(57)【要約】【課題】ステンレス鋼の表面処理部分の白濁化を避けるために中性又は塩基性電解液を採用しつつも、処理速度を向上させた電解研磨液を提供する。【解決手段】ステンレス鋼を電解研磨処理するための電解研磨液であって、リン酸のカリウム塩と、アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩とを含有し、且つ、中性又は塩基性である、ステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼を電解研磨処理するための電解研磨液であって、
リン酸のカリウム塩と、アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩とを含有し、且つ、中性又は塩基性である、ステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
【請求項２】
電解研磨液の総量を100質量%として、前記リン酸のカリウム塩の含有量が8〜50質量%であり、前記アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量が0.01〜25質量%である、請求項１に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
【請求項３】
前記アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩は、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエチレントリアミン五酢酸（DTPA）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（HEDTA）、1,3-プロパンジアミン四酢酸（PDTA）、トリエチレンテトラミン六酢酸（TTHA）、1,3-ジアミノ-2-プロパノール四酢酸（DPTA-OH）、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（HIDA）、ニトリロ三酢酸（NTA）及びこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
【請求項４】
pHが5.0〜12.5である、請求項１〜３のいずれか1項に記載のステンレス鋼用電解研磨液。
【請求項５】
交流電流法又は交直重畳電流法によりステンレス鋼を電解研磨処理するために使用される、請求項１〜４のいずれか1項に記載のステンレス鋼用電解研磨液。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか1項に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液を用いて電解する、ステンレス鋼から溶接スケールを除去する方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか1項に記載のステンレス鋼用電解研磨液を用いて電解する、ステンレス鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼に溶接を施すと、その溶接部分に「溶接焼け」と呼ばれる酸化スケール（溶接スケール）が発生する。この溶接スケールは種々のトラブル要因となるため除去する必要がある。溶接スケールを除去する方法としては、物理的研磨法、化学的研磨法及び電解研磨法が知られているが、なかでも、溶接スケールの除去性能に優れる電解研磨法が広く採用されている。電解研磨法は、陽極としてのステンレス鋼母材を正極に接続し、陰極を負極に接続して、陽極と陰極との間に電解液を介在させて両極間に電流を通電することにより、ステンレス鋼表面に生じた溶接スケールを除去する方法である。
【０００３】
この電解研磨法に用いられる電解液は、酸性電解液と中性又は塩基性電解液に大別される。このうち、酸性電解液は、中性又は塩基性電解液と比較すると処理速度は速いため、近年、種々の酸性電解液が提案されており、近年の工業界においては、リン酸を主成分とする酸性電解液が多く使用されており、処理速度が速いことから、交流電流法又は交直重畳電流法が多用されている。しかしながら、このリン酸を酸性電解液として使用し、交流電流法又は交直重畳電流法により電解研磨処理を行うと、不溶性のリン酸鉄塩が生成され、ステンレス鋼の表面処理部分が白濁化してしまう。
【０００４】
一方、中性又は塩基性電解液を採用するとこの白濁化を避けることは可能であるが、従来の中性又は塩基性電解液は処理速度が遅いという問題を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ステンレス鋼の表面処理部分の白濁化を避けるために中性又は塩基性電解液を採用しつつも、処理速度を向上させた電解研磨液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、リン酸のカリウム塩と、アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩とを含有し、且つ、中性又は塩基性である電解研磨液を用いて電解研磨処理する場合には上記の課題を解決できることを見出した。この知見に基づいて更に研究を重ね本発明を完成した。即ち、本発明は、以下の構成を包含する。
【０００７】
項１．ステンレス鋼を電解研磨処理するための電解研磨液であって、
リン酸のカリウム塩と、アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩とを含有し、且つ、中性又は塩基性である、ステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
項２．電解研磨液の総量を100質量%として、前記リン酸のカリウム塩の含有量が8〜50質量%であり、前記アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量が0.01〜25質量%である、項１に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
項３．前記アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩は、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエチレントリアミン五酢酸（DTPA）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（HEDTA）、1,3-プロパンジアミン四酢酸（PDTA）、トリエチレンテトラミン六酢酸（TTHA）、1,3-ジアミノ-2-プロパノール四酢酸（DPTA-OH）、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（HIDA）、ニトリロ三酢酸（NTA）及びこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、項１又は２に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
