JPS59143100A - 硝酸ナトリウム系電解液を用いた電気化学的研摩方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気化学的（νＦ摩における硝酸ナトリウム系
醒解液の処理方法及び装置に関し、より具体的には、鉄
含有工作物表面を「Ｅ気化学ｒｌ）に４１１ｉ’摩する
際に用いられる硝酸す）　ＩＪウム系ｌ「解液の処理方
法及び装置に関する。

ｒ「気化学的（ν［摩、たとえば電気化学的金属研摩（
ＥＣＭ）または内燃ｇＡ閑のシリンダ内面の電気化学的
ホーニングにおいて、電解液として通常硝酸ナトリウム
系溶液（Ｎａ　Ｎｏ　３）が用いられる。ｊ尋櫃におけ
る金属分解の際に、硝酸塩は次の式により亜硝酸塩に還
元される。

ＮＯ５＋２　（Ｈ，１１→Ｎ０２（−’　＋Ｈ２０これ
によりｃｄ解液中で亜硝酸塩含有量が上昇すると、工作
物の研証される表面で亜硝酸塩が不活性層を形成し、Ｔ
ｔ気化学的研摩の効率を程度の差はあれ低下させる。こ
のため表面研摩は電流密一度が一定の場合不安定に減少
する。

ある程度のｆ′ｉｆｉ電≦は醒流密度すなわち投入エネ
ルギーを増加させることにより達することはできるが、
しかし力ＩＪの欠点として′框解質の著しい加熱の問題
や、場合により対応する冷却装ｄの必要性が出てくる。

のみならず陽極でのｔｐ素発生及び陰極での水素発生が
著しくなり、これも４Ｉｌｆｌ効率の点から不利である
。

酸素と水素の発生を抑制するため、たとえばＥＣＭ法で
は圧力谷ｄ中での電気化学的（ＩＩＦ鯖が行われたり、
ざらに、比解液菌環速、度を増して作業きれるが、これ
はそれに対応するだけの電解液圧力とポンプ動力を心安
とし、炭素？［極の損耗増大に到る。

工作物表面から研摩除去された後に成解質から分離され
た蛍属スラリは、投棄処理できるようにするため、七〇
ｇ１１硝酸塩含有社に応じて除毒する必要がある。スラ
リは、酸化方式において、次亜塩素酸す）　ＩＪウムま
たは過酸化、水素の添加により酸化することができる。

ｐＨ１１１Ｍはこの場合３がら４の間になければならな
い。弱酸性領域で採用される還元方式では、亜硝１便塩
は硫酸アミド−または尿素を用いて窒素まで還元される
。この時硫ｒ俊または伏設が生じる。

両方式とも水酸化鉄スラリの凝集改善には凝集剤を添加
しなければならない。従−）で両方式は亜硝酸塩除毒の
ために１膨大な装置費用とこれに伴う問い投資を必式−
とする。その他、薬品にも倍えす著しいコストが伴なう
。

本発明の目的は効率と制御の点で改善された１−任気化
学的研摩を可能とし金属スラリの経済的除去を達成する
ことができる硝酸すｌ−１）ラム糸電解液の処理方法？
提供すると共に、この方法を実施するのに用いられる特
にコスト的に有利な処理装置を提供することにある。

本発明の方法上の目的は、特許請求の範囲第１項の特徴
により達１反される。機外にも明らかになったのは、特
許請求の範囲第２項に記載したように、狩ＶＣオゾン（
Ｏ５）を用いる１俊化剤を・不断に添加することによっ
て、亜硝【設点がら硝秒項への酸化を塩基性頭載で行う
ことがでさるということである。このため′心気化学的
研摩の間、＋ｄ’Ｆ摩される工作物表面における不活性
層形成が抑制され、従って研摩効率が改善される。その
結果、より短い加工時間でより高い研摩加工量が得られ
る。

また、酸化剤の不断の添加によりコロイド状に浮遊した
水酸化鉄（Ｉｌｌが酸化されて沈誠−■能な水酸化鉄（
■）（金属スラリ）となる。これはより商い沈降速度で
のスラリ凝集改善の働きとし、これにより全設備の廃棄
物処理の費用が減少する。また凝集剤の添加の必要もな
くなる。

さらに、電解液中の亜硝酸塩含有量が低く、その結果工
作物での不活性層形成が僅かであるため、発生するガス
（０２＋Ｈ２）が少なくなる。このため、より少ない或
解液流速で作業することがｉ’ｌｉＪ能となり、これは
炭素電極を使用する場合には摩損の減少すなわち電極耐
用時間の延長をもたらす。

酸化剤は特許請求の範囲第３項の特徴に従って供給する
ことができるが、特に研摩加工量が商い場合には、電解
液循環路の主流経路にて酸化剤を供給するのが一層有利
であることが明らかとなった。

