JP2005320465A

JP2005320465A - ステンレス鋼の洗浄剤

Info

Publication number: JP2005320465A
Application number: JP2004140761A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shibuta; 修澁田
Original assignee: ISHITOBI SEISAKUSHO KK
Current assignee: ISHITOBI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】ステンレス鋼溶接部及びその熱影響部の黒色及び褐色の酸化皮膜を環境の悪化をひきおこすことなく安全作業で除去し、堅固な不働態化皮膜を形成するペースト状のステンレス鋼の洗浄剤を調合することを目的とする。
【解決手段】亜鉛化合物に過マンガン酸イオンと水を加えて溶解もしくはスラリー化し、これにフッ素化合物と硫酸を加えることにより、安定なペースト状洗浄剤が得られる。
本洗浄剤の調合は以下の割合によって行われる。即ち亜鉛化合物を亜鉛として０．２〜２０重量％、過マンガン酸イオンを０．４〜１０重量％、水を１８〜９２重量％、フッ素化合物をフッ化水素として１〜２７重量％、希硫酸を濃硫酸として０．５〜３０重量％である。

Description

本発明はステンレス鋼溶接時の溶接線及び溶接による熱影響部表面の黒色及び褐色酸化皮膜（以下「スケール」と記す）を除去するステンレス鋼の洗浄剤に関する。

従来のステンレス鋼の洗浄剤の主成分はフッ化水素酸と硝酸の混酸であり、溶接線及びその周辺の熱影響部のスケール除去と弱い不働態化皮膜形成に関してのみ有用である。この従来のステンレス鋼の洗浄剤では特にハケ塗りやスプレーでの吹き付け塗布時有毒性の刺激臭が多量に発生するので作業環境が極めて悪く、労働安全衛生の面からも短時間作業しか出来ず、作業効率が悪い。また立体機器の場合液ダレを防ぐ為、多量の無機粉体でペースト化せざるを得なく、均一な洗浄処理が困難である。

そこで、これらの問題点を解決するために、種々の検討がなされている。例えば安全性確保と液ダレを防ぐ対策として、硝酸可溶のフッ素化合物とマグネシウム化合物を作用させてコロイドを生成させる方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
また、有毒ガスの発生を抑えるべくフッ素化合物と硫酸と過マンガン酸イオンを低濃度、比較的高温度で比較的長時間処理する方法も開示されている（例えば特許文献２及び特許文献３参照）。
特開２０００−２９７３９１号公報特許第２７８２０２３号公報特開平５−１１７８８３号公報

しかし上記開示されている各技術は現在においても殆ど市販されていない。一方従来のステンレス鋼の洗浄剤は一定期間の使用を可能にするため、フッ化水素と硝酸が大過剰含有されている。しかしながら、フッ化水素酸と硝酸は共に刺激臭があり、特にフッ化水素酸は皮膚や粘膜を侵し猛毒であるので、立体機器のハケ塗りやスプレーでの吹き付け塗布時の悪環境下にあっては、刺激臭が非常に強く更に毒性が強い面から労働安全衛生上問題があるので短時間作業しかできず、極めて作業効率が悪い。更に浸漬処理においても刺激臭及び有毒ガスが原因で環境の悪化は避けられないのが現状である。

同じくハケ塗りやスプレーでの吹き付け塗布時、スケールが除去された後もフッ化水素酸が存在すると、表面腐食が進んで黒味がかった色変化を呈し、ステンレス表面の見栄えを悪くするので、洗浄剤を除去し水洗する時期をある程度判別する必要があるが、従来技術ではこの時期の判別は経験に頼るしかない。

更にハケ塗りやスプレーでの吹き付け塗布時そして浸漬による洗浄時、外気温度に左右おされるステンレス鋼表面の硝酸室温酸化では低温のため不働態化皮膜の形成が不十分であるので、多少にかかわらず塩分や腐食性ガスが存在する悪い環境下では、ステンレス洗
浄後の溶接部及びその熱影響部が経時的に錆や粒界腐食を発生する事もあり、長期にわた
る品質保証が困難である。フッ素化合物と硝酸を使用している前記特許文献１を確認した結果、やはり不働態化皮膜の形成が不十分で不働態化皮膜の形成状態を短時間で判断する孔食試験の結果は悪かった（比較例２参照）。

