JPH07316899A - 電解加工用電解液組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解バリ取りと電解研磨を含む電解加工を実
施する上で，これら電解バリ取り，電解研磨のうちのど
ちらかを単一に実施するか，またはこれら２つを同時に
実施するに当たって，最適な電解加工用電解液を提供す
る。 【構成】 電解バリ取りと電解研磨を含む電解加工用の
電解液組成を組み立てる上で，基本的に，通電を安定
に確保する電解質と，被加工物である金属表面を溶解
するために表面を酸化する酸化剤と，濃度分極を維持
する分極向上剤と，金属表面がエッチング性成分によ
って腐食するのを防止する抑制剤（インヒビター）のう
ち，上記の電解質を基本として含むか，または上記
の電解質と更に上記〜中のいずれか１種または２種
以上を組み合わせて，電解液組成物を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，原子炉用精密用，半導
体加工装置用の金属パイプ，電子材用接点材や回路部品
や電子用および機械機器用の精密部品などを製造する工
程において，部品の金属表面を予め機械加工した後に，
または金属表面を予め何らかの加工を行うことなく直
接，所望の平滑度／または粗さに整えるために，電解バ
リ取り，電解研磨の電解加工を実施するのに用いる電解
液組成物である。これらの電解加工用電解液組成物は，
本発明者らが，特願平４−３０１１７９，特願平５−２
８２３８，特願平５−７９７１３，特願平５−１３２３
０２，特願平５−２１３２０２等として特許出願した電
解バリ取り，電解研磨を行うための電解加工装置及び電
解加工方法において，所望の効果を得るのに好適な電解
液組成物に関するものである。

【０００２】本発明で言う電解加工の装置と方法は，既
に上記の特許出願明細書に詳しく記載されているが，被
処理物側を陽極にして電解処理を行う際に，溶液の流動
のオンオフと電解電圧（または電解電流）の強弱を同期
させると，選ぶ電解電圧（または電解電流）のレベルに
よって，バリ取り（研削），研磨（平滑化）を単一に実
施したり，一回の処理でこれら２つを組み合わせて同時
処理することが出来る。

【０００３】この原理を利用して，装置を変形すると，
回転円盤状セル内で電解加工する方式になったり，連続
処理化することが可能になる。最終的には，連続処理に
おいて，適当な電解加工液の流速と，電解電流密度（ま
たは電解電圧）を設定すると，特に電解加工液の流速を
複雑に流速変化させなくても，バリが出ている部分の近
傍では，平坦部分と比べるとバリの突出により相対的に
高流速が発生すると同時に突出部が高電流密度部にもな
るので，バリ発生部が研削を受けて，平坦部では液が相
対的低流速となるために，研磨平滑化を受けるので，電
解バリ取りと電解研磨が同時に行える様になる。

【０００４】

【従来の技術】従来の電解加工，特に電解研磨では，電
解液を一定電流を流すか，電流反転電解法などにより正
・負の電圧を交互に印加する方法は既に公知の技術とし
て知られているが，一定電流通電方式は，バリ取りと平
滑化研磨は別途に実施する必要があり，電流反転方式は
電流反転をコントロールする専用装置が必要なため高価
に付くが陽極電解を異なる電流・電圧で行える訳ではな
いため，これもバリ取りと平滑化研磨は別々に実施せざ
るを得ない。

【０００５】また，先行技術である特開昭６２−２７８
２９９では，電解研磨において基準電流に短時間の高電
流を間欠的に付加し，陽極側被研磨物の表面上に蓄積す
るガスを除去して研磨効率を上げる試みをしているが，
この高電流領域で数秒間時間を保つと素地荒れが発生す
る問題点が発生する。

【０００６】従って，従来の電解加工技術では，一回の
処理で単一目的の加工しか実施できず，必然的に用いら
れている電解液も，バリ取り，平滑化研磨などのいずれ
も単一の加工のための電解液であって，一度にバリ取り
研削と平滑化研磨を同時に実施する目的で開発された電
解液は全く見い出されていない状況であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，以上に述べ
た従来の金属表面の電解加工技術に対して，所望の平滑
度に整えるために電解バリ取りと電解研磨の電解加工を
それぞれ単一に実施するか，またはこれら２つの処理を
組み合わせて同時に実施するための電解液組成物に関す
るものである。本発明の電解加工用の電解液組成物は，
本発明者らが，特願平４−３０１１７９，特願平５−２
８２３８，特願平５−７９７１３，特願平５−１３２３
０２，特願平５−２１３２０２等として特許出願した電
解バリ取りと電解研磨用の装置及び方法において，所望
の電解加工の効果を得るために好適な電解液組成物に関
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電解バリ取り，
電解研磨などの電解加工を単一に実施するか，またはこ
れら２つの電解加工を同時に実施するための電解液組成
物を組み立てるには，いずれも基本的に，被加工物側を
陽極にしてその表面を持続的に安定して溶解するため
に，まず通電を安定に確保する電解質と，被加工物
である金属表面を溶解するために，表面からの金属イオ
ン溶解を促進する酸化剤と，被加工物表面を均一に溶
解するに当たって，濃度分極を維持する分極向上剤と，
金属表面がエッチング性成分によって腐食するのを防
止する抑制剤（インヒビター）など各種成分のうち，基
本的に上記の電解質を含むか，または更に上記の〜
中のいずれか１種または２種以上を組み合わせて用い
る。

