(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸７５０〜１４００ｇ／ｌおよび硫酸１８０〜７５０ｇ／ｌ、残部水からなるステンレス鋼の電解研摩液に添加される、一般式
Ｒ−ＣＯ−Ｒ’
(式中、ＲおよびＲ’は、同一或いは相異なって、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ，−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＯＯＨ)で表されるカルボニル基含有化合物の少なくとも一種を含有する添加剤。
【請求項２】
カルボニル基含有化合物が、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトール、アセトインおよびアセト酢酸の少なくとも１種である請求項１に記載の添加剤。
【請求項３】
リン酸７５０〜１４００ｇ／ｌおよび硫酸１８０〜７５０ｇ／ｌ、残部水からなるステンレス鋼の電解研摩液であって、一般式
Ｒ−ＣＯ−Ｒ’
(式中、ＲおよびＲ’は、同一或いは相異なって、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ，−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＯＯＨ)で表されるカルボニル基含有化合物の少なくとも一種を０．５ｇ／ｌ〜１００ｇ／ｌの範囲で含有する電解研摩液。
【請求項４】
カルボニル基含有化合物が、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトール、アセトインおよびアセト酢酸の少なくとも１種である請求項３に記載の電解研摩液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ステンレス鋼、特にＳＵＳ−３０４などのオーステナイト系非磁性のステンレス鋼成形品用の電解研摩液およびその添加剤に関する。
【０００２】
ステンレス鋼の光沢化および表面平滑化は、装飾性乃至美観の改善、配管内液流動性の向上、電子材料などの各種部品における表面清浄化などの目的で行われている。
【０００３】
ステンレス鋼の電解研摩液においては、過塩素酸を使用する液、硫酸をベースとする液、リン酸をベースとする液など種々発表されている。
【０００４】
しかしながら、過塩素酸を用いる場合には、爆発の危険があったり、硫酸ベースの電解液では、ステンレス鋼表面の光沢が十分に改善されず、半光沢状となったりする。また、リン酸ベースの電解液を使用する場合も、表面が半光沢状で曇ったような外観を呈する上に、ピット（点状のくぼみ）などの欠陥が多い。
【０００５】
現在、工業的に最も広く用いられているのは、リン酸を主成分とし、これに硫酸を配合したリン酸−硫酸の混合物をベースとする液である。この電解研摩液を用いる場合、両者の混合比率、使用温度、電流密度などを被処理物の仕上がり要求に応じて適合させて、使用しており、さらに、電解研摩液には、光沢肌荒れの抑制、低電流密度部の光沢改善、発生ガスの離脱促進なとを目的として、添加剤として、グリセリン、クエン酸、シュウ酸、グリコール酸、アルコール類などの有機物、クロム酸、過マンガン酸塩などの酸化剤、界面活性剤などが配合されている。
【０００６】
しかしながら、これらの添加剤の効果は、十分満足し得るものではない。例えば、特開昭５６−１０２６００号公報は、これらの添加剤があまり効果を発揮しないことを述べている。また、この公報に記載されている多リン酸塩やフッ化物系湿潤剤によっても、電解研摩後のステンレス鋼のピット不良を抑制できない。特開平５−１６３６００号公報におけるアスコルビン酸塩についても、同様の問題点がある。さらに、特開平２−１８６０００号公報には、アミン系湿潤剤の使用が開示されているが、この場合には、使用温度が９０℃付近と高く、変質も大きいので、実用的でない。
【０００７】
より詳細には、有機物添加剤は、リン酸−硫酸ベースの高濃度な酸溶液により、しばしば変質を起こして、電解研摩に悪影響を及ぼす物質を生成したり、或いは添加剤としての効果を失って、鋼研摩面に大小のピットを生じさせる。酸化剤は、光沢付与の効果がもともと低い上に、ピット、荒れ肌などを生じさせ易い。界面活性剤は、変質し易く、分解による分離油状物の鋼に対する付着により、ピットを生じ易くなる。