ハケ塗りやスプレーでの吹き付け時には洗浄剤の伸展性がないと液ダレにより洗浄ムラ
を生じる事があるが、本発明では極めて酸化性の強い過マンガン酸イオンを使用しており、通常ペースト作製用無機粉体として使用される硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム等は添加量が多く、微量ながらも有機物を含有しているのが原因して過マンガン酸イオンの安定性が悪く、洗浄剤の性能が直ぐに低下するので、これらはペースト作製用無機粉体としては使用出来ない。

更に溶接後においてもステンレス鋼表面に微量の油膜が残存することがあり、その表面の洗浄剤の濡れが悪く洗浄ムラになる事がある。この状態になるのを防ぐため、界面活性剤を添加する必要がある等、不利な点が多い。

本発明は上述の如き溶接の問題についてその解消をはかり、ステンレス鋼溶接部及び熱影響部のスケールを環境の悪化をひきおこすことなく安全作業で除去し、堅固な不働態化被膜を形成するペースト状のステンレス鋼の洗浄剤を調合することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、水または希硫酸に可溶な亜鉛化合物即ち硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、炭酸亜鉛や水酸化亜鉛等の内１種以上を亜鉛として０．２〜２０重量％、好ましくは１〜１５重量％と過マンガン酸イオン０．４〜１０重量％、好ましくは０．５〜９重量％を水１８〜９２重量％に溶解もしくはスラリー化させる。

これにフッ素化合物即ちフッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化水素カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化水素ナトリウム等の内１種以上をフッ化水素として１〜２７重量％、好ましくは４〜２０重量％を加えてペーストとする。

更にこのペーストに希硫酸を濃硫酸として０．５〜３０重量％，好ましくは１〜２５重量％を加えて作製した洗浄剤をハケ塗り又はスプレー塗布するか若しくは当該洗浄剤に浸漬することで上記課題を解決する。

ステンレス鋼溶接時発生するスケール除去にフッ化水素は必要不可欠であるが、過剰には必要としないので、必要最小限量に制御出来れば良い。但し、使用と共に消費されていくので、必要に応じて徐々に発生させる事が肝要である。この観点からも個体のフッ素化合物を使用すれば容易にフッ化水素量を制御出来る。前記フッ素化合物の水溶液若しくはスラリーに希硫酸を徐々に加える事で、フッ化水素量を制御する事が出来るし、又前記洗浄剤自体の匂いもフッ化水素が微量存在するだけであり、希硫酸を使用するので硝酸使用時のような二酸化窒素の発生もなく殆ど無臭である。

酸化剤として過マンガン酸イオンを使用しているので、この添加量を調節する事により、過マンガン酸イオンの紫色が完全に褪色すれば洗浄除去が完了した事を明確に知る事が出来る。それ故、必要以上のスケール除去処理を行いすぎてステンレス鋼の表面が黒変するのを防止出来る。

加うるに硫酸存在下の過マンガン酸イオンは通常の室温範囲においても酸化力が強く、ステンレス鋼表面に速やかに不働態化被膜を形成するので、前記洗浄剤で濡れた部分の不働態化被膜は堅固であり、洗浄が原因となる経時的錆や粒界腐食の発生を防ぐ事が出来る。

亜鉛化合物と水とフッ素化合物と硫酸で形成されるペーストは微細で前記洗浄剤との親和力が強くて均一になりやすく、ペーストの保持時間も長い。かつ過マンガン酸イオンの酸化力に対しても極めて安定である。ペーストの粘度は前記各薬剤の添加量によって、自由に調整出来る。

