(57)【要約】【課題】  化学研磨を終わった被処理物の表面での錆、ピットの発生を飛躍的に抑制する。【解決手段】  被処理物の表面を化学研磨液で処理し該被処理物の表面を研磨する化学研磨工程の後に、前記化学研磨液を不活性化する不活性化液を滞留させずに常に新しい不活性化液を連続供給しながら、該不活性化液で被処理物の表面を洗浄する不活性化洗浄工程を行う。【選択図】  図１
2005320591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の表面を化学研磨液で処理し該被処理物の表面を研磨する化学研磨工程と、
前記化学研磨液を不活性化する不活性化液を滞留させずに常に新しい不活性化液を連続供給しながら、該不活性化液で被処理物の表面を洗浄する不活性化洗浄工程と、
を含むことを特徴とする化学研磨処理方法。
【請求項２】
鋼管からなる被処理物の内周面を化学研磨液で処理し該被処理物の内周面を研磨する化学研磨工程と、
該化学研磨液を不活性化する不活性化液を当該鋼管の管内に連続通流させながら、常に新しい不活性化液で該被処理物の内周面を洗浄する不活性化洗浄工程と、
を含むことを特徴とする化学研磨処理方法。
【請求項３】
前記不活性化液は、アルカリ金属化合物の水溶液からなることを特徴とする請求項１または２に記載の化学研磨処理方法。
【請求項４】
前記不活性化液のｐＨを、ｐＨ１１〜１３．５の範囲内に調整したことを特徴とする請求項３に記載の化学研磨処理方法。
【請求項５】
前記被処理物の鋼管は、高圧噴射管用の肉厚細径鋼管であることを特徴とする請求項２に記載の化学研磨処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学研磨処理方法に係り、特に、鋼管などを被処理物としてその表面を鏡面光沢処理するための化学研磨処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学研磨処理は、金属を化学研磨液に浸漬して金属加工物の表面の微少な凹凸を化学的に溶解することにより、平滑にする金属表面処理方法であり、加工物の形を選ばず複雑な形状にも対応できる等の利点があり、様々な機械部品の表面処理に幅広く利用されている。
【０００３】
例えば、自動車部品の分野では、化学研磨処理をトランスミッションやデファレンシャルにおいて用いられる歯車の表面処理に適用したもの（特許文献１、特許文献２）、自動車用の油圧配管や燃料噴射管に用いられる金属管の表面処理に適用したもの（特許文献３）がある。
【０００４】
一般に、化学研磨工程では、酸と酸化剤からなる化学研磨剤の水溶液に被処理物を浸漬する。酸には、フッ酸、硫酸、リン酸等が用いられ、酸化剤には硝酸、過酸化水素等が用いられる。化学研磨工程の後には、化学研磨液の反応を止めるために水洗が行われ、被処理物の表面に付着した研磨液を水で洗い流す。
【特許文献１】特開平５−２５６６４号公報
【特許文献２】特開平５−４４０６３号公報
【特許文献３】特開平１１−２２６５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、被処理物の化学研磨を大量に効率的に処理するためには、高濃度の化学研磨液が用いられることが多い。高濃度の化学研磨液を使用する場合に、一番問題となるのは、化学研磨後の錆の発生である。とりわけ、被処理物が耐食性の低い鋼材であったりすると、化学研磨工程、水洗工程の直後に赤錆や黄錆が既に発生していることがある。そして、錆には深さ、径ともに数μｍ〜数十μｍのピットの発生を伴う。
【０００６】
また、発生した錆は後の酸洗により、肉眼では除去できたようにみえても、実際には、錆およびピットが依然として残る。また、温度が高く、上水でもカルシウムやマグネシウムの含有量の多い水を使って化学研磨を終えた被処理物を水洗すると、錆やピットの発現が増大する傾向がある。
【０００７】
このような錆やピットの発現は、化学研磨の対象となる被処理物の形状によっても変わってくる。とりわけ、管の内周面を化学研磨処理する場合には、ピットの発現を抑制することが難しい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、化学研磨を終わった被処理物の表面での錆、ピットの発生を飛躍的に抑制することができ、工程数を増やすことなく、低コストで金属材料の化学研磨による表面平滑化効果を最大限に発揮できるようにした化学研磨処理方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、錆、ピットを発生させることなく、管の内周面に高精度の平滑面を得られるようにした鋼管内周面の化学研磨処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明に係る化学研磨処理方法は、被処理物の表面を化学研磨液で処理し該被処理物の表面を研磨する化学研磨工程と、前記化学研磨液を不活性化する不活性化液を滞留させずに常に新しい不活性化液を連続供給しながら、該不活性化液で被処理物の表面を洗浄する不活性化洗浄工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
