JP2017031478A

JP2017031478A - 電解研磨による酸化スケール除去方法およびその装置

Info

Publication number: JP2017031478A
Application number: JP2015153851A
Authority: JP
Inventors: 千秋田口; Chiaki Taguchi
Original assignee: NIPPON KAGAKU ENG KK
Current assignee: NIPPON KAGAKU ENG KK
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-02-09

Abstract

【課題】炭素繊維をブラシ状に束ねた電極部を用いても有毒ガスを発生させることのない電解液の種類を広げる。【解決手段】酸化スケール除去装置は、ステンレス鋼５の溶接部分５０に発生する酸化スケールを電解研磨により除去するためのもので、装置本体１と電解液１０とから成る。電解液１０として、グルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を用いている。装置本体１は、電源供給部２と、電源供給部２の出力端子２１，２２より引き出される２本のコード線２３，２４の先端にそれぞれ設けられる電極部３，４とを有する。一方の電極部３はステンレス鋼５に接続可能である。他方の電極部４は、電解液を含ませることが可能なように炭素繊維をブラシ状に束ねて形成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、ステンレス鋼の溶接部分に発生する酸化スケールを電解研磨により除去する方法とその装置とに関する。

ステンレス鋼に溶接を施すと、その溶接部分に「溶接焼け」と呼ばれる酸化スケールが発生する。この酸化スケールは種々のトラブル要因となるため、除去する必要があり、これを電気化学的に除去する「電解研磨」が広く用いられている。

図４は、電解研磨による酸化スケール除去方法の一例を示すもので、ホルダー９の先端より突き出たステンレス製の棒状電極９０に不織布などの布体９１を巻き付けて固定し、布体９１に電解液を含浸させてステンレス鋼９２の溶接部分９３に押し当て通電し、これにより溶接部分９３に発生した酸化スケールを除去する（例えば、特許文献１参照）。電解液として、硫酸、リン酸、フッ酸、硝酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、酢酸、コハク酸などの種々の酸や、これらのアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩などの中性塩水溶液が用いられる。

しかし、上記した酸化スケール除去方法では、布体９１を棒状電極９０に巻き付けて固定する必要があり、準備に手間がかかり、作業中に布体９１が外れるおそれもある。また、布体９１を溶接部分９３の凹凸面にむらなく接触させるのが容易でなく、溶接部分９３より酸化スケールを完全に除去するのが困難である。

上記の問題を解決するため、発明者は、棒状電極９０に代えて柔軟な炭素繊維をブラシ状に束ねて形成した電極を用い、その電極の炭素繊維の束に電解液を直接含ませることを案出した。この方法によれば、布体を巻き付ける必要がなく、溶接部分９３の凹凸面に電極を構成する炭素繊維の束をむらなく接触させることが可能である。

ところが、その種の電極を用いた場合、炭素繊維の通電性がきわめて良好であるため、通電によってステンレス鋼と電極との接触部分が発熱して高温となり、電解液によってはそれが原因で有毒ガスを発生させるおそれがあり、これが炭素繊維による電極を用いることの障害となっていた。
この問題を解決するため、発明者は、先般、炭素繊維をブラシ状に束ねた電極部を採用し、かつその種の電極部を用いても有毒ガスを発生させることがない電解研磨による酸化スケール除去方法を提案した（特許文献２参照）。

その電解研磨による酸化スケール除去方法は、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた中性塩水溶液を電解液として用い、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成された電極部の前記炭素繊維の束に前記電解液を含ませてステンレス鋼の溶接部分に押し当て通電することにより前記溶接部分の酸化スケールを除去するものである。

上記の電解研磨による酸化スケール除去方法によると、電極部を構成する炭素繊維の束は溶接部分の凹凸面にむらなく接触させることが可能であるので、酸化スケールを確実に除去できる。また、電極部を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であることから、通電によってステンレス鋼と電極部との接触部分が発熱して高温になるが、電解液としてクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いるので、電解液より有毒ガスが生成されることがない。

特開２００５−２１３５５０号公報特開２０１１−１１１８４５号公報

しかしながら、上記の電解研磨による酸化スケール除去方法では、電解液としてクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた中性塩水溶液のみが使用可能であり、特定の電解液に限られるため、使用が可能な電解液の種類をさらに広げることを要望されていた。