硫酸存在下の過マンガン酸イオンの酸化力は極めて強く、有機物と接触すると直ちに当該有機物を酸化分解してしまう。この為、微量の油膜が存在しても分解してしまうので、特別に界面活性剤を使用しなくてもステンレス鋼熱影響部スケールの均一な洗浄処理が可能である。

次に本発明を更に詳細に説明するために実施例を述べる。使用したテストピースはＪＩＳＳＵＳ３０４材料をＴＩＧ溶接し、溶接線及びその周辺の熱影響部にスケールを形成させたＮｏ．２ステンレス鋼である。

（実施例１）
硫酸亜鉛七水和物１００ｇ（亜鉛として２２．７ｇ）に水８０ｇと過マンガン酸カリウム７ｇを加えて溶解さす。このものにフッ化水素アンモニウム５０ｇ（フッ化水素として３５ｇ）を加えて攪拌するとペーストになる。更に撹拌を続けながら、６４％硫酸５０ｇ（濃硫酸として３２ｇ）を加える。得られたペーストは僅少の酸臭を感じる程度であった。このペーストを溶接した試験片表裏全面に塗布し、垂直に立てて過マンガン酸カリウムの紫色が消失するまで放置する。気温２０℃の時、約３０分で紫色は消失する。水洗後乾燥し、直ぐに塩化第二鉄水溶液の腐食液に浸漬する。２間後取り出し、水洗後乾燥して、熱影響部の孔食の数を調査する。この試験で確認された孔食の数は１平方センチメートル当たり０個であった。即ち孔食は全く発生しなかった。また、ステンレス鋼の表面のスケールは完全に除去されていた。

（実施例２）
硝酸亜鉛六水和物９１ｇ（亜鉛として２０ｇ）に水８０ｇと過マンガン酸ナトリウム三水和物９ｇ加えて溶解さす。このものにフッ化ナトリウム６３ｇ（フッ化水素として３０ｇ）を加えて撹拌するとペーストになる。更に撹拌を続けながら、６４％硫酸６０ｇ
（硫酸として３８．４ｇ）を加える。得られたペーストは僅少の酸臭を感じる程度であった。このペースト状物を前記実施例１と同様にして操作した結果、孔食数は１平方センチメートル当たり１個であった。ステンレス鋼の表面のスケールは完全に除去されていた。

（比較例１）
市販の洗浄液（調合組成はフッ化水素酸６重量％、硝酸３６重量％、その他無機塩や水
５８重量％）を使用して実施例１と同様に操作したが刺激臭が極めて強く、直接匂いを嗅ぐ事は出来なかった。この試験の孔食の数は１平方センチメートル当たり１２個であった。ステンレス鋼の表面のスケールは完全に除去されていた。

（比較例２）
フッ化水素アンモニウム５０ｇ、硫酸マグネシウム５０ｇ、炭酸マグネシウム２５ｇに水２５０ｇ加えて混合し、ゲル状物を作製する。このものに濃度６７．５重量％の硝酸
１００ｇ（硝酸として６７．５ｇ）を加えて洗浄剤を調合した。この洗浄剤も強い刺激臭があった。この洗浄剤を使用して前記実施例１と同様に操作した結果、孔食の数は１平方センチメートル当たり９個であった。ステンレス鋼の表面のスケールは完全に除去されていた。

Claims

亜鉛化合物、過マンガン酸イオン、フッ素化合物と硫酸を含有することを特徴とするステンレス鋼の洗浄剤。
亜鉛化合物が硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛等の内いずれか１種以上からなり、過マンガン酸イオンが過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムのいずれか１種以上からなり、フッ素化合物がフッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化水素カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化水素ナトリウム等の内いずれか１種以上からなることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼の洗浄剤。
亜鉛化合物が亜鉛として０．２〜２０重量％、過マンガン酸イオンが０．４〜１０重量％、水が１８〜９２重量％、フッ素化合物がフッ化水素として１〜２７重量％、希硫酸が濃硫酸として０．５〜３０重量％に調合されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のテンレス鋼の洗浄剤。