(57)【要約】【課題】酸性の電解液を用いることで、処理速度が速く、得られたステンレス鋼の表面の鏡面性に優れるとともに、有害な６価クロムの生成も抑制でき、作業現場環境の安全衛生を向上することができる電解液を提供する。【解決手段】この発明による電解液は、ステンレス鋼表面の直流電流法による電解研磨処理用の電解液であって、一価アルコールと多価アルコールの少なくとも一方とリン酸とを含有した酸性の水溶液であり、一価アルコールとして、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールなどが、多価アルコールとして、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールなどが、それぞれ用いられる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼表面の直流電流法による電解研磨処理用の電解液であって、一価アルコールと多価アルコールの少なくとも一方とリン酸とを含有した酸性の水溶液であることを特徴とする電解液。
【請求項２】
前記一価アルコールは、エタノールまたはメタノールであって０．１質量％以上含有するものである請求項１に記載の電解液。
【請求項３】
前記一価アルコールは、イソプロピルアルコールであって０．２質量％以上含有するものである請求項１に記載の電解液。
【請求項４】
前記多価アルコールは、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールのいずれかであって０．１質量％以上含有するものである請求項１に記載の電解液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステンレス鋼の溶接部分を電解研磨して溶接部分に発生する酸化スケールを除去するのに用いられる電解液に関するもので、この発明は特に、液の性質が酸性である電解液に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼に溶接を施すと、その溶接部分に「溶接焼け」と呼ばれる酸化スケールが発生する。この酸化スケールは種々のトラブル要因となるため、除去する必要があり、これを電気化学的に除去する「電解研磨」が広く用いられている。
【０００３】
この電解研磨に用いられる電解液は、酸性の電解液と中性の電解液とに大別される。酸性の電解液は、刺激臭があり、作業現場の環境を悪化させる要因となるため、近年、中性の電解液が普及してきているが、中性の電解液は酸性の電解液と比較して処理速度が遅く、また、得られたステンレス鋼の表面の鏡面性が劣るという問題がある。そのうえ、直流電流方式において、ステンレス鋼表面の電解研磨を行うと、６価のクロム化合物（以下、単に「６価クロム」という。）が生成される。この６価クロムは毒性が強く、人体に接触すると、皮膚炎や腫瘍を引き起こす要因となる。直流電流方式に代えて交流電流方式を用いることもできるが、交流電流方式によれば、６価クロムの発生は抑制されるものの、処理面が粗くなり、鏡面を得ることができないという問題がある。
【０００４】
上記の実情に鑑み、先般、ステンレス鋼表面の直流電流法による電解研磨処理用の電解液として、クエン酸塩を５質量％以上、多価アルコールを５質量％以上含有した中性の水溶液よりなる電解液が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−４７３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の電解液によると、有害な６価クロムの生成を抑制することができ、作業現場環境の安全衛生を向上できるという効果が得られるが、中性の電解液であるため、酸性の電解液と比較して処理速度が遅く、また、得られたステンレス鋼の表面の鏡面性が劣るという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、酸性の電解液を用いることで、処理速度が速く、得られたステンレス鋼の表面の鏡面性に優れるとともに、有害な６価クロムの生成も抑制でき、作業現場環境の安全衛生を向上できる電解液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による電解液は、ステンレス鋼表面の直流電流法による電解研磨処理用の電解液であって、一価アルコールと多価アルコールの少なくとも一方とリン酸とを含有した酸性の水溶液である。
【０００９】
この発明の電解液によると、リン酸と一価アルコールまたは多価アルコールとを含有させることにより、リン酸の反応過程に一価アルコールや多価アルコールが有する還元力が関与し、反応系の全体が還元性を有するようになる。この還元性によって、反応系において６価クロムが発生しても、この６価クロムは３価クロムに還元されることになる。
【００１０】
