CN114174557A - 组合物、使用其的不锈钢表面的粗糙化处理方法以及粗糙化处理过的不锈钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供:能够充分地、且以较少的工序使不锈钢的表面高效地粗糙化的组合物、不锈钢的粗糙化处理方法等。上述的课题通过用于对不锈钢的表面进行粗糙化的组合物解决,该组合物中,以前述组合物的总量基准计,包含0.1~25质量%的选自由过硫酸及过硫酸盐组成的组中的1种以上,且以前述组合物的总量基准计,包含1~30质量%的卤化物离子。
Description
技术领域
本发明涉及组合物,特别是涉及不锈钢的表面处理中使用的组合物、不锈钢表面的粗糙化处理方法等。
背景技术
不锈钢由于耐久性、耐候性优异的特性,近年来,正研究在各领域中的展开。例如电子元件、电池集电箔、汽车部件的壳体中,不锈钢的采用正在推进。具体而言,在电池集电箔、汽车部件壳体中使用不锈钢时,以附着介电物质、有机物为目的,会对不锈钢的表面进行粗糙化。另外,作为散热用途使用不锈钢时,以促进散热为目的,会对不锈钢表面进行粗糙化。
不锈钢以这样的用途被用于各制品时,希望使表面积增大。因此,例如已知用包含氯化铁的处理液对不锈钢的表面进行处理的方法等(例如专利文献1)。然而,通过该处理方法,处理后的不锈钢的表面仍存在大量平坦的面,因此不能说其一定被充分粗糙化至能用于上述的用途。
另外,作为对不锈钢的表面进行粗糙化的方法,发现了组合湿喷丸和化学溶液进行的粗糙化处理的方法(例如专利文献2),利用这些方法的话,需要多个工序。因此,认为关于粗糙化处理的高效化,仍有改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-168017号公报
专利文献2:日本特开2015-183239号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,在现有的不锈钢表面的粗糙化处理中,粗糙化水平并不充分,另外,需要复杂的工序,因此处理时间、成本会增大。因此,期望能够以简洁的工序高效地对不锈钢的表面实施充分的粗糙化处理的方法。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的,本发明人等进行深入研究,结果发现:通过使用特定组成的组合物,能够充分地、且以较少的工序使不锈钢的表面高效地粗糙化,从而完成了本发明。
即,本发明如下所述。
[1]一种组合物,其用于对不锈钢的表面进行粗糙化,该组合物中,
以前述组合物的总量基准计,包含0.1~25质量%的选自由过硫酸及过硫酸盐组成的组中的1种以上,
以前述组合物的总量基准计,包含1~30质量%的卤化物离子。
[2]根据上述[1]所述的组合物,其中,前述过硫酸盐包含过硫酸的碱金属盐。
[3]根据上述[2]所述的组合物,其中,前述过硫酸的碱金属盐包含过硫酸钠或过硫酸钾中的任意1种以上。
[4]根据上述[1]~[3]中任一项所述的组合物,其中,作为供给前述卤化物离子的化合物,包含选自由盐酸、氯化钠及氯化钾组成的组中的1种以上。
[5]根据上述[1]~[4]中任一项所述的组合物,其还包含水,且pH的值为-1.5以上且4.0以下。
[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的组合物,其还包含铜离子。
[7]一种不锈钢的粗糙化处理方法,其包括使用上述[1]~[6]中任一项所述的组合物进行不锈钢表面的粗糙化处理的粗糙化工序。
[8]根据上述[7]所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,前述粗糙化处理的温度为20~60℃。
[9]根据上述[7]或[8]所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,前述粗糙化处理的时间为30秒~180秒。
[10]根据上述[7]~[9]中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为1.0μm以上。
[11]根据上述[7]~[10]中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为5.0μm以下。
[12]根据上述[7]~[11]中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)的值比未处理的不锈钢的表面的最大高度(Rz)的值高0.5μm以上。
[13]根据上述[7]~[12]中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上。