項４．pHが5.0〜12.5である、項１〜３のいずれか1項に記載のステンレス鋼用電解研磨液。
項５．交流電流法又は交直重畳電流法によりステンレス鋼を電解研磨処理するために使用される、項１〜４のいずれか1項に記載のステンレス鋼用電解研磨液。
項６．項１〜５のいずれか1項に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液を用いて電解する、ステンレス鋼から溶接スケールを除去する方法。
項７．項１〜５のいずれか1項に記載のステンレス鋼用電解研磨液を用いて電解する、ステンレス鋼の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ステンレス鋼の表面処理部分の白濁化を避けるために中性又は塩基性電解液を採用しつつも、処理速度を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、「含有」は、「含む（comprise）」、「実質的にのみからなる（consist essentially of）」、及び「のみからなる（consist of）」のいずれも包含する概念である。また、本明細書において、数値範囲を「A〜B」で示す場合、A以上B以下を意味する。
【００１０】
１．電解研磨液
本発明の電解研磨液は、ステンレス鋼を電解研磨処理するための電解研磨液であって、リン酸のカリウム塩と、アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩とを含有し、且つ、中性又は塩基性である。このような構成を採用することにより、ステンレス鋼の表面処理部分の白濁化を避けるために中性又は塩基性電解液を採用しつつも、処理速度を向上させることができる。
【００１１】
（１−１）リン酸のカリウム塩
リン酸のカリウム塩を使用することで、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）を向上させることができる。特に、リン酸のナトリウム塩と比較しても、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）を特に向上させることができる。
【００１２】
リン酸のカリウム塩としては、特に制限はなく、各種のカリウム塩を採用することができる。この際、リン酸のカリウム塩を構成するリン酸としては、メタ亜リン酸、メタリン酸、次亜リン酸、亜リン酸、オルトリン酸、ピロ亜リン酸、次リン酸、ピロリン酸、トリメタリン酸、トリリン酸、テトラリン酸、ヘキサリン酸等が挙げられる。このようなリン酸のカリウム塩としては、例えば、メタ亜リン酸カリウム、メタリン酸カリウム、次亜リン酸カリウム、亜リン酸カリウム、オルトリン酸のカリウム塩（リン酸一カリウム、第二リン酸カリウム、リン酸三カリウム）、ピロ亜リン酸カリウム、次リン酸カリウム、ピロリン酸カリウム、トリメタリン酸カリウム、トリリン酸カリウム、テトラリン酸カリウム、ヘキサリン酸カリウム等が挙げられる。これらのリン酸のカリウム塩は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて使用することもできる。
【００１３】
上記したリン酸のカリウム塩は、あらかじめ作製して電解研磨液中に投入することもできるし、系中で作製することもできる。系中で作製する場合、例えば、上記したリン酸と、カリウムを含む塩基性水溶液（水酸化カリウム水溶液等）とを用いた中和水溶液を作製することで、上記したリン酸のカリウム塩を作製することができる。
【００１４】
本発明の電解研磨液中のリン酸のカリウム塩の含有量は、8〜50質量%が好ましく、10〜45質量%がより好ましく、13〜38質量%がさらに好ましい。なお、ピロリン酸やトリリン酸、テトラリン酸、ヘキサリン酸等は加水分解するとオルトリン酸になるため、上記したリン酸のカリウム塩の含有量は、使用するリン酸のカリウム塩の種類によって若干異なる。例えば、リン酸のカリウム塩としてオルトリン酸のカリウム塩を採用する場合は、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）、溶解度等の観点からリン酸のカリウム塩の含有量は12〜45質量%が好ましく、13〜38質量%がより好ましい。また、リン酸のカリウム塩としてピロリン酸のカリウム塩を採用する場合は、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）等の観点からリン酸のカリウム塩の含有量は8〜50質量%が好ましく、13〜45質量%がより好ましい。なお、上記の含有量において、リン酸のカリウム塩としてオルトリン酸のカリウム塩以外を採用する場合の含有量は、オルトリン酸に換算した場合の含有量である。また、2種以上のリン酸のカリウム塩を使用する場合、その合計含有量が上記範囲となるように調整することが好ましい。リン酸のカリウム塩の含有量をこの範囲とすることにより、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）を特に向上させることができる。
【００１５】
（１−２）アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩
本発明において使用するアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩は、上記したリン酸のカリウム塩と併用することで、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）をさらに向上させることができる。このアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩は、リン酸溶液中において安定性が高く、リン酸溶液に対する溶解性が高いため、溶液中で経時劣化することなく、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）を向上させ続けることができる。
【００１６】
このようなアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩としては、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）の向上効果のため、上記したリン酸のカリウム塩を含む中性域の水溶液中の溶解度が高いことが好ましいが、溶解度が低い場合は、塩基性物質（リン酸のカリウム塩等）とともに溶解させることで中和反応が進行し、溶解しやすい塩となって溶解しやすくなることから、必ずしも溶解度が高いアミノカルボン酸化合物を使用しなくてもよい。