この発明は、上記の要望に応えるもので、炭素繊維をブラシ状に束ねた電極部を用いても有毒ガスを発生させることのない電解液の種類を広げることを目的としている。
発明

この発明による電解研磨による酸化スケール除去方法は、ステンレス鋼の溶接部分に発生する酸化スケールを電解研磨により除去する方法であって、グルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を電解液として用いるものであり、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成された電極部の前記炭素繊維の束に前記電解液を含ませてステンレス鋼の溶接部分に押し当て通電することにより前記溶接部分の酸化スケールを除去することを特徴とする。

この発明によると、電極部を構成する炭素繊維の束は溶接部分の凹凸面にむらなく接触させることが可能であるので、酸化スケールを確実に除去できる。また、電極部を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であることから、通電によってステンレス鋼と電極部との接触部分が発熱して高温になるが、電解液としてグルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を用いるので、電解液より有毒ガスが生成されることがない。

また、この発明による電解研磨による酸化スケール除去装置は、装置本体と電解液とから成るもので、前記電解液として、グルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を用いている。前記装置本体は、電源供給部と、電源供給部の出力端子より引き出される２本のコード線の先端にそれぞれ設けられる電極部とを有し、一方の電極部はステンレス鋼に接続可能であり、他方の電極部は、炭素繊維をぶらし状に束ねて形成されたものであって前記電解液が炭素繊維間の隙間に保持されるようになっている。

上記した構成の酸化スケール除去装置を用いて溶接部分に発生した酸化スケールを除去するには、一方の電極部をステンレス鋼に接続し、他方の電極部を構成する炭素繊維の束に電解液を含ませてステンレス鋼の溶接部分に押し当て、電源供給部より供給される電圧を電極部間に印加して通電する。電極部を構成する炭素繊維の束は柔軟であり、溶接部分の凹凸面にむらなく接触させることが可能であるので、溶接部分の酸化スケールが確実に除去される。また、電極部を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であることから、通電によってステンレス鋼と電極部との接触部分が発熱して高温になるが、電解液として、グルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を用いているので、電解液より有毒ガスが生成されることはない。

この発明によれば、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成された電極部に電解液を直接含ませて溶接部分に押し当て通電するから、電極部に布体を巻き付けるなどの作業は不要であり、溶接部分の凹凸面に電極部を構成する炭素繊維の束をむらなく接触させることができ、酸化スケールを確実に除去できる。また、通電によりステンレス鋼と電極部との接触部分が発熱して高温になっても、電解液より有毒ガスが生成されることはなく、使用が可能な電解液の種類を大幅に広げることができるものである。

この発明の酸化スケール除去方法を実施するための装置構成を示す斜視図である。電極を示す正面図である。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。従来の酸化スケール除去方法を示す斜視図である。

図１は、この発明の一実施例である酸化スケール除去装置の構成と、その装置を用いて
ステンレス鋼５の溶接部分５０に発生した酸化スケール（図中、斜線で示す）を除去する方法を示している。
図示例の酸化スケール除去装置は、電解研磨により酸化スケールを除去するもので、装置本体１と電解液１０とで構成されている。装置本体１は、筐体が箱形の電源供給部２と、電源供給部２の前面の出力端子２１，２２より引き出される２本のコード線２３，２４と、各コード線２３，２４の先端にそれぞれ設けられる電極部３，４とを有している。電源供給部２の出力端子２１，２２には、スイッチの切替えによって交流、直流、交直重畳の電圧が出力可能になっている。作業者は出力電圧の形式を選択し、処理対象のステンレス鋼５の状態を目視しながらボリューム２５を回して出力電圧を調節する。出力電圧は例えば１５〜４０ボルトの範囲で調節し、５〜５０アンペアの電流を流す。

一方の電極部３は、処理対象のステンレス鋼５に電気的、機械的に接続可能な構成のもので、この実施例では、ステンレス鋼５の種々の厚みに対応できかつステンレス鋼５に対する着脱が容易なようにクリップ３０を用いて構成されている。

