JPH0657461A - スマット除去液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アルミニウム、アルミニウム合金またはステン
レス鋼の表面に酸またはアルカリで化学研磨、脱脂、エ
ッチング、電解等を施した際に生じる表面スマットすな
わち不溶性残渣を、速やかに除去するためのスマット除
去液を提供する。 【構成】硝酸、硫酸またはリン酸の単独または２種以上
を含む液にバナジウム化合物の単独または２種以上を含
有させたことを特徴とする。また要すれば、硫酸第二
鉄、塩化第二鉄、硝酸第二鉄などの３価の鉄塩をさらに
含有させてもよい。スマットが表面に生成されているア
ルミニウムまたはステンレス鋼をこのスマット除去液に
浸漬するか、スマット除去液をスプレーする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウムもしく
はアルミニウム合金（以下両者を総称して“アルミニウ
ム”という）、またはステンレス鋼の表面を化学研磨、
電解、酸またはアルカリによる脱脂、酸またはアルカリ
によるエッチングなどの処理を施した際に、これらの金
属表面に生じるスマットすなわち不溶性残渣を速やかに
除去することができるスマット除去液に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムまたはステンレス鋼の表面
にスマットが生成しやすい処理としては、次のようなも
のがある。

【０００３】アルミニウムにアルマイト処理や塗装等
を行う際の表面清浄化のために、脱脂、 エッチングを
施すとき。 アルミニウムに光輝処理、梨地化等を行う際に、化学
研磨、電解、酸またはアルカリ処理を行うとき。 アルミニウムに加工を行う際に、化学エッチング、電
解エッチング、腐食、打抜きを行うとき。 ステンレス鋼を酸洗いまたは加工する際に化学エッチ
ングを行うとき。

【０００４】上記〜の処理を行うに際しては、硫
酸、リン酸、硝酸、フッ酸、塩酸等の酸、あるいは水酸
化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸三ソーダ、アル
ミン酸ソーダ等のアルカリが使用されるが、この際にど
うしてもスマットが金属表面に生成しやすい。

【０００５】このようなスマットを除去するために、従
来は硝酸、硫酸、クロム酸、リン酸の単独または２種以
上の混酸からなるスマット除去液が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スマッ
ト除去液として例えば硝酸を単独で用いる場合、３０〜
４０％以上の高濃度硝酸を用いても短時間に完全にスマ
ットを除去するのは困難であり、また高濃度のため悪臭
がするという問題も生じている。さらに、クロム酸を用
いてスマットを除去する場合には６価のクロムは人体に
悪影響があることが知られており、有害物質として規制
されている。

【０００７】また最近は人手不足のためにアルミニウム
表面処理ラインが自動化される傾向にあるが、上述した
ごとき従来のスマット除去液を使用した場合には、除去
時間が長くしかも除去が不完全であることや悪臭が生じ
ること等の問題が、ラインの自動化にとって大きな障害
となっている。

【０００８】そこでこの発明は、アルミニウムやステン
レス鋼の表面処理に際して生成するスマットを短時間に
確実に除去することができる、新規かつ改良されたスマ
ット除去液を提供することを目的としてなされたもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、ア
ルミニウム、アルミニウム合金またはステンレス鋼を酸
またはアルカリで化学研磨、脱脂、エッチング、電解等
の処理を施した際に生じるスマットを除去するためのス
マット除去液であって、硝酸、硫酸またはリン酸の単独
もしくは２種以上を含む液にバナジウム化合物の単独も
しくは２以上を含有させたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】またこの発明のスマット除去液の好ましい
実施態様においては、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硝酸第
二鉄といった３価の鉄塩をさらに含有させてもよい。

【００１１】使用する酸としては、硝酸、硫酸、リン酸
といった無機酸の単独または２種以上の混酸が用いられ
る。酸としては硝酸が最適であり、酸濃度としては０．
１％以上が望ましく、最高９８％硝酸まで使用可能であ
るが経済的および実用的には１〜３０％である。また硝
酸に硫酸またはリン酸を加えることにより一層良好なス
マット除去効果が期待できる。