化学研磨の施された被処理物の表面には、付着している化学研磨液を洗い流すために行われる水洗工程中に赤錆、黄錆やピットが発生する場合が多い。本発明者は、化学研磨液により平滑になった処理面に生じる錆やピットの発生と水洗工程との間の因果関係について、被処理物の表面に付着した濃厚な化学研磨液が水洗されるときに水で希釈されることで、研磨液中の酸と酸化剤のバランスが崩れる結果、研磨液が被処理物の表面を均一に溶解する働きから腐食を増進させる働きへと移行したという知見を得た。
【００１２】
化学研磨工程の後は、研磨液を何らかの方法で洗い流さなければならない。このとき、研磨液が水で希釈されるのは避け得ないところ、本発明による化学研磨処理方法では、化学研磨液を不活性化する不活性化液を滞留させずに常に新しい不活性化液を連続供給しながら、被処理物の表面を洗浄するという手法を採用することにより、研磨液の不活性化による腐食増進作用の抑制と、被処理物表面の洗浄を同時的に行う。これにより、被処理物の表面に付着している研磨液を効率的に不活性化し、化学研磨液が希釈されたときの腐食因子の発生を抑制しながら洗い流して被処理物表面から除去する。
【００１３】
このような不活性化液による被処理物の洗浄は、化学研磨の終了後、直ちに洗浄に移行することが好ましい。通常の条件であれば、１分以内であれば問題はない。
【００１４】
本発明に係る化学研磨処理方法は、高圧噴射管用の肉厚細径鋼管のように、管の内周面に高い平滑度が要求される鋼管の内周面を光沢研磨処理するのに適している。
【００１５】
この鋼管の化学研磨処理方法は、鋼管からなる被処理物の内周面を化学研磨液で処理し該被処理物の内周面を研磨する化学研磨工程と、該化学研磨液を不活性化する不活性化液を鋼管の管内に連続通流させながら常に新しい該不活性化液で該被処理物の内周面を洗浄する不活性化洗浄工程と、を含むことを特徴としている。
【００１６】
本発明の化学研磨処理方法で用いられる前記不活性化液には、アルカリ金属化合物の水溶液を用いることができる。アルカリ金属化合物の水溶液を不活性化液として用いた場合、ｐＨ１１以下では、中和反応による不活性化効果が低く、錆の発現の抑制効果が低い。他方、ｐＨ１３．５以上では、溶け出した金属イオンが水酸イオンと反応して析出しコロイド粒子となって被処理物表面に付着し、腐食を進行させるので好ましくない。したがって、ｐＨを、ｐＨ１１〜１３．５の範囲内に調整されたものを用いることが好ましい。
【００１７】
不活性化液には、アルカリ金属化合物の水溶液の他、ｐＨ１１以上のアルカリ性を示す水溶性有機化合物の水溶液を用いることも可能である。  
また、不活性化液としては、化学研磨液中に配合される酸化剤に対してこれを不活性化する酸化防止剤を添加したアルカリ水溶液を用いることもできる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、化学研磨を終わった被処理物の表面での錆、ピットの発生を飛躍的に抑制することができ、工程数を増やすことなく、低コストで金属材料の化学研磨による最大限の成果を得ることができる。
【００１９】
また、本発明によれば、錆、ピットを発生させることなく、管の内周面に高精度の平滑面を得られるので、高圧流体用の噴射管のような部品の内周面に化学研磨処理を行うことにより、強度の高い耐久性に優れた部品にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による化学研磨処理方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。  
図１は、本発明の化学研磨方法の各工程を実施する各槽の配置を示す図である。図１において、工程の順序にしたがって、上流から順にアルカリ脱脂槽１０、水洗槽１１、化学研磨槽１２、不活性化洗浄槽１３、酸洗槽１４、アルカリ水洗槽１５、防錆槽１６、乾燥炉１７が配置されている。これらは、被処理物を移送するキャリアを移動させる移送路によって結ばれている。
【００２１】
アルカリ脱脂槽１０は、被処理物に化学研磨を施すにあたって、前処理として被処理物の表面に付着した油などの異物を除去する脱脂処理が行われる槽であり、処理剤の水溶液が貯留されている。水洗槽１１では、脱脂処理後に被処理物の表面に付着したまま残っているアルカリ液を水で洗って除去する処理が行われる。  
化学研磨槽１２は、被処理物の表面を化学研磨液で研磨処理するための槽で、フッ酸、硫酸、リン酸などの酸と、硝酸、過酸化水素などの酸化剤を配合した化学研磨液が溜められている。
【００２２】
不活性化洗浄槽１３は、化学研磨液を不活性化する不活性化液が被処理物表面に滞留しないように常に新しい不活性化液が連続的に供給されるようになっており、不活性化液で被処理物の表面を洗浄する処理が行われる。
【００２３】
酸洗槽１４では、低濃度の塩酸水を酸洗液に用いて不活性化洗浄を経た被処理物を洗浄する酸洗処理が行われる。その下流のアルカリ水洗槽１５では、被処理物の表面に付着した酸洗液をアルカリ洗液で中和して洗い流す処理が行われる。防錆槽１６には、被処理物の処理面に防錆剤を塗布する処理が行われるようになっている。以上の工程を経た被処理物は、乾燥炉１７に送られる。
【００２４】
