ratio are mixed, the strength of the molded body is maintained, the filling rate is lowered, and the pore volume is reduced. This is because it can be enhanced.
The reason why the agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less are contained in an amount of 5% by weight or more is that when the ratio is low, the effect of maintaining the strength of the molded product is small.
The reason why the agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less are contained in an amount of 10% by weight or less is that if the aspect ratio is too large, it becomes difficult to mold.
(2)前記成形工程では、前記銀粉末の前記成形体を圧縮成形し、前記焼結工程では、前記銀粉末の前記焼結体の厚みを2mm以上3mm以下に形成するものである。 (2) In the molding step, the molded product of the silver powder is compression-molded, and in the sintering step, the thickness of the sintered body of the silver powder is formed to be 2 mm or more and 3 mm or less.
銀粉末の焼結体の厚みを2mm以上に形成する理由は、リード線として直径1mmの銀線を内蔵しながら圧縮成形する場合に銀線の接着強度が低下することを抑制するためである。
銀粉末の焼結体の厚みを3mm以下に形成する理由は、細孔内への海水の浸透に時間がかかり、安定状態に到達するまでに時間を要することを回避するためである。
The reason for forming the thickness of the sintered body of silver powder to be 2 mm or more is to suppress a decrease in the adhesive strength of the silver wire when compression molding is performed while incorporating a silver wire having a diameter of 1 mm as a lead wire.
The reason for forming the thickness of the sintered body of the silver powder to be 3 mm or less is to avoid that it takes time for seawater to permeate into the pores and it takes time to reach a stable state.
(3)前記成形工程では、先端部を化学処理した銀線または短冊状の銀を前記銀粉末の前記成形体の内部に挿入し、一体として成形するものである。 (3) In the molding step, a silver wire or strip-shaped silver whose tip is chemically treated is inserted into the molded body of the silver powder and integrally molded.
(4)前記成形工程では、前記銀粉末の前記成形体を基材の上に形成するものである。 (4) In the molding step, the molded body of the silver powder is formed on the base material.
(5)前記基材として、銀またはこれに近い電気的特性を有する海水中でイオン化傾向の小さい金属板を用い、前記成形工程で前記基材の上に形成する前記銀粉末の前記成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下とするものである。 (5) As the base material, silver or a metal plate having a low ionization tendency in seawater having electrical characteristics close to the silver is used, and the molded product of the silver powder formed on the base material in the molding step. The thickness is 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
(6)前記基材として、多孔質または前記銀粉末が付着し易いセラミックス板を用い、
前記成形工程で前記基材の上に形成する前記銀粉末の前記成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下とするものである。
(6) As the base material, a ceramic plate to which the porous or silver powder easily adheres is used.
The thickness of the molded product of the silver powder formed on the base material in the molding step is 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
銀粉末の成形体の厚みを0.3mm以上とする理由は、表面積が小さくなって電極としての感度が低下することを回避するためである。
銀粉末の成形体の厚みを1.0mm以下とする理由は、海水の浸透速度の影響で、一対の電極間の電位差が安定するまでに時間が長くなることを回避するためである。
The reason why the thickness of the silver powder molded product is 0.3 mm or more is to avoid a decrease in surface area and a decrease in sensitivity as an electrode.
The reason why the thickness of the silver powder molded product is 1.0 mm or less is to avoid a long time until the potential difference between the pair of electrodes stabilizes due to the influence of the permeation rate of seawater.
本発明に係る銀−塩化銀電極の製造方法によれば、保管や維持管理に特殊な機構を必要とせず、かつ、表面を乾燥させた状態から海水中に設置すると速やかに海水が細孔内部に浸透し、短時間で安定して動作する銀−塩化銀電極を製造することができる。
また、細孔内部の深くまで塩化銀の薄膜層を形成することができ、検出信号レベルが大きい場合でも劣化が抑制される銀−塩化銀電極を製造することができる。
さらに、小型で電極間の間隔が小さく、電界強度の計測における感度が従来の電極より高い銀−塩化銀電極を製造することができる。
According to the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the present invention, no special mechanism is required for storage and maintenance, and when the surface is placed in seawater from a dry state, seawater quickly enters the pores. It is possible to produce a silver-silver chloride electrode that permeates into and operates stably in a short time.
Further, a thin film layer of silver chloride can be formed deep inside the pores, and a silver-silver chloride electrode whose deterioration is suppressed even when the detection signal level is high can be manufactured.
Further, it is possible to manufacture a silver-silver chloride electrode which is small in size, has a small distance between electrodes, and has higher sensitivity in measuring electric field strength than conventional electrodes.
以下に、本発明に係る銀−塩化銀電極の製造方法の実施の形態について説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the present invention will be described. The form of the drawings is an example, and does not limit the present invention. In addition, those having the same reference numerals in the respective figures are the same or equivalent thereof, which are common to the entire text of the specification. Further, in the drawings below, the relationship between the sizes of the constituent members may differ from the actual one.
実施の形態1.
銀−塩化銀電極の製造方法は、次の組成を有する銀粉末を用いる。具体的には、銀粉末は、球相当径30μm以上150μm以下の凝集粒子で構成されている。銀粉末は、凝集粒子を構成する単粒子の粒径が1μm以上50μm以下である。銀粉末は、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が70μm以上100μm以下である。銀粉末は、アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を20重量%以上35重量%以下含んでいる。銀粉末は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を5重量%以上10重量%以下含んだ組成である。
As a method for producing a silver-silver chloride electrode, silver powder having the following composition is used. Specifically, the silver powder is composed of agglomerated particles having a sphere-equivalent diameter of 30 μm or more and 150 μm or less. In the silver powder, the particle size of the single particles constituting the aggregated particles is 1 μm or more and 50 μm or less. The silver powder has a sphere equivalent diameter of 50% of the cumulative weight of the agglomerated particles of 70 μm or more and 100 μm or less. The silver powder contains 20% by weight or more and 35% by weight or less of agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less. The silver powder has a composition containing 5% by weight or more and 10% by weight or less of agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less.
図1は、本発明の実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法を示すフローチャート図である。
図1に示すように、銀−塩化銀電極の製造方法は、成形工程と、焼結工程と、表面塩化工程と、を含む。以下、各工程順に説明する。
FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the method for producing a silver-silver chloride electrode includes a molding step, a sintering step, and a surface chloride step. Hereinafter, each process will be described in order.
(成形工程)
成形工程では、上記組成を有する銀粉末の成形体を圧縮成形する。また、成形工程では、先端部を化学処理した銀線を銀粉末の成形体の内部に挿入し、一体として成形する。
なお、先端部を化学処理した銀線ではなく、先端部を化学処理した短冊状の銀を銀粉末の成形体の内部に挿入し、一体として成形するものでもよい。
(Molding process)
In the molding step, a silver powder molded body having the above composition is compression molded. Further, in the molding step, a silver wire whose tip is chemically treated is inserted into a silver powder molded body and integrally molded.
In addition, instead of the silver wire having the tip portion chemically treated, a strip-shaped silver having the tip portion chemically treated may be inserted into the silver powder molded body and integrally molded.
具体的には、リード線として直径1mmの銀線の先端を銀−塩化銀電極の寸法より小さい大きさの範囲内で曲げ加工する。この曲げ加工部および曲げ加工部からリード部に至る銀線を、メチルアルコール、エチルアルコールなどのアルコールで煮沸洗浄する。
次に、この銀線の曲げ加工部およびリード部を、5〜20重量%の硝酸水溶液中に50〜70℃で約3分間浸漬する。
純水洗浄したこの銀線を450〜600℃で5分間、電気炉中で焼鈍する。
金型を用いて、この曲げ加工部と、上記組成を有する銀粉末と、を成形圧力1.5MPa以下の圧力で、所定の厚みに一体成形加工する。これにより、銀粉末の成形体を得る。
Specifically, the tip of a silver wire having a diameter of 1 mm as a lead wire is bent within a size range smaller than the size of the silver-silver chloride electrode. The bent portion and the silver wire from the bent portion to the lead portion are boiled and washed with alcohol such as methyl alcohol or ethyl alcohol.
Next, the bent portion and the lead portion of the silver wire are immersed in a 5 to 20% by weight aqueous nitric acid solution at 50 to 70 ° C. for about 3 minutes.
The silver wire washed with pure water is annealed in an electric furnace at 450 to 600 ° C. for 5 minutes.
Using a mold, the bent portion and the silver powder having the above composition are integrally molded to a predetermined thickness at a molding pressure of 1.5 MPa or less. As a result, a silver powder molded product is obtained.
(焼結工程)
焼結工程では、銀粉末の成形体を焼結させる。また、焼結工程では、銀粉末の焼結体の厚みを2mm以上3mm以下に形成する。
(Sintering process)
In the sintering process, the silver powder molded body is sintered. Further, in the sintering step, the thickness of the sintered body of silver powder is formed to be 2 mm or more and 3 mm or less.
具体的には、銀粉末の成形体を、450〜600℃で15分間、電気炉中で焼結する。これにより、厚みが2mm以上3mm以下に形成された銀粉末の焼結体を得る。 Specifically, the silver powder molded product is sintered in an electric furnace at 450 to 600 ° C. for 15 minutes. As a result, a silver powder sintered body having a thickness of 2 mm or more and 3 mm or less is obtained.