[14]根据上述[7]~[13]中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为2.0μm以下。
[15]根据上述[7]~[14]中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)比未处理的不锈钢的平面的算术平均粗糙度(Ra)高0.05μm以上。
[16]根据上述[7]~[15]中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,前述粗糙化处理中的前述不锈钢的蚀刻速率为0.1μm/分钟以上。
[17]一种粗糙化不锈钢,其表面使用上述[1]~[6]中任一项所述的组合物进行了粗糙化处理。
[18]根据上述[17]所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为1.0μm以上。
[19]根据上述[17]或[18]所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为5.0μm以下。
[20]根据上述[17]~[19]中任一项所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上。
[21]根据上述[17]~[20]中任一项所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为2.0μm以下。
[22]根据上述[17]~[21]中任一项所述的粗糙化不锈钢,
其中,前述不锈钢为JIS G 4305标准中规定的、选自由下述不锈钢组成的组中的1种以上:
包括SUS304、SUS316、SUS321、SUS347及SUS329J1的铬/镍不锈钢;
包括SUS403、SUS410、SUS420J1、SUS420J2、SUS440A,SUS440B及SUS440C的马氏体系不锈钢(铬不锈钢);
包括SUS405、SUS430、SUS434、SUS444、SUS447、SUSXM27的铁氧体系不锈钢(铬不锈钢);以及
包括SUS630、SUS631、SUH660的析出硬化系(铬/镍不锈钢)。
[23]根据上述[17]~[22]中任一项所述的粗糙化不锈钢,其中,前述不锈钢为不锈钢箔。
[24]一种电池用集电箔、太阳能电池基材、电子装置用挠性基板、蓄电装置用基板、催化剂载体、电磁波屏蔽构件或散热构件,其包含上述[17]~[21]中任一项所述的粗糙化不锈钢。
[25]一种表面进行了粗糙化处理的粗糙化不锈钢的制造方法,其具有:使用上述[1]~[6]中任一项所述的组合物来进行不锈钢表面的粗糙化处理的粗糙化工序。
[26]根据上述[25]所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为1.0μm以上。
[27]根据上述[25]或[26]所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为5.0μm以下。
[28]根据上述[25]~[27]中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上。
[29]根据上述[25]~[28]中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为2.0μm以下。
[30]根据上述[25]~[29]中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)比未处理的不锈钢的平面的算术平均粗糙度(Ra)高0.05μm以上。
[31]根据上述[25]~[30]中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,前述粗糙化处理中的前述不锈钢的蚀刻速率为0.1μm/分钟以上。
[32]根据上述[25]~[31]中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,
其中,前述不锈钢为JIS G 4305标准中规定的、选自由下述不锈钢组成的组中的1种以上:
包括SUS304、SUS316、SUS321、SUS347及SUS329J1的铬/镍不锈钢;
包括SUS403、SUS410、SUS420J1、SUS420J2、SUS440A、SUS440B及SUS440C的马氏体系不锈钢(铬不锈钢);
包括SUS405、SUS430、SUS434、SUS444、SUS447、SUSXM27的铁氧体系不锈钢(铬不锈钢);以及
包括SUS630、SUS631、SUH660的析出硬化系(铬/镍不锈钢)。
[33]根据上述[25]~[32]中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,前述不锈钢为不锈钢箔。
