JP2013511624A - 電解質溶液及び電解研磨方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国仮特許特許出願61/263,606号(出願日2009年11月23日)の優先権を主張し、参照により全体が本出願に組み込まれる。また、本出願は、同一出願人による出願であって、本出願と共に出願された「電解質溶液、及び電気化学的な表面改変方法」という発明の名称の出願と関連する。
二フッ化水素アンモニウム(ABF)と弱酸(好ましくはクエン酸)を有し且つ強酸成分を含まない水系電解質溶液を含む電解槽を用いると、非鉄金属(特にチタン及びチタン合金)の電解研磨において幾つかの有利な結果が得られることを本発明者は発見した。
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約1.6g/L〜約780g/Lの濃度範囲のクエン酸;及び
約2g/L〜約120g/Lの濃度範囲の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);並びに
前記溶液の凝固点と沸点との間になるように槽の温度を制御するステップ。
前記方法は、更に以下のステップを含むことができる。
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つDC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に電流を与えるステップ。
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約600g/L以上の濃度のクエン酸;及び
約20g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);
槽の温度を約71℃以上になるように制御するステップ;
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つ前記DC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に約538A/m2以上且つ約255,000A/m2以下の電流を与えるステップ。
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約780g/L以下の濃度のクエン酸;及び
約60g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);
槽の温度を約54℃以下になるように制御するステップ;
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つ前記DC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に約538A/m2以上且つ約255,000A/m2以下の電流を与えるステップ。
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約60g/L〜約600g/Lの濃度範囲のクエン酸;及び
約120g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);
槽の温度を約71℃以上になるように制御するステップ;
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つDC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に電流を与えるステップ。
本明細書では、反応性金属(チタン及びチタン合金を含むがこれらに限定されない)の表面処理に特に有用である水系電解質溶液について開示する。比較的少量のフッ化物塩及びクエン酸が水中に溶解しており、溶液が実質的に強酸を有さないように、実質的に強酸(例えば鉱酸)が欠乏している。本発明の電解質溶液は、反応性金属(チタン及びチタン合金を含むがこれらに限定されない)の表面処理用の電解質槽においてのこれまでの試み(典型的には強酸を用い、電解質溶液の水量は絶対最小量に維持する必要があった)からすれば、特筆すべき発展である。
Claims (36)
- 約1.6g/L〜約982g/Lの濃度範囲のクエン酸;及び
効果を有する濃度の二フッ化水素アンモニウム(ABF);
を含み、実質的に強酸を含まない水系電解質溶液。 - 請求項1に記載の水系電解質溶液であって、二フッ化水素アンモニウムの効果を有する前記濃度が少なくとも約2g/Lである該水系電解質溶液。
- 請求項2に記載の水系電解質溶液であって、二フッ化水素アンモニウムの効果を有する前記濃度が水中飽和濃度以下である該水系電解質溶液。
- 請求項2に記載の水系電解質溶液であって、二フッ化水素アンモニウムの効果を有する前記濃度が約10g/L〜約120g/Lの範囲である該水系電解質溶液。
- 請求項1に記載の水系電解質溶液であって、クエン酸の前記濃度が約780g/L以下である該水系電解質溶液。
- 請求項5に記載の水系電解質溶液であって、クエン酸の前記濃度が約0g/L超且つ約600g/L以下である該水系電解質溶液。
- 請求項5に記載の水系電解質溶液であって、クエン酸の前記濃度が約600g/L以上且つ約780g/L以下である該水系電解質溶液。
- 請求項1に記載の水系電解質溶液であって、実質的に強酸を含まないことが、強酸が約1g/L以下であることを意味する該水系電解質溶液。
- 請求項8に記載の水系電解質溶液であって、実質的に強酸を含まないことが、強酸が約0.35g/L以下であることを意味する該水系電解質溶液。
- 請求項1に記載の水系電解質溶液であって、
クエン酸の前記濃度が約60g/L〜約780g/Lの範囲であり;
二フッ化水素アンモニウムの効果を有する前記濃度が約10g/L〜約120g/Lの範囲であり;及び
実質的に強酸を含まないことが、強酸が約1g/L以下であることを意味する該水系電解質溶液。 - 請求項10に記載の水系電解質溶液であって、
クエン酸の前記濃度が約600g/L以上であり;
二フッ化水素アンモニウムの効果を有する前記濃度が約20g/L未満である該水系電解質溶液。 - 請求項10に記載の水系電解質溶液であって、
クエン酸の前記濃度が約120g/L以上且つ約600g/L未満である該水系電解質溶液。 - 以下を含む水系電解質溶液:
