JPH10219486A - 酸洗液および酸洗方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の硝酸＋弗酸の混酸を用いた酸洗処理の
ごとく酸洗処理時に窒素酸化物（ＮＯｘガス）の発生の
おそれがなく、廃液中の溶存窒素濃度が高くならず、廃
液規制を十分に満たしうる状態にて、難脱スケール材の
脱スケールを良好に行うことができる酸洗液、およびこ
の酸洗液を用いた酸洗方法を提供する。 【解決手段】 塩酸または硫酸あるいは両者の混合液を
主成分とし、非水溶性のカルボン酸と界面活性剤を少な
くとも含む混酸からなり、場合によってはさらに、弗酸
や、窒素酸化物（ＮＯｘガス）を発生しない少量の硝酸
または硝酸化合物や、水溶性のカルボン酸を配合した酸
洗液、およびこの酸洗液を用いた酸洗方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼等の
金属材料の熱間圧延や熱処理などにより生成するスケー
ルの中で、通常の方法の代替としてはもちろんのこと、
通常の方法では除去することが困難である材質および熱
履歴のスケールを酸洗して除去する（すなわち、脱スケ
ールする）のに好適な酸洗液および酸洗方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼等の金属材料表面の脱スケ
ールに際しては、通常の場合、溶融塩によるスケールの
弛緩処理（以下、「ソルト処理」とする）と、硝酸＋弗
酸の混酸による酸洗との組み合わせで実施されているこ
とが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硝酸＋
弗酸の混酸は、酸洗時に窒素酸化物（ＮＯｘガス）を発
生する場合がありうると共に、廃液中の溶存窒素量が多
いため廃液処理基準を満たすことが困難であるという問
題点があり、従来の硝酸＋弗酸の酸洗のごとく酸洗中に
窒素酸化物（ＮＯｘガス）を発生しないようにしそして
また廃液中の溶存窒素量を少なくして廃液処理の困難性
を回避し、廃液中の溶存窒素量の規制を容易にクリヤで
きるようにすることが課題としてあった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、酸洗中に窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘガス）を発生しないようにできると共に、廃液処理
も容易にできて廃液処理基準を満たし、スケール性状に
よってはソルト処理無しでも良好な脱スケールが可能で
ある酸洗液および酸洗方法を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる酸洗液
は、請求項１に記載しているように、塩酸または硫酸あ
るいは両者の混合液を主成分とし、非水溶性のカルボン
酸と界面活性剤を少なくとも含む混酸からなるものとし
たことを特徴としている。

【０００６】そして、本発明に係わる酸洗液は、請求項
２に記載しているように、請求項１に記載の混酸に弗酸
を含む混酸からなるものとすることができ、あるいは、
請求項３に記載しているように、請求項１または２に記
載の混酸に少量の（すなわち、酸洗時に窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘガス）を発生しない程度の量の）硝酸または硝酸化
合物を含む混酸からなるものとすることができ、あるい
は、請求項４に記載しているように、請求項１，２また
は３に記載の混酸に水溶性のカルボン酸を含む混酸から
なるものとすることができる。

【０００７】本発明に係わる酸洗方法は、請求項５に記
載しているように、塩酸または硫酸あるいは両者の混合
液を主成分とし、非水溶性のカルボン酸と界面活性剤を
少なくとも含む混酸を用いるようにしたことを特徴とし
ている。

【０００８】そして、本発明に係わる酸洗方法は、請求
項６に記載しているように、請求項５に記載の混酸に弗
酸を含む混酸を用いるようにすることができ、あるい
は、請求項７に記載しているように、請求項５または６
に記載の混酸に少量の（すなわち、酸洗時に窒素酸化物
（ＮＯｘガス）を発生しない程度の量の）硝酸または硝
酸化合物を含む混酸を用いるようにすることができ、あ
るいは、請求項８に記載しているように、請求項５，６
または７に記載の混酸に水溶性のカルボン酸を含む混酸
を用いるようにすることができ、場合によっては請求項
５ないし８に記載の酸洗方法を適宜繰り返しあるいは適
宜組合わせて実施することができる。

【０００９】本発明に係わる酸洗液および酸洗方法は、
上述した構成を有するものであるが、以下、さらに詳細
に説明する。

【００１０】◎ 塩酸または硫酸あるいは両者の混合液 塩酸または硫酸あるいは両者の混合酸は、スケール中の
ＦｅＯやスケール直下の素地の溶解に寄与するので、酸
洗液中の主成分としている。

