(57)【要約】【課題】共通の電解研磨装置で、弱酸性又は中性の溶接焼け除去剤を使用できる溶接焼け除去方法、電解研磨装置及びその電源装置を提供する。【解決手段】処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去する溶接焼け除去方法であって、商用電源から周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する工程と、交流の出力端子の一方を、含クロム合金鋼と接続し、他方を電極部材と接続した状態で、電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦る工程とを含むことができる。これにより、従来の５０Ｈｚや６０Ｈｚでの電解研磨に比べ、短時間で綺麗に溶接焼けを除去できる。また、交流の周波数を低減したことで騒音も抑制でき、ユーザーや周囲環境への不快感も改善される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去する溶接焼け除去方法であって、
商用電源から周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する工程と、
前記交流の出力端子の一方を、含クロム合金鋼と接続し、他方を電極部材と接続した状態で、前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦る工程と、
を含む溶接焼け除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記交流波形の電圧が１０〜３０Ｖである溶接焼け除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記溶接焼け除去液として、リン酸二水素カリウムと、リン酸水素二カリウムと、クエン酸と、クエン酸ナトリウムとを含む水溶液から成る中性電解液を使用してなる溶接焼け除去方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記溶接焼け除去液として、酸性電解液を使用してなる溶接焼け除去方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記交流波形が矩形波である溶接焼け除去方法。
【請求項６】
処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去するための電解研磨装置であって、
商用電源と接続され、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する出力端子を有する電源部と、
電極部材を備え、前記電源部の出力端子の一方を該電極部材と接続し、出力端子の他方を含クロム合金鋼と接続してなる研磨部と、
を備え、
前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦ることで溶接焼けを除去するよう構成してなる電解研磨装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電解研磨装置であって、
前記電源部は、交流の周波数を１０〜３０Ｈｚの範囲で可変とし、
さらに該交流の電圧を１０〜３０Ｖの範囲で可変としてなる電解研磨装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の電解研磨装置であって、
前記電源部が、スイッチング電源で構成されてなる電解研磨装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一に記載の電解研磨装置であって、
前記電源部は、
商用電源から得られる交流を所定の直流に変換する直流変換部と、
前記直流変換部で得られた直流から、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成するための出力部と、
前記出力部から出力される交流の電圧と周波数を所定値に制御するための制御部と
を備える電解研磨装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電解研磨装置であって、
前記制御部はさらに、
前記出力部から出力される交流の電圧値を調整するための電圧調整部と、
前記出力部から出力される交流の電流値を調整するための電流調整部と、
前記出力部から出力される交流の周波数を調整するための周波数調整部と
を備える電解研磨装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか一に記載の電解研磨装置用の電源装置。
【請求項１２】
処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去するための電解研磨装置用の電源装置であって、
商用電源と接続され、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する出力端子を備えており、
前記出力端子の一方を該電極部材と接続し、他方を含クロム合金鋼と接続し、
前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦ることで溶接焼けを除去可能な電解研磨装置用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接焼け除去方法、電解研磨装置及びその電源装置に関し、例えばステンレス鋼に代表される含クロム合金鋼の溶接焼けを効率的に除去するための溶接焼け除去方法、及び溶接焼けの除去に用いられる電解研磨装置並びに電解研磨装置の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼の溶接施工に伴って、溶接部（ビード部）周辺に溶接焼け（スケール）が発生し、また溶接部から少し離れた部位に２番焼けが発生することが知られている。溶接焼けが残ったままでは見栄えが悪く、商品価値が低下するため従来から溶接焼け取りの作業が行われている。