【００１７】
このようなアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩としては、具体的には、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエチレントリアミン五酢酸（DTPA）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（HEDTA）、1,3-プロパンジアミン四酢酸（PDTA）、トリエチレンテトラミン六酢酸（TTHA）、1,3-ジアミノ-2-プロパノール四酢酸（DPTA-OH）、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（HIDA）、ニトリロ三酢酸（NTA）等のアミノカルボン酸化合物や、これらの塩が挙げられる。なかでも、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）等の観点から、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエチレントリアミン五酢酸（DTPA）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（HEDTA）等やその塩が好ましく、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）やその塩がより好ましい。これらアミノカルボン酸化合物の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等が挙げられ、カリウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、アンモニウム塩等が挙げられる。これらの塩を採用した場合は、上記したリン酸のカリウム塩を含む中性域の水溶液中の溶解度をより高くすることができる。また、これらの水和物を用いることも可能である。ただし、上記したように電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）のためにリン酸のカリウム塩を使用していることから、アミノカルボン酸化合物の塩を採用する場合は、カリウム塩を採用することが好ましい。これらは単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【００１８】
本発明の電解研磨液中のアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量は、0.01〜25質量%が好ましく、1〜23質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましい。上記したアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量は、使用するリン酸のカリウム塩の種類によって若干異なる。例えば、リン酸のカリウム塩としてリン酸三カリウムを採用する場合は、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）等の観点からアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量は12〜20質量%が好ましく、16〜19質量%がより好ましい。また、リン酸のカリウム塩としてピロリン酸のカリウム塩や第二リン酸カリウム等を採用する場合は、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）等の観点からアミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量は5〜15質量%が好ましく、6〜10質量%がより好ましい。アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量をこの範囲とすることにより、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）を特に向上させることができる。
【００１９】
（１−３）電解研磨液
本発明の電解研磨液には、上記したリン酸のカリウム塩と、アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩以外にも、様々な成分を含ませることもできる。
【００２０】
例えば、本発明の電解研磨液には、ゲル化剤を含ませることもできる。ゲル化剤を含有させることにより、本発明の電解研磨液により適切な粘性を付与し、ペースト状の電解研磨液を得ることも可能である。電解研磨処理の際の液だれを避けたい場合、例えば、ステンレス鋼母材が垂直方向に設置された現場で溶接され、その溶接焼けを除去したい場合等に有用である。このような観点から、本発明の電解研磨液にゲル化剤を含ませる場合、その含有量は、0.01〜1質量%が好ましく、0.02〜0.5質量%がより好ましい。このようなゲル化剤としては、特に限定されないが、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の化学修飾されたセルロース誘導体、キサンタンガム、グアーガム、カラギーナン、タマリンドガム、ローカストビーンガム、ペクチン等の多糖類等の1種又は2種以上を挙げることができる。
【００２１】
また、本発明の電解研磨液には、ジエチレングリコールを含ませることもできる。ジエチレングリコールを含有させることにより、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）をさらに向上させることが可能である。このような観点から、本発明の電解研磨液にジエチレングリコールを含ませる場合、その含有量は、0.01〜1質量%が好ましく、0.02〜0.5質量%がより好ましい。
【００２２】
このような本発明の電解研磨液は、不溶性のリン酸鉄塩が生成され、ステンレス鋼の表面処理部分が白濁化することを避けるために非酸性（中性又は塩基性）の溶液を採用する。このため、本発明の電解研磨液のpHは5.0〜12.5が好ましく、5.5〜12.0がより好ましい。
【００２３】
このような本発明の電解研磨液は、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）を特に向上させる観点から、水溶液が好ましい。水の使用量は、本発明の電解研磨液中の各成分の含有量及びpHを上記範囲となるように調整することが好ましい。この結果、本発明の電解研磨液を中性又は塩基性とすることができ、ステンレス鋼の表面処理部分の白濁化を避けることができる。
【００２４】