【００１２】五酸化バナジウムやバナジン酸アンモン等
に代表されるバナジウム化合物は、５価、４価、３価、
２価の状態で存在し水または酸に溶解するものである。

【００１３】酸化物および関連化合物では、ＶＯ，Ｖ
（ＯＨ）₂ ，Ｖ₂ Ｏ₃ ，Ｖ（ＯＨ）₃，ＶＯ₂ ，Ｍ₂ Ｖ
₄ Ｏ₉ ・７Ｈ₂ Ｏ，Ｖ₂ Ｏ₅ ，ＨＶＯ₃ ，Ｍ₃ ＶＯ₄ ，
Ｍ₄ Ｖ₂ Ｏ₇ ，Ｈ₂ Ｖ₄ Ｏ₁₁，ＭＶＯ₃ ，Ｍ₄ （Ｖ
Ｏ₂ ）Ｈ₂ （Ｖ₅ Ｏ₁₆）等が好ましく使用できる。

【００１４】またハロゲン化物としてはＶＣｌ₂ ，ＶＦ
₃ ，Ｍ₂ ＶＦ₅ ，ＶＣｌ₃ ，ＶＯＣｌ₃ 等が、硫酸塩お
よび関連アシド錯化合物としてはＶＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ，
ＶＳＯ₄ ・Ｍ₂ ＳＯ₄ ・６Ｈ₂ Ｏ，Ｋ₄ ［Ｖ（Ｃ
Ｎ）₆ ］・３Ｈ₂ Ｏ等が、この発明においてバナジウム
化合物として使用できる。なお以上の式中のＭは１価陽
イオンを表わす。

【００１５】バナジウム化合物の使用量は、Ｖ含有量と
してスマット除去液に対して０．０１重量％から１２重
量％までの範囲が望ましい。０．０１重量％未満ではス
マット除去速度の改善はあまり認められず実用的でな
い。また１２重量％より多いとバナジウム化合物の溶解
度が常温では限界に近づき、溶解しても液の粘性が増大
する傾向があるので、スマット除去液として使用するに
は望ましくない。

【００１６】この発明においては、硫酸第二鉄、塩化第
二鉄、硝酸第二鉄といった３価の鉄塩をスマット除去液
にさらに含有させることによって、スマット除去速度の
改善効果をさらに高めることができる。かような鉄塩の
使用量は、Ｆｅ含有量としてスマット除去液に対して
０．００１重量％から１２重量％までの範囲が望まし
い。０．００１重量％未満ではスマット除去速度の改善
効果向上はみられず実用的でない。また１２重量％より
多いと常温では完全に溶解し難くなる傾向があるため望
ましくない。

【００１７】またスマット除去効果をさらに高めるため
に、必要に応じて界面活性剤を加えることができる。界
面活性剤としては非イオン系、陰イオン系、陽イオン系
の１種または２種以上を添加でき、添加量は０．１重量
％以下が望ましい。

【００１８】この発明のスマット除去液を用いてスマッ
トを除去する方法を以下に詳述する。先ずアルミニウム
の表面を酸またはアルカリを用いて常法によりエッチン
グする。例えばアルカリを用いる場合であれば、苛性ソ
ーダ５〜１０％水溶液に５０〜７０℃で３０秒〜２分浸
漬すればよい。また酸を用いる場合であれば、リン酸と
硫酸の混酸に８０〜１１０℃で３０秒〜２分浸漬すれば
よい。次いで水洗後、表面にスマットが付着していれ
ば、この発明のスマット除去液に浸漬し、あるいはスマ
ット除去液をスプレーすることにより、スマットを速や
かに除去できる。スマット除去液の使用温度は常温から
１００℃までの範囲であるが、望ましくは常温〜６０℃
の範囲である。

【００１９】一方、アルミニウムを光輝化、平滑化する
ためにリン酸・硫酸系あるいはリン酸・硫酸・硝酸系の
研磨剤を用いて化学研磨したり、あるいはリン酸・硫酸
系の研磨剤を用いて電解研磨する際に、アルミニウム表
面にスマットが生成する場合がある。この場合にもこの
発明のスマット除去液に浸漬し、あるいはスマット除去
液をスプレーすることにより、スマットを速やかに除去
できる。

【００２０】この発明のスマット除去液を効果的に適用
できるアルミニウム材質としては、純アルミニウムおよ
びアルミニウム合金が含まれる。例えばＪＩＳ１０００
番台、２０００番台、３０００番台、５０００番台、６
０００番台、７０００番台等が挙げられる。またアルミ
ニウム鋳物およびアルミニウムダイキャストではＳｉ含
有量１％以下の合金に適する。