【０００３】
このようなステンレスの溶接焼けを除去するために、従来、溶接されたステンレス製品を強酸性で洗い流す酸洗い法や、溶接部を焼け取り除去剤に浸漬する方法、除去剤を刷毛塗りする方法、除去剤を用いて電解研磨する方法等が用いられている。この内、酸洗いについては、強酸性の薬液を排水設備の無い工場で利用することは難しいという問題がある。
【０００４】
一方、焼け取り除去剤を用いて電解研磨を行う方法は、焼け取り効率が高いために、種々の電解装置が提案されている。
【０００５】
従来の電解研磨装置は、直流電流を供給する電源器の陽極側にステンレス鋼を接続し、陰極側に電解研磨用電解液を含浸した布を取り付け、この布で溶接面のステンレス鋼を擦ることで溶接焼けの除去を行う単純な装置を用いるのが一般的であった。近年は、整流波形をスイッチングタイムで極性反転させ、その反転部分に所定時間反転幅を持たせた整流波形にパルスを形成した電解研磨波形を用いて電化研磨する装置が、報告されている（特許文献１）。また、交流と直流を交互に通電する電解研磨装置も報告されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３３７８９８号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６１４６号公報
【特許文献３】特開２０１３−２４５３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように電解研磨装置として、一般的には直流又は交流電源を単独で使用するものや、途中で交流、直流を切り替える装置が知られている。しかしながら、整流波形をスイッチングタイムで極性反転させる装置や交流と直流を交互に通電する装置は、制御が複雑になるという問題があった。
【０００８】
一方、電解研磨装置に使用する溶接焼け除去剤として、硫酸、燐酸、硝酸、フッ化水素酸等の強酸性化合物を用いる除去剤、又は作業員の健康及び作業環境の向上、作業後の排水処理の簡素化等を考え、中性の溶接焼け除去剤を用いることが報告されている。
【０００９】
現在市販されている電解研磨装置と溶接焼け除去剤及び溶接材料には、その種類により最適の組み合わせが存在する。すなわち、被溶接材料の種類（２Ｂ、ＮＯ１）、溶接焼け除去剤の種類（中性、強酸性、弱酸性）、電解研磨装置のタイプ（直流、交流、特殊波形の電流）、及び電解研磨の仕上げ方法（鏡面仕上げか一般研磨か）等の組み合わせから最適な装置、薬剤を選択する必要があり、複雑であった。
【００１０】
加えて、従来行われていた電解研磨装置を用いた溶接焼け除去方法では、交流を印加する場合、商用電源の周波数である５０Ｈｚや６０Ｈｚが利用されていたが、これらの周波数では動作音が比較的大きく、作業者や環境に必ずしも好適とは言い難い状況であった。
【００１１】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、共通の電解研磨装置で、弱酸性又は中性の溶接焼け除去剤を使用できる溶接焼け除去方法、電解研磨装置及びその電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の側面に係る溶接焼け除去方法によれば、処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去する溶接焼け除去方法であって、商用電源から周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する工程と、前記交流の出力端子の一方を、含クロム合金鋼と接続し、他方を電極部材と接続した状態で、前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦る工程とを含むことができる。これにより、従来の５０Ｈｚや６０Ｈｚでの電解研磨に比べ、短時間で綺麗に溶接焼けを除去できる。また、交流の周波数を低減したことで騒音も抑制でき、ユーザーや周囲環境への不快感も改善される。
【００１３】
また、第２の側面に係る溶接焼け除去方法によれば、前記交流波形の電圧を１０〜３０Ｖとできる。
【００１４】
さらに、第３の側面に係る溶接焼け除去方法によれば、前記溶接焼け除去液として、リン酸二水素カリウムと、リン酸水素二カリウムと、クエン酸と、クエン酸ナトリウムとを含む水溶液から成る中性電解液を使用することができる。
【００１５】
さらにまた、第４の側面に係る溶接焼け除去方法によれば、前記溶接焼け除去液として、酸性電解液を使用することができる。
【００１６】
さらにまた、第５の側面に係る溶接焼け除去方法によれば、前記交流波形を矩形波とすることができる。
【００１７】
さらにまた、第６の側面に係る電解研磨装置によれば、処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去するための電解研磨装置であって、商用電源と接続され、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する出力端子を有する電源部と、電極部材を備え、前記出力部の出力端子の一方を該電極部材と接続し、出力端子の他方を含クロム合金鋼と接続してなる研磨部とを備え、前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦ることで溶接焼けを除去するよう構成できる。上記構成により、従来の５０Ｈｚや６０Ｈｚでの電解研磨に比べ、短時間で綺麗に溶接焼けを除去できる。また、交流の周波数を低減したことで騒音も抑制でき、ユーザーや周囲環境への不快感も改善される。
【００１８】
さらにまた、第７の側面に係る電解研磨装置によれば、前記出力部は、交流の周波数を１０〜３０Ｈｚの範囲で可変とし、さらに該交流の電圧を１０〜３０Ｖの範囲で可変とすることができる。
【００１９】
さらにまた、第８の側面に係る電解研磨装置によれば、前記電源部を、スイッチング電源で構成することができる。
