(57)【要約】【課題】化学研磨液及びその製造方法を提供する。【解決手段】化学研磨液を、リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部と、マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物５質量部以上４５質量部以下で構成する。酸成分はリン酸が好ましい。金属酸化物は硫酸銅が好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部と、
マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物５質量部以上４５質量部以下を有する化学研磨液。
【請求項２】
酸成分がリン酸である請求項１記載の化学研磨液。
【請求項３】
金属酸化物が硫酸銅である請求項１又は２のいずれか記載の化学研磨液。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか記載の化学研磨液に、粘性付与剤が２０質量部以上１００質量部以下配合されている化学研磨液。
【請求項５】
粘性付与剤がグリセリン、１，３−ブタンジオール又は１，４−ブタンジオールのいずれか一種又は混合体である請求項４記載の化学研磨液。
【請求項６】
リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部と、マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物を５質量部以上４５質量部以下、及び、粘性付与剤２０質量部以上１００質量部以下を有する化学研磨液の製造方法であって、酸成分１００質量部に金属酸化物の配合量の３０％から７０％の範囲内でのいずれかの配合量を配合した後、金属酸化物を溶解させて第一化学研磨液を作成し、粘性付与剤に金属酸化物の残りの配合量（７０％から３０％の範囲内でのいずれかの配合量）を配合した後、金属酸化物を溶解させて第二化学研磨液を作成し、第一化学研磨液と第二化学研磨液を混合する化学研磨液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム製品やその合金の表面を平滑化すると共に化学研磨が施された表面に充分な光沢を付与することができる化学研磨液に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学研磨液としては、硝酸を除く無機酸と、タングステン化合物とを配合した化学研磨液がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８５３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、化学研磨の際、有毒ガスが発生することなく、アルミニウム製品やその合金の表面を平滑化すると共に化学研磨が施された表面に充分な光沢を付与することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部と、マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物５質量部以上４５質量部以下を有する化学研磨液である。
【０００６】
酸成分としては、リン酸であるのが好ましい。
【０００７】
金属酸化物としては、硫酸銅であるのが好ましい。
【０００８】
本発明に係る化学研磨液には、粘性付与剤２０質量部以上１００質量部以下を配合するのが好ましい。粘性付与剤としては、グリセリン、１，３−ブタンジオール又は１，４−ブタンジオールのいずれか一種又は混合体であるのが好ましく、さらに好ましくはグリセリンである。
【０００９】
本願の他の発明は、リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部と、マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物を５質量部以上４５質量部以下、及び、粘性付与剤２０質量部以上１００質量部以下を有する化学研磨液の製造方法であって、酸成分１００質量部に金属酸化物の配合量の３０％から７０％の範囲内でのいずれかの配合量を配合した後、金属酸化物を溶解させて第一化学研磨液を作成し、粘性付与剤に金属酸化物の残りの配合量（７０％から３０％の範囲内でのいずれかの配合量）を配合した後、金属酸化物を溶解させて第二化学研磨液を作成し、第一化学研磨液と第二化学研磨液を混合する化学研磨液の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、化学研磨液を上述の構成で形成したため、有毒ガスが発生することなく、アルミニウム製品やその合金の表面を平滑化すると共に化学研磨が施された表面に充分な光沢を付与することができる。
【００１１】
他の発明である化学研磨液の製造方法は、上述の第一化学研磨液と第二化学研磨液を混合するため、金属酸化物の酸成分と粘性付与剤への最適な比率かつ安定した状態での溶解が確保できるのである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部と、マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物５質量部以上４５質量部以下を有する化学研磨液である。
【００１３】
本発明の化学研磨液において、リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部配合したのは、化学研磨の対象であるアルミニウム製品やその合金の表面を溶解するためである。酸成分としては、リン酸が好ましい。銅よりイオン化傾向の大きい金属としては、アルミニウム、亜鉛、鉄、ニッケル、錫、鉛がある。