【００１１】そして、塩酸または硫酸あるいは両者の混
合酸における配合量が少ないと酸洗に要する時間が長く
なる傾向となるので、５ｗｔ／ｖｏｌ％以上とすること
がより望ましく、他方、配合量が多すぎても酸洗速度の
向上はさほど得られない傾向となるので、３０ｗｔ／ｖ
ｏｌ％以下とすることがより望ましく、１０〜２５ｗｔ
／ｖｏｌ％とすることがさらに望ましい。

【００１２】◎ 非水溶性のカルボン酸 非水溶性のカルボン酸は、界面活性剤と反応して水溶性
化することによって、溶解した金属イオンとキレートを
形成することにより、素地表面近傍の金属イオンの濃縮
に起因する肌荒れおよびピッチングの発生を防止するの
に寄与する剤であるので、酸洗液中に適量配合すること
としている。

【００１３】そして、このような非水溶性のカルボン酸
としては、表１に例示するような第一群（ベンゼン核を
有するもの）および第二群（直鎖状を有するもの）の中
から適宜に選んで使用することができる。

【００１４】

【表１】

【００１５】この場合、非水溶性のカルボン酸の配合量
が少ないと、素地表面近傍の金属イオンの濃縮に起因す
る肌荒れおよびピッチングを防止する作用が十分でなく
なるので、０．０１ｗｔ／ｖｏｌ％以上とすることがよ
り望ましく、０．１ｗｔ／ｖｏｌ％以上とすることがさ
らに望ましいが、必要以上に配合すると泡立ちが多くな
ってしまうことから、１．０ｗｔ／ｖｏｌ％以下とする
ことがより望ましく、０．２ｗｔ／ｖｏｌ％以下とする
ことがさらに望ましい。

【００１６】◎ 界面活性剤 界面活性剤は、非水溶性のカルボン酸の水溶性化に寄与
する成分であるので、酸洗液中に適宜配合することとし
ている。

【００１７】そして、このような界面活性剤としては、
表２に例示するようなアニオン系やノニオン系のものの
中から適宜に選んで配合することができる。

【００１８】

【表２】

【００１９】この場合、界面活性剤の配合量は、非水溶
性のカルボン酸の水溶性化に必要な量、すなわち、非水
溶性のカルボン酸の濃度と同等以上とすることが望まし
いが、必要以上に配合すると泡立ちが多くなるので、非
水溶性カルボン酸の濃度の３倍以下程度とすることがよ
り望ましい。

【００２０】◎ 弗酸 塩酸または硫酸あるいは両者の混合液を主成分とし、非
水溶性のカルボン酸と界面活性剤を少なくとも含む混酸
中に、弗酸を添加した酸洗液とすることもできるが、こ
の弗酸は、スケール中のＳｉＯ_２等の弗酸可溶成分の溶
解、混酸の浸透性の向上に寄与するものである。

【００２１】したがって、場合によってはこの弗酸を混
酸中に適量配合することもできるが、配合量が多すぎて
もさほど効果の向上は得られないので、１０ｗｔ／ｖｏ
ｌ％以下（すなわち、０〜１０ｗｔ／ｖｏｌ％の範囲）
とすることが望ましく、経済性の面からは５ｗｔ／ｖｏ
ｌ％以下（すなわち、０〜５ｗｔ／ｖｏｌ％の範囲）と
することが望ましい。

【００２２】◎ 少量の硝酸または硝酸化合物 塩酸または硫酸あるいは両者の混合液を主成分とし、非
水溶性のカルボン酸と界面活性剤を少なくとも含む混酸
中に、そして場合によっては上記の如く弗酸をも含む混
酸中に、少量の硝酸または硝酸化合物を配合した酸洗液
とすることもできるが、この硝酸または硝酸化合物は、
酸化還元電位（ＯＲＰ）の制御に有効であって、酸化還
元電位を活性溶解電位領域に保つのに寄与するものであ
る。

【００２３】そして、このような硝酸または硝酸化合物
としては、表３に例示するようなものの中から適宜に選
んで配合することができる。

【００２４】

【表３】

【００２５】この場合、硝酸または硝酸化合物の配合量
が多すぎると、酸洗時に窒素酸化物（ＮＯｘガス）を発
生したり、溶存窒素濃度の高い廃液となって廃液処理基
準を満たし得ないものとなったりすることから、溶存窒
素対策が必要となるので、硝酸根として少量すなわち窒
素酸化物（ＮＯｘガス）の発生レベルよりも少ない１ｗ
ｔ／ｖｏｌ％以下（すなわち、０〜１ｗｔ／ｖｏｌ％の
範囲）とすることがより望ましく、０．１〜０．２ｗｔ
／ｖｏｌ％程度とすることがさらに望ましい。