【００２０】
さらにまた、第９の側面に係る電解研磨装置によれば、前記電源部が、商用電源から得られる交流を所定の直流に変換する直流変換部と、前記直流変換部で得られた直流から、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成するための出力部と、前記出力部から出力される交流の電圧と周波数を所定値に制御するための制御部とを備えることができる。
【００２１】
さらにまた、第１０の側面に係る電解研磨装置によれば、前記制御部がさらに、前記出力部から出力される交流の電圧値を調整するための電圧調整部と、前記出力部から出力される交流の電流値を調整するための電流調整部と、前記出力部から出力される交流の周波数を調整するための周波数調整部とを備えることができる。
【００２２】
さらにまた、第１１の側面に係る電解研磨装置用電源は、上記の電解研磨装置用の電源装置である。
【００２３】
さらにまた、第１２の側面に係る電解研磨装置用電源によれば、処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去するための電解研磨装置用の電源装置であって、商用電源と接続され、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する出力端子を備えており、前記出力端子の一方を該電極部材と接続し、他方を含クロム合金鋼と接続し、前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦ることで溶接焼けを除去可能とできる。上記構成により、従来の５０Ｈｚや６０Ｈｚでの電解研磨に比べ、短時間で綺麗に溶接焼けを除去できる。また、交流の周波数を低減したことで騒音も抑制でき、ユーザーや周囲環境への不快感も改善される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電解研磨装置を示すブロック図である。
【図２】図１の電解研磨装置の一例を示す模式図である。
【図３】実施例１に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図４】実施例２に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図５】実施例３に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図６】実施例４に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図７】実施例５に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図８】実施例６に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図９】実施例７に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１０】実施例８に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１１】比較例１に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１２】比較例２に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１３】比較例３に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１４】比較例４に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１５】比較例５に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１６】比較例６に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【図１７】比較例７に係る溶接焼け除去方法の結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明は以下のものに特定されない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００２６】
本発明の一実施の形態に係る電解研磨装置のブロック図を、図１に示す。この図に示す電解研磨装置１０００は、電源部１００と、研磨部２００を備える。
（電源部１００）
【００２７】
電源部１００は、電解研磨装置用の電源装置を構成する。この電源部１００は商用電源と接続されて、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する出力端子を有する。図１に示す例では、電源部１００は、直流変換部５０と、出力部４０と、制御部１０とを備える。この直流変換部５０は、スイッチング方式直流安定化電源で構成できる。あるいは、直流変換部５０に、変圧部と、整流部を設けてもよい。変圧部は、商用電源ＡＣを所定の電圧に変換するものであり、降圧変圧器が好適に利用できる。整流部は、変圧部で降圧された出力電圧を整流する。出力部４０は、直流変換部５０で得られた直流を交流に変換する。
（制御部１０）
【００２８】
制御部１０は、出力部４０から出力される交流が、所定の電圧と電流及び周波数となるように制御するための部材である。制御部１０はさらに、電圧調整部１１と、電流調整部１２と、周波数調整部１３を備える。電圧調整部１１は、出力部４０から出力される交流電圧を調整するための部材である。また電流調整部１２は、出力部４０から出力される交流電流を調整するための部材である。さらに周波数調整部１３は、出力部４０から出力される交流の周波数を調整するための部材である。この電源部１００は、出力される交流の電流、電圧及び周波数を可変としている。この例では、制御部１０は、直流変換部５０に対して制御信号を送出して、電圧調整及び電流調整を行っている。また制御部１０から出力部４０に対して、周波数調整の制御信号を送出する。さらに制御部１０は、出力部４０に対して直流／交流の切り替えや、短絡時のアーク痕防止用の電流遮断動作を行うこともできる。
