JP2014519559A - 非シアン化物ベースの電解研磨 - Google Patents

Abstract

金属研磨に使用されるシステム１００が、基台アセンブリ１０２及び電解槽アセンブリ１３０を含む。基台アセンブリ１０２は、支持スタンド１０４を有し、支持スタンド１０４は、接続部品１０６に取り付けられる。基台アセンブリ１０２は更に、保持シリンダ１２２を含み、保持シリンダ１２２は、フック１２４、又は同様の、アノード固定具１３４を保持するように適合された手段を備えている。システム１００を使用する金属研磨工程は、シアン化物を含まないストリッピング溶液を電解槽アセンブリ１３０のガラスビーカ１３２に取り、加熱するステップ（ステップ２０１）を含む。そして、複数のフック１３８を使用して、研磨対象製品をアノード固定具１３４に取り付ける（ステップ２０２）。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ジュエリーの製造に関し、より具体的には、限定ではないが、本発明の実施形態は、ジュエリーの製造工程においてジュエリーを研磨する方法に関する。

ジュエリー産業は、現在、世界中で成長している。ジュエリーの需要拡大により、ジュエリー製造業界は、より多くのジュエリーを最小限の期間で生産して顧客の期待に応えるべく、ジュエリーの製造方法を最適化することを求められている。更に、ジュエリーの品質、特にジュエリー製品の表面の高い反射率に対して、非常に大きな要求が課せられている。

一般に、ジュエリー製品は、表面に上質の仕上げが施され、反射率が高くなるように、研磨されてから市場に送られる。従来、金属研磨工程は、ジュエリー製品を鏡面仕上げにする為に、様々な種類の綿、化学物質付き砥石車などを用いて手動でバフがけすることにより、実施される。

別の既存の、ジュエリーを研磨する方法は、シアン化物溶液を使用する電解研磨工程である。シアン化物溶液を使用する電解研磨は、電気的に接続され、シアン化物ベースの溶液（電解液）に浸漬されている２つの電極、即ち、正電極（アノード）及び負電極（カソード）からなる電池を使用して行われる。更に、研磨対象金属は、正電極に接続されており、電流が電池内を通ると、余分の金属が正電極（アノード）から除去されて電解液に溶けるようになっている。

上述のように、従来の金属研磨方法で使用されるシアン化物電解液は、有毒であることから、全工程が危険を伴うため、研磨工程全体にわたって慎重な取り扱いが求められる。又、金属表面処理業者にとっては、シアン化物の残留スラッジが大きな懸念となりつつある。これは、シアン化物を含むスラッジの廃棄オプションが限られており、時間もコストもかかる為である。更に、大量生産の場合は、費やされる全体時間が、工程の全体効率に大きく影響する。更に、従来の研磨方法では、電解槽内をイオンが通過することによってガスが発生する。電解槽内で発生するガスは、健康に有害な懸濁粒子を含んでおり、環境問題を引き起こす可能性がある。

更に、従来の金属研磨方法は、複雑な形状のジュエリー（例えば、溝を有するジュエリー）を研磨するには効率的ではなく、これによって、全体工程が部分的に非効率的になる。更に、金のジュエリーを研磨する従来の方法では、研磨工程中に失われた金を完全に回収することができず、金の損失につながる。

そこで、ジュエリー製造業界では、上述の弱点を克服して、効率を確実に向上させることが可能なシステムが必要とされている。更に、使用することによって、金属研磨の効率を向上させることが可能なシステムが必要とされている。

本発明の主たる目的は、環境に優しい金属研磨システムを提供することである。

本発明の別の目的は、大量生産に使用可能な金属研磨システムを提供することである。

本発明の更なる目的は、金属研磨中に発生する有害なガスを除去できるシステムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、金属の損失を無視できる量まで最小化する金属研磨システムを提供することである。

本発明は、添付図面において図示されており、添付図面全体を通して、類似の参照符号は、各図面において対応する構成要素を示している。本発明の実施形態は、図面を参照しながら以下の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。

本発明の一実施形態による金属研磨システムの斜視図である。 本発明の実施形態による金属研磨工程を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態による、金属研磨中に発生する有害なガスを除去できるシステムを示す図である。

本発明の実施形態、並びにそれらの様々な特徴及び有利な詳細を、添付図面に図示され、以下の記載において詳述される非限定的な実施形態を参照しながら、より完全に説明する。本発明の実施形態が不必要に曖昧にならないようにする為に、よく知られている構成要素や処理技術の説明は省略する。本明細書において用いられる実施例は、本発明の実施形態の実施方法の理解を容易にすること、並びに、更に、当業者が本発明の実施形態を実施することを可能にすることのみを意図されている。従って、実施例は、本発明の実施形態の範囲を限定するものとして理解されてはならない。