特許請求の範囲第４項に従って゛ｒシ解軽液処理する場
合には、現行の法的履行義務を考↓はして金属スラリを
特別に除毒することなく投棄処分することができる。

特許請求の範囲第５項の特徴に従う場合、工作物表面に
おける不活性層形成Ｖ′ｉある程度制御することができ
、これは加工される工１′「物の特定の表面構造に関し
て−特に西ドイツ公開特計出顧３１１郭４７によるシリ
ンダ内面の電気化学的、県擦メッキの場合−有利となる
ことがある。

本発明の方法を天施するための装置４構成は持肝請求の
範囲第６項の特徴がら明らがな通りである。

すなわち、電解液中での亜硝酸塩の硝酸塩への不断の酸
化は、′直軽液ｔｉ環１俗中に挿入されたｆ投化ステー
ションで行うことができる。このよりなＩ俊化ステーシ
ョンは７ととえば既に稼働中の設備にス目加装備するこ
ともできる。

酸化ステーションは特許請求の範囲第７項ないし第９項
の特徴に従って構成することができる。

オゾンの製造は火イ６放直にエリ行うことができる。

反応イｇ中でオゾンと亜硝Ｉ没塩とが絶えず強力に反応
して硝酸塩が形成される。酸化ステーション（反応イｇ
）よジも前で金属スラリを分離することにより、金属ス
ラリのガス発生が避けられ、このため金属スラリの急速
な沈澱が促進される。

以下、本発明の一矢施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。

＠１図において、（２）は電気化学附加エステーンヨン
を示し、ここでたとえば往復内燃機関のシリンダ内面が
加工される。この１祭、ねずみ鋳鉄から製作された１シ
リンダブロツク（図示せず）が酸源のプラスぼ位に、シ
リンダ状電極（シリンダブロックのシリンダ内面Ｖこ対
向して配設される）がこのゼ源のマイカフ４１位に接続
されているつｆｊｌ：気化学的研屋の際に供給される電
解液は２５パーセントのＮａＮＯ３溶液からなっている
っ醒気化学的ホーニングとそのために使用はれる工具の
詳細は、たとえば１９６８年６月２２日付はアーヘン工
科大学ニゲバート°ショルッの学位重文ｒ　ｒｔ気化学
的ホーニングの研”１４ＺＪから知ることができる。

成解ぞ便は貯蔵タンク（４）から４営（６）および第１
のポンプ（８）を通じて加工ステージョン（２）に供給
されるっ′心気化学的研Ｍはそれ自体としては公知でめ
り、従ってここで詳しく説明しない。陰極であるシリン
ダ成極は陽極であるシリンダグロック（工作物）の中に
入れられ、ｄ解液循環路を作動させた状態で電流が供給
される。削礒における金属射解の際に硝酸塩は次の式に
より曲硝ヂ設塩に厘冗される。

ＮＯ５”　＋２　（Ｈ）　→Ｎｏ２（→＋Ｈ２゜加工ス
テージョンを置皿し、研摩Ｉ余去式れた材料すなわち水
酸化鉄（Ｉｌからなる金属スラリと混合した゛電解液は
４官ＩＪＬ）、中ｊ用タンクＵの、第２のポンプＵ６）
を備えた４管（同を通りスラリ分離装置ｄσ８）へ１冗
れる。

スラリ分離装置（ト）は１頃斜尤誠装＋ｒＬ〆りとスラ
リ脱水装置四とから構成されている。スラリ脱水装（４
四から金属スラリは固形状の投棄可能／！ｉｌ：濃怖ス
ラ濃色スラリ離きれる。

傾斜沈澱装］唱（より金属スラリから分〜トぢ扛た電解
液ｉｄベメ・ｇ□□□と第３のボンプレＱを純で、酸化
剤たとえばオゾンを導入する酸化ステーション□□□に
供給される。なお以下に述べるｔｌｆ、軽液の酸化の後
、電解液は導管（７）といま第４のポンプ暁を辿り貯蔵
タンク（４）に矢でれる。

＠２図は酸化ステーション（ハ）を示し、これは主とし
てオゾン発生器（２）と反応８’＋　＋３６）とから、
溝底されている。オゾン発生器（３弔には導管１３８１
を通じて空気が供給てれ、高屯圧火花放亀によりオゾン
が製造される。オゾン（は４メ管Ｉ４０）により混合ポ
ンプ（４力に送られる。ポンプ１４２の汲込側にはいま
反Ｉ６　器１３６）のｆ部と接続したいま１つの導管（
４４）が合流している。

ポンプ（椙の中には従ってオゾンと反応器ｔ３６１の中
にろる電解液が吸入され、混合導管（４６）を通じて反
応器（３６）内部のシャワー状流入口（４８）に供給さ
れる。

流入口ｆ４８）は反応器（３６）に同軸１灼に配設され
た円管（５０）と共にエアポンプを構成し、これにより
反応イＨ（３０の中にある電解液は対流原理で強力に渦
巻いてオゾンと混合され、この時’ｒＪ５解液の中にあ
る亜硝酸塩のオゾンによる硝酸塩への酸化が行われる。