[34]一种电池用集电箔、太阳能电池基材、电子装置用挠性基板、蓄电装置用基板、催化剂载体、电磁波屏蔽构件或散热构件,其包含用上述[25]~[33]中任一项所述的制造方法制造的粗糙化不锈钢。
发明的效果
通过本发明,可以利用工序数少且高效的方法使不锈钢的表面充分地粗糙化。
附图说明
图1为示出实施例的粗糙化处理后的不锈钢的表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明,但本发明并不限定于下述,在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变形。
[1.组合物]
本发明的组合物可适宜地用于金属表面的粗糙化处理、即用于使金属表面粗糙并扩大凹凸的处理。作为使用本发明的组合物进行粗糙化处理的对象,可举出各种金属及合金,作为优选对象,详细可举出后述的各种不锈钢。
对于本发明的组合物,均以组合物的总量基准计,包含0.1~25质量%的选自由过硫酸及过硫酸盐组成的组中的1种以上、和1~30质量%的卤化物离子。组合物优选为水溶性,特别优选为除上述的成分以外还包含水、特别是包含离子交换水或超纯水的水性组合物。
以下,对本发明的组合物(优选水性组合物)的各成分进行说明。
1-1.过硫酸及过硫酸盐
本发明的组合物中,包含选自由过硫酸及过硫酸盐组成的组中的1种以上。即,组合物中可以仅使用过硫酸或过硫酸盐中的任一者,也可使用过硫酸与任意过硫酸盐,还可以单独使用1种或组合使用2种以上过硫酸盐。
过硫酸(H2SO5)可以使用通过公知的方法、例如使过氧化物作用于硫酸或氯硫酸而生成者。
另外,过硫酸盐可以使用例如在过硫酸中添加包含规定的抗衡离子的化合物而生成的那些。另外,如日本登录特许3778238号公报所记载,也可使氢氧化钠作用于硫酸铵的电解液从而得到。
过硫酸盐只要是过硫酸的盐就没有特别限定,可举出例如过硫酸的金属盐、以及无机化合物的盐等。其中,优选过硫酸的金属盐。
作为过硫酸的金属盐,优选碱金属盐、碱土金属盐,更优选碱金属盐,作为更优选的具体例,可举出过硫酸钠、过硫酸钾、单过硫酸氢钾复盐(2KHSO5·KHSO4·K2SO4;Oxone)等,其中,进一步优选过硫酸钠、过硫酸钾,特别优选过硫酸钠。
作为过硫酸的无机化合物的盐,可举出例如过硫酸铵。
以下,本说明书中,也将上述的过硫酸和过硫酸盐统称为过硫酸成分。
本发明的组合物中的过硫酸成分的含量(选自由过硫酸及过硫酸盐组成的组中的1种以上的总含量)以组合物的总量基准计,为0.1~25质量%,优选为1.0~25质量%,进一步优选为1.0~20质量%或2.0~22.5质量%,更优选为2.0~15质量%或2.5~20质量%,更进一步优选为3.0~16质量%,特别优选为4.0~12质量%。另外,组合物中包含的过硫酸成分的浓度的下限值例如可以为1.0质量%、1.5质量%、2.0质量%、2.5质量%、3.0质量%、3.5质量%、4.0质量%、4.5质量%、5.0质量%等,组合物中包含的过硫酸成分的浓度的上限值例如可以为22.5质量%、21质量%、20质量%、19质量%、18质量%、17质量%、16质量%、15质量%、14质量%、13质量%、12质量%等。
组合物中,若过硫酸成分的含量(浓度)、特别是过硫酸钠的含量(浓度)为上述的范围内,则过硫酸成分的溶解性良好,并且可以实现粗糙化处理的高效化。
需要说明的是,过硫酸成分的含量的范围可以包括上述的上限值和下限值(即,上限值以下或下限值以上的范围),也可不包括上限值和下限值(即,小于上限值或大于下限值的范围),过硫酸成分的含量的范围以外的范围也同样。
如上,虽然本发明的组合物中优选使用过硫酸成分,但也可将与过硫酸成分不同的过氧化物(分子内具有-O-O-结构的化合物;此处O表示氧原子)与过硫酸成分一同使用,或者代替过硫酸成分使用。作为与过硫酸成分不同的过氧化物的具体例,可举出过乙酸、过乙酸盐、过碳酸、过碳酸盐、过苯甲酸、过苯甲酸盐、间氯过苯甲酸等。
另外,使用与过硫酸成分不同的过氧化物时,组合物中的过氧化物的总计的含量优选与上述的过硫酸成分的含量相同。
1-2.卤化物离子
本发明的组合物中包含的卤化物离子的种类没有特别限定,例如可以为氟化物离子(F-)、氯化物离子(Cl-)、溴化物离子(Br-)、碘化物离子(I-),从粗糙化处理的效率、操作容易性、经济性的观点来看,优选氯化物离子。
作为供给卤化物离子的化合物,没有特别限定,可举出例如卤化氢、卤化钠及卤化钾等碱金属的卤化物、卤化钙等碱土金属的卤化物、卤化铵、铜的卤化物。这些之中,从更有效且可靠地发挥本发明的作用效果的观点来看,优选卤化氢或碱金属的卤化物,更优选选自由盐酸(氯化氢)、氯化钠及氯化钾组成的组中的1种以上。这些可以单独使用1种,或者也可组合使用2种以上。