【０００９】

【手段の詳細な説明】次に，電解バリ取り，電解研磨の
どちらかを単一処理するか，またはこれら２つを同時に
処理するために用いる電解液組成について，以下に詳し
く説明する。

【００１０】電解質 電解質は，電解加工液の通電性を確保する基本成分とな
り，それ自体に通電性があることと，電解質は加工目的
の金属が溶解した際に，水溶性が良好である金属塩か，
またはある程度水溶性の金属塩を作ることが必要であ
る。この目的のためには，次の電解質を挙げることがで
きる。

【００１１】・硫酸，硝酸，塩酸，リン酸などの単体お
よび混合物 ・上記酸のナトリウム塩，カリ塩，アンモニウム塩 ・水酸化ナトリウム，水酸化カリ これらの電解質は，電解液として使用する際の濃度は，
各電解加工で必要な通電性を確保できる濃度から各電解
質の溶解度限度の間で使用することが出来る。これらの
電解質は，所定の通電性が確保できない濃度では，無理
に通電すると陽極側の素材が素地荒れを起こしたり，表
面に不溶性皮膜を形成する。また溶解度以上に濃度を上
げてもコスト・アップになるばかりで何らメリットが無
く，電解質それ自体と，他の必要成分の両方の溶解性を
阻害するので望ましくない。

【００１２】酸化剤 酸化剤は，被加工物である金属表面の溶解を促進する。
その形態は，金属や酸化剤の種類にもよるが，例えば，
酸に不溶解性である金属酸化して表面に金属酸化物が生
成すると，陽極近傍のＰＨ低下によって発生した酸の実
体である水素イオンが金属酸化物を溶解して，金属表面
を削ることが可能になったり，また酸化剤の共存下で陽
極電解を実施した時に，被処理物である金属表面から容
易に金属が溶解するのを補助したりする。従って，いず
れの経路を取るにしても，結果として酸化剤の働きは，
陽極金属表面から金属イオンが溶解するのを促進する効
果がある。

【００１３】・無水クロム酸，クロム酸塩，重クロム酸
塩などのクロム酸化合物 ・塩素酸や過塩素酸，過硫酸の酸自体とナトリウム，カ
リおよびアンモニウム塩などの酸化性オキソ酸塩類 これらの酸化剤は，電解質と同様に電解液として使用す
る際の濃度として，０．５〜２５０ｇ／Ｌ，望ましくは
１〜２２０ｇ／Ｌで使用することが出来る。これらの酸
化剤は，０．５ｇ／Ｌ以下では持続的な酸化力が確保で
きない。また２５０ｇ／Ｌ以上では，これ以上濃度を上
げてもコスト・アップになるばかりで何らメリットが無
い。

【００１４】分極向上剤 分極向上剤は，被加工物表面を平滑に溶解するに当たっ
て，濃度分極を維持するるもので，本発明者らが，特願
平４−３０１１７９，特願平５−２８２３８，特願平５
−７９７１３，特願平５−１３２３０２，特願平５−２
１３２０２等として特許出願した電解バリ取り，電解研
磨のための装置及び方法において記述されている「ヤッ
ケ層」形成を促進する成分である。