(表面塩化工程)
表面塩化工程では、焼結させた銀粉末の焼結体の表面を塩化させる。
(Surface chloride process)
In the surface chlorination step, the surface of the sintered body of the sintered silver powder is chlorinated.
具体的には、海中電界強度の計測用の銀−塩化銀電極を製造する場合は、約3.5重量%の塩化ナトリウム水溶液中で、銀粉末の焼結体を陽極に配置すると共に銀電極を陰極に配置して、5〜20mAの直流電流を約24時間印加し、銀粉末の焼結体の表面に塩化銀皮膜を生成する。これにより、銀粉末の焼結体の表面を塩化させる。 Specifically, in the case of manufacturing a silver-silver chloride electrode for measuring the undersea electric current strength, a silver powder sintered body is placed on the anode in an aqueous sodium chloride solution of about 3.5% by weight, and the silver electrode is used. Is placed on the cathode, and a DC current of 5 to 20 mA is applied for about 24 hours to form a silver chloride film on the surface of the sintered body of silver powder. As a result, the surface of the sintered body of silver powder is chlorinated.
土中電界強度の計測用の銀−塩化銀電極の場合は、約3.8重量%の塩化カリウム水溶液中で、銀粉末の焼結体を陽極に配置すると共に銀電極を陰極に配置して、5〜20mAの直流電流を20時間以上印加し、銀粉末の焼結体の表面に塩化銀皮膜を生成する。これにより、銀粉末の焼結体の表面を塩化させる。 In the case of a silver-silver chloride electrode for measuring the electric current strength in soil, a sintered body of silver powder is placed on the anode and a silver electrode is placed on the cathode in an aqueous potassium chloride solution of about 3.8% by weight. , 5 to 20 mA of DC current is applied for 20 hours or more to form a silver chloride film on the surface of the sintered body of silver powder. As a result, the surface of the sintered body of silver powder is chlorinated.
(作用、効果)
一般に、粒子を成形し焼結させたものは、構成粒子の平均粒径に比例した径の細孔を有する。ピンホールなどからの液体の漏洩量については、孔の口径の4乗に比例し、粘度に反比例することが知られている。
この解析事例の式に基づき、海水中での細孔中の浸透速度を計算する。たとえば、細孔径が1μmφの場合には、水深50mの海中では、海水の浸透速度は約0.16μm/sである。
これに対して、細孔径が10μmφの場合には、水深50mの海中では、海水の浸透速度は約16μm/sであり、細孔径が1μmφの場合の100倍になる。
すなわち、平均粒径6μmの粒子で構成される場合の平均細孔径を約1μmφとすると、平均粒径60μmの粒子で構成される場合の平均細孔径は約10μmφであり、海水の浸透時間は、平均粒径6μmの粒子で構成される場合の1/100となることが分かる。
(Action, effect)
Generally, a molded and sintered particle has pores having a diameter proportional to the average particle size of the constituent particles. It is known that the amount of liquid leaked from a pinhole or the like is proportional to the fourth power of the diameter of the hole and inversely proportional to the viscosity.
Based on the formula of this analysis example, the permeation rate in the pores in seawater is calculated. For example, when the pore diameter is 1 μmφ, the permeation rate of seawater is about 0.16 μm / s in the sea at a depth of 50 m.
On the other hand, when the pore diameter is 10 μmφ, the permeation rate of seawater is about 16 μm / s in the sea at a depth of 50 m, which is 100 times higher than that when the pore diameter is 1 μmφ.
That is, assuming that the average pore diameter when composed of particles having an average particle diameter of 6 μm is about 1 μmφ, the average pore diameter when composed of particles having an average particle diameter of 60 μm is about 10 μmφ, and the permeation time of seawater is It can be seen that it is 1/100 of the case where the particles are composed of particles having an average particle size of 6 μm.
実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法では、球相当直径30μm以上150μm以下の凝集粒子で構成され、この凝集粒子を構成する単粒子の粒径が1μm以上50μm以下であり、その凝集粒子の累積重量50%の球相当径が70μm以上100μm以下の組成の銀粉末を用いる。これにより、この銀粉末を成形し、焼結させた後の細孔径を大きくすることができる。
ここで、球相当径が30μmより小さい場合には、生じる細孔径が小さくなり過ぎ、海水の浸透速度が低下し、一対の電極として安定するまでに時間を要することになる。一方、球相当径が150μmを超えると、銀粉末の成形体が有する表面積が低下するため、検出可能な電界強度が大きくなり、感度が低下する。
また、単粒子の粒径が1μmよりも小さい場合には、単離したときに比較的に少量で細孔を閉塞させ易くなってしまう。一方、単粒子の粒径が50μmを超える場合には、あまり大き過ぎると、成形し難く、銀の粉末の製造工程上の制限に引っ掛かってしまう。
さらに、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が70μmよりも小さい場合には、細孔の直径が小さくなり過ぎ、海水の浸透速度が低下し、一対の電極として安定するまでに時間を要することになる。一方、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が100μmを超える場合には、銀粉末の成形体の表面積が小さくなって電極としての感度が低下してしまう。
In the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, the particles are composed of aggregated particles having a sphere equivalent diameter of 30 μm or more and 150 μm or less, and the particle size of the single particles constituting the aggregated particles is 1 μm or more and 50 μm or less. A silver powder having a composition in which the cumulative weight of the agglomerated particles is 50% and the equivalent sphere diameter is 70 μm or more and 100 μm or less is used. Thereby, the pore diameter after molding and sintering this silver powder can be increased.
Here, when the sphere equivalent diameter is smaller than 30 μm, the generated pore diameter becomes too small, the permeation rate of seawater decreases, and it takes time to stabilize as a pair of electrodes. On the other hand, when the equivalent diameter of the sphere exceeds 150 μm, the surface area of the silver powder molded body decreases, so that the detectable electric field strength increases and the sensitivity decreases.
Further, when the particle size of the single particle is smaller than 1 μm, the pores are likely to be clogged with a relatively small amount when isolated. On the other hand, when the particle size of the single particle exceeds 50 μm, if it is too large, it is difficult to mold and it is caught in the limitation in the manufacturing process of the silver powder.
Further, when the sphere equivalent diameter of the cumulative weight of 50% of the aggregated particles is smaller than 70 μm, the diameter of the pores becomes too small, the permeation rate of seawater decreases, and it takes time to stabilize as a pair of electrodes. It will be. On the other hand, when the diameter equivalent to a sphere having a cumulative weight of 50% of the aggregated particles exceeds 100 μm, the surface area of the silver powder molded product becomes small and the sensitivity as an electrode decreases.
実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法では、銀−塩化銀電極は、アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を20重量%以上35重量%以下含み、および、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を5重量%以上10重量%以下含む組成の銀粉末を用いる。これにより、ブロッキング効果によって成形時の充填性が向上し、焼結時の収縮、緻密化が妨げられて焼結後の細孔径を保ち、表面の開気孔を多く保つことができる。また、球相当径が大きい銀粉末を使用しながら圧縮成形する厚みを小さくすることができる。
ここで、アスペクト比とは、凝集粒子の長径と短径の比(=長径/短径)のことである。粒度分布を有する球形の粒子は、その充填性が高くなる傾向がある。粒径比が1対10の球を混合したとき、粒径の小さい粒子が20〜30重量%の混合比のときに最大充填密度になり、内部に含まれる空孔を小さくすることが良く知られている。一方、アスペクト比の大きい長形の粒子が混在すると、成形体の強度を保ったままで、充填率を低くし、細孔容積を高めることができる。
ここで、アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を含む場合には、アスペクト比の大きい粒子が混在すると、充填率を低くし、細孔容積を高めることができる。アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を20重量%よりも少なく含む場合には、比率が低くなり過ぎ、充填率を低下させる効果が低下してしまう。一方、アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を、35重量%を超えて含む場合には、あまり多過ぎると、成形し難く、銀粉末の製造工程上の制限に引っ掛かってしまう。
また、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を含む場合には、アスペクト比の大きい長形の凝集粒子が混在すると、成形体の強度を保ったままで、充填率を低くし、細孔容積を高めることができる。アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を5重量%よりも少なく含む場合には、比率が低く過ぎると、成形体の強度を維持する効果が小さくなってしまう。一方、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を、10重量%を超えて含む場合には、あまり多過ぎると逆に成形し難くなってしまう。
In the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, the silver-silver chloride electrode contains 20% by weight or more and 35% by weight or less of agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less. , A silver powder having a composition containing 5% by weight or more and 10% by weight or less of agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less is used. As a result, the filling property at the time of molding is improved by the blocking effect, shrinkage and densification at the time of sintering are hindered, the pore diameter after sintering can be maintained, and many open pores on the surface can be maintained. In addition, the thickness of compression molding can be reduced while using silver powder having a large sphere-equivalent diameter.