【００１４】
本発明に係る化学研磨液において、マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物を配合したのは、酸成分で溶解させたアルミニウム製品やその合金の金属自体を、溶解させると共に、その金属より還元され易い金属イオンを用いて酸化還元反応させ、さらに、酸成分エッチングによる表面粗化を防止するためである。具体的には、アルミニウムイオンよりイオン化傾向の低いマンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンを放出する金属酸化物を用いる。これらイオンは、化学研磨の対象となる金属のイオン化傾向を加味して選択される。
【００１５】
金属酸化物の配合量は、酸成分１００質量部に対して、５質量部以上４５質量部以下がよく、好ましくは８質量部以上３５質量部以下、さらに好ましくは１２質量部以上３０質量部以下である。金属酸化物の配合量は、少なくすると酸化還元反応が少なくなって酸成分エッチングによる表面粗化を防止する力が弱くなる傾向にあり、多くすると金属酸化物の溶解に時間が長くなるため、上述の範囲が好ましい。
【００１６】
粘性付与剤を配合したのは、化学研磨の反応の際、化学研磨の対象物である金属製品の表面を均等に化学反応させるのではなく、表面の凹凸の凸部分だけを優先的に溶解させると共に酸成分による溶解を穏やかにするためである。
【００１７】
粘性付与剤としては、上述の効果を発揮するものをいい、具体的には水溶性高沸点有機溶剤、増粘多糖類がある。水溶性高沸点有機溶剤としては、グリセリン、ブタンジオール類、プロパンジオール類、エチレングリコール、ペンタジオール等の炭素数２〜５の多価アルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等ヒドロキシアルキル基置換環状エーテルがある。増粘多糖類としては、ペクチンがある。これら粘性付与剤として、グリセリン、１，３−ブタンジオール又は１，４−ブタンジオールのいずれか一種又は混合体であるのが好ましい。
【００１８】
粘性付与剤の配合量は、酸成分１００質量部に対して、２０質量部以上１００質量部以下がよく、好ましくは３０質量部以上８０質量部以下、さらに好ましくは３５質量部以上６０質量部以下である。粘性付与剤の配合量は、少なくすると化学研磨対象物の表面の凹凸に沿って化学研磨する傾向が強くなり、多くすると酸化還元反応の反応が遅くなるため、上述の範囲が好ましい。
【００１９】
他の発明は、化学研磨液の製造方法である。
この製造方法は、リン酸、ピロリン酸又は硫酸のいずれかを一種以上有する酸成分１００質量部と、マンガンイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、銅イオン、銀イオン、白金イオン又は金イオンのいずれかと反応させた硫酸、リン酸又はピロリン酸のいずれかを一種以上有する金属酸化物を５質量部以上４５質量部以下、及び、粘性付与剤２０質量部以上１００質量部以下を有する化学研磨液の製造方法であって、酸成分１００質量部に金属酸化物の配合量の３０％から７０％の範囲内でのいずれかの配合量を配合した後、金属酸化物を溶解させて第一化学研磨液を作成し、粘性付与剤に金属酸化物の残りの配合量（７０％から３０％の範囲内でのいずれかの配合量）を配合した後、金属酸化物を溶解させて第二化学研磨液を作成し、
第一化学研磨液と第二化学研磨液を混合する化学研磨液の製造方法である。
【００２０】
この化学研磨液に金属製品を浸漬させてその表面を化学研磨する際の液温は、好ましくは６０〜１５０℃、さらに好ましくは８０〜１２０℃であり、液温が低いと光沢を充分に付与し難くなり、液温が高いと研磨面に凹凸が生じやすい傾向にある。化学研磨液への浸漬時間は金属製品の組成や寸法、予熱の有無、液温等に応じて適宜設定され、好ましくは２０秒間〜２０分間、さらに好ましくは１分間から１２分間である。金属製品の化学研磨液への浸漬時間を２０秒程度の短時間とする一方、浸漬回数を数回行うと、金属製品の凹凸の凸部だけがより研磨されるため、特に優れた光沢を得ることができる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明に係る実施例を、表１を参照しつつ、比較例を用いて詳細に説明する。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１記載の化学研磨液の評価は次の方法で行った。
【００２４】
＜光沢＞
実施例・比較例の化学研磨液で化学研磨した試験片と未処理品とを目視にて観察し、次の評価基準にて評価を行った。試験片はアルミニウム製の板であり、表面をサンドペーパーで荒くして光沢をなくしたものを用いた。
◎：優れた光沢を有する
○：良好な光沢を有する
△：光沢が不十分
【００２５】
＜平滑度＞
実施例・比較例の化学研磨液で化学研磨した試験片と未処理品とを目視にて観察し、次の評価基準にて評価を行った。
◎：優れた平滑度を有する
○：良好な平滑度を有する
△：平滑度が不十分
【００２６】
＜液溶解時間＞
実施例・比較例の化学研磨液に溶解させる硫酸銅の燐酸およびグリセリンへの溶解時間を時計計測し、次の評価基準にて評価を行った。
◎：溶解時間が比較的短い（２０分未満）
○：溶解時間がやや長い（２０分以上１時間未満）
△：溶解時間が長い（１時間以上）
【００２７】
各実施例、比較例の化学研磨液について説明する。実施例１の化学研磨液は、表１に記載の配合で製造したものであり、酸成分としてのリン酸１００質量部、金属酸化物としての銅イオンと反応させた硫酸（硫酸銅）１５質量部、及び、粘性付与剤としてのグリセリン５０質量部を混合したものである。