本发明的组合物中的卤化物离子的含量以组合物的总量基准计,为1~30质量%,优选为2.0~25质量%,更优选为2.0~20质量%或3.0~20质量%,进一步优选为4.0~18质量%或5.0~15质量%,特别优选为5.0~17质量%、7.0~15质量%、7.0~12质量%、8.0~15质量%或8.0~12质量%等。需要说明的是,卤化物离子的含量的范围可以包括上述的上限值和下限值(即,上限值以下或下限值以上的范围),也可不包括上限值和下限值(即,小于上限值或大于下限值的范围)。
另外,组合物中包含的卤化物离子的浓度的下限值例如可以为1.5质量%、2.0质量%、3.0质量%、4.0质量%、5.0质量%、6.0质量%、7.0质量%、8.0质量%、9.0质量%等,组合物中包含的卤化物离子的浓度的上限值例如可以为27质量%、25质量%、22质量%、20质量%、19质量%、18质量%、17质量%、16质量%、15质量%、14质量%、13质量%、12质量%等。组合物中,若卤化物离子的含量(浓度)为上述的范围内,则可以实现粗糙化处理的高效化。
1-3.水
本发明的组合物可以包含水,优选包含水。作为水,没有特别限定,优选通过蒸馏、离子交换处理、过滤器处理、各种吸附处理等将金属离子、有机杂质、微粒等去除的水,更优选纯水,特别优选超纯水。
本发明的组合物中的水的含量没有特别限定,以组合物的总量基准计,优选为45~98.9质量%,更优选为55~97质量%,进一步优选为65~95质量%、特别优选为75~90质量%。
需要说明的是,本发明的组合物优选为溶解液,优选不含相对于作为溶解液的组合物为非溶解性的成分、例如研磨颗粒等固体颗粒。
1-4.组合物中的其他活性成分
本发明的组合物中也可添加上述的过硫酸成分、过氧化物及卤化物离子以外的活性成分。例如,作为能够相对于作为不锈钢的成分的镍和铬发生置换反应的成分,可以将铜离子添加于组合物。关于铜离子源的种类,只要是能够在组合物中供给铜离子的铜化合物,就没有特别限定。
例如,作为能够供给铜离子的铜化合物,可以为无水物也可为水合物(例如五水合物),可举出硫酸铜等铜的硫酸化物、氯化铜等铜的氯化物、四氟硼酸铜、溴化铜、氧化铜、铜的磷酸化物、铜的乙酸化物、铜的甲酸化物、铜的硝酸化物等。这些之中,优选铜的硫酸化物或铜的氯化物,更优选硫酸铜或氯化铜,进一步优选硫酸铜。这些可以单独使用1种,或者也可组合使用2种以上。
以组合物的总量基准计,本发明的组合物中任选包含的铜离子的含量优选为0.25~40质量%,更优选为1.0~30质量%,进一步优选为3.0~25质量%,特别优选为5.0~20质量%。
需要说明的是,铜化合物与上述的供给卤化物离子的化合物可以重复。例如,将铜的卤化物用作铜离子的供给源时,该铜的卤化物也对应上述的卤化物离子源。作为铜的卤化物,优选铜的氯化物。
1-5.组合物中包含的添加剂
在发挥本发明的效果的范围内,本发明的组合物中除上述的过硫酸成分、卤化物离子等活性成分外,也可包含添加剂。作为添加剂,可举出例如杂环氮化合物(唑系化合物)、有机溶剂等。这些可以单独使用1种,也可组合使用2种以上。
另外,作为添加剂,还可举出表面活性剂、pH调节剂等,但本发明的组合物优选不含这些。
以组合物的总量为基准,本发明的组合物中任选包含的添加剂的含量优选为10质量%以下,更优选为5.0质量%以下,进一步优选为2.0质量%以下,特别优选为1.0质量%以下。
1-6.组合物的功能及性状
认为包含上述各成分的组合物在不锈钢表面的粗糙化处理中,起如下作用。
卤化物离子发挥对不锈钢的表面通常形成的氧化膜进行点蚀的作用。
过硫酸成分在酸性水溶液中将不锈钢的金属成分氧化并使其离子化,发挥引发腐蚀反应的作用。腐蚀反应在不锈钢上无规地生成,由此表现粗糙化形状。另外,认为过硫酸成分以外的过氧化物、例如过乙酸也能发挥与过硫酸成分同样的作用。
本发明的组合物通过添加上述的过硫酸成分、卤化物离子供给成分及水、和根据需要的其他成分并搅拌至均匀来制备。
组合物的性状没有特别限定,pH值优选为-1.5~4.0,更优选为-1.0~3.0,进一步优选为-0.75~2.5,特别优选为-0.5~2.0。组合物的pH值例如小于1.0。pH值可以按实施例记载的方法测定。
[2.不锈钢的粗糙化处理方法]
本发明的不锈钢的粗糙化处理方法中,进行使用上述的组合物进行不锈钢表面的粗糙化处理的粗糙化工序。
具体而言,本发明中进行的粗糙化工序包括使上述的组合物与不锈钢接触的工序。组合物与不锈钢的接触的方法没有特别限定,可举出例如:使处理对象的不锈钢浸渍于本发明的组合物的方法,将本发明的组合物滴加于处理对象的不锈钢的方法(单片旋转处理),将本发明的组合物喷雾于处理对象的不锈钢的方法(喷雾处理)等,采用任意方法均可。可举出例如:对被加工成特定形状的不锈钢喷雾本发明的组合物,从而得到粗糙化处理过的不锈钢的方法;在不锈钢箔卷间设置本发明的组合物的滴加装置、喷雾装置或浸渍装置,并利用卷对卷的方法,在使不锈钢箔从卷绕有未处理的不锈钢箔的卷展开并移动时,使其通过上述装置的附近并供给组合物,将粗糙化处理过的不锈钢箔卷绕,从而得到卷的方法等。