反応器１３６１への電解液供給は４営１２４）を通じて
行われ、一方１竣化しん１に軽液は導管（７）を通じて
貯蔵タンク（４）へ搬出される。反応ＨＨ１３６＋の中
で蒸発するオゾンは反応器（３６）の頂部から導管（功
を通り活性炭クンクーに送られ、その中で０２に分解σ
れる。

酸化ステーション（ハ）にて１ゼ１ｖ１′γ伎を屑えず
）・９化することによ・！Ｉｌｌ屯）眸液中の平均１１
Ｉ硝酸塩含有はは１氏く保たれ、その結果Ｉに気化学的
研摩の間、工作物表面の急速で１尼期の不活性化が賭け
らｎると共に、分離された濃縮スラリの亜硝酸塩含竹ｔ
Ｊ−は法的に規定された１１１２０ｍｇ／／／ｌ以Ｆと
することがでさるっ以上述べたように、本発明によれば
、研摩過程の１糸に形成きれる亜硝！′＆塩を酸化剤の
山加により絶えず酸化して（硝酸塩にするようｅこしで
あるので、硝酸すｌ−ＩＪクム系置解軽液用いたｔｆｆ
、気化学的イσＬギの効率が向」ニすると共に、金属ス
ラリの？１イ済的除去が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された晋紅気化学的研；φ装置を
示す概略構成図、第２図は同（１１「苧装置における酸
化ステーションを示す概略構成図である。 （２）・・・准気化学的加エステージョン、（４）・・
・貯蔵タンク、（８）（ｌｆｊ（７）倣・・・ポンプ、
μ８）・・・スラリ分離装置、＠・・・酸化ステーショ
ン、ｔ；Ｍｌ・・・オゾン発生器、１．３〔：）・・・
反応イＲ１ｔ４１＋・・・混合ポンプ、（４＆ｌ・・・
ンヤフー状ｊＪＥ入口、（６０）・・内・１￥ 代理人　　　森　　本　　義　　弘 区 報 第１頁の続き ０発　明　者　ゲルハルト・シュメガ−ドイツ連邦共和
国８０７０インゴル シユタツト・ファザネンヴエー ク７アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　鉄含有工作物表面を電気化学的にＶＦ摩する１祭
   に用いられる硝酸すｌ−’Ｊウム系電解液の処理方法で
   あって、折開過程の際に形成される亜硝酸塩を酸化剤の
   添加により絶えず酸化して硝酸塩にすることを特徴とす
   、るｄ気化学的研摩における硝酸ナトリクム糸電解液の
   処理方法。 ２．１資化斤］としてオゾン（０５）を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の処理方法。 ３、　酸化剤を、醒気化学的研摩の除に、主流経路また
   はバイパス経路において畦解液循環路に供給することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の処
   理方法。 ４、亜硝酸塩の酸化により電解液の平均亜硝酸塩含有Ｍ
   ｌ減下させ、工作物表面から研摩除去後、電解質から分
   離した水酸化鉄製イイ６スラリ中における亜硝酸塩含有
   量が２０ｍｇ／Ｊ以Ｆとなるようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の処理方法。 ５、亜硝酸塩の酸化すなわち電解ｒイブ中のｑｊｌ硝酸
   塩含有量を目標制御することにより工作物表面の不活性
   化を所定以下に抑制することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の処理方法。 ６、　電気化学的加工ステージョン（２）と、貯蔵タン
   ク（４）と、ヌラリ分離装置１．１８）と、少なくとも
   １個のポンプとを硝酸ナトリウム系Ｉイ解部の循環路中
   に配設してなる鉄含有工作物表向の、電気化学的（σＦ
   摩表装置おける電解液の処理装置であって、市解液循環
   路の主流経路またはバイパス経路に酸化剤を導入するだ
   めの酸化ステーション脅を備えることを特徴とする゛眠
   気化学的研摩における硝酸す）　ＩＪウム系電解液の処
   理装置。 ７．　　ｄ化ステーション（ト）が主として、オゾン発
   生器（３４）と、オゾンを［電解液と反応させる反応器
   （３６１とからなっていることを特徴とする特許請求の
   範囲列６項に記載の処理装置。 ８、酸化ステーション（至）がスラリ分離装置ｕ樽の下
   流でｒ＋ｉ解液ｔｉ環路に配設き汎ていることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項又は４５７項に記載の処理装
   置。 ９、酸化ステーション（イ）が、オゾン及び反応器（支
   ）から吸い出された醒Ｐ犀τ夜を混合してシャワー状の
   流入口（４８）を経て反応器（３６）内部へ搬送する混
   合ポンプ１＜２を備えており、流入口（４ｇは反応器（
   ３６）内にＬ−１［！設された内管（５ｏ）と共に、反
   応器国内において電解τ夜とオゾンを強力に渦流とする
   エアポンプを構成していること全特徴とする特許請求の
   範囲第６項ないし第８項のいずれかに４己載の処理装置
   。