【０００８】
また、電解研摩に際しては、温度３５〜１３０℃程度、電流密度５〜２００A/dm2程度の範囲から適合した条件を選定しなければならないが、この範囲においても、最適の条件を選択することは難しい。例えば、高温域では、光沢範囲が広がり難く、肌荒れも強くなり易いのに対し、低温側では、光沢を得るまでの時間が長くなる。低電流密度では、光沢を得るのにやはり時間がかかり、ピット状不良が発生し易くなるのに対し、高電流密度では、肌荒れ、ヤケ不良などを生じ易い。
【０００９】
以上に要約した様に、公知の添加剤は、その効果が不充分であり、電解的にも問題を生じ易い。これらを補うべく重要な項目として、電解操作中の液の撹拌乃至流動、被処理物の揺動、被処理物の低電流密度部での不良発生防止のための補助陰極の設置などの設備的な改善による対策が行われている。
【００１０】
しかしながら、近年電解研摩を要求されるステンレス鋼部材は、大型化しており、また複雑な形状となったものが多いので、液の撹拌、液の流動、被処理物の揺動などが充分に行われない部分ができやすく、且つこれらの部分は、多くの場合低電流密度部である。その結果、この様な部分には、ピット不良が非常に出やすく、また光沢も劣る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、低電流密度部に十分な光沢を得るために必要な時間における比較的低電流密度電解においても、ピットを抑制できる新規な添加剤を提供することを主な目的とする。
【００１２】
さらに、本発明は、ステンレス鋼の電解研摩において、被処理物にピットなどの不良を生じることなく、長期にわたり使用できる電解研摩液およびその添加剤を提供することをも目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の様な課題を達成するために、研究を重ねた結果、ステンレス鋼の電解研摩液において優れた効果を発揮する新たな添加剤を見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、本発明は、下記の電解研摩液用添加剤および電解研摩液を提供するものである；
１．リン酸７５０〜１４００g/l（８９％リン酸約５００〜９００ml/l）および硫酸１８０〜  ７５０g/l（９８％硫酸約１００〜４００ml/l）をベースとするステンレス鋼の電解研摩液用添加剤（残部は水であって良い）であって、一般式
Ｒ−ＣＯ−Ｒ′
（式中、ＲおよびＲ′は、同一或いは相異なって、−ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ3、−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＯＯＨ）で表されるカルボニル基含有化合物の少なくとも１種を含有する添加剤。
【００１５】
２．カルボニル基含有化合物が、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトール、アセトインおよびアセト酢酸の少なくとも１種である上記項１に記載の添加剤。
【００１６】
３．リン酸７５０〜１４００g/l（８９％リン酸約５００〜９００ml/l）および硫酸１８０〜  ７５０g/l（９８％硫酸約１００〜４００ml/l）をベースとするステンレス鋼の電解研摩液（残部は水であって良い）であって、一般式
Ｒ−ＣＯ−Ｒ′
（式中、ＲおよびＲ′は、同一或いは相異なって、−ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ3、−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＯＯＨ）で表されるカルボニル基含有化合物の少なくとも１種を０．５g/l〜１００g/lの範囲で含有する電解研摩液。
【００１７】
４．カルボニル基含有化合物が、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトール、アセトインおよびアセト酢酸の少なくとも１種である上記項３に記載の電解研摩液。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、リン酸７５０〜１４００g/l（８９％リン酸約５００〜９００ml/l）および硫酸１８０〜７５０g/l（９８％硫酸約１００〜４００ml/l）をベースとするスレンレス鋼の電解研摩液用添加剤として、一般式