Here, the aspect ratio is the ratio of the major axis to the minor axis (= major axis / minor axis) of the aggregated particles. Spherical particles with a particle size distribution tend to have higher filling properties. It is well known that when spheres with a particle size ratio of 1:10 are mixed, particles with a small particle size have a maximum packing density when the mixing ratio is 20 to 30% by weight, and the pores contained therein are reduced. Has been done. On the other hand, when long particles having a large aspect ratio are mixed, the filling rate can be lowered and the pore volume can be increased while maintaining the strength of the molded product.
Here, when agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less are included, if particles having a large aspect ratio are mixed, the filling rate can be lowered and the pore volume can be increased. When the agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less are contained in an amount of less than 20% by weight, the ratio becomes too low and the effect of lowering the filling rate is reduced. On the other hand, when agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less are contained in an amount of more than 35% by weight, if the amount is too large, it is difficult to mold and the silver powder is limited in the manufacturing process. It ends up.
Further, when agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less are contained, if long agglomerated particles having a large aspect ratio are mixed, the filling rate is lowered while maintaining the strength of the molded body. , The pore volume can be increased. When the agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less are contained in an amount of less than 5% by weight, if the ratio is too low, the effect of maintaining the strength of the molded product becomes small. On the other hand, when agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less are contained in an amount of more than 10% by weight, if the amount is too large, it becomes difficult to mold.
実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法では、銀−塩化銀電極は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を5重量%以上含む組成の銀粉末を用いることによって、球相当径が大きい銀粉末を使用できる。これにより、リード線として直径1mmの銀線を内蔵しながら圧縮成形して焼結する銀粉末の焼結体の厚みを2mm以上3mm以下に形成することができる。
アスペクト比の大きい長形の凝集粒子が混在すると、銀粉末の成形体の強度を保ったままで、充填率を低くし、銀粉末の焼結体の厚みを3mm以下に形成することができる。銀粉末の焼結体の厚みを2mm以下に形成した場合には、銀−塩化銀電極内部に挿入するリード線としての銀線の接着強度が低下するという欠点がある。また、球相当径が150μmを超えると、さらに接着強度が低下する。
In the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, the silver-silver chloride electrode uses a silver powder having a composition containing 5% by weight or more of agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. Therefore, silver powder having a large equivalent diameter of spheres can be used. As a result, the thickness of the sintered body of silver powder to be compression-molded and sintered while incorporating a silver wire having a diameter of 1 mm as a lead wire can be formed to be 2 mm or more and 3 mm or less.
When long agglomerated particles having a large aspect ratio are mixed, the filling rate can be lowered and the thickness of the sintered body of silver powder can be formed to 3 mm or less while maintaining the strength of the molded body of silver powder. When the thickness of the sintered body of the silver powder is formed to be 2 mm or less, there is a drawback that the adhesive strength of the silver wire as the lead wire inserted into the silver-silver chloride electrode is lowered. Further, when the equivalent diameter of the sphere exceeds 150 μm, the adhesive strength is further lowered.
実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法では、先端部を化学処理した銀線または短冊状の銀を成形体の内部に挿入し、一体として成形し、焼結して銀−塩化銀電極を製造する。これにより、銀−塩化銀電極のリード線の接着強度を大きくすることができる。 In the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, a silver wire or strip-shaped silver whose tip is chemically treated is inserted into a molded body, integrally molded, and sintered to silver-chloride. Manufacture silver electrodes. As a result, the adhesive strength of the lead wire of the silver-silver chloride electrode can be increased.
従来の銀粉末を圧縮成形し、その表面を塩化させたものでは、構成する銀−塩化銀電極の平均粒子径が4μm以上8μm以下と小さい。このため、従来の銀−塩化銀電極の平均細孔径も0.7μm以上1.3μm以下と小さい。したがって、表面が乾燥した状態の従来の銀−塩化銀電極を海水中に投入した際に、細孔の奥深くまで海水が浸透して粒子表面が均一に濡れ、一対の銀−塩化銀電極間の電位差が小さくなり、安定状態に到達するのに長時間を要していた。
一方、実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、平均細孔径が4μm以上10μm以下と大きい。したがって、表面が乾燥した状態の銀−塩化銀電極を海水中に投入した際に、細孔の奥深くまで海水が浸透して粒子表面が均一に濡れ、一対の銀−塩化銀電極間の電位差が小さくなり、安定状態に到達するのに短時間で済む。
In the conventional silver powder obtained by compression molding and chlorinating the surface thereof, the average particle size of the constituent silver-silver chloride electrodes is as small as 4 μm or more and 8 μm or less. Therefore, the average pore diameter of the conventional silver-silver chloride electrode is as small as 0.7 μm or more and 1.3 μm or less. Therefore, when a conventional silver-silver chloride electrode having a dry surface is put into seawater, the seawater permeates deep into the pores and the particle surface is uniformly wetted, and between the pair of silver-silver chloride electrodes. The potential difference became small, and it took a long time to reach a stable state.
On the other hand, the silver-silver chloride electrode produced by the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment has a large average pore diameter of 4 μm or more and 10 μm or less. Therefore, when a silver-silver chloride electrode with a dry surface is put into seawater, the seawater permeates deep into the pores and the particle surface is uniformly wetted, resulting in a potential difference between the pair of silver-silver chloride electrodes. It becomes smaller and takes less time to reach a stable state.
また、従来の銀−塩化銀電極の平均細孔径が0.7μm以上1.3μm以下と小さく、かつ充填密度が高い。このため、開気孔の表面に占める割合も小さかった。このような従来の銀−塩化銀電極は、電界強度の計測に寄与する成形体の比表面積を大きくできない。そのため、感度を上げるためには銀−塩化銀電極の面積を大きくしなければならなかった。
一方、実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、上記のように平均細孔径が4μm以上10μm以下と大きい。したがって、電界強度の計測に寄与する成形体の比表面積を大きくできる。そのため、感度を上げるために銀−塩化銀電極の面積を大きくする必要がなく、小型化が図れる。
Further, the average pore diameter of the conventional silver-silver chloride electrode is as small as 0.7 μm or more and 1.3 μm or less, and the packing density is high. Therefore, the proportion of the open pores on the surface was small. Such a conventional silver-silver chloride electrode cannot increase the specific surface area of the molded product, which contributes to the measurement of the electric field strength. Therefore, in order to increase the sensitivity, the area of the silver-silver chloride electrode had to be increased.
On the other hand, in the silver-silver chloride electrode produced by the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, the average pore diameter is as large as 4 μm or more and 10 μm or less as described above. Therefore, the specific surface area of the molded product that contributes to the measurement of the electric field strength can be increased. Therefore, it is not necessary to increase the area of the silver-silver chloride electrode in order to increase the sensitivity, and the size can be reduced.
また、従来の銀粉末では粒子の直径が小さく、かつ充填密度が高いため、閉気孔が多数発生していた。このため、電界強度の計測に寄与する成形体の比表面積を大きくできず、検出可能な電界強度を小さくすることが困難であった。ここで、閉気孔とは成形体の表面に開口部がない空洞を意味する。
一方、実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、銀粉末の粒子の直径が30μm以上と大きく、かつ充填密度が低いため、閉気孔の発生が抑制できる。このため、電界強度の計測に寄与する成形体の比表面積を大きくでき、検出可能な電界強度を小さくすることができる。したがって、感度が高い。
Further, in the conventional silver powder, since the particle diameter is small and the packing density is high, a large number of closed pores are generated. Therefore, the specific surface area of the molded product, which contributes to the measurement of the electric field strength, cannot be increased, and it is difficult to reduce the detectable electric field strength. Here, the closed pores mean a cavity having no opening on the surface of the molded product.
On the other hand, in the silver-silver chloride electrode produced by the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, the diameter of the silver powder particles is as large as 30 μm or more and the filling density is low, so that closed pores are generated. Can be suppressed. Therefore, the specific surface area of the molded product that contributes to the measurement of the electric field strength can be increased, and the detectable electric field strength can be reduced. Therefore, the sensitivity is high.
図2は、塩化銀層の一部が腐食剥離した銀−塩化銀線の断面写真を示す図である。
従来の細線状の銀−塩化銀電極は、μAレベルの微弱な電流が流れる領域での電界強度の計測には適している。しかし、図2に示すように、この電極は、mA以上の電流が流れる領域では、粒界腐食が急速に進行して銀−塩化銀電極の消耗が早かった。
一方、実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、粒子と粒子の接合部の面積が大きいため、μAレベルおよびmA以上の電流が流れる領域でも、粒界腐食の進行が緩和され、銀−塩化銀電極の使用耐久性が向上する。
FIG. 2 is a cross-sectional photograph of a silver-silver chloride wire in which a part of the silver chloride layer is corroded and peeled off.
The conventional fine wire-shaped silver-silver chloride electrode is suitable for measuring the electric field strength in a region where a weak current of μA level flows. However, as shown in FIG. 2, in this electrode, intergranular corrosion rapidly progressed in the region where a current of mA or more flows, and the silver-silver chloride electrode was consumed quickly.
On the other hand, in the silver-silver chloride electrode manufactured by the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, since the area of the particle-to-particle junction is large, even in a region where a current of μA level or mA or more flows. , The progress of intergranular corrosion is alleviated, and the durability of the silver-silver chloride electrode is improved.
