(57)【要約】【課題】劇物に指定されている無機酸を含まず、比較的取扱いが容易な洗浄剤を用いて、従来の方法に匹敵する洗浄力を実現させる方法を提供する。【解決手段】炭素数１〜６のカルボン酸、炭素数１〜６のヒドロキシカルボン酸などの有機酸、あるいはこの有機酸と界面活性剤を含み、ｐＨ３．５以下の水溶液を洗浄液とし、電極チップの母材金属よりも卑な金属片を電極チップと電気的に接触された状態で電極チップを洗浄液中に浸漬させる。このとき、さらに超音波振動を加えつつ洗浄を行うことにより洗浄効率を高めることができる。【選択図】図１
2005028408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接用の電極チップを、有機酸を含むｐＨ３．５以下の水溶液からなる洗浄液中に、前記電極チップの母材金属よりも卑な金属片と電気的に接触された状態で浸漬させることを特徴とする電極チップの洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄液は、さらに界面活性剤を含むことを特徴とする請求項１記載の電極チップの洗浄方法。
【請求項３】
前記有機酸は、炭素数１〜６のカルボン酸、炭素数１〜６のヒドロキシカルボン酸から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１記載の電極チップの洗浄方法。
【請求項４】
前記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２記載の電極チップの洗浄方法。
【請求項５】
前記洗浄に際して、さらに超音波振動を加えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電極チップの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼鈑などの電気スポット溶接に用いられる電極チップの洗浄方法、特に電極チップに付着した酸化皮膜の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体など各種機械の組立工程においては各所でスポット溶接が行われている。図１は、スポット溶接に用いる電極体１であり、ロッド状の保持電極２の先端に電極チップ３が取付けられている。電極チップ３は、銅あるいは銅合金であることが多く、先端部分が円弧外形となって、内側には嵌合孔４をもち保持電極２が電極チップ３の軸方向に差し込まれる。スポット溶接は、電極体１を一対にしてワークの溶接部位を挟持して所定の電力を印加することにより行われる。このとき電極チップ３は、ワークに強い力で押し当てられるとともに、高電流が流れ、スパッタが付着してくることから、使用しているうちに磨耗、変形し、さらに表面に酸化皮膜が付着してくる。従って、電極チップ３は所定時間使用した後に交換する必要が生じるが、その交換するまでの間でも頻繁に研磨して表面酸化皮膜を取除き、通電性をよくするのが普通である。しかし、電極チップ３の内側、すなわち保持電極２が差込まれる嵌合孔４は、形態上研磨するのが難しく、また研磨することによって嵌合孔４との嵌合に不都合が生じることがあり、研磨は実施しないのが普通である。
【０００３】
一般に金属製品の酸化皮膜を除去するときに、研磨に依らない方法として化学的洗浄があり、例えば、無機の強酸を用いての洗浄方法〔例えば、特許文献１〕、無機酸塩、有機中性塩、通電促進剤、界面活性剤を含む水中で電解洗浄する方法〔例えば、特許文献２〕などが知られている。しかし、無機酸は劇物に指定されているものもあり取扱に特別の注意が必要であり、電解洗浄は特別の設備が必要となり、いずれも実用上の問題があった。
【０００４】
また、銅、銅合金を対象にして、電子部品における酸化銅の除去にメルカプトエタノール、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化アンモニウムを組み合わせた洗浄剤〔例えば、特許文献３参照〕、水酸化テトラメチルアンモニウム、モノアエタノールアミン、ガーリック酸を組み合わせた洗浄剤〔例えば、特許文献４参照〕などが提案され、ボイラの銅配管の酸化銅の洗浄に炭酸アンモニウムを含む洗浄液〔例えば、特許文献５参照〕などがアルカリ性洗浄剤を用いての洗浄方法が提案されている。しかし、電解チップのように強固にかつ厚く付着した酸化銅に対しては、これらアルカリ性洗浄剤では充分に効果が発現しないものであった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７２４９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０３００号公報
【特許文献３】特開２００３−１５５５８６号公報
【特許文献４】米国特許１９４３６６号明細書