本発明の実施形態は、環境に優しい金属研磨システムを提供する。更に、本発明の実施形態は、多速度変速を可能にできる電気トラクタを提供する。更に、本発明の実施形態は、金属研磨工程中に発生する有害なガスを除去できるシステムを提供する。以下、実施形態が示された各図面（具体的には、図１から図３）を参照する。これらの図面を通して、類似の参照符号は、対応する特徴を示している。

図１は、本発明の実施形態による金属研磨システムの斜視図を示す。システム１００は、基台アセンブリ１０２及び電解槽アセンブリ１３０を含む。基台アセンブリ１０２は、木材又は他の絶縁材料で作られてよい支持スタンド１０４を含む。支持スタンド１０４は、接続部品１０６に取り付けられている。接続部品１０６は、更に、支持スタンド１０４から車輪１０８に延びており、車輪１０８は、システム１００を移動したり、回転させたり、地面に固定したりする為に使用される。更に、基台アセンブリ１０２は、柱１１２を含み、柱１１２は、第１の端部１１２ａ及び第２の端部１１２ｂを含む。柱１１２の第２の端部１１２ｂは、延長部分１１０を介して支持スタンド１０４と接続されている。更に、柱１１２の第１の端部１１２ａは、スエリングジョイント１１４を介してシャフト１１６の第１の端部１１６ａと接続されている。シャフト１１６は、柱１１２の軸に垂直な軸方向に延びており、スエリングジョイントは、シャフト１１６が、矢印１１５で示された軸に沿って３６０度旋回することを可能にしている。更に、シャフト１１６の第２の端部１１６ｂは、ロータ１１８を介して複数のシリンダ１２０と接続されている。ロータ１１８は、複数のシリンダ１２０に、矢印１１９で示された軸及び方向に沿う回転運動を与えるように適合されている。基台アセンブリ１０２は更に、保持シリンダ１２２を含み、保持シリンダ１２２は、フック１２４、又は同様の、アノード固定具１３４を保持するように適合された手段を備えている。

更に、電解槽アセンブリ１３０は、ガラスビーカ１３２を含み、ガラスビーカ１３２は、アノード固定具１３４、カソードストリップ１３６、サーモスタット付きヒータ１４２、及び非シアン化物ベースのストリッピング溶液（図示せず）を囲むように適合されている。アノード固定具１３４は、その上端部１３４ａにおいて、アノード固定具１３４を保持シリンダ１２２に保持するように適合されたフック１２６、又は同様の手段を備えている。更に、アノード固定具１３４の、ガラスビーカ内部に位置する部分は、複数のフック１３８を備えており、これらのフック１３８は、列の並びの形で配列され、研磨対象製品（図示せず）を保持するように適合されている。しかしながら、アノード固定具１３４は、システム１００の意図された機能を妨げるものでない限り、異なるデザイン及び構造であってもよいことに注意されたい。このことは、本発明の実施形態の説明から明らかであろう。そのような、デザイン及び構造が異なるアノード固定具１３４も、本発明の範囲内である。更に、電解槽アセンブリ１３０は、アノード固定具１３４とガラスビーカ１３２との間に複数のカソードストリップ１３６が設けられている。サーモスタット付きヒータ１４２は、制御パネル整流装置１２６に電気的に接続されており、例えば、サーモスタット付きヒータは、ケーブル１２８によって、制御パネル整流装置に接続されている。制御パネル整流装置は、電圧、温度などのパラメータの制御に用いられ、且つ、交流を直流に変換することに用いられる。

図２は、本発明の実施形態による金属研磨工程２００を説明するフローチャートを示す。シアン化物を含まないストリッピング溶液（例えば、チオ尿素ベースの溶液）を、電解槽アセンブリ１３０のガラスビーカ１３２に取り、これを摂氏８０度まで加熱する（ステップ２０１）。一実施形態では、ストリッピング溶液の調製は、所望の量の蒸留水、チオ尿素、還元糖、活性化酸、及び湿潤剤を適切な容器に入れて均一混合することにより行う。一実施形態では、１リットルの蒸留鉱水をガラスビーカ又は同様の手段に取る。この蒸留水を、摂氏約７５度まで予熱する。次に、この予熱された水に６５グラムのチオ尿素を加え、攪拌して完全に溶解させる。次に、このチオ尿素と蒸留水との混合物に、１００グラムの還元糖を加える。還元糖を加えると、溶液の攪拌温度が下がる。次に、チオ尿素、蒸留水、及び還元糖の溶液に、４０ｍｌの活性化酸と約３０ｍｌから５０ｍｌの湿潤剤とを加え、適切に攪拌して均一混合させる。なお、前述の、ストリッピング溶液を調製するステップは、本発明の実施形態の理解を容易にする為に与えられたものである。しかしながら、上述の方法において与えられている各種ステップは、上述の順序で実行されても、別の順序で実行されても、同時に実行されてもよい。更に、実施形態によっては、上述の方法において列挙されている１つ以上のステップを省略してよい。従って、そのような実施形態、並びに本明細書及び図面から明らかである任意の修正も、本発明の範囲内である。図３は、本発明の一実施形態による、ストリッピング溶液の調製方法を示すフローチャートである。