従来の銀−塩化銀電極の製造方法では、直接リード線端を銀ペーストにて焼結体に固定する方法は、リード線の接着強度が小さく、リード線が剥離するおそれがあった。
一方、実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、粒子と一体化して焼結されるため、リード線の接着強度が高く、リード線が剥離し難く、銀−塩化銀電極の使用耐久性が向上する。
In the conventional method for manufacturing a silver-silver chloride electrode, in the method of directly fixing the lead wire end to the sintered body with silver paste, the adhesive strength of the lead wire is low, and the lead wire may be peeled off.
On the other hand, in the silver-silver chloride electrode manufactured by the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, since the electrode is integrally sintered with the particles, the adhesive strength of the lead wire is high and the lead wire is peeled off. It is difficult to do, and the durability of the silver-silver chloride electrode is improved.
以上のように、実施の形態1に係る銀−塩化銀電極の製造方法によれば、保管や維持管理に特殊な機構を必要とせず、かつ、表面を乾燥させた状態から海水中に設置すると速やかに海水が細孔内部に浸透し、短時間で安定して動作する銀−塩化銀電極を製造することができる。
また、細孔内部の深くまで塩化銀の薄膜層を形成することができ、検出信号レベルが大きい場合でも劣化が抑制される銀−塩化銀電極を製造することができる。
さらに、小型で電極間の間隔が小さいため、比較的近距離においても対象物体の位置の特定が行い易い。また、比表面積が大きく、かつ一対の電極の電位差が非常に小さいため、電界強度の計測における感度が従来の電極より1000倍以上高い銀−塩化銀電極を製造することができる。
As described above, according to the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the first embodiment, when it is installed in seawater from a state where the surface is dried without requiring a special mechanism for storage and maintenance. Seawater quickly permeates the inside of the pores, and a silver-silver chloride electrode that operates stably in a short time can be manufactured.
Further, a thin film layer of silver chloride can be formed deep inside the pores, and a silver-silver chloride electrode whose deterioration is suppressed even when the detection signal level is high can be manufactured.
Further, since it is small and the distance between the electrodes is small, it is easy to identify the position of the target object even at a relatively short distance. Further, since the specific surface area is large and the potential difference between the pair of electrodes is very small, it is possible to manufacture a silver-silver chloride electrode whose sensitivity in measuring the electric field strength is 1000 times or more higher than that of the conventional electrode.
(実施例1)
図3は、本発明の実施の形態1の実施例1における銀粉末のSEM写真を示す図である。
図3に示す実施例1の銀粉末は、実施の形態1と同様の組成である。実施例1の銀粉末は、球相当直径30μm以上140μm以下の凝集粒子で構成されている。そして、実施例1の銀粉末は、その凝集粒子の累積重量50%の球相当径が89μmである。また、実施例1の銀粉末は、40Wホモジナイザで分散させたときの単粒子の平均粒径が26μmである。実施例1の銀粉末は、アスペクト比2.5を超え5.0以下の凝集粒子が7.8重量%であった。この銀粉末を用いて、直径25mmの成形体を作成し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した銀−塩化銀電極を作成した。この電極の厚みは、3.1mmであった。
(Example 1)
FIG. 3 is a diagram showing an SEM photograph of the silver powder in Example 1 of the first embodiment of the present invention.
The silver powder of Example 1 shown in FIG. 3 has the same composition as that of the first embodiment. The silver powder of Example 1 is composed of agglomerated particles having a sphere-equivalent diameter of 30 μm or more and 140 μm or less. The silver powder of Example 1 has a sphere-equivalent diameter of 89 μm with a cumulative weight of 50% of the aggregated particles. Further, the silver powder of Example 1 has an average particle size of 26 μm as a single particle when dispersed with a 40 W homogenizer. The silver powder of Example 1 contained 7.8% by weight of agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. Using this silver powder, a molded product having a diameter of 25 mm was prepared and sintered to prepare a silver-silver chloride electrode having a silver chloride film formed on the surface. The thickness of this electrode was 3.1 mm.
(実施例2)
実施例1と同様の銀粉末を用いて、直径25mmの成形体を作成し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した銀−塩化銀電極を作成した。この電極の厚みは、2.9mmであった。
(Example 2)
Using the same silver powder as in Example 1, a molded product having a diameter of 25 mm was prepared and sintered to prepare a silver-silver chloride electrode having a silver chloride film formed on the surface. The thickness of this electrode was 2.9 mm.
(比較例1)
実施例1と同様の銀粉末を用いて、直径25mmの成形体を作成し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した銀−塩化銀電極を作成した。この電極の厚みは、3.6mmであった。
(Comparative Example 1)
Using the same silver powder as in Example 1, a molded product having a diameter of 25 mm was prepared and sintered to prepare a silver-silver chloride electrode having a silver chloride film formed on the surface. The thickness of this electrode was 3.6 mm.
(比較例2)
図4は、本発明の実施の形態1の比較例2における銀粉末のSEM写真を示す図である。
図4に示す比較例2の銀粉末は、球相当直径20μm以上85μm以下の凝集粒子で構成されている。比較例2の銀粉末は、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が53μmである。比較例2の銀粉末は、40Wホモジナイザで分散させたときの単粒子の平均粒径が26μmである。比較例2の銀粉末は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の粒子が3.1重量%である。この銀粉末を用いて、直径25mmの成形体を作成し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した電極を作成した。この電極の厚みは、3.2mmであった。
(Comparative Example 2)
FIG. 4 is a diagram showing an SEM photograph of silver powder in Comparative Example 2 of
The silver powder of Comparative Example 2 shown in FIG. 4 is composed of agglomerated particles having a sphere-equivalent diameter of 20 μm or more and 85 μm or less. The silver powder of Comparative Example 2 has a sphere-equivalent diameter of 53 μm with a cumulative weight of 50% of agglomerated particles. The silver powder of Comparative Example 2 has an average particle size of 26 μm as a single particle when dispersed with a 40 W homogenizer. The silver powder of Comparative Example 2 contains 3.1% by weight of particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. Using this silver powder, a molded product having a diameter of 25 mm was prepared and sintered to prepare an electrode having a silver chloride film formed on the surface. The thickness of this electrode was 3.2 mm.
(比較例3)
図5は、本発明の実施の形態1の比較例3における銀粉末のSEM写真を示す図である。
図5に示す比較例3の銀粉末は、球相当直径10μm以上95μm以下の凝集粒子で構成されている。比較例3の銀粉末は、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が53μmである。比較例3の銀粉末は、40Wホモジナイザで分散させたときの単粒子の平均粒径が6.9μmである。比較例3の銀粉末は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の粒子が0.5重量%である。この銀粉末を用いて、直径25mmの成形体を作成し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した電極を作成した。この電極の厚みは、3.3mmであった。
(Comparative Example 3)
FIG. 5 is a diagram showing an SEM photograph of silver powder in Comparative Example 3 of
The silver powder of Comparative Example 3 shown in FIG. 5 is composed of agglomerated particles having a sphere-equivalent diameter of 10 μm or more and 95 μm or less. The silver powder of Comparative Example 3 has a sphere-equivalent diameter of 53 μm with a cumulative weight of 50% of agglomerated particles. The silver powder of Comparative Example 3 has an average particle size of 6.9 μm as a single particle when dispersed with a 40 W homogenizer. The silver powder of Comparative Example 3 contains 0.5% by weight of particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. Using this silver powder, a molded product having a diameter of 25 mm was prepared and sintered to prepare an electrode having a silver chloride film formed on the surface. The thickness of this electrode was 3.3 mm.
図6は、本発明の実施の形態1の実施例1、2および比較例1〜3における銀−塩化銀電極の特性を示す図である。
海水中での実使用に際しては、安定時間が30分以下であり、かつ銀−塩化銀電極間のオフセット電位が低いことが望ましい。オフセット電位の安定性は、塩化銀皮膜の生成方法に拠る。安定時間は、銀粉末の焼結体の厚さと銀粉末を組成する粒子の形状および平均粒径に依存する。このことは、図6より明らかである。
FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the silver-silver chloride electrodes in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 according to the first embodiment of the present invention.
For actual use in seawater, it is desirable that the stabilization time is 30 minutes or less and the offset potential between the silver and silver chloride electrodes is low. The stability of the offset potential depends on the method of forming the silver chloride film. The stabilization time depends on the thickness of the sintered body of the silver powder and the shape and average particle size of the particles constituting the silver powder. This is clear from FIG.
図6に示すように、実施例1、2の銀−塩化銀電極では、海水中に投入してから安定状態に到達するまでの安定時間が30分以下にできた。これらの実施例1、2による銀−塩化銀電極は、1年間にわたる実海面試験において安定した特性を示すことが確認されている。 As shown in FIG. 6, in the silver-silver chloride electrodes of Examples 1 and 2, the stabilization time from being put into seawater to reaching the stable state could be 30 minutes or less. It has been confirmed that the silver-silver chloride electrodes according to Examples 1 and 2 exhibit stable characteristics in a one-year actual sea level test.