Ｒ−ＣＯ−Ｒ′
（式中、ＲおよびＲ′は、同一或いは相異なって、−ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ3、−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＯＯＨ）で表されるカルボニル基含有化合物の少なくとも１種を使用する。その濃度は、通常電解研摩液中０．５〜１００g/l程度である。
【００１９】
上記一般式で表されるカルボニル基含有化合物のより具体的な例としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトール、アセトイン、アセト酢酸などが挙げられる。
【００２０】
電解研摩液中のリン酸、硫酸および添加剤の濃度は、より好ましくは、リン酸１０００〜１２５０g/l程度、硫酸３００〜４５０g/l程度、添加剤５〜３０g/l程度である。
【００２１】
リン酸と硫酸のベースの濃度は、良好な光沢性および光沢まわり性を確保し、同時にガス跡、荒れ肌などの問題を抑制するために、当然制約を受ける。リン酸１４００g/l以上或いは硫酸１８０g/l以下では、光沢低下が起こり易く、一方リン酸７５０g/l以下或いは硫酸７５０g/l以上では、光沢まわり性が低下し、ガス跡、荒れ肌などの問題を生じ易い。
【００２２】
本発明による添加剤は、電解研摩液中の濃度が０．５g/lでも、効果は認められるが、効果の持続を考えて、５〜３０g/lとするのがより適当である。
【００２３】
リン酸−硫酸をベースとする電解研摩液において、本発明の添加剤を使用する場合には、機械的撹拌の不充分な部分を生じ易い大型の成形材においても、全面にわたりピットの発生を抑制することができる。これは、小物部材においても、有利である。すなわち、小物部材を電解研摩する際の撹拌操作を、例えばエアー撹拌と部材の揺動からエアー撹拌のみ或いは部材の揺動のみに変えることができる。
【００２４】
その結果、本発明による電解研摩液を使用する場合には、温度３０〜６０℃程度（より好ましくは、３５〜４５℃程度）、陽極電流密度５〜３０A/dm2程度（より好ましくは７〜２０A/dm2程度）という比較的低温且つ比較的低電流密度において、ステンレス鋼の電解研摩をピットの発生を抑制しつつ、行うことが可能となった。この様な条件での電解研摩では、先述の様に、被処理物の肌荒れが少なく、熱源および整流器の容量を縮小できる上に、撹拌設備も低減できるという利点があり、さらに電解液の寿命も、同様の設備においては、溶解金属量５g/l程度から４０g/l以上へと大幅にのびた。
【００２５】
【実施例】
以下実施例および比較例より本発明の特徴とするところをより一層明らかにする。
【００２６】
なお、以下において、予備電解処理、実施例および比較例で使用した試験片は、以下の処理工程に従ってテストに供され、評価された。
【００２７】
＊脱脂（98％硫酸70ml/l+脱脂材（“トップADD-100”、奧野製薬工業（株）製）100ml/l）を用いて、60℃で10分間脱脂処理→水洗→乾燥→電解研摩→水洗→硝酸浸漬（62％硝酸200ml/lに室温で１分間浸漬）→水洗→乾燥→評価
実施例１〜６および比較例１〜６
＊電解研摩液の基本組成
８９％リン酸  ７５０ml/l（リン酸１１５５g/l）
９８％硫酸    ２００ml/l（硫酸３６１g/l）
添加剤        表１参照（水に溶解または希釈して添加）
水            残部（上記における含有水を含め約１７０g/l）
上記の液に下記添加剤を混合した各浴を用い、ＳＵＳ−３０４材を１０A/dm2で金属溶解量が約５g/lとなるまで、予備電解研摩した後、比較評価テストを行った。この予備電解研摩は、初期使用後の安定した段階でのデータをとるために行った。
【００２８】
テストは、以下の様に行った。
【００２９】
イ．試験片−１：表面を２Ｂ加工したＳＵＳ−３０４試験片（２．５cm×１０cm；表面積＝０．５dm2）を図１の様に折り曲げて使用した。
【００３０】
試験片−２：表面を２Ｂ加工したＳＵＳ−３１６（５cm×５cm；表面積＝０．５dm2）を図２の様に平板のまま使用した。