【００１５】・ゼラチン，グリセリン，デンプン，カル
ボキシメチルセルロースＮａ塩（ＣＭＣ），アルギン酸
ナトリウムなどの水に可溶な粘性付与剤， ・グリシン，ＥＤＴＡ・２Ｎａなどのアミノカルボン酸
とその塩， ・エタノールアミン類（モノ−，ジエ−，トリ−エタノ
ールアミン，トリイソプロパノールアミンなど）：ポリ
アルキレンポリアミン（ジエチレントリアミン，トリエ
チレンテトラミンなど）：ヒドロキシ置換ポリアルキレ
ンポリアミン（ヒドロキシエチルエチレンジアミンな
ど）などのアミン類， ・シュウ酸，マロン酸などの多価カルボン酸のナトリウ
ム・カリ塩， ・クエン酸，グルコン酸，酒石酸などナトリウム塩，カ
リ塩などの金属と安定な可溶性錯化合物を形成する化合
物など，が使用できる。分極向上剤は，電解液として使
用する際の濃度として，０．１〜１５０ｇ／Ｌ，望まし
くは０．５〜１００ｇ／Ｌで使用することが出来る。濃
度の下限である０．１ｇ／Ｌ以下では，添加量が少な過
ぎて所望の平滑化効果が得られず，１５０ｇ／Ｌ以上で
は，場合により陽極素材の溶解を促進しすぎたり，電解
液の粘度を過剰に上昇したりして問題を生じる。

【００１６】抑制剤 酸化剤や錯化剤などのエッチング促進性成分によって金
属表面が腐食し，目的の表面状態が損なわれることを防
止する成分で，工業的に広く用いられている酸洗用イン
ヒビター，防錆性成分などがこれに相当する。

【００１７】ジシクロヘキシルアンモニウム塩，脂肪族
アミン（オレイルアミン，ステアリルアミンなど）やポ
リアルキレンポリアミン（ジエチレントリアミン，トリ
エチレンテトラミン，テトラメチレンテトラミンなど）
などの高級脂肪酸（炭素数Ｃ１０〜Ｃ２０のアルキル基
を持つカルボン酸）塩などのアミン系有機物，ジアルキ
ルチオ尿素（アルキル：エチル，ブチルなど），モルホ
リン，イミダゾールやベンゾトリアゾールなどの誘導体
などが用いられる。

【００１８】これらの抑制剤は，電解液として使用する
際の濃度として，０．１〜１０ｇ／Ｌ，望ましくは０．
５〜５ｇ／Ｌで使用することが出来る。使用出来る濃度
下限の０．１ｇ／Ｌ以下では，これらの成分によるイン
ヒビター効果が満足に得られず，金属表面の素地荒れを
抑制できない。また，上限の１０ｇ／Ｌ以上では，これ
らが比較的高価な成分であり，これ以上濃度を上昇して
も効果が期待できないし，これらの抑制剤が金属表面に
強く吸着して有害でもある。

【００１９】以上に説明した，本発明の電解加工用の電
解液組成物の構成成分を組み合わせることによって，電
解バリ取り，電解研磨を単一に処理するか，または同時
に処理することが可能になる。

【作用】

【００２０】本発明の電解加工用電解液組成物は，上記
に示した電解バリ取り・電解研磨の用途に用いることで
優れた電解加工性が得られるが，本発明電解液を用いる
ことによって得られる効果と成分の働きを関連付けて説
明すると，次のようになる。

【００２１】通電性を確保するための電解質，加工表面
に可溶性酸化膜を形成しつつ同時に酸化膜により表面の
保護を行ったり，陽極電解を行う際に金属表面から金属
イオンが溶出するのを促進する酸化剤や，金属の電解溶
出過程にあって金属表面に吸着して腐食を防止する抑制
剤の働きは自明であるが，本発明の電解液組成物中の分
極向上剤は，本発明者らが特許出願した特願平４−３０
１１７９，特願平５−２８２３８，特願平５−７９７１
３，特願平５−１３２３０２，特願平５−２１３２０２
等に記載した電解加工の装置および方法において極めて
重要である。

【００２２】電解質，酸化剤，抑制剤などの成分と分極
向上剤が共存する電解液中で，上記の各特許出願で記載
される装置と方法を用い電解加工を行うと，被加工物表
面にヤッケ層が生成したり消滅させることにより，バリ
取り研削，平滑化研磨を使い分けすることが出来る。

【００２３】ヤッケ層の厚みをコントロールすることに
よって，ヤッケ層の厚みを極めて薄くし，高電圧または
高電流下で陽極電解すると，陽極表面でバリ取り研削が
行われ，またヤッケ層を厚くして電解すると平滑化研磨
が行われる様になる。

【００２４】分極向上剤は，被加工物である陽極近傍
に，高濃度状態で溶出した金属イオンを錯化剤により可
溶化し，液粘度を増加して，高粘度，高物質濃度のヤッ
ケ層が形成されるのを促進し，電解バリ取り，電解研磨
などの電解加工を単一に処理するか，または同時に処理
することを可能にする。