他方の電極部４は、柔軟な線状をなす極細の炭素繊維をブラシ状に密に束ねて形成されたものであり、電解液が炭素繊維間の隙間に保持されるようになっている。この炭素繊維の束４２の基端部は、図２に示すように、ステンレス製のパイプ４０の先端の開口部４１に挿入されて一体固定されている。なお、炭素繊維として、線膨張係数が小さく、酸、塩基、各種溶媒に侵されにくく、化学的安定性に優れたものであって、引張強度や摩耗特性などに優れたものを用いる。

パイプ４０の後端面にはネジ軸４３が突設され、このネジ軸４３を手持ち操作が可能なホルダー４４の先端部に設けられた電極接続部（図示せず）のネジ孔にネジ込むことにより電極部４がホルダー４４に固定されかつコード線２４と導通する。パイプ４０の外周面には、図２および図３に示すように、合成ゴムなどより成る筒状カバー４５が熱収縮させて被着されている。筒状カバー４５の先端縁はパイプ４０の先端より突出して炭素繊維の束４２の基端部を囲んでおり、これにより炭素繊維の束４２の基端部が撓んでもパイプ４０の先端の開口縁に触れて傷つくことがない。

上記したブラシ形態の電極部４は、ネジ軸４３をねじ込んでホルダー４４に取り付けられるので、他の電極部４と交換することが可能である。例えば、炭素繊維の線径、長さ、密度などが異なる複数種の電極部４をあらかじめ用意しておき、使用する電解液に応じて、或いは、処理対象に応じて、いずれかを選択して用いるようにしてもよい。

前記電解液１０として種々のものを用いることが可能であるが、グルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液のいずれかを用いる。前記電極部４を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であるため、通電によってステンレス鋼５と電極部４との接触部分が発熱して高温となるが、上記したいずれかの電解液であれば、発熱に起因して有毒ガスが生成されることはない。ここで、「有毒ガス」とは、リン化水素、硫酸ガス、塩素ガス、フッ化水素ガスなどであり、硫酸、リン酸、もしくはそれらのナトリウム、アンモニウム、カリウムなどの中性塩水溶液やフッ酸や酸性タイプの溶液にフッ化物などの中性塩を添加したものなど、有毒ガスが生成するおそれのある電解液の使用は避ける必要がある。

上記した構成の酸化スケール除去装置を用いてステンレス鋼５の溶接部分５０に発生した酸化スケールを除去するには、一方の電極部３をステンレス鋼５に接続し、他方の電極部４を構成する炭素繊維の束４２に電解液を含ませてステンレス鋼５の溶接部分５０に押し当て、電源供給部２より供給された電圧を電極部３，４間に印加して通電する。電極部４の炭素繊維の束４２は柔軟であり、溶接部分５０の凹凸面にむらなく接触させることが可能であり、溶接部分５０の酸化スケールが確実に除去される。

また、電極部４を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であるため、通電によってステンレス鋼５と電極部４との接触部分が発熱して高温となるが、電解液としてグルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を用いることで、電解液１０より有毒ガスが生成されることはない。

１装置本体
２電源供給部
３，４電極部
５ステンレス鋼
２１，２２出力端子
２３，２４コード線
４２炭素繊維の束
５０溶接部分

Claims

ステンレス鋼の溶接部分に発生する酸化スケールを電解研磨により除去する方法であって、グルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を電解液として用い、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成された電極部の前記炭素繊維の束に前記電解液を含ませてステンレス鋼の溶接部分に押し当て通電することにより前記溶接部分の酸化スケールを除去することを特徴とする電解研磨による酸化スケール除去方法。
ステンレス鋼の溶接部分に発生する酸化スケールを電解研磨により除去するための装置であって、装置本体と電解液とから成り、前記電解液として、グルコン酸、マロン酸、こはく酸、ソルビン酸、マレイン酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの１種または２種以上を組み合わせた水溶液を用いており、前記装置本体は、電源供給部と、電源供給部の出力端子より引き出される２本のコード線の先端にそれぞれ設けられる電極部とを有し、一方の電極部はステンレス鋼に接続可能であり、他方の電極部は、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成されたものであって前記電解液が炭素繊維間の隙間に保持されるようになっている電解研磨による酸化スケール除去装置。