一方、比較例1の銀−塩化銀電極では、実施例1と同じ銀粉末を使用しながら、安定時間が長かった。これは、銀粉末の焼結体の厚さが3mmよりも大きかったためである。
また、比較例2、3の銀−塩化銀電極では、安定時間が比較例1の銀−塩化銀電極よりも更に長かった。これらの比較例1〜3の銀−塩化銀電極は、いずれも銀粉末の焼結体の嵩密度が高く、開気孔率が小さい。
比較例2、3の銀−塩化銀電極は、いずれも成形し難く、ともに成形時の圧力を高くせざるを得なかった。その結果として、開気孔率が小さく、かつ平均細孔径が小さくなった。
比較例2、3の銀−塩化銀電極が成形し難かった原因は、銀粉末の形状と粒子径および粒度分布に原因があると考えられる。
比較例2の銀−塩化銀電極の原料銀粉末は、アスペクト比の大きい凝集粒子の割合が少なく、球相当最大粒径の大きさが小さかった。また、比較例3の銀−塩化銀電極の原料銀粉末は、アスペクト比の大きい凝集粒子がほとんどなく、単粒子の平均径が小さかった。
On the other hand, in the silver-silver chloride electrode of Comparative Example 1, the stabilization time was long while using the same silver powder as in Example 1. This is because the thickness of the sintered body of silver powder was larger than 3 mm.
In addition, the silver-silver chloride electrodes of Comparative Examples 2 and 3 had a longer stabilization time than the silver-silver chloride electrodes of Comparative Example 1. In each of these silver-silver chloride electrodes of Comparative Examples 1 to 3, the bulk density of the sintered body of silver powder is high, and the open porosity is small.
The silver-silver chloride electrodes of Comparative Examples 2 and 3 were all difficult to mold, and both had to increase the pressure during molding. As a result, the open porosity was small and the average pore diameter was small.
The reason why the silver-silver chloride electrodes of Comparative Examples 2 and 3 were difficult to mold is considered to be the shape, particle size and particle size distribution of the silver powder.
In the raw material silver powder of the silver-silver chloride electrode of Comparative Example 2, the proportion of agglomerated particles having a large aspect ratio was small, and the size of the maximum particle size equivalent to a sphere was small. Further, in the raw material silver powder of the silver-silver chloride electrode of Comparative Example 3, there were almost no aggregated particles having a large aspect ratio, and the average diameter of the single particles was small.
実施の形態2.
以下、実施の形態2について説明する。実施の形態2では、主に実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
銀−塩化銀電極の製造方法は、上記実施の形態1と同様の組成を有する銀粉末を用いる。銀−塩化銀電極の製造方法は、図1に示す上記実施の形態1と同様に、成形工程と、焼結工程と、表面塩化工程と、を含む。
Hereinafter, the second embodiment will be described. In the second embodiment, the points different from the first embodiment will be mainly described.
As a method for producing a silver-silver chloride electrode, silver powder having the same composition as that of the first embodiment is used. The method for producing a silver-silver chloride electrode includes a molding step, a sintering step, and a surface chlorination step, as in the first embodiment shown in FIG.
図7は、本発明の実施の形態2に係る銀−塩化銀電極100の構造の断面を示す説明図である。
図7に示すように、実施の形態2で製造される銀−塩化銀電極100は、表面が塩化させられた銀粉末の焼結体で構成される銀−塩化銀電極部1と、銀−塩化銀電極部1を支持する基材2と、基材2と一体加工、ねじ込みまたは銀ロウ付けした同一材質の細い丸棒3と、を備えている。
FIG. 7 is an explanatory view showing a cross section of the structure of the silver-
As shown in FIG. 7, the silver-
(成形工程)
成形工程では、上記組成を有する銀粉末の成形体を圧縮成形する。また、成形工程では、先端部を化学処理した銀線を銀粉末の成形体の内部に挿入し、一体として成形する。成形工程では、銀粉末の成形体を基材の上に形成する。また、成形工程で基材の上に形成する銀粉末の成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下とする。
なお、先端部を化学処理した銀線ではなく、先端部を化学処理した短冊状の銀を銀粉末の成形体の内部に挿入し、一体として成形するものでもよい。
(Molding process)
In the molding step, a silver powder molded body having the above composition is compression molded. Further, in the molding step, a silver wire whose tip is chemically treated is inserted into a silver powder molded body and integrally molded. In the molding process, a silver powder molded body is formed on the base material. Further, the thickness of the molded body of silver powder formed on the base material in the molding step is set to 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
In addition, instead of the silver wire having the tip portion chemically treated, a strip-shaped silver having the tip portion chemically treated may be inserted into the silver powder molded body and integrally molded.
銀−塩化銀電極の基材として、銀またはこれに近い電気的特性を有する海水中でイオン化傾向の小さい金属板を用いる場合について説明する。
具体的には、銀−塩化銀電極の基材となる所定形状の銀、金、白金などの金属板を、メチルアルコール、エチルアルコールなどのアルコールで煮沸洗浄する。次に、この金属板の片面を樹脂でコーティングし、5〜20重量%の硝酸水溶液中に50〜70℃で約3分間浸漬する。
この金属板を純水洗浄し、樹脂コーティング層を取り除いた後、さらに450〜600℃で5分間、電気炉中で焼鈍する。
金型を用いて、この金属板の化学処理した面上に上記組成を有する銀粉末を成形圧力1.5MPa以下の圧力で、銀粉末の成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下に一体成形加工する。これにより、基材上に形成された銀粉末の成形体を得る。
A case where a metal plate having a low ionization tendency in seawater having silver or similar electrical characteristics is used as the base material of the silver-silver chloride electrode will be described.
Specifically, a metal plate of a predetermined shape such as silver, gold, or platinum, which is a base material of a silver-silver chloride electrode, is boiled and washed with alcohol such as methyl alcohol or ethyl alcohol. Next, one side of this metal plate is coated with a resin and immersed in a 5 to 20% by weight aqueous nitric acid solution at 50 to 70 ° C. for about 3 minutes.
The metal plate is washed with pure water to remove the resin coating layer, and then annealed in an electric furnace at 450 to 600 ° C. for 5 minutes.
Using a mold, silver powder having the above composition is formed on the chemically treated surface of this metal plate at a molding pressure of 1.5 MPa or less, and the thickness of the silver powder molded body is reduced to 0.3 mm or more and 1.0 mm or less. Integral molding process. As a result, a molded product of silver powder formed on the base material is obtained.
また、銀−塩化銀電極の基材として、多孔質または上記組成を有する銀粉末が付着し易いセラミックス板を用いる場合について説明する。
具体的には、銀−塩化銀電極の基材となるコージエライト、アルミナ、マグネシアなどのセラミックス素材を銀−塩化銀電極の基材とする。この場合には、緻密なセラミックス素材の場合には、表面の粗度が20μm以上であることが望ましく、必要に応じて片面にサンドブラスト処理などを施すことが望ましい。
このセラミックス素材の基材を純水で洗浄し、表面の無機質の付着物などを取り除く。このとき、超音波洗浄器を使用することもできる。
次に、このセラミックス素材の基材を、メチルアルコール、エチルアルコールなどのアルコールで煮沸洗浄する。
Further, a case where a ceramic plate to which porous or silver powder having the above composition easily adheres is used as the base material of the silver-silver chloride electrode will be described.
Specifically, a ceramic material such as cordierite, alumina, or magnesia, which is the base material of the silver-silver chloride electrode, is used as the base material of the silver-silver chloride electrode. In this case, in the case of a dense ceramic material, it is desirable that the surface roughness is 20 μm or more, and it is desirable to perform sandblasting treatment on one side as necessary.
The base material of this ceramic material is washed with pure water to remove inorganic deposits on the surface. At this time, an ultrasonic cleaner can also be used.
Next, the base material of this ceramic material is boiled and washed with alcohol such as methyl alcohol and ethyl alcohol.
セラミックス素材を基材とする場合には、リード線を取り付ける素材として厚さ0.3mmの短冊状の銀の板を用意する。
この銀の板をメチルアルコール、エチルアルコールなどのアルコールで煮沸洗浄する。
次に、この銀の板を、5〜20重量%の硝酸水溶液中に50〜70℃で約3分間浸漬する。さらに銀の板を純水洗浄し、450〜600℃で5分間、電気炉中で焼鈍する。
金型を用いて、セラミックス素材を基材の表面の粗度が20μm以上である面上に、上記組成の銀粉末と化学処理した短冊状の銀の板とを成形圧力1.5MPa以下の圧力で、銀粉末の成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下に一体成形加工する。これにより、基材上に形成された銀粉末の成形体を得る。
When a ceramic material is used as the base material, a strip-shaped silver plate having a thickness of 0.3 mm is prepared as a material for attaching the lead wire.
This silver plate is boiled and washed with alcohol such as methyl alcohol and ethyl alcohol.
Next, the silver plate is immersed in a 5 to 20% by weight aqueous nitric acid solution at 50 to 70 ° C. for about 3 minutes. Further, the silver plate is washed with pure water and annealed in an electric furnace at 450 to 600 ° C. for 5 minutes.
