分極と分極抵抗についての説明

本年表面技術協会誌４月号に投稿しためっき技術の資料抜粋を添付します。
３．２ 導電率計
導電率計は，検出部である導電率電極（導電率測定用セル）とそれに印加する交流電圧を与え，電流値から導電率に変換する本体部により構成される。交流２極法における導電率電極は，溶液と電極間での分子性イオンを介した電子の授受が分極作用により妨げられないように，通常一対の白金黒めっき処理をした白金電極が組み込まれており，二つの電極間に挟まれた液柱の電気抵抗又はコンダクタンスが測定される。
電極表面積 Ａ(ｍ2)，電極間距離ｌ(m)とするとき，セル定数Ｃ(ｍ-1)は(11)式により与えられる。
Ｃ ＝ ｌ／Ａ ・・・・・・・・・・・・・・(11)
したがって，導電率κ０（S・m-1）は，(10)式に(11)式を代入し，(12)式となる。
κ０＝（１/Ｒ）Ｃ ・・・・・・・・・・・・・(12)
導電率セルの等価回路は簡単に表すと図のようになる。金属極液界面における電気２重層（コンデンサー容量）の分極インピーダンスは，下記式中の1/２πf(C1＋C2)に該当する。測定時，液抵抗にこの分極インピーダンス（≒抵抗）が増加した分が測定誤差となる。
ちなみに電極（金属極）容量が１μＦで（平滑白金極がこの程度である）印加周波数が６０Hzのの条件下であれば，1/(2×3.14×60（2×10-6))＝1.3ｋΩとなる。この場合，液抵抗が１ｋΩ（導電率＝１ｍS/cm）であれば誤差は100％以上となり，これが分極影響と呼ばれる測定上の誤差要因となる。従って，交流電圧を印加せずに直流のデジボル等で液抵抗を測定すれば，金属間に瞬間電気は流れるが，上記分極作用により徐々に電流が流れなくなり測定不可となる。
　正確な測定をするには，2πｆ(C1＋C２)を大きくする必要がある。これは，導電率電極への印可周波数を高くかつ電極容量を大きくするために，極部の表面積を大きくするか，白金黒処理等で接液面積を平滑極に対して，1,000倍程度増大すれば解決できる。例えば，ｆを１ｋＨｚ（矩形波が一般的），Ｃを1,000μＦ程度にすれば分極抵抗分は，1/(2×3.14×1000(２×10‐3))＝0.08Ωとなり分極誤差は無視できることになる。
しかし，白金黒極が汚れ等によりコーティングされると，分極影響が発生し測定誤差が大きくなり，これがめっき液測定における不良原因になる場合が多い。この様な場合には，中性洗剤等の界面活性剤に電極を浸して汚れを除去すると正常に復帰できる。