粗糙化工序中,粗糙化处理的温度优选为20~60℃,进一步优选为25~55℃,特别优选为30~50℃。如此,本发明的不锈钢的粗糙化处理方法的优异之处在于,即使温度没那么高、例如在20~30℃这样的温度下也能进行不锈钢表面的粗糙化。此处,粗糙化处理的温度是指使组合物与不锈钢表面接触时的温度,特别是指与不锈钢的表面接触的组合物的液温。
另外,粗糙化工序中,粗糙化处理的时间优选为30秒~180秒,更优选为30秒~120秒,进一步优选为40秒~100秒,特别优选为50秒~90秒。如此,本发明的不锈钢的粗糙化处理方法的优异之处在于,即使不花费那么长时间,也能进行不锈钢的粗糙化。此处,粗糙化处理的时间是指使组合物与不锈钢表面接触的时间。例如为使不锈钢浸渍于组合物的时间、或从对不锈钢的表面喷雾组合物时起到利用水等将水性组合物去除时为止的时间。
通过本发明的不锈钢的粗糙化处理方法,可以将粗糙化处理过的不锈钢(本说明书中也称作粗糙化不锈钢,粗糙化处理过的不锈钢箔(薄膜或片)也包括于不锈钢)的表面的最大高度(Rz)设为1.0μm以上,例如可以设为1.5μm以上或2.0μm以上。利用本发明的不锈钢的粗糙化处理方法,不锈钢表面的最大高度(Rz)优选可以设为3.0μm以上或4.0μm以上,更优选可以设为4.5μm以上,进一步优选可以设为5.0μm以上,特别优选可以设为5.5μm以上。
另外,粗糙化处理过的不锈钢表面的最大高度(Rz)的上限值没有特别限定,例如Rz的值为10.0μm以下,也可以为7.0μm以下、5.0μm以下。
需要说明的是,未实施粗糙化处理的状态的不锈钢(未处理的不锈钢)的表面的最大高度(Rz)没有特别限定,例如为0.1~2.0μm、0.2~2.0μm、0.4~2.0μm或1.0~1.5μm左右。
通过本发明的不锈钢的粗糙化处理方法,可以将粗糙化处理过的不锈钢表面的最大高度(Rz)设为比未处理的不锈钢表面的最大高度(Rz)的值高1.0μm以上的值,优选设为高1.5μm以上或2.0μm以上的值,进一步优选设为高3.0μm以上的值。
通过本发明的不锈钢的粗糙化处理方法,可以将粗糙化不锈钢的表面的算术平均粗糙度(Ra)设为0.1μm以上,例如可以设为0.2μm以上。利用本发明的不锈钢的粗糙化处理方法,粗糙化不锈钢表面的算术平均粗糙度(Ra)优选可以设为0.3μm以上,更优选可以设为0.4μm以上,进一步优选可以设为0.6μm以上,更进一步优选可以设为0.8μm以上。
另外,粗糙化不锈钢的表面的算术平均粗糙度(Ra)的上限值没有特别限定,例如为2.0μm以下,也可以为1.5μm以下或1.0μm以下。
需要说明的是,未处理的不锈钢的算术平均粗糙度(Ra)没有特别限定,例如为0.01~0.3μm或0.05~0.3μm。
通过本发明的不锈钢的粗糙化处理方法,可以将粗糙化不锈钢的表面的算术平均粗糙度(Ra)设为比未处理的不锈钢的平面的算术平均粗糙度(Ra)高0.05μm以上的值,优选设为高0.1μm以上或0.2μm以上的值,进一步优选设为高0.3μm以上的值。
上述的最大高度(Rz)及算术平均粗糙度(Ra)依据JIS B 0601-2001计算。测定中使用的装置没有特别限定,可以使用例如激光显微镜。
粗糙化处理中的不锈钢的蚀刻速率没有特别限定,例如为0.1μm/分钟以上,优选为0.5μm/分钟以上,更优选为0.7μm/分钟以上,进一步优选为1.0μm/分钟以上,更进一步优选为1.2μm/分钟以上,特别优选为1.4μm/分钟以上。
通过上述的不锈钢的粗糙化处理方法,实质上仅通过一步的处理、即仅通过使本发明的组合物与作为处理对象的不锈钢的表面接触的粗糙化工序,或者根据需要仅进一步进行适度的清洗(例如水清洗),即可得到表面的凹凸扩大的不锈钢。另外,如上所述,粗糙化处理中的处理条件稳定,所需时间也短,因此通过本发明,可以高效地进行不锈钢的粗糙化处理。
例如,通过无需形成不锈钢的表面的晶体的微细化用的湿喷丸等处理的本发明,能够以更简便的方法快速地使不锈钢的表面粗糙化。
[3.不锈钢]
关于作为基于本发明的组合物的粗糙化处理的对象的不锈钢的种类,没有特别限定,可举出例如以下这些。
即,JISG4305标准中规定的、
包括SUS304、SUS316、SUS321、SUS347及SUS329J1的铬/镍不锈钢;
包括SUS403、SUS410、SUS420J1、SUS420J2、SUS440A、SUS440B及SUS440C的马氏体系不锈钢(铬不锈钢);
包括SUS405、SUS430、SUS434、SUS444、SUS447、SUSXM27的铁氧体系不锈钢(铬不锈钢);
包括SUS630、SUS631、SUH660的析出硬化系(铬/镍不锈钢)等。