次に、複数のフック１３８を用いて、研磨対象製品をアノード固定具１３４に取り付ける（ステップ２０２）。例えば、アノード固定具は、研磨対象製品を一度に９個保持するように設計されている。一実施形態では、アノード固定具は、チタン製の治具である。しかしながら、アノード固定具１３４は、システム１００の意図された機能を妨げるものでない限り、異なるデザイン及び構造であってもよいことに注意されたい。このことは、本発明の実施形態の説明から明らかであろう。アノード固定具１３４を、研磨対象製品とともに、フック１２４、１４０により、保持シリンダ１２２に取り付ける。次に、好ましくはステンレス鋼板で作られたカソードストリップ１３６を、アノード固定具１３４とガラスビーカ１３２との間に位置するように、ガラスビーカ１３２の内側に配置する。しかしながら、カソードストリップ１３６は、チタン板、金板、プラチナ板などの金属のいずれかから選択されてよい。アノードとカソードの面積比は、好ましくは１：１に維持される。次に、カソードストリップ１３６及びアノード固定具１３４を、カソードストリップ１３６がアノード固定具１３４を（又はアノード固定具１３４がカソードストリップ１３６を）取り囲むように、電解槽アセンブリ１３０のガラスビーカ１３２の中に配置する。しかしながら、アノード固定具１３４及びカソードストリップ１３６は、システム１００の意図された機能を妨げるものでない限り、様々な形で電解槽アセンブリのガラスビーカ１３２の中に位置してよいことに注意されたい。このことは、本発明の実施形態の説明から明らかであろう。次に、カソードストリップ１３６を負電極に接続し、アノード固定具１３４を正電極に接続する（ステップ２０３）。

次に、電解槽アセンブリ１３０に約１５〜１８ボルトの電圧を約２分間印加する（ステップ２０４）。電圧の印加、制御、及び監視は、制御パネル整流装置１２６を通して行う。次に、所望の電圧を印加したら、アノード固定具を回転させてカソードストリップに近づける。電圧が印加された結果として、アノード固定具から余分な金属がエッチング／除去され、エッチング／除去された金属は、ストリッピング溶液内に沈殿する（ステップ２０５）。別の実施形態では、アノードから除去された金属がカソード内に堆積する。金属をカソードに堆積させる工程は、めっきの工程と同様である。従って、この工程は、（製品に上質の仕上げを施す為に余分な金属を製品から除去する）研磨作業に加えて、（製品に上質の仕上げを施す為に製品に金属を堆積させる）めっき作業にも使用可能である。

電解研磨を実施し、保持シリンダ１２２からアノード固定具を取り外す。前述のように、柱１１４及び支持スタンド１１６をそれぞれの軸に沿って回転させることにより、アノード固定具１３６を保持シリンダに取り付けたり、保持シリンダから取り外したりすることが容易に可能である。電解研磨工程を実施した後、製品をアノード固定具から取り外して、アノード固定具に付いていた研磨済み製品を、次のバッチの未研磨製品と取り替える（ステップ２０６）。この工程（ステップ２０３、２０４、２０５、及び２０６）は、全ての製品が研磨されるまで繰り返される。なお、前述の各金属研磨ステップは、本発明の実施形態を理解しやすいように、提示されたものである。しかしながら、上述の方法において与えられている各種ステップは、上述の順序で実行されても、別の順序で実行されても、同時に実行されてもよい。更に、実施形態によっては、上述の方法において列挙されている１つ以上のステップを省略してよい。従って、そのような実施形態、並びに本明細書及び図面から明らかである任意の修正も、本発明の範囲内である。

更に、研磨工程中に製品から除去されてカソードに堆積した余分の金は、上述の非シアン化物ベースの電解研磨方法を用いて複数バッチの製品が研磨された後、槽の底部に剥がれ落ちる。その後、槽をデカントして金を収集し、収集された金を水で洗い落とし、炉で溶融させることにより、固体の金が回収され、これはほぼ１００％になる（ステップ２０７）。別の実施形態では、システム１００は、カソードストリップ１３６及びアノード固定具１３４が１：２の比で設けられる。