【００２６】◎ 水溶性のカルボン酸 塩酸または硫酸あるいは両者の混合液を主成分とし、非
水溶性のカルボン酸と界面活性剤を少なくとも含む混酸
中に、そして場合によっては上記の如く弗酸および／ま
たは硝酸または硝酸化合物をも含む混酸中に、水溶性の
カルボン酸を配合した酸洗液とすることもできるが、こ
の水溶性のカルボン酸は、溶解した金属イオンと錯塩を
形成することによって、酸洗液の寿命を向上するのに寄
与するものである。

【００２７】そして、このような水溶性のカルボン酸と
しては、表４に例示するようなものの中から適宜に選ん
で配合することができる。

【００２８】

【表４】

【００２９】この場合、水溶性のカルボン酸の配合量が
多すぎてもさほど効果の向上はもたらされず、経済性を
も考慮すると１０ｗｔ／ｖｏｌ％以下（すなわち、０〜
１０ｗｔ／ｖｏｌ％の範囲）とすることがより望まし
い。

【００３０】

【実施例】実施例１ この実施例１では、ソルト処理を省略した酸洗例を示
す。

【００３１】すなわち、表５に示すようなオーステナイ
ト系ステンレス鋼ＳＵＳ ３０４，ＳＵＳ ＸＭ７，Ｓ
ＵＳ ３１６を対象鋼とし、また、表６に示すようなフ
ェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ ４３０，マルテンサイ
ト系ステンレス鋼ＳＵＳ ４０３を対象鋼として、それ
ぞれ表５および表６に示す履歴（すなわち、固溶化熱処
理，熱間圧延，焼鈍）をもつ鋼材に対して、同じく表５
および表６に示す組成の混酸を用いて酸洗処理を実施し
た。

【００３２】そして、酸洗処理条件（温度，時間）を変
えて酸洗処理を行った後の脱スケール状態を調べたとこ
ろ、同じく表５および表６に示す結果であった。

【００３３】表５および表６に示すように、本発明によ
る酸洗液を用いた酸洗方法では、難脱スケール性ステン
レス鋼の酸洗（脱スケール）をソルト処理なしで良好に
実施することが可能であった。

【００３４】

【表５】

【００３５】

【表６】

【００３６】実施例２ この実施例２では、ソルト処理を実施した後に酸洗を行
った場合を示す。

【００３７】すなわち、表７に示すようなオーステナイ
ト系ステンレス鋼ＳＵＳ ＸＭ７，ＳＵＳ ３１０Ｓを
対象鋼とし、また、表８に示すようなフェライト系ステ
ンレス鋼ＳＵＳ ４３０，マルテンサイト系ステンレス
鋼ＳＵＳ ４０３を対象鋼として、それぞれ表７および
表８に示す履歴（すなわち、熱間圧延，固溶化熱処理，
焼鈍）をもつ鋼材に対して、同じく表７および表８に示
す組成の混酸を用いて酸洗処理を実施した。

【００３８】そして、酸洗処理条件（温度，時間）を変
えて酸洗処理を行った後の脱スケール状態を調べたとこ
ろ、同じく表７および表８に示す結果であった。

【００３９】表７および表８に示すように、本発明によ
る酸洗液を用いた酸洗方法では、難脱スケール性ステン
レス鋼の酸洗（脱スケール）をソルト処理と共に良好に
実施することが可能であった。

【００４０】

【表７】

【００４１】

【表８】

【００４２】実施例３ この実施例３では、ステンレス鋼以外の鋼種のものにつ
いて酸洗を実施した場合を示す。

【００４３】すなわち、表９に示すようなオーステナイ
ト系耐熱鋼ＡＭＳ ５７３５，マルテンサイト系耐熱鋼
ＳＵＨ １１，オーステナイト系耐熱鋼ＳＵＨ ６６０
を対象鋼として、また、表１０に示すような高速度工具
鋼ＳＫＨ ５１，ＳＫＨ ５９，耐食耐熱超合金ＮＣＦ
７５０を対象鋼として、それぞれ表９および表１０に
示す履歴（すなわち、固溶化熱処理，焼鈍，ソルト，熱
間圧延）をもつ材料に対して、同じく表９および表１０
に示す組成の混酸を用いて酸洗処理を実施した。