（研磨部２００）
【００２９】
研磨部２００は、電解研磨を行うための電極部材２１０を備える。この研磨部２００は、処理対象となる含クロム合金鋼等のテストピースＴＰを一方の電極とし、電解質溶液を媒体として通電回路を形成している。
【００３０】
電解研磨装置１０００の具体的な構成例を図２に示す。この図に示す直流変換部５０では、例えばスイッチング方式直流安定化電源を用いて、商用交流電源から所定の直流を得て、出力部４０に出力する。出力部４０は、２つの半導体スイッチング素子Ｑ１とＱ２、Ｑ３とＱ４をそれぞれ直列に接続した組を、並列に２組接続している。そして、対角線上の半導体スイッチング素子Ｑ１とＱ４、及びＱ２とＱ３の組を、一方の組を同時にＯＮ、他方の組を同時ＯＦＦさせると共に、次のタイミングで一方の組を同時にＯＦＦ、他方の組を同時ＯＮさせる動作を繰り返すことにより、交流波形を生成する。このように、直列接続された半導体スイッチング素子同士の間を一対の出力端子４１として、交流波形を出力できる。なお交流波形は、正弦波とする他、矩形波とすることもできる。半導体スイッチング素子には、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワー系素子が好適に利用できる。
【００３１】
このような出力部４０で得られた交流出力は、出力端子４１を介して研磨部２００に与えられる。研磨部２００は、接続コード４３を介して出力端子４１の一方を電極部材２１０に、他方をテストピースＴＰに、それぞれ接続している。例えば他方の電極は、クリップ状として処理対象のテストピースＴＰの端部を狭持して電気的に接続する。出力部４０から出力される交流波形によって、テストピースＴＰが正電極のとき、電極部材２１０は負電極となり、テストピースＴＰが負電極のとき電極部材２１０は正電極となる。
【００３２】
テストピースＴＰは、典型的にはステンレス等の二枚の合金鋼Ａ、Ｂと、この合金鋼Ａ、Ｂを結合させた溶接部Ｃとで構成される。このテストピースＴＰの溶接部Ｃの近傍には、溶接焼けが生じている。そこで、研磨部２００でもってこの溶接焼けを、溶接焼け除去液を浸した状態で擦る。具体的には、ユーザーは絶縁性の手袋などをはめた状態で電極部材２１０を把持し、溶接焼け除去液を含浸させた絶縁クロスをモップ２２０として、電極部材２１０の先端に挟んだり巻き付けるなどして、交流電圧を印加しながらテストピースＴＰの溶接焼けの部分を数回往復させるようにして擦る。このようにすることで、テストピースＴＰと電極部材２１０は、それぞれ電極として機能し、天然繊維や合成繊維等の保液性物質を用いた絶縁クロス２２０を合金鋼Ａ、Ｂの溶接部Ｃに当接させることにより、この絶縁クロス２２０に含浸させてある溶接焼け除去液を介して通電回路を形成することになる。
【００３３】
次に、電解研磨装置１０００を用いた溶接焼けの除去方法を説明する。図２のように、テストピースＴＰに接続コード４３とクリップ４５を介して出力端子４１を接続し、電極部材２１０を接続コード４３で出力端子４１にそれぞれ接続する。この状態で商用交流電圧を電源部１００に入力すると、直流変換部５０で得られた所定の直流を出力部４０に出力する。
【００３４】
出力部４０は、制御部１０が、一対となる二組の半導体スイッチング素子Ｑ１とＱ４、及びＱ２とＱ３の組がそれぞれＯＮとＯＦＦ、もしくはＯＦＦとＯＮとなるよう交互に制御する。これによって直流をスイッチングし、所定の周波数の交流を出力する。
【００３５】
この状態で、溶接焼け除去液を含浸させた絶縁クロス２２０をテストピースＴＰの溶接部Ｃに当接させると、溶接焼け除去液を介して通電回路が形成され、絶縁クロス２２０を溶接部Ｃに沿って当接状態で移動させることにより、溶接部Ｃには、交流電流が通電される。これにより、テストピースＴＰに対して交流電解研磨が開始され、溶接焼けが除去されていく。
【００３６】
従来の電解研磨方法では、交流の周波数として、商用電源の５０Ｈｚ又は６０Ｈｚが与えられていた。これに対し、本発明者らが電解研磨装置の制御方式を種々検討した結果、通電する交流の周波数を低く設定することにより、溶接焼けの除去の効率を改善できることを見出し、本発明に至ったものである。具体的には、商用電源が関東地方で５０Ｈｚに、関西地方で６０Ｈｚに固定されているところ、これらの周波数より低い１０〜３０Ｈｚの交流電流を通電することにより、効率よく溶接焼けの除去ができることが判明した。また周波数を下げることにより、装置から発生する騒音が減少し、作業環境の静音化も実現され、快適に作業できる効果も得られる。加えて、作業現場の周囲環境への不快感も改善される。
【００３７】
また電圧は、使用する溶接焼け除去剤の種類により調整することで、さらに効率よく溶接焼けを除去できる。例えば、交流電圧を１０〜３０Ｖの範囲で調整する。また溶接焼け除去液としては、弱酸性又は中性の溶接焼け除去液を用いる。特に、ｐＨが中性乃至酸性の電解研磨液が、安全性や廃液処理の観点から好ましい。具体的には、本願出願人が先に提案した特許文献３で開示される、取扱い上安全な中性の電解研磨用電解液を使用する場合には、２０〜３０Ｖの電圧を印加する。また、酸性の溶接焼け除去剤選択する場合には、１０〜２０Ｖの電圧を印加する。これによって短時間で綺麗に溶接焼けを除去できることを見出した。これに応じて、図２の制御部１０の電圧調整部１１は、交流電圧を１０〜３０Ｖの範囲で調整可能としている。また周波数調整部１３は、交流の周波数を１０Ｈｚ〜３０Ｈｚの範囲で調整可能としている。
（溶接焼け除去液）
【００３８】
好ましい溶接焼け除去液としては、リン酸二水素カリウムと、リン酸水素二カリウムと、クエン酸と、クエン酸ナトリウムとを含む水溶液とする。これにより、従来のアスコルビン酸等の高価な化学物質を用いることなく、安価でありながら綺麗に含クロム合金鋼の溶接焼けを綺麗に除去することができる。また水溶液のｐＨは、５．８〜８．６であることが好ましい。これにより、工業用水の排水基準を満たすため、焼け取り終了後に電解液を中和する作業を不要として、排水基準の範囲内で安全に電解研磨作業を行うことができる。