【００２８】
表１にあるように、実施例１の化学研磨液は、光沢、平滑度、表面状態及び液溶解時間のいずれにおいても良好な値であった。
【００２９】
本実施例１の化学研磨液の製造方法について説明する。
実施例１の化学研磨液の製造方法は、酸成分たるリン酸１００質量部に金属酸化物たる硫酸銅のうちの硫酸銅５水塩７．５質量部を混合して第一化学研磨液を製造し、粘性付与剤たるグリセリン５０質量部に硫酸銅５水塩７．５質量部を混合して第二化学研磨液を製造し、さらに、この第一化学研磨液と第二化学研磨液を混合したものである。
この製造方法にあっては、硫酸銅を二液に分けて溶解しているため、一液に溶解するより短い時間で溶解することができた。
【００３０】
また、この製造方法の他の実施例として、表には記載しないが、実施例１の配合比で、第一化学研磨液への硫酸銅５水塩１０質量部、第二化学研磨液への硫酸銅５水塩５質量部とした場合、先の製造方法の実施例とほぼ同様な効果を得た。
【００３１】
実施例２から実施例１４について、比較例１から６を比較しつつ詳細に説明する。
【００３２】
実施例２は、硫酸銅５水塩を２１質量部、グリセリン４０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。この実施例２は実施例１と同様な評価を得た。
【００３３】
実施例３は、実施例１のグリセリンを０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は、平滑度が実施例１より評価が低かったが、製品としては問題ないものであった。
【００３４】
実施例４は、実施例１のグリセリンを１０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は、平滑度が実施例１より評価が低かったが、製品としては問題ないものであった。
【００３５】
実施例５は、硫酸銅５水塩を２１質量部、グリセリンを１，３−ブタンジオール５０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は実施例１と同様な評価を得た。
【００３６】
実施例６は、硫酸銅５水塩を２５質量部、グリセリンをペクチン４０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例も実施例１と同様な評価を得た。
【００３７】
実施例７は、硫酸銅５水塩を８質量部、グリセリン４０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は硫酸銅が少ないので実施例１に比べて光沢がやや悪くなった。
【００３８】
実施例８は、硫酸銅５水塩を２１質量部、グリセリン３０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例はグリセリンが少ないので実施例１に比べ平滑度がやや悪くなった。
【００３９】
実施例９は、硫酸銅５水塩を２１質量部、グリセリン８０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例はグリセリンが多くなり実施例１に比べ光沢がやや悪くなった。
【００４０】
実施例１０は、硫酸銅５水塩を３５質量部、グリセリン４０質量部とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は硫酸銅が多くなったので硫酸銅の溶解時間が長くなった。
【００４１】
実施例１１は、実施例１のリン酸をピロリン酸とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は実施例１と同様な評価を得た。
【００４２】
実施例１２は、実施例１のリン酸をリン酸９０質量部及び硫酸１０質量部の混合体とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は実施例１と同様な評価を得た。
【００４３】
実施例１３は、実施例１の硫酸銅５水塩をリン酸錫とした以外は、実施例１と同様な化学研磨液である。本実施例は実施例１と同様な評価を得た。
【００４４】
実施例１４は、実施例２に比べ、グリセリンの配合量を極端に多くしたものである。グリセリンの配合量が多すぎると光沢を与えることと平滑を与えるのに時間がかかった。
【００４５】
比較例１は、実施例１に比べ、硫酸銅５水塩の配合量を極端にしたものである。本比較例は、光沢がかなり悪くなり、平滑度もやや悪くなった。
【００４６】
比較例２は、実施例２に比べ、硫酸銅５水塩の配合量を極端に多くしたものである。硫酸銅５水塩の配合量が多くなると硫酸銅の溶解時間がかなり遅くなった。
【００４７】
比較例３は、実施例１に比べ、硫酸銅５水塩とグリセリンの配合量を極端に少なくしたものである。硫酸銅とグリセリンが共に極端に少ないと、光沢と平滑度が共にかなり悪くなった。
【００４８】
比較例４は、実施例１に比べ、硫酸銅５水塩の配合量を極端に少なくすると共にグリセリンの配合量を極端に多くしたものである。硫酸銅が極端に少なく、グリセリンが極端に多いと、光沢と平滑度が共にかなり悪くなった。
【００４９】
比較例５は、実施例１に比べ、硫酸銅５水塩の配合量を極端に多くすると共にグリセリンの配合量を極端に少なくしたものである。硫酸銅が極端に多く、グリセリンが極端に少ないと、平滑度はやや悪くなり、硫酸銅の溶解時間はかなり遅くなった。
【００５０】
比較例６は、実施例１に比べ、硫酸銅５水塩とグリセリンの配合量を極端に多くしたものである。硫酸銅とグリセリンが共に極端に多くなると、光沢も平滑度もかなり悪くなり、硫酸銅の溶解時間もかなり遅くなった。