另外,作为粗糙化处理对象的不锈钢的尺寸、厚度、形状没有特别限制,例如也可以对不锈钢箔进行。作为粗糙化处理对象的不锈钢箔的厚度没有特别限定,例如为1μm以上且500μm以下,优选为10μm以上且100μm以下。
通过本发明的组合物,如上所述,能够进行多种类的不锈钢的表面的粗糙化处理。另外,具有如下特征:对于用包含过氧化氢和盐酸等作为活性成分的水性组合物无法粗糙化的SUS444等坚固的不锈钢,通过本发明的组合物能够进行粗糙化处理。
并且如上所述,粗糙化处理过的不锈钢表面的最大高度(Rz)例如为0.5μm以上,优选为1.0μm以上,更优选为1.5μm以上,进一步优选为2.0μm以上,特别优选为2.4μm以上。
另外,粗糙化处理过的不锈钢表面的最大高度(Rz)的上限值没有特别限定,例如为10.0μm以下,也可以为7.0μm以下、5.0μm以下或4.0μm以下。
粗糙化不锈钢的表面的算术平均粗糙度(Ra)例如为0.1μm以上,优选为0.15μm以上,更优选为0.2μm以上,进一步优选为0.3μm以上,更进一步优选为0.4μm以上。
另外,粗糙化不锈钢的表面的算术平均粗糙度(Ra)的上限值没有特别限定,例如为0.70μm以下,优选为0.50μm以下。
[4.不锈钢的制造方法]
本发明的不锈钢的制造方法至少具有上述的粗糙化工序。通过本发明的不锈钢的制造方法,可以制造表面比粗糙化处理之前粗糙的、即具有凹凸比处理前的表面扩大的表面的不锈钢。
作为本发明的不锈钢的制造方法的对象的不锈钢如上述[3.不锈钢]项所述。
通过本发明的不锈钢的制造方法得到的粗糙化处理过的不锈钢表面的最大高度(Rz)及算术平均粗糙度(Ra)如上述[2.不锈钢的粗糙化处理方法]或[3.不锈钢]项所述。
通过本发明的不锈钢的制造方法得到的粗糙化处理过的不锈钢例如可以用于固体电池、锂离子电池等电池用集电箔、太阳能电池基材、电子装置用挠性基板、蓄电装置用基板、废气净化催化剂等的载体、电磁波屏蔽构件及散热构件等用途。通过本发明的不锈钢的制造方法得到的粗糙化处理过的不锈钢箔例如可以适宜地用作电池用集电箔。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行进一步详细地说明,但本发明并不限定于这些实施例。
(不锈钢箔的表面粗糙度的测定)
对于原料的不锈钢箔以及实施例及比较例得到的表面处理箔,使用激光显微镜(KEYENCE CORPORATION制、制品名“VK-X250”),测定依据JIS B0601-2001的最大高度(Rz)及算术平均粗糙度(Ra)。
(不锈钢箔的表面观察)
对于实施例及比较例中得到的表面处理箔,使用扫描型电子显微镜(HitachiHigh-Technologies Corporation制、制品名“S-3400N”),观察表面形状。
(pH值的测定)
对于实施例及比较例中的组合物的pH值,在25℃下,使用pH计(株式会社堀场制作所制pH计F-52)测定。
(蚀刻速率(E.R.)的测定)
对于实施例及比较例中得到的表面处理箔,用基于组合物的处理前后的不锈钢箔的质量差(D)除以使用的不锈钢箔的面积S(基于组合物的处理面积)、不锈钢箔的密度(ρ)及处理时间(T),由此计算E.R.的值(μm/分钟)。
即,E.R.的值的计算如下述式(1)。需要说明的是,利用式(1)直接计算的E.R.的值的单位是(cm/分钟),将单位变换成(μm/分钟)的值示于下述表1等。
[实施例1]
准备厚度为20μm、纵和横的长度为30mm×30mm,材质为SUS444的不锈钢箔。按照上述“不锈钢箔的表面粗糙度的测定”测定的、该不锈钢箔的Rz为0.48μm、Ra为0.07μm。
准备在129ml的超纯水中分别添加有过硫酸钠7质量%(14g)、盐酸的35wt%水溶液28质量%(57g)的组合物。源自盐酸的卤化物离子(Cl-)的浓度以组合物总量基准计,为10质量%。
首先,将上述不锈钢箔浸渍于液温45℃的上述组合物60秒。然后,用超纯水将浸渍后的不锈钢箔充分水洗后,使其充分干燥,从而得到表面处理箔。按照上述“不锈钢箔的表面观察”观察得到的表面处理箔。将其显微镜图像示于图1。另外,按照上述“不锈钢箔的表面粗糙度的测定”测定得到的表面处理箔的表面的最大高度,结果Rz的值为2.41μm、Ra的值为0.46μm。另外,蚀刻速率为1.05μm/分钟。
[实施例2~5]
如以下的表1所示,除了变更组合物中的过硫酸钠及氯化物离子(Cl-)的浓度外,与实施例1同样地对不锈钢箔的表面进行处理,并测定表面粗糙度及蚀刻速率。Rz、Ra、蚀刻速率的值如表1所记载。
[实施例6]
如以下的表1所示,除变更作为粗糙化处理对象的不锈钢箔以外,与实施例1同样地对不锈钢箔的表面进行处理,并测定表面粗糙度及蚀刻速率。Rz、Ra、蚀刻速率的值如表1所记载。
[比较例1]