【００２１】さらにまた、ステンレス鋼の表面を塩酸・
硝酸系エッチング剤を用いてエッチングする際に生成す
るスマットも、この発明のスマット除去液に浸漬しある
いはスマット除去液をスプレーすることにより効果的に
除去できる。

【００２２】この発明のスマット除去液を連続的に使用
する場合には、徐々に老化してスマットの除去速度が遅
くなっていく傾向がみられるが、新しい除去液を補充す
ることによって回復し、連続使用が可能となる。

【００２３】なお、従来から一般に使用されている硝酸
のみからなるスマット除去液にバナジウム化合物を添加
することによってもこの発明のスマット除去液を調製す
ることができる。

【００２４】

【実施例】以下に実施例および比較例によってこの発明
を詳細に説明するが、実施例は単に例示のために記載し
たものであり、この発明はこれらの実施例によって制限
されるものではない。

【００２５】実施例および比較例中のスマット除去の評
価方法は以下の通りである。すなわち、スマットの生成
したアルミニウム板またはステンレス鋼板を用意し、一
部のスマットを布でぬぐい物理的に除去したのち、スマ
ット除去液中に浸漬した。残ったスマットが除去液によ
り除去されて、物理的にスマットを除去したアルミニウ
ム板またはステンレス鋼板表面と同じ表面状態になる時
間を目視により確認した。

【００２６】実施例 １ ＪＩＳ１０５０アルミニウム材の５cm×１０cm，厚さ
０．５mmの板を、市販の化学研磨液（リン酸・硝酸系）
で１００℃、１分化学研磨したのち水洗して，スマット
が生成されたアルミニウム板を調製した。これを下記の
スマット除去液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 １００ｇ メタバナジン酸アンモン ５ｇ 水 １０００ｇ その結果、常温２秒でスマットを除去できた。

【００２７】比較例 １ 実施例１で調製したスマット生成アルミニウム板を下記
の液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ５００ｇ 水 ５００ｇ その結果、常温２分でもスマットを完全には除去できな
かった。

【００２８】実施例 ２ ＪＩＳ６０６３アルミニウム材の７cm×１５cmの型材
を、５％苛性ソーダで６０℃、１分間エッチングしたの
ち水洗して，スマットが生成されたアルミニウム型材を
調製した。これを下記のスマット除去液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ２００ｇ ９７％硫酸 ５０ｇ 五酸化バナジウム ５ｇ 水 １０００ｇ その結果、常温２秒でスマットを除去できた。

【００２９】比較例 ２ 実施例２で調製したスマット生成アルミニウム型材を下
記の液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ５００ｇ 水 ５００ｇ その結果、常温３０秒でスマットを除去できた。

【００３０】実施例 ３ ＪＩＳ１１００アルミニウム材の５cm×１０cm，厚さ
０．５mmの板を、市販の化学研磨液（リン酸・硫酸・硝
酸系）で１００℃、１分化学研磨したのち水洗して，ス
マットが生成されたアルミニウム板を調製した。これを
下記のスマット除去液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ２００ｇ メタバナジン酸ナトリウム ５ｇ 硫酸第二鉄 １０ｇ 水 １０００ｇ その結果、常温２秒でスマットを完全に除去できた。

【００３１】比較例 ３ 実施例３で調製したスマット生成アルミニウム板を下記
の液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ５００ｇ 水 ５００ｇ その結果、常温２分でもスマットを完全には除去できな
かった。

【００３２】実施例 ４ ＪＩＳ５０５２アルミニウム材の５cm×１０cm，厚さ
０．５mmの板を、市販の化学研磨液（リン酸・硫酸系）
で１００℃、１分化学研磨したのち水洗して，スマット
が生成されたアルミニウム板を調製した。これを下記の
スマット除去液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 １００ｇ ９８％硫酸 ２０ｇ メタバナジン酸カリ １０ｇ 水 １０００ｇ その結果、常温３秒でスマットを除去できた。

【００３３】比較例 ４ 実施例４で調製したスマット生成アルミニウム板を下記
の液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ５００ｇ 水 ５００ｇ その結果、常温１分３０秒でスマットを除去できた。