次に、図２は、被処理物として、径の細い鋼管の内周面に化学研磨するため、被処理物を載せて各槽の間を移送するキャリアを示す。
【００２５】
この図２において、参照番号２０は、被処理物である鋼管を示す。２２は、ポンプを示し、このポンプ２２はキャリア２１に搭載されている。ポンプ２２の吹込口には吹込管２３が接続され、吐出口から延びている吐出管２４には、被処理物の鋼管２０が接続されている。吐出管２４には、流量計２５、流量調整弁２６が組み込まれており、鋼管２０の管内に流すべき不活性化液の流量を調整することができる。これらの配管およびポンプ２２は、キャリア２１とともに各槽の間を移動することができる。なお、キャリア２１には、吹込管２３や吐出管２４を槽に降下させたり引き上げる装置が設けられている。
【００２６】
図２では、化学研磨処理の一連の工程を構成する槽のうち、不活性化洗浄槽１３が示されている。この不活性化洗浄槽１３は、仕切板２７によって第１槽２８と第２槽２９に区画されており、第１槽２８には、不活性化液の溜まっているリザーバタンク３０から新鮮な不活性化液が供給される。これに対して第２槽２９には、処理の終わった古い不活性化液が排出管２４から排出され、第２槽２９から外部に廃棄される。このように不活性化液を循環させるのではなく、第１槽２８にある不活性化液は、鋼管２０の管内を流れてから、第２槽２９の方へ排出されるので、鋼管２０には、常に、新しい活性化液が流れて、古い不活性化液と混じったりせず、滞留することがない。
【００２７】
なお、図２に示すように、不活性化洗浄工程では、常に新鮮な不活性化液を鋼管２０に流す必要があることから、上述のように、不活性化洗浄槽１３を２つの槽に区画したものを用いているが、他の槽では、槽を区切ることなく、ポンプ２２で液を循環させて鋼管２０の管内を流すようにすれば十分である。
【実施例】
【００２８】
次に、本発明による化学研磨方法の実施例について説明する。  
本実施例では、被処理物として、高圧流体用の噴射管などに用いられる高圧配管用鋼管の内周面の化学研磨処理を行っている。この被処理物の鋼管は、内径３．０ｍｍ、長さ２５０ｍｍである。
【００２９】
各工程の条件は以下の通りである。  
・アルカリ脱脂工程  
処理液；アルカリ脱脂液（（株）タイホー製  クリーナ
１２７Ａ、Ｂ）を水１リットルあたり各８０ｍｌ配合したもの。
【００３０】
温度      ；  ５０℃
流量      ；  ７００ｍｌ／min
処理時間  ；  ５分
・化学研磨工程  
研磨液    ；  ＣＰＬ１００（三菱ガス化学（株）製）５倍希釈液
温度      ；  ３５℃
流量      ；  ７００ｍｌ／min
処理時間  ；  ５分
・不活性化洗浄工程  
洗浄液    ；  図３参照
温度      ；  ２０℃
流量      ；  ７００ｍｌ／min
処理時間  ；  １分
・酸洗工程
洗浄液    ；  数％塩酸水にピックリング用インヒビター添加
・アルカリ水洗工程
洗浄液    ；  苛性ソーダ水溶液（ｐＨ１２〜１３）
・乾燥工程
温度      ；  １００℃
処理時間  ；  １０分
次に、以上のような化学研磨方法の実施により化学研磨した鋼管について、管を縦方向に半割りにして、顕微鏡により、管の内周面中央部１０ｍｍの範囲を１ｍｍ幅で観察し、ピット（深さ１０μm以上のもの）の発生数を調べた結果を実施例１乃至５として図３に示す。なお、参考のための比較例１乃至７として、化学研磨工程の後に、不活性化洗浄工程の替わりに単に水で洗浄し、その他の工程は同一のものについて、ピットの発生数を調べたものを図３に示す。
【００３１】
実施例２〜４では、いずれも２０本処理したうち、１本もピットが発現したものはなかった。また、実施例１、実施例５のように、ｐＨが１１前後の場合、ピットの発現した管がわずかにあった。
【００３２】
これに対して、化学研磨工程直後に不活性化洗浄工程を経ていない比較例１乃至７では、いずれの場合も、すべての管にピットの発現がみられた。
【００３３】
ここで、実施例２で化学研磨処理した鋼管の内周面の顕微鏡写真を図４として挙げ、比較例１で化学研磨処理した鋼管内周面の顕微鏡写真を図５として挙げる。両者を比較してみると、実施例１の鋼管では表面が高度の平滑面に化学研磨されていることが明瞭にわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による化学研磨処理方法の工程を実施する各槽の配置説明図。
【図２】同化学研磨処理方法の工程のうち、不活性化洗浄処理の説明図。
【図３】本発明による化学研磨処理方法の実施例について、ピットの発現を調べた結果を示す図表。
【図４】実施例の処理面表面の顕微鏡写真。
【図５】比較例の処理面表面の顕微鏡写真。
【符号の説明】
【００３５】
１３  不活性化槽
２０  鋼管（被処理物）
２１  吹込管
２２  ポンプ
２６  キャリア
２７  仕切板
３０  リザーバタンク
【図１】
2005320591.tif 000003
【図２】
2005320591.tif 000004
【図３】
2005320591.tif 000005
【図４】
2005320591.tif 000006
【図５】
2005320591.tif 000007