准备厚度为20μm、纵和横的长度为30mm×30mm,材质为SUS444的不锈钢箔。
准备在143ml的超纯水中添加有28质量%(57g)的盐酸的35wt%水溶液的组合物。
首先,将上述不锈钢箔浸渍于液温45℃的上述组合物60秒。然后,用超纯水充分水洗浸渍后的不锈钢箔后,使其充分干燥,从而得到表面处理箔。另外,按照上述“不锈钢箔的表面粗糙度的测定”测定得到的表面处理箔的表面的最大高度,结果未发现表面被粗糙化的情况,Ra、Rz的值与处理前相比无变化。
[比较例2]
准备厚度为20μm、纵和横的长度为30mm×30mm,材质为SUS444的不锈钢箔。
准备在186ml的超纯水中添加有7质量%(14g)的过硫酸钠的组合物。
首先,将上述不锈钢箔浸渍于液温45℃的上述组合物60秒。然后,用超纯水将浸渍后的不锈钢箔充分水洗后,使其充分干燥,从而得到表面处理箔。按照上述“不锈钢箔的表面粗糙度的测定”测定得到的表面处理箔的表面的最大高度,结果未发现表面被粗糙化的情况,Ra、Rz的值与处理前相比无变化。
[比较例3]
如以下的表1所示,除了变更组合物中的过硫酸钠及氯化物离子(Cl-)的浓度以外,与上述的比较例同样地对不锈钢箔的表面进行处理。
其结果,未发现表面被粗糙化的情况,Ra、Rz的值与处理前相比无变化。
[表1]
根据表1可知,通过以规定的范围内的含量组合使用过硫酸成分和卤化物离子的水性组合物,能够进行不锈钢的高效的粗糙化处理。
产业上的可利用性
根据本发明,通过使用特定组成的组合物,可以使不锈钢的表面充分地、且以较少的工序和较短的时间高效地粗糙化。并且如此,若将表面粗糙的不锈钢用于电池集电箔、汽车部件壳体等,则可以使介电物质、有机物有效地附着并保持。另外,在用于散热的构件中,也可适宜地使用表面进行了粗糙化的不锈钢。
另外,用较少种类的活性成分的组合物实现了高效的粗糙化,因此通过本发明,还能降低不锈钢处理的成本。
因此本发明在材料的构件、例如上述制品中使用的不锈钢的表面的粗糙化处理的领域中具有产业上的可利用性。
Claims (34)
1.一种组合物,其用于对不锈钢的表面进行粗糙化,该组合物中,
以所述组合物的总量基准计,包含0.1~25质量%的选自由过硫酸及过硫酸盐组成的组中的一种以上,
以所述组合物的总量基准计,包含1~30质量%的卤化物离子。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述过硫酸盐包含过硫酸的碱金属盐。
3.根据权利要求2所述的组合物,其中,所述过硫酸的碱金属盐包含过硫酸钠或过硫酸钾中的任意一种以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的组合物,其中,作为供给所述卤化物离子的化合物,包含选自由盐酸、氯化钠及氯化钾组成的组中的一种以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的组合物,其还包含水,且pH的值为-1.5以上且4.0以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的组合物,其还包含铜离子。
7.一种不锈钢的粗糙化处理方法,其包括使用权利要求1~6中任一项所述的组合物进行不锈钢表面的粗糙化处理的粗糙化工序。
8.根据权利要求7所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,所述粗糙化处理的温度为20~60℃。
9.根据权利要求7或8所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,所述粗糙化处理的时间为30秒~180秒。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为1.0μm以上。
11.根据权利要求7~10中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为5.0μm以下。
12.根据权利要求7~11中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)的值比未处理的不锈钢的表面的最大高度(Rz)的值高0.5μm以上。
13.根据权利要求7~12中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上。
14.根据权利要求7~13中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为2.0μm以下。
15.权利要求7~14中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)比未处理的不锈钢的平面的算术平均粗糙度(Ra)高0.05μm以上。