【００４４】そして、酸洗処理条件（温度，時間）を変
えて酸洗処理を行った後の脱スケール状態を調べたとこ
ろ、同じく表９および表１０に示す結果であった。

【００４５】表９および表１０に示すように、本発明に
よる酸洗液を用いた酸洗方法では、難脱スケール性材料
の酸洗（脱スケール）を良好に実施することが可能であ
った。

【００４６】

【表９】

【００４７】

【表１０】

【００４８】

【発明の効果】本発明に係る酸洗液では、請求項１に記
載しているように、塩酸または硫酸あるいは両者の混合
液を主成分とし、非水溶性のカルボン酸と界面活性剤を
含む混酸からなるものとしたから、従来の硝酸＋弗酸の
混酸を用いて酸洗を行う場合のように、酸洗処理中に窒
素酸化物（ＮＯｘガス）の発生を来すことなく、また、
廃液中の溶存窒素濃度を高めることなく、廃液処理規制
を十分に満足しうる状態にして、難脱スケール性のステ
レンス鋼，耐熱鋼，高速度工具鋼，高合金鋼，チタン等
の金属材料表面の脱スケールを著しく容易に行うことが
可能であり、ソルト処理を省略した脱スケールも可能と
なってこの場合にはソルト処理の省略によるエネルギ使
用量の軽減とスラッジ処理費の低減化が可能となり、表
面品質、とくに肌荒れおよびピッチングの発生を防止し
て良好な表面品質のものとすることが可能であるという
非常に優れた効果がもたらされる。

【００４９】そして、請求項２に記載しているように、
請求項１に記載の混酸に弗酸を含む混酸からなるものと
することによって、スケール中のＳｉＯ_２等の弗酸可溶
成分の溶解、混酸の浸透性の向上をはかることが可能と
なるという著しく優れた効果がもたらされる。

【００５０】また、請求項３に記載しているように、請
求項１または２に記載の混酸に少量の硝酸または硝酸化
合物を含む混酸からなるものとすることによって、酸化
還元電位の制御が可能であると共に、酸化還元電位を活
性溶解電位領域に保つことが可能になるという著しく優
れた効果がもたらされる。

【００５１】さらにまた、請求項４に記載しているよう
に、請求項１，２または３に記載の混酸に水溶性のカル
ボン酸を含む混酸からなるものとすることによって、溶
解した金属イオンと錯塩を形成することにより、酸洗液
の寿命を向上させることが可能であるという著しく優れ
た効果がもたらされる。

【００５２】本発明に係る酸洗方法では、請求項５に記
載しているように、塩酸または硫酸あるいは両者の混合
液を主成分とし、非水溶性のカルボン酸と界面活性剤を
含む混酸を用いるようにしたから、前述した請求項１に
もとづく記載の効果がもたらされる。

【００５３】そして、請求項６に記載しているように、
請求項５に記載の混酸に弗酸を含む混酸を用いるように
することによって、前述した請求項２にもとづく記載の
効果がもたらされる。

【００５４】そしてまた、請求項７に記載しているよう
に、請求項５または６に記載の混酸に少量の硝酸または
硝酸化合物を含む混酸を用いるようにすることによっ
て、前述した請求項３にもとづく記載の効果がもたらさ
れる。

【００５５】さらにまた、請求項８に記載しているよう
に、請求項５，６または７に記載の混酸に水溶性のカル
ボン酸を含む混酸を用いるようにすることによって、前
述した請求項４にもとづく記載の効果がもたらされる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩酸または硫酸あるいは両者の混合液を
   主成分とし、非水溶性のカルボン酸と界面活性剤を含む
   混酸からなることを特徴とする酸洗液。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の混酸に弗酸を含む混酸
   からなることを特徴とする酸洗液。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の混酸に少量の
   硝酸または硝酸化合物を含む混酸からなることを特徴と
   する酸洗液。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３に記載の混酸に水
   溶性のカルボン酸を含む混酸からなることを特徴とする
   酸洗液。
5. 【請求項５】 塩酸または硫酸あるいは両者の混合液を
   主成分とし、非水溶性のカルボン酸と界面活性剤を含む
   混酸を用いることを特徴とする酸洗方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の混酸に弗酸を含む混酸
   を用いることを特徴とする酸洗方法。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の混酸に少量の
   硝酸または硝酸化合物を含む混酸を用いることを特徴と
   する酸洗方法。
8. 【請求項８】 請求項５，６または７に記載の混酸に水
   溶性のカルボン酸を含む混酸を用いることを特徴とする
   酸洗方法。