【００３９】
さらに水溶液は、その合計質量に対して、４〜１４質量％のリン酸二水素カリウム、４〜１４質量％のリン酸水素二カリウム、０．１〜２質量％のクエン酸、０．１〜４質量％のクエン酸ナトリウムを含むことが好ましい。リン酸二水素カリウムに対するリン酸水素二カリウムとの質量配合比について本発明者が試験したところ、リン酸二水素カリウム４質量％、リン酸水素二カリウム１４質量％が上限に近い値であった。リン酸水素二カリウムの配合量が相対的に大きくなると、溶接焼け取りが不十分であったり、表面汚れが発生したりした。よって、溶接焼け取りを綺麗に行うためには上記範囲とすることが望ましい。
【００４０】
リン酸二水素カリウムに対するリン酸水素二カリウムとの質量配合比は、０．５〜４であることが望ましい。また、電解研磨用電解液のｐＨをより中性に近づけると共に、溶接焼け取りをより効果的に行うためには、同質量配合比が０．５〜２．４であることが望ましく、さらには０．７〜１．３であることが望ましい。
【００４１】
また、クエン酸に対するクエン酸ナトリウムの質量配合比は、０．３〜３．５とすることが好ましい。本発明者が行った試験によれば、クエン酸１．５質量％、クエン酸ナトリウム０．５質量％が下限に近い値であった。クエン酸の配合量が相対的に大きくなると、各原料の配合量にもよるが、排水基準を満たさなくなったり、溶接焼け取りが不十分であったり、表面汚れが発生したりした。また、クエン酸に対するクエン酸ナトリウムの質量配合比の上限について、クエン酸１質量％、クエン酸ナトリウム３質量％が上限に近い値であった。クエン酸ナトリウムの配合量が相対的に大きくなると、各原料の配合量にもよるが、排水基準を満たさなくなったり、溶接焼け取りが不十分であったり、表面汚れが発生したりした。以上より、クエン酸に対するクエン酸ナトリウムの質量配合比は、０．３〜３．５であることが望ましく、さらには０．５〜３であることが望ましい。
［実施例］
【００４２】
次に実施例として、溶接焼け除去液の種類と周波数を変化させた実施例１〜８及び比較例１〜７について、焼け取りに要した時間、電荷、不動態化電位及び騒音を測定した。この結果を表１に示す。実施例１〜８では周波数を１０Ｈｚ〜３０Ｈｚに変化させた。また比較例３、４、７として、周波数を従来の５０Ｈｚ又は６０Ｈｚとし、さらに比較例１、５として直流にて試験を行った。なお直流を印加する場合は、溶接焼け除去液を介して、テストピースＴＰを陽極、電極部材を負極に、それぞれ接続している。また騒音の測定に際しては、電解作業地点より約２０ｃｍ離れた位置にて、測定器具としてリオン株式会社製普通騒音計ＮＡ−０９を用いてＡ特性（Ａ特性周波数重み付け音圧レベル）を測定した。ここで騒音は、騒音（ｄＢ）＝２０×ＬＯＧ（対象の音圧／基準音圧）で表している。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
なお各実施例、比較例で用いたテストピースＴＰは、１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形状のステンレス鋼板材に溶接により発生した溶接焼け（中心近傍を通る長さ１０ｃｍの溶接線）を有している。この溶接焼けを、交流法の電解研磨により除去するため、１０Ｈｚ〜３０Ｈｚで、１０〜３０Ｖの交流電圧を印加する電源部にステンレス鋼を接続し、対極の金属製電極部材に溶接焼け除去液である電解研磨用電解液を含浸した布（絶縁クロス２２０）を取り付け、この布でステンレス鋼表面を擦ることで、溶接焼けの除去を行った。
【００４５】
表１に示す各実施例及び比較例では、電解研磨用電解液全体で１００ｇとなるように、電解液の原料を配合している。また表１において「焼け取り時間（秒）」は、ステンレス鋼の表面全体の溶接焼けが綺麗に除去できるまでに要した時間を示している。さらに、焼け取りに要した電流量として、焼け取りに必要な電荷（単位：クーロン）を測定した。この数字が低いほど、溶接焼けの除去が簡単に行われていることが判る。
【００４６】
各実施例で用いた溶接焼け除去剤の電解液の成分を表２に示す。各実施例に係る電解研磨用電解液の内、中性の電解液は、本出願人が特許文献３で提案した溶接焼け除去剤を使用している。すなわち、水８０ｗｔ％、リン酸二水素カリウム（ＫＨ2ＰＯ4）を１４ｗｔ％、リン酸水素二カリウム（Ｋ2ＨＰＯ4）を４ｗｔ％、クエン酸、及びクエン酸ナトリウムを１ｗｔ％混合し、スターラーで撹拌することで調製した。
【００４７】
また酸性電解液としては、７５％リン酸（Ｈ3ＰＯ4）を９９ｗｔ％、シュウ酸を１ｗｔ％混合し、スターラーで撹拌することで調製した。
【００４８】
【表２】
2016183383.tif 000004
【００４９】
以下、実施例１〜８及び比較例１〜７について、それぞれ詳細に説明する。なお各実施例と比較例は、印加する交流の周波数を変化させた以外は、同条件とした。
【実施例１】
【００５０】
実施例１では、周波数１０Ｈｚ、電圧２９Ｖの交流を印加し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は２１．２秒で、焼け取りに必要な電荷は２３１．３Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図３に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４６Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。
【００５１】
さらに騒音は６７ｄＢであった。後述する比較例３では、同じ電圧２９Ｖとしつつ周波数を５０Ｈｚとして７０ｄＢ、比較例４が周波数６０Ｈｚで６９ｄＢあるのに対し、それぞれ−３ｄＢ、−２ｄＢとなり、音圧に換算すると１．４１倍、１．２６倍の差があるところ、これを低減する効果を得ていることが確認された。