16.根据权利要求7~15中任一项所述的不锈钢的粗糙化处理方法,其中,所述粗糙化处理中的所述不锈钢的蚀刻速率为0.1μm/分钟以上。
17.一种粗糙化不锈钢,其表面使用权利要求1~6中任一项所述的组合物进行了粗糙化处理。
18.根据权利要求17所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JISB 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为1.0μm以上。
19.根据权利要求17或18所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为5.0μm以下。
20.根据权利要求17~19中任一项所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上。
21.根据权利要求17~20中任一项所述的粗糙化不锈钢,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为2.0μm以下。
22.根据权利要求17~21中任一项所述的粗糙化不锈钢,
其中,所述不锈钢为JIS G 4305标准中规定的、选自由下述不锈钢组成的组中的一种以上:
包括SUS304、SUS316、SUS321、SUS347及SUS329J1的铬/镍不锈钢;
包括SUS403、SUS410、SUS420J1、SUS420J2、SUS440A、SUS440B及SUS440C的马氏体系不锈钢(铬不锈钢);
包括SUS405、SUS430、SUS434、SUS444、SUS447、SUSXM27的铁氧体系不锈钢(铬不锈钢);以及
包括SUS630、SUS631、SUH660的析出硬化系(铬/镍不锈钢)。
23.根据权利要求17~22中任一项所述的粗糙化不锈钢,其中,所述不锈钢为不锈钢箔。
24.一种电池用集电箔、太阳能电池基材、电子装置用挠性基板、蓄电装置用基板、催化剂载体、电磁波屏蔽构件或散热构件,其包含权利要求17~23中任一项所述的粗糙化不锈钢。
25.一种表面进行了粗糙化处理的粗糙化不锈钢的制造方法,其具有:使用权利要求1~6中任一项所述的组合物进行不锈钢表面的粗糙化处理的粗糙化工序。
26.根据权利要求25所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为1.0μm以上。
27.根据权利要求25或26所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的最大高度(Rz)为5.0μm以下。
28.根据权利要求25~27中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上。
29.根据权利要求25~28中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)为2.0μm以下。
30.根据权利要求25~29中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,粗糙化处理过的不锈钢的表面的JIS B 0601-2001中规定的算术平均粗糙度(Ra)比未处理的不锈钢的平面的算术平均粗糙度(Ra)高0.05μm以上。
31.根据权利要求25~30中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,所述粗糙化处理中的所述不锈钢的蚀刻速率为0.1μm/分钟以上。
32.根据权利要求25~31中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,
其中,所述不锈钢为JIS G 4305标准中规定的、选自由下述不锈钢组成的组中的一种以上:
包括SUS304、SUS316、SUS321、SUS347及SUS329J1的铬/镍不锈钢;
包括SUS403、SUS410、SUS420J1、SUS420J2、SUS440A、SUS440B及SUS440C的马氏体系不锈钢(铬不锈钢);
包括SUS405、SUS430、SUS434、SUS444、SUS447、SUSXM27的铁氧体系不锈钢(铬不锈钢);以及
包括SUS630、SUS631、SUH660的析出硬化系(铬/镍不锈钢)。
33.根据权利要求25~32中任一项所述的粗糙化不锈钢的制造方法,其中,所述不锈钢为不锈钢箔。
34.一种电池用集电箔、太阳能电池基材、电子装置用挠性基板、蓄电装置用基板、催化剂载体、电磁波屏蔽构件或散热构件,其包含用权利要求25~33中任一项所述的制造方法制造的粗糙化不锈钢。
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