別の実施形態では、システム１００は、スクラバ装置１４４を含む。図３は、本発明の一実施形態による金属研磨工程において発生する有害なガス１４３を除去できるシステムを示す。スクラバ装置１４４は、バルブ１４６及びスクラバ水１４８を含む。一実施形態では、スクラバ水は蒸留鉱水である。更に、スクラバ装置１４４は、システム１００において、めっき工程の途中に電解槽アセンブリ１３０内で発生するガス１４３を通過させることが可能なように設けられている。一実施形態では、電解槽アセンブリ１３０内で発生するガス１４３は、ベント１５０によってスクラバ装置１４４に流入する。スクラバ装置１４４は更に、バルブ１４６とスクラバ水１４８との間の蒸気連通を可能にする配管１５２を含む。一実施形態では、電解槽アセンブリ１３０内で発生するガス１４３は、環境に有害な懸濁粒子を含む。バルブ１４６は、ミストエリミネータとして動作し、ガス１４３から酸性物質を除去するように構成されている。スクラバ水１４８は、配管１５２を通してバルブ１４６からガス１４３を受け取るように構成されている。更に、スクラバ水１４８は、ガス１４３から全ての懸濁粒子を除去して清浄な空気１５３を提供する。更に、清浄な空気１５３は、大気中にベントされる。

本発明の一実施形態による金属研磨工程の途中に発生する有害なガスを除去する工程は、スクラバ装置１４４に給電するステップを含む。一実施形態では、スクラバ装置１４４への給電は、制御パネル整流装置１２６から行う。そして、スクラバ装置１４４の給電は、電解槽アセンブリ１３０内での研磨工程の開始前に行う。スクラバ水１４８のＰＨ値を測定する。そして、スクラバ水１４８が酸性であると識別された場合は、新しい蒸留水をスクラバ水１４８として使用する。次に、方法２００によって開示された電解研磨を実施し、電解研磨中に発生するガスをベント１５０経由でバルブ１４６に流入させる。更に、バルブ１４６は、ミストエリミネータとして動作し、ガスから酸性物質を除去する。スクラバ水１４８は、配管１５２経由でバルブ１４６からガスを受け取るように構成されている。更に、スクラバ水１４８は、ガスから全ての懸濁粒子を除去して清浄な空気１５３を提供する。更に、清浄な空気は、大気１５３中にベントされる。

前述の、特定の実施形態の説明は、本発明の実施形態の一般的性質を非常に詳細に明らかにしたものである為、他者らは、現行の知識を適用することにより、一般概念から逸脱することなく、そのような特定実施形態を様々な用途に合わせて修正及び／又は適応を行うことが容易に可能であろう。従って、そのような適応及び修正は、本開示の実施形態の等価物の趣旨及び範囲において理解されねばならず、そう理解されることを意図される。本明細書で用いられた言い回しや術語は、限定ではなく説明を目的としたものであることを理解されたい。従って、本発明の実施形態を、好ましい実施形態の観点から説明してきたが、当業者であれば理解されるように、本発明の実施形態は、本明細書に記載の実施形態の趣旨及び範囲において修正されて実施されてよい。

Claims (10)

1. 電解槽アセンブリを含む金属研磨システムであって、前記電解槽アセンブリは、
   正電極に接続され、複数の研磨対象金属を受け取るように構成されたアノード固定具と、
   負電極に接続されたカソードと、
   前記アノード固定具と前記カソードとの間でイオンが移動することを可能にするように構成されたストリッピング溶液と、を備え、
   前記ストリッピング溶液はシアン化物を含まない、
   システム。
2. 前記アノード固定具は、チタン製の治具から選択される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記カソードは、ステンレス鋼から選択される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記アノード固定具及び前記カソードの面積比は１：１に維持される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記ストリッピング溶液はチオ尿素ベースの溶液である、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ストリッピング溶液は、チオ尿素と、蒸留水、還元糖、活性化酸、及び湿潤剤のうちの少なくとも１つとを均一混合させたものである、請求項１に記載のシステム。
7. 前記電解槽アセンブリと蒸気連通するように設けられたスクラバ装置を更に含み、前記スクラバ装置は、
   前記電解アセンブリ内で発生するガスから酸性物質を除去するように構成されたバルブと、
   前記電解アセンブリ内で発生するガスから懸濁粒子を除去するように構成されたスクラバ水と、を備える、
   請求項１に記載のシステム。
8. ストリッピング溶液を調製するステップと、
   前記ストリッピング溶液を予熱するステップと、
   正電極に接続されたアノードと、負電極に接続されたカソードとを、前記ストリッピング溶液中に設けるステップと、
   前記アノード及び前記カソードに所望の電圧を与えるステップと、
   を含む金属研磨方法であって、
   前記アノードは複数の研磨対象金属を含み、
   前記ストリッピング溶液はシアン化物を含まない、
   方法。
9. 前記金属研磨中に発生するガスを清浄化する工程を更に含む、請求項８に記載の金属研磨方法。
10. 前記ストリッピング溶液は、チオ尿素と、蒸留水、還元糖、活性化酸、及び湿潤剤のうちの少なくとも１つとを均一混合させたものである、請求項９に記載の金属研磨方法。

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