【実施例２】
【００５２】
実施例２では、周波数１５Ｈｚ、電圧２９Ｖの交流を印加し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は１８．３秒で、焼け取りに必要な電荷は１７６．６Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図３に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４９Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。
【００５３】
さらに騒音は６６ｄＢであった。後述する比較例３では、同じ電圧２９Ｖとしつつ周波数を５０Ｈｚとして７０ｄＢ、比較例４が周波数６０Ｈｚで６９ｄＢあるのに対し、それぞれ−４ｄＢ、−３ｄＢとなり、音圧に換算すると１．５８倍、１．４１倍の差があるところ、これを低減する効果を得ていることが確認された。
【実施例３】
【００５４】
実施例３では、電圧を２９Ｖとしつつ周波数を高め２０Ｈｚとした交流を印加し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は１７．４秒で、焼け取りに必要な電荷は１６５．０Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図４に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４７Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。また騒音は６７ｄＢとなり、比較例３、４に対して、−３ｄＢ、−２ｄＢ低減されていることが確認された。
【実施例４】
【００５５】
実施例４では、周波数をさらに高めて３０Ｈｚとし、電圧２９Ｖの交流を印加し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は１９．４秒で、焼け取りに必要な電荷は１８４．９Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図５に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．５１Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。また騒音は６８ｄＢとなり、比較例３、４に対して、−２ｄＢ、−１ｄＢ低減されていることが確認された。
【実施例５】
【００５６】
実施例５では、周波数を１０Ｈｚに低下させ、電圧も１０Ｖに低下させた交流を印加し、さらに焼け取り除去剤として酸性のものを使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は２０．７秒で、焼け取りに必要な電荷は２２０．９Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図６に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４６Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。また騒音は５４ｄＢに抑えられ、最も低いレベルに抑制されていることが確認された。
【実施例６】
【００５７】
実施例６では、周波数を１５Ｈｚに低下させ、電圧も２０Ｖに低下させた交流を印加し、さらに焼け取り除去剤として酸性のものを使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は１３．６秒で、焼け取りに必要な電荷は１５６．０Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図６に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．５７Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。また騒音は６４ｄＢとなり、後述する比較例７において、同じく酸性の焼け取り除去剤を使用し、電圧２０Ｖで周波数を５０Ｈｚの交流とした場合の騒音６５ｄＢに対して、−１ｄＢ低減されていることが確認された。
【実施例７】
【００５８】
実施例７では、周波数３０Ｈｚ、電圧１０Ｖの交流を印加し、酸性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は１９．２秒で、焼け取りに必要な電荷は１９１．５Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図６に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４６Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。また騒音は５４ｄＢに抑えられ、実施例５と同様の低いレベルに抑制されていることが確認された。
【実施例８】
【００５９】
最後に実施例８では、周波数３０Ｈｚ、電圧２０Ｖの交流を印加し、酸性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は１６．１秒で、焼け取りに必要な電荷は１９０．６Ｃであり、綺麗に溶接焼けを除去できた。焼け取り後の写真を図７に示す。この写真からも、溶接焼けを綺麗に除去できていることが確認できる。焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４９Ｖであり、十分に不動態化されていることが確認できた。なお騒音は６５ｄＢとなり、比較例７と同程度であった。
【比較例１】
【００６０】