Using a mold, a silver powder having the above composition and a chemically treated strip-shaped silver plate are formed on a surface of a ceramic material having a surface roughness of 20 μm or more at a pressure of 1.5 MPa or less. Then, the thickness of the silver powder molded body is integrally molded to 0.3 mm or more and 1.0 mm or less. As a result, a molded product of silver powder formed on the base material is obtained.
(焼結工程)
焼結工程では、銀粉末の成形体を焼結させる。
(Sintering process)
In the sintering process, the silver powder molded body is sintered.
具体的には、銀粉末の成形体を、450〜600℃で15分間、電気炉中で焼結する。 Specifically, the silver powder molded product is sintered in an electric furnace at 450 to 600 ° C. for 15 minutes.
(表面塩化工程)
表面塩化工程では、焼結させた銀粉末の焼結体の表面を塩化させる。
(Surface chloride process)
In the surface chlorination step, the surface of the sintered body of the sintered silver powder is chlorinated.
基材に金属板を用いる場合には、樹脂コーティング層を取り除いた側にリード線を取り付けた後、再度樹脂でコーティングし、約3.5重量%の塩化ナトリウム水溶液中で、この銀粉末の焼結体を陽極に配置すると共に銀電極を陰極に配置して、5〜20mAの直流電流を約24時間印加し、銀粉末の焼結体の表面に塩化銀皮膜を生成する。これにより、銀粉末の焼結体の表面を塩化させる。 When a metal plate is used as the base material, the lead wire is attached to the side from which the resin coating layer has been removed, then coated again with resin, and the silver powder is fired in an aqueous solution of about 3.5% by weight of sodium chloride. The body is placed on the anode and the silver electrode is placed on the cathode, and a DC current of 5 to 20 mA is applied for about 24 hours to form a silver chloride film on the surface of the silver powder sintered body. As a result, the surface of the sintered body of silver powder is chlorinated.
一方、基材にセラミックス素材を用いる場合には、短冊状の銀の板にリード線を取り付けた後、3.5重量%の塩化ナトリウム水溶液中で、この銀粉末の焼結体を陽極に配置すると共に銀電極を陰極に配置して、5〜20mAの直流電流を約24時間印加し、銀粉末の焼結体の表面に塩化銀皮膜を生成する。これにより、銀粉末の焼結体の表面を塩化させる。 On the other hand, when a ceramic material is used as the base material, a lead wire is attached to a strip-shaped silver plate, and then the sintered body of this silver powder is placed on the anode in a 3.5 wt% sodium chloride aqueous solution. At the same time, a silver electrode is placed on the cathode, and a DC current of 5 to 20 mA is applied for about 24 hours to form a silver chloride film on the surface of the sintered body of the silver powder. As a result, the surface of the sintered body of silver powder is chlorinated.
(作用、効果)
実施の形態2に係る銀−塩化銀電極の製造方法では、銀−塩化銀電極は、銀粉末の成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下としている。この場合に、銀、金、白金などの金属の基材または多孔体の基材上に銀粉末の成形体を形成し、これを塩化して銀−塩化銀電極としている。あるいは、コージエライト、アルミナ、マグネシアなどのセラミックス素材の基材または多孔体の基材上に銀粉末の成形体を形成し、これを塩化して銀−塩化銀電極としている。
ここで、銀粉末の成形体の厚みを0.3mmよりも薄くすると、表面積が小さくなるために電極としての感度が低下する。一方、銀粉末の成形体の厚みを1.0mmよりも厚くすると、海水の浸透速度の影響で一対の電極間の電位差が安定するまでの安定時間が長くなる。
(Action, effect)
In the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the second embodiment, the silver-silver chloride electrode has a silver powder molded body having a thickness of 0.3 mm or more and 1.0 mm or less. In this case, a silver powder molded body is formed on a metal base material such as silver, gold, or platinum or a porous base material, and this is chloride to form a silver-silver chloride electrode. Alternatively, a silver powder molded body is formed on a base material of a ceramic material such as cordierite, alumina, or magnesia or a base material of a porous body, and this is chloride to form a silver-silver chloride electrode.
Here, if the thickness of the silver powder molded product is made thinner than 0.3 mm, the surface area becomes smaller and the sensitivity as an electrode decreases. On the other hand, if the thickness of the silver powder molded body is made thicker than 1.0 mm, the stabilization time until the potential difference between the pair of electrodes stabilizes becomes longer due to the influence of the permeation rate of seawater.
従来の銀粉末と塩化銀粉末をペースト状にして基板上に塗布し、焼結させたものでは、塩化銀の融点が449℃である。このため、449℃以下の温度で焼結させなければならない。この場合には、焼結強度が低く、基材との結合や粒子間の結合力が小さかった。また、粒子径の小さなものを使用すると、多孔質で比表面積の大きな焼結体を形成することが困難であった。そのため、銀、塩化銀および酸化ホウ素の混合物をペレット化してから使用するなどの手順を踏む必要があった。これらの銀−塩化銀電極では、介在物の存在から、生体の電位レベルの計測は可能であるが、それ以下の極微弱な電界強度を計測するには適していない。
一方、実施の形態2に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、450℃を超える温度で焼結可能なため、基材との結合や粒子間の結合力を上げられる。
The melting point of silver chloride is 449 ° C. in the conventional silver powder and silver chloride powder which are made into a paste, applied on a substrate, and sintered. Therefore, it must be sintered at a temperature of 449 ° C. or lower. In this case, the sintering strength was low, and the bonding force with the base material and the bonding force between the particles were small. Further, when a sintered body having a small particle size is used, it is difficult to form a sintered body that is porous and has a large specific surface area. Therefore, it was necessary to take steps such as pelletizing a mixture of silver, silver chloride and boron oxide before using it. With these silver-silver chloride electrodes, it is possible to measure the potential level of the living body due to the presence of inclusions, but it is not suitable for measuring the extremely weak electric field strength below that level.
On the other hand, the silver-silver chloride electrode produced by the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the second embodiment can be sintered at a temperature exceeding 450 ° C., and therefore has a bonding force with a base material and a bonding force between particles. Can be raised.
従来の銀−塩化銀電極、特に生体用のものでは、その計測電位は次のようなレベルである。たとえば、茶樹の場合には、日射の有無で約10mVの変動、硫安の施肥で約30mVの変動である。また、ヤリイカの実験では、神経細胞にナトリウムイオンの一時的な流入が起こることで膜電位がプラス側に変化して活動電位が生じることなどが確認されている。この現象は電気化学的なものなので、イオン濃度との関係が大きく、その電位の大きさは数十mV以上である。そのため、DCO(Direct Current Offset voltage)が1〜10mV程度であれば十分に使用可能である。
一方、実施の形態2に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、DCOが10μV以下であるため、海水中の背景雑音レベル程度にまで感度を高められる。
Conventional silver-silver chloride electrodes, especially those for living organisms, have the following measured potentials. For example, in the case of tea plants, the fluctuation is about 10 mV depending on the presence or absence of solar radiation, and the fluctuation is about 30 mV depending on the fertilization of ammonium sulfate. In addition, in squid experiments, it has been confirmed that a temporary influx of sodium ions into nerve cells causes the membrane potential to change to the positive side and generate an action potential. Since this phenomenon is electrochemical, it has a large relationship with the ion concentration, and its potential is several tens of mV or more. Therefore, if the DCO (Direct Current Offset Voltage) is about 1 to 10 mV, it can be sufficiently used.
On the other hand, in the silver-silver chloride electrode manufactured by the method for producing a silver-silver chloride electrode according to the second embodiment, since the DCO is 10 μV or less, the sensitivity can be increased to about the background noise level in seawater.
大きい銀−塩化銀電極は、表面の安定性を保つために、銀−塩化銀電極を塩化物水溶液中に保持しておくための容器中に設置され、外界との接触を保つための多孔質のセラミックスなどを有している。海水中に設置されていないときは、この容器中からの水分の揮発散逸を防止するための気密なキャップを持たなければならないことや、塩化物水溶液の塩分濃度を海水の塩分濃度と一致させておかないと一対の電極間のオフセット電位を低くできないなどの課題があった。
一方、実施の形態2に係る銀−塩化銀電極の製造方法で製造された銀−塩化銀電極では、銀−塩化銀電極の強度を低下させることなく、厚みを1.0mm以下にできるため、細孔を電界強度の計測に有効な長さに制御でき、かつ一対の電極の電位の安定に要する時間を短くできる。
The large silver-silver chloride electrode is placed in a container to hold the silver-silver chloride electrode in an aqueous chloride solution to maintain surface stability, and is porous to maintain contact with the outside world. Has ceramics, etc. When not installed in seawater, it must have an airtight cap to prevent volatilization and dissipation of water from this container, and the salinity of the aqueous chloride solution should be matched with the salinity of seawater. Without it, there is a problem that the offset potential between the pair of electrodes cannot be lowered.
On the other hand, the silver-silver chloride electrode produced by the method for producing the silver-silver chloride electrode according to the second embodiment has a thickness of 1.0 mm or less without lowering the strength of the silver-silver chloride electrode. The pores can be controlled to a length effective for measuring the electric field strength, and the time required for stabilizing the potentials of the pair of electrodes can be shortened.