約1.6g/L以上且つ飽和濃度以下の濃度のクエン酸;及び
約2g/L以上且つ飽和濃度以下の濃度の二フッ化水素アンモニウム;並びに
約3.35g/L以下の強酸。 - 非鉄金属加工品の表面をマイクロ研磨する方法であって、以下のステップを含む方法;
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約1.6g/L〜約780g/Lの濃度範囲のクエン酸;及び
約2g/L〜約120g/Lの濃度範囲の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);並びに
前記溶液の凝固点と沸点との間になるように前記槽の温度を制御するステップ。 - 請求項14に記載のマイクロ研磨方法であって、前記温度を約21℃〜約85℃の範囲で制御する該方法。
- 請求項14に記載のマイクロ研磨方法であって、更に以下のステップを含む該方法:
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つ前記DC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に電流を与えるステップ。 - 請求項16に記載のマイクロ研磨方法であって、電流を与える前記ステップが、電流のオン及びオフの周期を繰り返すことを含む該方法。
- 請求項17に記載のマイクロ研磨方法であって、電流を与える前記ステップが、少なくとも2つの異なる電流密度間での周期を繰り返すことを含む該方法。
- 請求項16に記載のマイクロ研磨方法であって、電流を与える前記ステップが、周期波形で電流を与えることを含む該方法。
- 請求項19に記載のマイクロ研磨方法であって、電流を与える最中、前記周期波形の周波数が変化する該方法。
- 請求項16に記載のマイクロ研磨方法であって、前記電流を約255,000A/m2以下で与える該方法。
- 請求項21に記載のマイクロ研磨方法であって、前記電流を約5,000A/m2以下で与える該方法。
- 請求項22に記載のマイクロ研磨方法であって、前記電流を約10.8A/m2〜約1076A/m2の範囲で与える該方法。
- 請求項16に記載のマイクロ研磨方法であって、前記電流を約150ボルト未満の電圧で与える該方法。
- 請求項16に記載のマイクロ研磨方法であって、前記水系電解質溶液が約600g/L以上の濃度のクエン酸、及び約10g/L〜約120g/Lの濃度範囲の二フッ化水素アンモニウムを含む該方法。
- 請求項25に記載のマイクロ研磨方法であって、前記水系電解質溶液が約20g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み、及び前記温度を約71℃以上になるように制御する該方法。
- 請求項16に記載のマイクロ研磨方法であって、前記水系電解質溶液が、約300g/L以下の濃度のクエン酸、及び約10g/L〜約120g/Lの濃度範囲の二フッ化水素アンモニウムを含む該方法。
- 請求項16に記載のマイクロ研磨方法であって、
前記水系電解質溶液が、約600g/L以上の濃度のクエン酸、及び約20g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み;
前記槽の温度を約54℃以上に制御し;並びに
前記電流を約538A/m2以上且つ約255,000A/m2以下の密度で与える該方法。 - 非鉄金属加工品の表面をマイクロ研磨する方法であって、以下のステップを含む方法;
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約600g/L以上の濃度のクエン酸;及び
約20g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);
槽の温度を約71℃以上になるように制御するステップ;
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つ前記DC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に約538A/m2以上且つ約255,000A/m2以下の電流を与えるステップ。 - 非鉄金属加工品の表面をマイクロ研磨する方法であって、以下のステップを含む方法;
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約780g/L以下の濃度のクエン酸;及び
約60g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);
槽の温度を約54℃以下になるように制御するステップ;
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つ前記DC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に約538A/m2以上且つ約255,000A/m2以下の電流を与えるステップ。 - 請求項30に記載のマイクロ研磨方法であって、与える前記電流が約5,000A/m2以下である該方法。
- 請求項30に記載のマイクロ研磨方法であって、前記槽の温度を約21℃に制御し、及び前記与える電流が約1076A/m2である該方法。
- 請求項30に記載のマイクロ研磨方法であって、前記槽の温度を約85℃に制御し、及び前記与える電流が約1076A/m2である該方法。
- 実質的に均一に制御して非鉄金属加工物上の表面材料を除去する方法であって、以下のステップを含む該方法:
前記表面を水系電解質溶液槽に曝すステップ
(ここで、前記水系電解質溶液は:
約600g/L以下の濃度のクエン酸;及び
約120g/L以下の濃度の二フッ化水素アンモニウムを含み;並びに
強酸が約3.35g/L以下である);
前記槽の温度を約71℃以上になるように制御するステップ;
DC電源の陽極に前記加工物を接続し、且つ前記DC電源の陰極を前記槽内に浸漬するステップ;並びに
前記槽に電流を与えるステップ。 - 請求項34に記載の方法であって、与える前記電流が約1076A/m2以下である該方法。
- 請求項35に記載の方法であって、与える前記電流が約53.8A/m2以下である該方法。
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