次に比較例１〜７について説明する。まず比較例１では、周波数０Ｈｚ、電圧２９Ｖの直流を印加し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は５８．６秒で、焼け取りに必要な電荷は５６２．８Ｃであった。これらは各実施例の３倍以上であり、溶接焼けの除去に相当の長時間が必要で、それに要する電荷も高いことが判った。焼け取り後の写真を図８に示す。この写真からも溶接焼け除去が不十分であることが確認できる。なお焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４６Ｖであり、不動態化処理は十分なされていることが確認できた。また騒音は直流のため６５ｄＢと低レベルであった。
【比較例２】
【００６１】
比較例２では、周波数５Ｈｚ、電圧２９Ｖの交流を印加し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は３７．３秒で、焼け取りに必要な電荷は３８４．３Ｃであったことから、比較例１と同様に溶接焼け除去に長時間が必要で、それに要する電荷も多いことが判った。焼け取り後の写真を図９に示す。なお焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４５Ｖであり、不動態化処理は十分なされていることが確認できた。また騒音は６５ｄＢと低レベルであった。
【比較例３】
【００６２】
比較例３では、周波数５０Ｈｚ、電圧２９Ｖの交流を印加し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は２９．９秒で、焼け取りに必要な電荷は２６７．７Ｃであったことから、比較例１と同様に溶接焼け除去に長時間が必要で、それに要する電荷も多いことが判った。焼け取り後の写真を図９に示す。なお焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４３Ｖであり、不動態化処理は十分なされていることが確認できた。なお騒音は７０ｄＢと高レベルであった。
【比較例４】
【００６３】
比較例４では、周波数６０Ｈｚ、電圧２９Ｖの交流を印可し、中性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は２９．４秒で、焼け取りに必要な電荷は３２０．３Ｃであったことから、溶接焼け除去に長時間が必要で、それに要する電荷も多いことが判った。焼け取り後の写真を図１０に示す。なお焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４２Ｖであり、不動態化処理は十分なされていることが確認できた。なお騒音は６９ｄＢと高レベルであった。
【比較例５】
【００６４】
比較例５では、周波数０Ｈｚ、電圧２０Ｖの直流を印加し、酸性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は２７．４秒で、焼け取りに必要な電荷は３５２．３Ｃで、実施例に比較して、溶接焼け除去に長時間が必要であり、それに要する電荷も多いことが判った。焼け取り後の写真を図１１に示す。なお焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４６Ｖであり、不動態化処理は十分なされていることが確認できた。なお騒音は直流のため５７ｄＢと低レベルであった。
【比較例６】
【００６５】
比較例６では、周波数５Ｈｚ、電圧２０Ｖの交流を印加し、酸性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は２６．２秒で、焼け取りに必要な電荷は２６５．１Ｃで、実施例に比較して溶接焼け除去に長時間が必要であり、それに要する電荷も多いことが判った。焼け取り後の写真を図１２に示す。この写真からも溶接焼け除去が不十分であることが確認できる。なお焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４２Ｖであり、不動態化処理は十分なされていることが確認できた。なお騒音は６３ｄＢと比較的低レベルであった。
【比較例７】
【００６６】
比較例７では、周波数５０Ｈｚ、電圧２０Ｖの交流を印加し、酸性焼け取り除去剤を使用し、電解研磨を行った。焼け取りに要した時間は２０．５秒で、焼け取りに必要な電荷は２５２．３Ｃで、実施例に比較して溶接焼け除去に長時間が必要であり、それに要する電荷も多いことが判った。焼け取り後の写真を図１２に示す。この写真からも溶接焼け除去が不十分であることが確認できる。なお焼け取り後に不動態化電位を測定したところ、０．４６Ｖであり、不動態化処理は十分なされていることが確認できた。なお騒音は６５ｄＢと比較的高レベルであった。
【００６７】
以上のように、印加する電流の周波数を５０Ｈｚよりも低く変化させることで、焼け取りに要する時間を短時間として電荷も抑え、不動態化を実現しつつも綺麗な焼け取りを実現できることが確認できた。また、騒音も低いレベルに抑制できた。このように周波数を下げることにより電解研磨装置から発生する騒音を減少させて、より静寂な環境で快適に作業できる。電圧は使用する溶接焼け除去剤の種類により若干の微調整を行うとさらに効率よく溶接焼けを除去できる。
【００６８】
なお、以上は電解研磨用電解液として、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、クエン酸、クエン酸ナトリウムを配合した中性の水溶液、及びリン酸とシュウ酸からなる酸性の水溶液について説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、他の添加剤を加えた水溶液としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の溶接焼け除去方法、電解研磨装置及びその電源装置は、ステンレス鋼の溶接焼けを除去する電解液や洗浄剤として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１０００…電解研磨装置