(実施例3)
実施例3の銀粉末は、実施の形態1と同様の組成である。実施例3の銀粉末は、球相当直径30μm以上140μm以下の凝集粒子で構成されている。そして、実施例3の銀粉末は、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が89μmである。実施例3の銀粉末は、40Wホモジナイザで分散させたときの単粒子の平均粒径が26μmである。実施例3の銀粉末は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子が7.8重量%である。この銀粉末を用いて、厚み1.0mmの銀板の化学処理した面上に、金型を用いて直径25mm、厚み0.5mmに圧縮成形し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した銀−塩化銀電極を作成した。
(Example 3)
The silver powder of Example 3 has the same composition as that of
(実施例4)
基材としてコージエライト−セラミックス板の上に厚さ1.0mmの実施例3に示す銀粉と化学処理した厚さ0.3mmの短冊状の銀板を圧縮成形し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した電極を作成した。
(Example 4)
As a base material, a strip-shaped silver plate having a thickness of 0.3 mm, which was chemically treated with the silver powder shown in Example 3 having a thickness of 1.0 mm, was compression-molded on a cordierite-ceramic plate, sintered, and silver chloride on the surface. An electrode with a film was prepared.
(実施例5)
基材として多孔質コージエライト−セラミックス板上に厚さ1.0mmの実施例3に示す銀粉末と化学処理した厚さ0.3mmの短冊状の銀板を一体で圧縮成形し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した電極を作成した。
(Example 5)
As a base material, a silver powder shown in Example 3 having a thickness of 1.0 mm and a chemically treated strip of silver plate having a thickness of 0.3 mm were integrally compression-molded and sintered on a porous cozierite-ceramic plate. An electrode having a silver chloride film formed on the surface was prepared.
(実施例6)
厚み1.0mmの銀板の化学処理した面上に、実施例3に示す銀粉末とほぼ同等の平均粒径でアスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子が5.1重量%の組成の銀粉末を用いている。そして、金型を用いて直径25mm、厚み0.5mmに圧縮成形し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した電極を作成した。
(Example 6)
On the chemically treated surface of a silver plate having a thickness of 1.0 mm, 5.1 weight of agglomerated particles having an average particle size substantially equal to that of the silver powder shown in Example 3 and an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. A silver powder with a composition of% is used. Then, an electrode having a diameter of 25 mm and a thickness of 0.5 mm was compression-molded using a mold and sintered to prepare an electrode having a silver chloride film formed on the surface.
(比較例4)
比較例4の銀粉末は、球相当直径10μm以上95μm以下の凝集粒子で構成されている。比較例4の銀粉末は、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が53μmである。比較例4の銀粉末は、40Wホモジナイザで分散させたときの単粒子の平均粒径が6.9μmである。比較例4の銀粉末は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子が0.5重量%である。この銀粉末を用いて、多孔質コージエライト−セラミックス板上に厚さ1.0mmの銀粉末と化学処理した厚さ0.3mmの短冊状の銀板を圧縮成形し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した電極を作成した。
(Comparative Example 4)
The silver powder of Comparative Example 4 is composed of aggregated particles having a sphere-equivalent diameter of 10 μm or more and 95 μm or less. The silver powder of Comparative Example 4 has a sphere-equivalent diameter of 53 μm with a cumulative weight of 50% of agglomerated particles. The silver powder of Comparative Example 4 has an average particle size of 6.9 μm as a single particle when dispersed with a 40 W homogenizer. The silver powder of Comparative Example 4 contains 0.5% by weight of agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. Using this silver powder, a 1.0 mm thick silver powder and a 0.3 mm thick strip-shaped silver plate chemically treated on a porous cozierite-ceramic plate are compression-molded, sintered, and chloride on the surface. An electrode having a silver film formed was prepared.
(比較例5)
比較例5の銀粉末は、球相当直径20μm以上85μm以下の凝集粒子で構成されている。比較例5の銀粉末は、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が53μmである。比較例5の銀粉末は、40Wホモジナイザで分散させたときの単粒子の平均粒径が26μmである。比較例5の銀粉末は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子が3.1重量%である。この銀粉末を用いて、厚み1.0mmの銀板の片面を化学処理した化学処理面上に、金型で直径25mm、厚み0.5mmに圧縮成形し、焼結し、表面に塩化銀皮膜を生成した電極を作成した。
(Comparative Example 5)
The silver powder of Comparative Example 5 is composed of agglomerated particles having a sphere-equivalent diameter of 20 μm or more and 85 μm or less. The silver powder of Comparative Example 5 has a sphere-equivalent diameter of 53 μm with a cumulative weight of 50% of the agglomerated particles. The silver powder of Comparative Example 5 has an average particle size of 26 μm as a single particle when dispersed with a 40 W homogenizer. The silver powder of Comparative Example 5 contains 3.1% by weight of agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. Using this silver powder, one side of a silver plate with a thickness of 1.0 mm was chemically treated on a chemically treated surface with a mold to be compression-molded to a diameter of 25 mm and a thickness of 0.5 mm, sintered, and a silver chloride film on the surface. The generated electrode was prepared.
図8は、本発明の実施の形態1の実施例3〜6および比較例4、5における銀−塩化銀電極の特性を示す図である。図9は、本発明の実施の形態2の実施例3〜6および比較例4、5における銀−塩化銀電極の厚みと安定時間との関係を示す図である。
海水中での実使用に際しては、安定時間が30分以下であり、かつ銀−塩化銀電極間のオフセット電位が低いことが望ましい。オフセット電位の安定性は、塩化銀皮膜の生成方法に拠る。安定時間は、銀粉末の焼結体の厚さと銀粉末を組成する粒子の形状および平均粒径に依存する。このことは、図8より明らかである。
FIG. 8 is a diagram showing the characteristics of the silver-silver chloride electrodes in Examples 3 to 6 and Comparative Examples 4 and 5 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the thickness of the silver-silver chloride electrode and the stabilization time in Examples 3 to 6 and Comparative Examples 4 and 5 of the second embodiment of the present invention.
For actual use in seawater, it is desirable that the stabilization time is 30 minutes or less and the offset potential between the silver and silver chloride electrodes is low. The stability of the offset potential depends on the method of forming the silver chloride film. The stabilization time depends on the thickness of the sintered body of the silver powder and the shape and average particle size of the particles constituting the silver powder. This is clear from FIG.
図8、図9に示すように、実施例3〜6の銀−塩化銀電極では、海水中に投入してから安定状態に到達するまでの安定時間が18分以下にできた。これらの実施例3〜6による銀−塩化銀電極は、1年間にわたる実海面試験において安定した特性を示すことが確認されている。 As shown in FIGS. 8 and 9, in the silver-silver chloride electrodes of Examples 3 to 6, the stabilization time from being put into seawater to reaching the stable state could be 18 minutes or less. It has been confirmed that the silver-silver chloride electrodes according to Examples 3 to 6 show stable characteristics in a one-year actual sea level test.
一方、比較例4、5では、電極の安定時間に35分以上かかった。 On the other hand, in Comparative Examples 4 and 5, it took 35 minutes or more to stabilize the electrodes.
以上、実施の形態1、2によれば、銀−塩化銀電極の製造方法は、銀粉末の成形体を成形する成形工程を含んでいる。銀−塩化銀電極の製造方法は、銀粉末の成形体を焼結させる焼結工程を含んでいる。銀−塩化銀電極の製造方法は、焼結させた銀粉末の焼結体の表面を塩化させる表面塩化工程を含んでいる。銀−塩化銀電極の製造方法では、銀粉末は、球相当径30μm以上150μm以下の凝集粒子で構成されている。銀粉末は、凝集粒子を構成する単粒子の粒径が1μm以上50μm以下である。銀粉末は、凝集粒子の累積重量50%の球相当径が70μm以上100μm以下である。銀粉末は、アスペクト比が2.0を超え2.5以下の凝集粒子を20重量%以上50重量%以下含んでいる。銀粉末は、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の凝集粒子を5重量%以上10重量%以下含んでいる。銀−塩化銀電極は、上記の組成の銀粉末で製造される。
この構成によれば、保管や維持管理に特殊な機構を必要とせず、かつ、表面を乾燥させた状態から海水中に設置すると速やかに海水が細孔内部に浸透し、短時間で安定して動作する銀−塩化銀電極を製造することができる。
また、細孔内部の深くまで塩化銀の薄膜層を形成することができ、検出信号レベルが大きい場合でも劣化が抑制される銀−塩化銀電極を製造することができる。
さらに、小型で電極間の間隔が小さく、電界強度の計測における感度が従来の電極より高い銀−塩化銀電極を製造することができる。
As described above, according to the first and second embodiments, the method for producing a silver-silver chloride electrode includes a molding step of molding a molded body of silver powder. The method for producing a silver-silver chloride electrode includes a sintering step of sintering a molded product of silver powder. The method for producing a silver-silver chloride electrode includes a surface chlorination step of chlorinating the surface of a sintered body of sintered silver powder. In the method for producing a silver-silver chloride electrode, the silver powder is composed of agglomerated particles having a sphere equivalent diameter of 30 μm or more and 150 μm or less. In the silver powder, the particle size of the single particles constituting the aggregated particles is 1 μm or more and 50 μm or less. The silver powder has a sphere equivalent diameter of 50% of the cumulative weight of the agglomerated particles of 70 μm or more and 100 μm or less. The silver powder contains 20% by weight or more and 50% by weight or less of agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less. The silver powder contains 5% by weight or more and 10% by weight or less of agglutinated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and not more than 5.0. The silver-silver chloride electrode is made of silver powder having the above composition.