好ましい実施態様においては、一価アルコールとして、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールを用いることができ、また、多価アルコールとして、三価アルコールのグリセリンの他、二価アルコールのエチレングリコールやプロピレングリコールを用いることができる。エタノールやメタノールの場合は０．１質量％以上、イソプロピルアルコールの場合は０．２質量％以上、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールの場合は０．１質量％以上含有するのが望ましい。一価アルコールを用いた場合、含有量が多量であっても、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールを多量に添加したときのような刺激臭は殆どなく、作業現場の環境を悪化させることがない。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、酸性の電解液であるから、中性の電解液と比較して、処理速度が早く、また、得られたステンレス鋼の表面の鏡面性は優れている。さらに、直流電流方式による電解研磨であっても、６価クロムの生成が抑制され、作業現場環境の安全衛生が確保されるうえに、交流電流方式のように処理面が粗くなることもない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明による電解液は、直流電流を使用したステンレス鋼表面の電解研磨処理に用いられる電解液であって、一価アルコールと多価アルコールの少なくとも一方とリン酸とを含有した酸性の水溶液である。第１の実施形態の電解液は、一価アルコールとリン酸とを含有したものであり、また、第２の実施形態の電解液は、多価アルコールとリン酸とを含有したものであるが、一価アルコールと多価アルコールとリン酸とを含有したものであってもよい。
【００１３】
第１の実施形態の電解液では、一価アルコールとして、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールが用いられる。エタノールやメタノールの場合は０．１質量％以上含有させ、イソプロピルアルコールの場合は０．２質量％以上含有させる。第２の実施形態の電解液では、多価アルコールとして、三価アルコールのグリセリン、二価アルコールのエチレングリコールやプロピレングリコールが用いられるもので、いずれも０．１質量％以上含有させる。
【００１４】
ここで、第１、第２の各実施形態の電解液において、一価アルコールや多価アルコールの含有量を一定量以上としたのは、それを下回ると、電解研磨により脱スケールを行う際に生成される６価クロムの生成を抑制する効果が著しく低下するからである。一価アルコールや多価アルコールは還元性を有する還元性物質であり、直流電流方式においてステンレス鋼表面の電解研磨を行ったとき、６価クロムが生成されるものの、上記の還元性物質を反応系に含有させることで、６価クロムの生成が抑制される。
【００１５】
６価クロムの生成を抑制する作用は、リン酸の濃度（含有量）と直接関係しないが、リン酸の濃度が低ければ、還元性物質の含有量を多くし、リン酸の濃度が高ければ、還元性物質の含有量は少なくてよい。その理由は、リン酸の濃度が高いと、電解液の粘度が増して通電性が低下し、電解研磨量が減る結果、廃液中に溶融するクロム量が減少するためと考えられる。
【００１６】
この発明による電解液においては、リン酸と一価アルコールまたは多価アルコールとを含有させることにより、リン酸の反応過程に一価アルコールや多価アルコールが有する還元力が関与し、反応系の全体が還元性を有するようになる。この還元性によって、反応系において６価クロムが発生しても、この６価クロムは３価クロムに還元されるものと考えられる。また、この実施形態では、直流電流を使用しており、直流電流による電解研磨は、交流電流による電解研磨のように処理面が粗くなることはない。
【実施例】
【００１７】
以下、この発明の実施例とその比較例とに基づいて、この発明の効果を検証する。
溶接ビードを有するＳＵＳ３０４を試験片として電圧が１５Ｖの直流電源の＋極を試験片に接続し、直流電源の−極を布で覆われた電極に接続する。前記の布に比較例及び実施例による調製した電解液を十分に染み込ませた後、−極を試験片の溶接ビードに沿って直流電流を流しながら押し当て、電解研磨処理を行った。その後、試験片の表面上の残液を回収し、この残液に水を足して、ビーカーにおいて１００ｍｌまでメスアップした。そして、６価クロムは、ジフェニルカルバジド吸光光度法を用いて測定した（検出限界値：０．５ｐｐｍ）。
【００１８】
（比較例１）
比較例１として、水を４０質量％、リン酸を６０質量％に調製した電解液を用いた。この電解液を用いて電解研磨処理を行った後、ステンレス鋼表面上の残液に含まれる６価クロムの量を測定した。その測定結果は表１のとおりである。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１に示すように、比較例１は還元性物質が含まれていないため、６価クロムが検出された。
【００２１】