【００３１】
ロ．撹拌：図３に示す様に、エアーポンプにより底部からエアー撹拌、８００ml/min。
【００３２】
ハ．揺動：対極と平行に横揺動３〜４cm幅で１５回／min。
【００３３】
ニ．対極（陰極）：ナマリ板
ホ．評価法：試験片の対極に向いていない面（裏面）のＡ、Ｂ、Ｃ面（ＳＵＳ−３０４の場合）と３１６の裏面について、ピット数と光沢・肌荒れ状況を目視で判定した。
【００３４】
ヘ．判定基準：ピットの大きさについて、おおむね直径０．０５mm以下を「微小ピット」として、以下の基準で判定した。
【００３５】
微小ピットのみ  ０〜５コ    →  ◎
微小ピットのみ  ６〜１０コ  →  ○
ピット          １〜５コ    →  △
ピット          ６〜３０コ  →  ×
ピット          ３１コ以上  →  ××
光沢・肌荒れ状況は、
全面光沢、肌荒れなし→良
一部半光沢、白味部や肌荒れあり→否
とした。
【００３６】
【表１】
0003711419.tif 000002
【００３７】
注：表１において、実施例２、５および比較例３では、ＳＵＳ−３１６試験片（前記の試験片−２）を使用し、その他の実施例および比較例では、ＳＵＳ−３０４試験片（前記の試験片−１）を使用した。
【００３８】
実施例７および比較例７
＊電解研摩液の基本組成
８９％リン酸  ６００ml/l（リン酸９２４g/l）
９８％硫酸    ３５０ml/l（硫酸６３１g/l）
添加剤        表２参照（水に溶解または希釈して添加）
水            残部（上記における含有水を含め約１６０g/l）
この液を使用して、実施例１〜６と同様にして前記のＳＵＳ−３０４試験片の電解研摩を行い、その評価を行った。
【００３９】
【表２】
0003711419.tif 000003
【００４０】
実施例８、比較例８
＊電解研摩液の基本組成
８９％リン酸  ８９０ml/l（リン酸１３７０g/l）
９８％硫酸    １００ml/l（硫酸１８０g/l）
添加剤        表３参照（水に溶解または希釈して添加）
水            残部（上記における含有水を含め約１７５g/l）
この液を使用して、実施例１〜６と同様にして前記のＳＵＳ−３０４試験片の電解研摩を行い、その評価を行った。
【００４１】
【表３】
0003711419.tif 000004
【００４２】
実施例９および比較例９
＊電解研摩液の基本組成
８９％リン酸  ７５０ml/l（リン酸１１５５g/l）
９８％硫酸    ２００ml/l（硫酸３６１g/l）
添加剤        表４参照（水に溶解又は希釈して添加）
水            残部（上記における含有水を含め約１７０g/l）
添加剤入りの電解研摩液を建浴し、前記のＳＵＳ−３０４試験片を使用して電流密度１０A/dm2で金属溶解量が約４０g/lとなるまで、予備電解研摩した後、比較評価テストを行った。
【００４３】
【表４】
0003711419.tif 000005
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳＵＳ−３０４に代表されるオーステナイト系非磁性のステンレス鋼材よりなる品物を電解研摩するに際し、比較的低温度で低電流密度において比較的ゆるやかな撹拌状況においても、ピット状不良を抑制し、低電流密度部においても均一な光沢化、平滑化、清浄化などの効果を達成できる。
【００４５】
また、実施例から明らかな様に、本発明による電解研摩液を使用する場合には、当初の添加剤の配合量が充分であれば、長期間無補給のまま電解研摩を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例で使用したＳＵＳ−３０４ステンレス鋼試験片の形状を示す斜面図である。
【図２】実施例および比較例で使用したＳＵＳ−３１６ステンレス鋼試験片の形状を示す斜面図である。
【図３】実施例および比較例で使用したステンレス鋼の電解研摩槽の概要を示す模式図である。
【図１】
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【図２】
0003711419.tif 000007
【図３】
0003711419.tif 000008