【実施例】

【００２５】本発明の電解加工用電解液を用いて，電解
バリ取りと電解研磨を行った場合の効果について，以下
に具体的な例を挙げて詳細に説明する。 ＜実施例１＞ 黄銅の電解研磨： ［電解液組成と電解条件］ （液組成） 硫酸アンモニウム １００ｇ／Ｌ 酢酸アンモニウム １００ｇ／Ｌ （条件） 陽極電流密度（ＤＡ） ３Ａ／ｃｍ２ 電解液温度 室温 電解時間 ３秒 電解液の流速 １ｍ／秒 厚み０．３６ｍｍ×幅３３．５ｍｍの黄銅条材（ＪＩＳ
Ｈ３１００：Ｃ２６００）を，上記の組成を用いて，
特願平５−２１３２０２中の図２の装置概念図に示した
連続電解装置を用いて，上記の条件で電解研磨を行っ
た。電解研磨前後で，素材の表面粗さを比較すると，Ｒ
ａ値は，処理前に１．０μｍであったものが，処理後に
は，０．０５μｍが得られた。

【００２６】＜実施例２＞ 黄銅の電解バリ取りと電解研磨の同時実施：実施例１と
同一の素材，同一の連続電解装置を用い，電解条件のう
ち電解液の流速だけを２ｍ／秒とし，あとは実施例１と
同一条件にして，バリ取りと研磨を同時に実施した。処
理前の素材のバリ発生した切断部と平面部のＲａは，そ
れぞれ５μｍ，１．０μｍであったが，処理後の各Ｒａ
は，それぞれ１．０μｍ，０．０５μｍとなり，バリ取
りと研磨が同時に行われたことが分かる。

【００２７】＜実施例３＞ アルミニウムの電解研磨： ［電解液組成と電解条件］ （液組成） リン酸 ９３ｗｔ％ 硫酸 ９０ｍｌ／Ｌ 重クロム酸カリ ６ｇ／Ｌ （条件） 陽極電流密度（ＤＡ） １Ａ／ｃｍ２ 電解液温度 室温 電解時間 ２秒 電解液の流速 １ｍ／秒 厚み０．３４ｍｍ×幅２７．５ｍｍのアルミニウム条材
（ＪＩＳ Ｈ４０００：Ａ５０８２）を，上記の組成を
用いて，特願平５−７９７１３の図３の装置概念図に示
した連続電解装置を用いて，上記の条件で電解研磨を行
った。電解研磨前後で，素材の表面粗さを比較すると，
Ｒａ値は，処理前に１．５μｍであったものが，処理後
には，０．０１μｍが得られた。

【００２８】鉄の電解研磨： ［電解液組成と電解条件］ （液組成） 硫酸 ５０ｍｌ／Ｌ クエン酸 ５０ｍｌ／Ｌ （条件） 陽極電流密度（ＤＡ） ２Ａ／ｃｍ２ 電解液温度 室温 電解時間 ５秒 電解液の流速 １ｍ／秒 厚み０．６ｍｍ×長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍに切断した
冷間圧延鋼板（ＪＩＳＧ３１４１：ＳＰＣＣ−Ｂ）を，
上記の組成を用いて，特願平４−３０１１７９中の図１
の装置概念図に示したバッチ式電解装置を用いて，上記
の条件で電解研磨を行った。電解研磨前後で，素材の表
面粗さを比較すると，Ｒａ値は，処理前に２．０μｍで
あったものが，処理後には，０．０１μｍが得られた。

【００２９】

【発明の効果】電解バリ取り，電解研磨を含む電解加工
において，本発明の電解液組成物を，本発明者らが特許
出願した特願平４−３０１１７９，特願平５−２８２３
８，特願平５−７９７１３，特願平５−１３２３０２，
特願平５−２１３２０２等に記載してあるバッチ式また
は連続式の電解加工装置および加工方法に適用すること
によって，これら電解バリ取り，電解研磨のうちどちら
かを単一に実施するか，またはこれら２つ同時に実施す
ることが可能になる。

【００３０】この結果，本発明の電解液組成物と，本発
明者らが既に出願している電解加工装置と電解加工方法
（特願平４−３０１１７９，特願平５−２８２３８，特
願平５−７９７１３，特願平５−１３２３０２，特願平
５−２１３２０２等）を組み合わせることによって，プ
レス後の金属端面のバリ取りと表面平滑化による鏡面化
が，それぞれ単独にまたは同時に実施できるようにな
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解バリ取り，電解研磨のどちらかを単
   一に実施するか，またはこれら両方を組み合わせて同時
   に実施することを目的とした電解加工液組成物におい
   て，基本的に，電解質，酸化剤，分極向上剤，
   腐食抑制剤（インヒビター）のうち，基本的に上記の
   電解質だけを含むか，または上記の電解質と，更に上
   記の〜中のうちいずれか１種または２種以上を組み
   合わせて用いたことを特徴とする電解加工用の電解液組
   成物。