次に、実施例１として、水を３０質量％、リン酸を６０質量％、一価アルコールとしてのエタノールを１０質量％に調製した電解液を用いた。同様に実施例２〜６として、リン酸を６０質量％の一定値に固定し、実施例２は水を３５質量％、エタノールを５質量％に調製し、実施例３は水を３９質量％、エタノールを１質量％に調製し、実施例４は水を３９．５質量％、エタノールを０．５質量％に調製し、実施例５は水を３９．９質量％、エタノールを０．１質量％に調製し、実施例６は水を３９．９５質量％、エタノールを０．０５質量％に調製した。これら実施例１〜６の電解液を用いて電解研磨処理を行った後、ステンレス鋼表面上の残液に含まれる６価クロムの量を測定した。その測定結果は表２のとおりである。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２に示すように、実施例６は還元性物質であるエタノールの含有量が少なかったため、６価クロムが検出された。
【００２４】
次に、実施例７として、水を３９質量％、リン酸を６０質量％、一価アルコールとしてのイソプロピルアルコールを１質量％に調製した電解液を用いた。同様に、実施例８〜１０として、リン酸を６０質量％の一定値に固定し、実施例８は水を３９．２質量％、イソプロピルアルコールを０．８質量％に調製し、実施例９は水を３９．４質量％、イソプロピルアルコールを０．６質量％に調製し、実施例１０は水を３９．５質量％、イソプロピルアルコールを０．５質量％に調製した。これら実施例７〜１０の電解液を用いて電解研磨処理を行った後、ステンレス鋼表面上の残液に含まれる６価クロムの量を測定した。その測定結果は表３のとおりである。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
表３に示すように、実施例９及び実施例１０は、還元性物質であるイソプロピルアルコールの含有量が少なかったため、６価クロムが検出された。この場合、リン酸の濃度（含有量）を８０質量％にまで高めると、イソプロピルアルコールの含有量が０．５質量％以下であっても、６価クロムの生成が抑制される（後述）。
【００２７】
次に、実施例１１として、水を３０質量％、リン酸を６０質量％、多価アルコールとして三価アルコールのグリセリンを１０質量％に調製した電解液を用いた。同様に、実施例１２〜１６として、リン酸を６０質量％の一定値に固定し、実施例１２は水を３５質量％、グリセリンを５質量％に調製し、実施例１３は水を３９質量％、グリセリンを１質量％に調製し、実施例１４は水を３９．５質量％、グリセリンを０．５質量％に調製し、実施例１５は水を３９．６質量％、グリセリンを０．４質量％に調製し、実施例１６は水を３９．７質量％、グリセリンを０．３質量％に調製した。これら実施例１１〜１６の電解液を用いて電解研磨処理を行った後、ステンレス鋼表面上の残液に含まれる６価クロムの量を測定した。その測定結果は表４のとおりである。
【００２８】
【表４】
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【００２９】
表４に示すように、実施例１６は、還元性物質であるグリセリンの含有量が少なかったため、６価クロムが検出された。この場合、リン酸の濃度（含有量）を８０質量％にまで高めると、グリセリンの含有量が０．３質量％以下であっても、６価クロムの生成が抑制される（後述）。
【００３０】
また、追加の実施例として、水を３９質量％、リン酸を６０質量％、二価アルコールのエチレングリコールを１質量％に調製した電解液と、水を３９質量％、リン酸を６０質量％、二価アルコールのプロピレングリコールを１質量％に調製した電解液とを用いて、それぞれ電解研磨処理を行った後、ステンレス鋼表面上の残液に含まれる６価クロムの量を測定したところ、いずれも６価クロムは検出されなかった。この場合、リン酸の濃度（含有量）を８０質量％にまで高めると、エチレングリコールやプロピレングリコールの含有量が１質量％以下であっても、６価クロムの生成が抑制される（後述）。
【００３１】
なお、多価アルコールとしてのグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールを多量に入れると、電解研磨時、刺激臭があるが、一価のアルコール類は多量に入れても、電解研磨時、刺激臭は殆どないので、多価アルコールより一価アルコールを用いる方が望ましい。
【００３２】
次に、６価クロムの生成を抑制する効果を得るための電解液のリン酸の濃度と還元性物質の含有量との関係を実験により確認した。その確認結果は表５のとおりである。
【００３３】
【表５】
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【００３４】
表５に示すように、６価クロムの生成を抑制する効果は、リン酸の濃度（含有量）と直接関係しないが、リン酸の濃度が低ければ、還元性物質の含有量を多くし、リン酸の濃度が高ければ、還元性物質の含有量は少なくてもよい。
上記の実験結果によると、リン酸と一価アルコールまたは多価アルコールとを含有するこの発明の電解液においては、一価アルコールとして、エタノールまたはメタノールを用いる場合は０．１質量％以上、イソプロピルアルコールを用いる場合は０．２質量％以上それぞれ含有するのが望ましく、また、多価アルコールとして三価アルコールのグリセリン、二価アルコールのエチレングリコールやプロピレングリコールを用いる場合は０．１質量％以上含有するのが望ましく、これにより６価クロムの生成を抑制することができるという効果が得られる。