【特許文献５】特開２００３−１４３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、酸を用いる化学的洗浄は、劇薬指定の酸を用いるため危険であり、取扱に多大な注意が必要であり、アルカリ性洗浄剤では洗浄効果が充分でなかった。かかる問題点に鑑み、本発明の目的は劇物に指定されている無機酸を含まず、比較的取扱いが容易な洗浄剤を用いて、従来の方法に匹敵する洗浄力を実現させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決すべく、本発明請求項１の電極チップの洗浄方法は、有機酸を含むｐＨ３．５以下の水溶液からなる洗浄液中に、前記電極チップの母材金属よりも卑な金属片と電気的に接触された状態で浸漬させることを特徴としている。
これにより、洗浄液中の有機酸により酸化皮膜を溶解し、かつ電極チップに過度な腐食を抑えつつ酸化皮膜の酸化物を還元して金属に戻すことができる。
【０００８】
請求項２は請求項１記載の電極チップの洗浄方法であり、前記洗浄液にさらに界面活性剤を含むことからなっている。界面活性剤により、電極チップの表面の濡れ性がよくなり、酸化皮膜の微細な隙間に有機酸が侵入することを助け洗浄効果を高めることができる。
【０００９】
請求項３は請求項１記載の電極チップの洗浄方法であり、前記有機酸は、炭素数１〜６のカルボン酸、炭素数１〜６のヒドロキシカルボン酸から選んでいる。これにより、洗浄するに特に好都合な有機酸が提供される。
【００１０】
請求項４は請求項２記載の電極チップの洗浄方法であり、前記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤から選ばれる１種以上であることを特徴としている。これにより、洗浄するに特に好都合な界面活性剤が提供される。
【００１１】
請求項５は請求項１ないし４いずれか１項に記載の電極チップの洗浄方法であり、洗浄に際して、超音波振動を加えることを特徴としている。により、洗浄液中の有機酸が電極チップの酸化皮膜の微細な隙間に侵入することを助け、有機酸による洗浄効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明により、劇物に指定されている無機酸を含まず、比較的取扱いが容易な洗浄剤で従来の方法に匹敵する洗浄力を実現させることができ、請求項２の発明により、さらに洗浄効果を上げることができ、請求項３の発明により、洗浄に最適な有機酸が提供され、請求項４の発明により、洗浄に最適な界面活性剤が提供される。また、請求項５の発明により、電極チップに過度な腐食が抑えられ、かつ効率よく酸化皮膜が除去されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の方法は、電極チップを有機酸、あるいは有機酸と界面活性剤を含み、ｐＨ３．５以下の水溶液からなる洗浄液に、電極チップの母材金属よりも卑な金属片と接触させた状態で浸漬させることからなっている。
【００１４】
本発明が対象とする電極チップは、鋼鈑などのスポット溶接に用いられる電極チップで、その材料は通常銅、あるいは銅合金である。電極チップの形状は図１に示したが、その大きさは、代表的には直径が１０ｍｍ程度、高さが２０〜３０ｍｍ程度である。
【００１５】
洗浄液に用いられる有機酸は、金属の酸化皮膜を溶解除去する活性成分であり、水溶性の有機カルボン酸であればよいが、実用上からは炭素数１〜６のカルボン酸、炭素数１〜６のヒドロキシカルボン酸が好ましい。具体的な例を挙げれば、炭素数１〜６のカルボン酸として、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸があり、炭素数１〜６のヒドロキシカルボン酸として、乳酸、グリコール酸、グルコン酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸がある。
【００１６】
有機酸は、洗浄液中５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％含有させる。この適正範囲は、洗浄剤としての使い易さの点から選ばれたもので、これより高い濃度でもよい。しかし、５重量％未満では洗浄効果が小さくなり好ましくないことがある。
【００１７】
界面活性剤は、電極チップ表面の酸化皮膜に対して有機酸の接触を良くする作用をもち、特に、酸化皮膜の粗な表面に対して微細な構造体の内部にまで有機酸を浸透させ、有機酸の効果を高める上で有効である。
【００１８】
界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤など任意に選ばれ、水に透明に分散、あるいは水に可溶性のものが好ましい。非イオン性界面活性剤の具体的な例を挙げれば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミドなどがある。カチオン性界面活性剤の具体的な例を挙げれば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライドなどがある。陰イオン性界面活性剤の具体的な例を挙げれば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどがある。両性界面活性剤界面活性剤の具体的な例を挙げれば、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエテルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルジメテルアミンオキサイドなどがある。このうち、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤が特に好ましい。また、分子中にエステル結合を有する界面活性剤は、酸性水溶液中でエステル結合が切れて効果が小さくなることがある。