According to this configuration, no special mechanism is required for storage and maintenance, and when the surface is placed in seawater from a dry state, seawater quickly permeates the inside of the pores and stabilizes in a short time. A working silver-silver chloride electrode can be produced.
Further, a thin film layer of silver chloride can be formed deep inside the pores, and a silver-silver chloride electrode whose deterioration is suppressed even when the detection signal level is high can be manufactured.
Further, it is possible to manufacture a silver-silver chloride electrode which is small in size, has a small distance between electrodes, and has higher sensitivity in measuring electric field strength than conventional electrodes.
銀−塩化銀電極の製造方法は、成形工程では、銀粉末の成形体を圧縮成形している。銀−塩化銀電極の製造方法は、焼結工程では、銀粉末の焼結体の厚みを2mm以上3mm以下に形成している。
この構成によれば、銀粉末の焼結体の厚みを2mm以上に形成するため、リード線として直径1mmの銀線を内蔵しながら圧縮成形する場合に銀線の接着強度が低下することを抑制することができる。また、銀粉末の焼結体の厚みを3mm以下に形成するため、細孔内への海水の浸透に時間がかかわらず、安定状態に到達するまでの時間を短くすることができる。
In the method for producing a silver-silver chloride electrode, a silver powder molded product is compression-molded in the molding step. In the method for producing a silver-silver chloride electrode, the thickness of the sintered body of silver powder is formed to be 2 mm or more and 3 mm or less in the sintering step.
According to this configuration, since the thickness of the sintered body of silver powder is formed to be 2 mm or more, it is possible to suppress a decrease in the adhesive strength of the silver wire when compression molding is performed while incorporating a silver wire having a diameter of 1 mm as a lead wire. can do. Further, since the thickness of the sintered body of the silver powder is formed to be 3 mm or less, the time required to reach the stable state can be shortened regardless of the time required for the permeation of seawater into the pores.
銀−塩化銀電極の製造方法は、成形工程では、先端部を化学処理した銀線または短冊状の銀を銀粉末の成形体の内部に挿入し、一体として成形している。
この構成によれば、リード線として先端部を化学処理した銀線または短冊状の銀を銀粉末の成形体の内部に挿入し、一体として成形するため、銀−塩化銀電極の製造が容易に行える。また、銀−塩化銀電極の電極とリード線との結合を容易に行える。
In the method for producing a silver-silver chloride electrode, in the molding step, a silver wire or strip-shaped silver whose tip is chemically treated is inserted into a silver powder molded body and molded as a unit.
According to this configuration, silver wire or strip-shaped silver whose tip is chemically treated as a lead wire is inserted into a silver powder molded body and molded as a unit, so that a silver-silver chloride electrode can be easily manufactured. You can. Moreover, the connection between the electrode of the silver-silver chloride electrode and the lead wire can be easily performed.
銀−塩化銀電極の製造方法は、成形工程では、銀粉末の成形体を基材の上に形成している。
この構成によれば、銀−塩化銀電極の強度を低下させることなく、厚みを1.0mm以下にできるため、細孔を電界強度の計測に有効な長さに制御でき、かつ一対の電極の電位の安定に要する時間が短くできる。
In the method for producing a silver-silver chloride electrode, a silver powder molded body is formed on a base material in the molding step.
According to this configuration, the thickness can be reduced to 1.0 mm or less without lowering the strength of the silver-silver chloride electrode, so that the pores can be controlled to a length effective for measuring the electric field strength, and the pair of electrodes can be used. The time required to stabilize the potential can be shortened.
銀−塩化銀電極の製造方法は、基材として、銀またはこれに近い電気的特性を有する海水中でイオン化傾向の小さい金属板を用いている。銀−塩化銀電極の製造方法は、成形工程で基材の上に形成する銀粉末の成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下としている。
この構成によれば、基材の形状を取付部分の形状に合わせて曲率を持たせることとリード線を銀−塩化銀電極に取り付けることが容易である。
In the method for producing a silver-silver chloride electrode, a metal plate having a low ionization tendency in seawater having silver or similar electrical characteristics is used as a base material. In the method for producing a silver-silver chloride electrode, the thickness of the silver powder molded body formed on the base material in the molding step is 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
According to this configuration, it is easy to match the shape of the base material with the shape of the mounting portion to have a curvature and to mount the lead wire on the silver-silver chloride electrode.
銀−塩化銀電極の製造方法は、基材として、多孔質または銀粉末が付着し易いセラミックス板を用いている。銀−塩化銀電極の製造方法は、成形工程で基材の上に形成する銀粉末の成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下としている。
この構成によれば、多孔質基材の場合には、裏面からの海水の浸透が存在するため、円筒状の内面に銀粉末を付着させたときに、海水の乱れによる電界信号の背景雑音を低下させられる。また、銀粉末が付着し易いセラミックス板の場合には、円筒状の内面に銀粉末を付着させることにより、曳航式または据置型の電極として、大面積の電極の形成ができるため、遠距離の微弱な電界信号の計測ができる。
As a method for producing a silver-silver chloride electrode, a ceramic plate to which porous or silver powder easily adheres is used as a base material. In the method for producing a silver-silver chloride electrode, the thickness of the silver powder molded body formed on the base material in the molding step is 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
According to this configuration, in the case of a porous substrate, seawater permeates from the back surface, so when silver powder is attached to the cylindrical inner surface, background noise of the electric field signal due to turbulence of seawater is generated. It can be lowered. Further, in the case of a ceramic plate to which silver powder easily adheres, by adhering the silver powder to the cylindrical inner surface, a large-area electrode can be formed as a towed or stationary electrode, so that a long distance electrode can be formed. Can measure weak electric field signals.
なお、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be noted that each of the embodiments disclosed this time is an example in all respects and is not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 塩化銀電極部、2 基材、3 丸棒、100 塩化銀電極。 1 Silver chloride electrode part, 2 base material, 3 round bar, 100 silver chloride electrode.
Claims (6)
前記銀粉末の前記成形体を焼結させる焼結工程と、
焼結させた前記銀粉末の焼結体の表面を塩化させる表面塩化工程と、
を含む銀−塩化銀電極の製造方法であって、
前記銀粉末は、
球相当径30μm以上150μm以下の凝集粒子で構成され、
前記凝集粒子を構成する単粒子の粒径が1μm以上50μm以下であり、
前記凝集粒子の累積重量50%の球相当径が70μm以上100μm以下であり、
アスペクト比が2.0を超え2.5以下の前記凝集粒子を20重量%以上50重量%以下含み、および、アスペクト比が2.5を超え5.0以下の前記凝集粒子を5重量%以上10重量%以下含む組成である銀−塩化銀電極の製造方法。 The molding process of molding a silver powder molded body and
A sintering step of sintering the molded product of the silver powder, and
A surface chlorination step for chlorinating the surface of the sintered silver powder
A method for producing a silver-silver chloride electrode containing
The silver powder is
It is composed of aggregated particles with a sphere equivalent diameter of 30 μm or more and 150 μm or less.
The particle size of the single particles constituting the aggregated particles is 1 μm or more and 50 μm or less.
The sphere equivalent diameter of the cumulative weight of the aggregated particles of 50% is 70 μm or more and 100 μm or less.
20% by weight or more and 50% by weight or less of the agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.0 and 2.5 or less, and 5% by weight or more of the agglomerated particles having an aspect ratio of more than 2.5 and 5.0 or less. A method for producing a silver-silver chloride electrode having a composition containing 10% by weight or less.
前記焼結工程では、前記銀粉末の前記焼結体の厚みを2mm以上3mm以下に形成する請求項1に記載の銀−塩化銀電極の製造方法。 In the molding step, the molded body of the silver powder is compression molded.
The method for producing a silver-silver chloride electrode according to claim 1, wherein in the sintering step, the thickness of the sintered body of the silver powder is formed to be 2 mm or more and 3 mm or less.
前記成形工程で前記基材の上に形成する前記銀粉末の前記成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下とする請求項4に記載の銀−塩化銀電極の製造方法。 As the base material, a metal plate having a low ionization tendency in seawater having silver or similar electrical properties was used.
The method for producing a silver-silver chloride electrode according to claim 4, wherein the thickness of the molded product of the silver powder formed on the base material in the molding step is 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
前記成形工程で前記基材の上に形成する前記銀粉末の前記成形体の厚みを0.3mm以上1.0mm以下とする請求項4に記載の銀−塩化銀電極の製造方法。 As the base material, a ceramic plate to which the porous or silver powder easily adheres is used.
The method for producing a silver-silver chloride electrode according to claim 4, wherein the thickness of the molded product of the silver powder formed on the base material in the molding step is 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
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