（１−４）電解研磨処理
本発明の電解研磨液は、ステンレス鋼表面の溶接スケールを除去するために使用される。この際、電解研磨処理中の白濁化を避けつつも電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）を向上させることができる。
【００２５】
この本発明の電解研磨液を用いてステンレス鋼表面の溶接スケールを除去する際には、交流電流法又は交直重畳電流法により電解研磨処理することができる。なかでも、電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）の観点からは、交流電流法が好ましい。
【００２６】
この場合、交流電流法又は交直重畳電流法において、本発明の電解研磨液を使用すること以外は従来と同様の条件で行うことができる。例えば、交直重畳電流法を採用する場合は、ステンレス鋼母材を、交流電流や、直流に交流を重ねた交直重畳電流の陽極側に接続し、本発明の電解研磨液を使用して電解処理することができる。この際、電解液の保持性が良好な布又はフェルトに本発明の電解研磨液を含浸させて陽極であるステンレス鋼母材に押し当てることにより、本発明の電解研磨液を電気分解における電解質とすることもできる。これにより、陽極で溶解が起こり、陽極であるステンレス鋼母材表面から溶接スケールが溶出することにより、溶接スケールが除去される。これらの電流方式や条件は、ステンレス鋼の表面処理の用途、電解研磨液の仕様、表面処理を行う母材の材質、母材の表面処理加工の種類等によって、最適な方式を選択することが好ましい。なお、交流電流法又は交直重畳電流法による電解研磨処理時の電流、電圧等の各種条件は常法にしたがい調整することができる。例えば、出力電圧は10〜70Vの範囲で調節し、5〜90Aの電流を流すことが好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されないことは言うまでもない。
【００２８】
なお、実施例において、各種試薬は以下のものを使用した。
ピロリン酸：大道製薬（株）製
リン酸三カリウム：富士フイルム和光純薬（株）製
第二リン酸カリウム：ユニオン（株）ＤＧ製
ピロリン酸カリウム：米山化学工業（株）製
エチレンジアミン四酢酸（EDTA；キレストA）：キレスト（株）製
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（EDTA・2Na、キレストF-NA）：キレスト（株）製
水酸化カリウム：富士フイルム和光純薬（株）製
水酸化ナトリウム：ＡＧＣ（株）製
硫酸ナトリウム：三田尻化学工業（株）製。
【００２９】
ステンレス鋼板には、SUS-304（50mm×100mm×1.6mm；2B材）に溶接でビードを作成したものを使用した。溶接条件は、初期電流20A、溶接電流60A、クレーター電流20A、ガス流量6L/min、スピード約1000m/m/分とした。
【００３０】
上記したステンレス鋼板に対して、表１〜７に示す電解研磨液を用いて、交流電流法（AC）又は交直重畳電流法（交直AC）による電解研磨処理を施した。なお、ピロリン酸は加水分解するとオルトリン酸になるため、表中のピロリン酸又はピロリン酸カリウムの含有量は、オルトリン酸、リン酸三カリウム又は第二リン酸カリウムに換算した場合の含有量である。具体的には、交流電流法及び交直重畳電流法（交直AC）を採用する場合いずれも、上記したステンレス鋼板を電源の一極に接続し、他の一極は上記したステンレス鋼板と同じ材質の電極を合成繊維製の不織布で巻き、その不織布に表１〜７に示す電解研磨液を染み込ませて摺動させた。この際、交流電流法（AC）では電圧35.4V及び電流6Aとした。また、交直重畳電流法（交直AC）では電極の片方を電源の交直重畳のつまみに合わせ、もう片方を交流（AC; 電圧36.7V及び電流19A）のつまみにあわせて測定した。電解研磨処理の処理速度（溶接スケール除去速度）に関する結果を表１〜７に示す。
【００３１】
【表１】
2020139196.tif 000002
【００３２】
【表２】
2020139196.tif 000003
【００３３】
【表３】
2020139196.tif 000004
【００３４】
【表４】
2020139196.tif 000005
【００３５】
【表５】
2020139196.tif 000006
【００３６】
【表６】
2020139196.tif 000007
【００３７】
【表７】
2020139196.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月26日(2020.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流法又は交直重畳電流法によりステンレス鋼を電解研磨処理するための電解研磨液であって、
リン酸のカリウム塩と、アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩とを含有し、且つ、pHが5.0〜12.5である、ステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
【請求項２】
電解研磨液の総量を100質量%として、前記リン酸のカリウム塩の含有量が8〜50質量%であり、前記アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩の含有量が0.01〜25質量%である、請求項１に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
【請求項３】
前記アミノカルボン酸化合物及び／又はその塩は、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエチレントリアミン五酢酸（DTPA）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（HEDTA）、1,3-プロパンジアミン四酢酸（PDTA）、トリエチレンテトラミン六酢酸（TTHA）、1,3-ジアミノ-2-プロパノール四酢酸（DPTA-OH）、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（HIDA）、ニトリロ三酢酸（NTA）及びこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか1項に記載のステンレス鋼の溶接スケール除去用電解研磨液を用いて交流電流法又は交直重畳電流法により電解する、ステンレス鋼から溶接スケールを除去する方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか1項に記載のステンレス鋼用電解研磨液を用いて交流電流法又は交直重畳電流法により電解する、ステンレス鋼の製造方法。