【００１９】
界面活性剤の配合量は、界面活性剤の種類によっても異なるが、代表的には洗浄液中０．１〜５重量％、好ましくは０．５〜１．５重量％である。この範囲は、本発明が目的とする電極チップの洗浄のために適正とした範囲であり、この範囲の外でもそれなりの効果が有する。しかし、一般にこの範囲より多くしてもそれ以上の効果が見られず、むしろ泡がでて扱い難いことがあり、経済的にも不利である。
【００２０】
本発明の洗浄液は、有機酸を含むことでｐＨが３．５以下になっている。しかし、洗浄を行っていくと金属、金属酸化物と反応することからｐＨは徐々に高くなっていくが、洗浄効率を高く維持するために、ｐＨを３．５以下に維持するのが好ましい。このためには、有機酸を追加する、あるいは洗浄液を入れ替えつつ行う。
【００２１】
本発明の電極チップの洗浄は、電極チップの母材金属よりも卑な金属（イオン化傾向が大きい金属、以下「卑金属」と記す）と電気的に接触された状態で上記洗浄液に浸漬して行う。ここで、電気的に接触された状態とは、洗浄液中で電極チップと卑金属片とが常に同じ電位にあることを意味しており、直接接触していてもよく、あるいは他の電極チップを介して接触している状態でもよい。洗浄を行うに際し、洗浄液を入れた容器に複数個の電極チップを入れ、さらに卑金属片を１〜２個投入して、好ましくは軽く攪拌して行う。容器中で卑金属片と直接接触していない電極チップも、他の電極チップを介して卑金属片と電気的に接触することになる。卑金属片は、大きいほど好ましいが、実用的には卑金属片の表面積が複数個の電解チップの総表面積の１％以上となるようにする。
【００２２】
卑金属は、電極チップが銅、銅合金である場合には、銅よりも卑な金属であり、アルミニウム、亜鉛、マンガン、鉄などであり、好ましくは亜鉛である。電極チップを、卑金属と電気的に接触された状態にして洗浄することの意義は、卑金属が洗浄液中に溶解することで、電極チップに過度な腐食が起きることを抑え、かつ表面の酸化物が還元されて元の金属に戻ることにある。例として、銅母材に亜鉛を接触させたときの反応式を下記に示す。
【００２３】
【化１】
2005028408.tif 000003
【００２４】
洗浄温度は、室温〜洗浄液の沸点以下、好ましくは７０〜９０℃である。浸漬時間は、電極チップの汚れ（酸化皮膜）の程度、洗浄液の組成、洗浄温度などにより異なるので一律に決められないが、通常３〜１０分程度である。
【００２５】
電極チップの洗浄を行うに際し、さらに超音波振動を加えつつ行うことができる。超音波洗浄は、圧電振動子から局部的に激しい振動を発生させ、振動の強さがある限度（限界値）以上にしたときに液中に空洞（Ｃａｖｉｔｙ）を発生し、空洞がつぶれるときの力を利用して物の表面の汚れを取ろうというものである。従って、電極チップ洗浄槽にある洗浄液に超音波振動を与えるように超音波発信器を設置する。
【実施例】
【００２６】
水９００ｍＬ、有機酸１００ｇ、界面活性剤１ｇの水溶液を洗浄液として、これに銅製の電極チップ５０個を投入し、同時に銅よりも卑な金属片（５０×５０×２ｍｍ）を電極チップそれぞれと接触するようにして置き、８０℃にて軽く攪拌しつつ所定時間保持した。また、一部の実験では、洗浄槽としたビーカーの下に超音波発振器を置き、超音波振動を与えつつ洗浄を行った。電極チップを取りだし、水洗し、付着した水を拭きとった後加熱室で水分を充分なくした。このように洗浄した電極チップについて、図２に示したようにして電気抵抗を測定した。また、比較として新しい電極チップ、および洗浄前の酸化皮膜の付いた電極チップについて同様の電気抵抗を示した。
【００２７】
結果を表１にまとめた。
【表１】
2005028408.tif 000004
この結果から、本発明の洗浄方法により電極チップ表面の酸化皮膜が除去されたことが理解できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
電気スポット溶接に用いられる電極チップについて、劇物に指定されている無機酸を含まず、比較的取扱いが容易な洗浄剤を用いて、従来の方法に匹敵する洗浄力を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】電極体の構造を示す断面図である。
【図２】実施例における電極チップの電気抵抗を測定する接続図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：電極体
２：保持電極
３：電極チップ
４：嵌合孔
５：電気抵抗測定器
【図１】
2005028408.tif 000005
【図２】
2005028408.tif 000006