１００…電源部
２００…研磨部
２１０…電極部材
２２０…絶縁クロス
１０…制御部
１１…電圧調整部
１２…電流調整部
１３…周波数調整部
４０…出力部
４１…出力端子
４３…接続コード
４５…クリップ
５０…直流変換部
ＡＣ…商用電源
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４…半導体スイッチング素子
ＴＰ…テストピース
Ａ、Ｂ…合金鋼
Ｃ…溶接部
【図１】
2016183383.tif 000005
【図２】
2016183383.tif 000006
【図３】
2016183383.tif 000007
【図４】
2016183383.tif 000008
【図５】
2016183383.tif 000009
【図６】
2016183383.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
2016183383.tif 000013
【図１０】
2016183383.tif 000014
【図１１】
2016183383.tif 000015
【図１２】
2016183383.tif 000016
【図１３】
2016183383.tif 000017
【図１４】
2016183383.tif 000018
【図１５】
2016183383.tif 000019
【図１６】
2016183383.tif 000020
【図１７】
2016183383.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月11日(2016.4.11)
【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】
処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去する溶接焼け除去方法であって、
商用電源から周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する工程と、
前記交流の出力端子の一方を、含クロム合金鋼と接続し、他方を電極部材と接続した状態で、前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦る工程と、
を含む溶接焼け除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記交流波形の電圧が１０〜３０Ｖである溶接焼け除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記溶接焼け除去液として、リン酸二水素カリウムと、リン酸水素二カリウムと、クエン酸と、クエン酸ナトリウムとを含む水溶液から成る中性電解液を使用してなる溶接焼け除去方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記溶接焼け除去液として、酸性電解液を使用してなる溶接焼け除去方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載の溶接焼け除去方法であって、
前記交流波形が矩形波である溶接焼け除去方法。
【請求項６】
処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去するための電解研磨装置であって、
商用電源と接続され、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する出力端子を有する電源部と、
電極部材を備え、前記電源部の出力端子の一方を該電極部材と接続し、出力端子の他方を含クロム合金鋼と接続してなる研磨部と、
を備え、
前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦ることで溶接焼けを除去するよう構成してなる電解研磨装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電解研磨装置であって、
前記電源部は、交流の周波数を１０〜３０Ｈｚの範囲で可変とし、
さらに該交流の電圧を１０〜３０Ｖの範囲で可変としてなる電解研磨装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の電解研磨装置であって、
前記電源部が、スイッチング電源で構成されてなる電解研磨装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一に記載の電解研磨装置であって、
前記電源部は、
商用電源から得られる交流を所定の直流に変換する直流変換部と、
前記直流変換部で得られた直流から、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成するための出力部と、
前記出力部から出力される交流の電圧と周波数を所定値に制御するための制御部と
を備える電解研磨装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電解研磨装置であって、
前記制御部はさらに、
前記出力部から出力される交流の電圧値を調整するための電圧調整部と、
前記出力部から出力される交流の電流値を調整するための電流調整部と、
前記出力部から出力される交流の周波数を調整するための周波数調整部と
を備える電解研磨装置。
【請求項１１】
処理対象の含クロム合金鋼の溶接焼けを電解研磨で除去するための電解研磨装置用の電源装置であって、
商用電源と接続され、周波数１０〜３０Ｈｚの交流を生成する出力端子を備えており、
前記出力端子の一方を該電極部材と接続し、他方を含クロム合金鋼と接続し、
前記電極部材に溶接焼け除去液としてｐＨが中性乃至酸性である電解液を含浸し、含クロム合金鋼の溶接焼け部分を擦ることで溶接焼けを除去可能な電解研磨装置用電源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】