【００３４】実施例 ５ ＪＩＳ５０５２アルミニウム材の５cm×１０cm，厚さ
０．５mmの板を、５％苛性ソーダで６０℃、１分間エッ
チングしたのち水洗して，スマットが生成されたアルミ
ニウム板を調製した。これを下記のスマット除去液に浸
漬した。 ６７．５％硝酸 １００ｇ ８５％リン酸 １０ｇ メタバナジン酸ナトリウム ５ｇ 水 １０００ｇ その結果、常温３秒でスマットを除去できた。

【００３５】比較例 ５ 実施例５で調製したスマット生成アルミニウム板を下記
の液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ５００ｇ 水 ５００ｇ その結果、常温４０秒でスマットを除去できた。

【００３６】実施例 ６ ＪＩＳ１０５０アルミニウム材の５cm×１０cm，厚さ
０．５mmの板を、市販の化学研磨液（リン酸・硝酸系）
で１００℃、１分化学研磨したのち水洗して，スマット
が生成されたアルミニウム板を調製した。これを下記の
スマット除去液に浸漬した。 市販スマット除去剤（主成分硝酸） １０００ml メタバナジン酸アンモン ５ｇ その結果、常温３秒でスマットを除去できた。

【００３７】比較例 ６ 実施例６で調製したスマット生成アルミニウム板を下記
の液に浸漬した。 市販スマット除去剤（主成分硝酸） １０００ml その結果、常温３０秒でスマットを除去できた。

【００３８】実施例 ７ ＪＩＳ１０７０アルミニウム材の５cm×１０cm，厚さ
０．５mmの板を、市販の化学研磨液（リン酸・硝酸系）
で１００℃、１分化学研磨したのち水洗して，スマット
が生成されたアルミニウム板を調製した。これを下記の
スマット除去液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 １００ｇ ９８％硫酸 １０ｇ メタバナジン酸アンモン ５ｇ メタバナジン酸カリ ５ｇ 水 １０００ｇ その結果、常温２秒でスマットを除去できた。

【００３９】比較例 ７ 実施例７で調製したスマット生成アルミニウム板を下記
の液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ５００ｇ 水 ５００ｇ その結果、常温２分でもスマットを完全には除去できな
かった。

【００４０】実施例 ８ ＳＵＳ３０４ステンレス鋼材の５cm×１０cm，厚さ０．
５mmの板を、２０％塩酸・１０％硝酸水溶液にて９５
℃、１分浸漬したのち水洗して，スマットが生成された
ステンレス鋼板を調製した。これを下記のスマット除去
液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ２００ｇ ９８％硫酸 ３０ｇ 五酸化バナジウム １０ｇ 水 １０００ｇ その結果、常温１０秒でスマットを除去できた。

【００４１】比較例 ８ 実施例８で調製したスマット生成ステンレス鋼板を下記
の液に浸漬した。 ６７．５％硝酸 ５００ｇ 水 ５００ｇ その結果、常温１分でもスマットを除去できなかった。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明からわかるようにこの発明の
スマット除去液は、アルミニウムまたはステンレス鋼を
酸またはアルカリで化学研磨、脱脂、エッチング、電解
等を行う際に生じるスマットを極めて短時間に効果的に
除去することができる。

【００４３】特に、硝酸のみからなる従来のスマット除
去液では、硝酸濃度が高いため悪臭がする、スマットが
十分に除去できない、除去速度が遅い、老化が早いなど
の問題が多かったが、この発明のスマット除去液を用い
ることにより、これらの問題をすべて解消することがで
きる。また、連続的に長時間使用しても、新液を補充す
るだけで効果を回復させることができる。そのため、ア
ルミニウム表面処理ラインの自動化等に対処できるスマ
ット除去液を提供できるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム、アルミニウム合金またはス
   テンレス鋼を酸またはアルカリで化学研磨、脱脂、エッ
   チング、電解等の処理を施した際に生じるスマットを除
   去するためのスマット除去液であって、硝酸、硫酸また
   はリン酸の単独もしくは２種以上を含む液にバナジウム
   化合物の単独もしくは２種以上を含有させたことを特徴
   とするスマット除去液。
2. 【請求項２】３価の鉄塩をさらに含有させたことを特徴
   とする請求項１記載のスマット除去液。