JP2599629B2

JP2599629B2 - アルミニウム基材からコーティングを剥離するための電解方法及び浴

Info

Publication number: JP2599629B2
Application number: JP1257995A
Authority: JP
Inventors: ポール・デイビッド・カーフマン
Original assignee: ユニオン・カーバイド・コーポレーション
Priority date: 1989-04-10
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH0328400A; CA2000069A1; ATE97703T1; CA2000069C; KR940003100B1; DE68910963D1; EP0395813A1; AU619966B2; EP0395813B1; KR900016506A; AU5245390A; DE68910963T2; US4886588A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、アルミニウムベース基材から炭化タングス
テン−コバルトコーティングのようなコーティングをア
ルミニウム腐食抑制剤を含有するストリッピング溶液を
用いて電解的に剥離する方法に関する。

発明の背景多くの型式の物品に、爆発銃式溶射法、ジェットプレ
ーティング法、アークトーチ法等のような高温、高速コ
ーティングプロセスによりコーティングが形成されてい
る。これらコーティングされた部品は摩耗が進んで交換
が必要となるまで充分に長い間使用された後、基材部材
が再度コーティングされそして使用下に戻して置かれる
ように摩耗したコーティングを迅速に且つ経済的に除去
する方法を得ることが所望される。多くの場合、基材部
材はその最初の作製に際してかなりの費用がかかってい
るので、こうした部品の交換は非常に重要性を有してい
る。また、耐摩耗性コーティングを被覆する過程で、仕
様に合格しないコーティングを除去することが時として
必要となり、この場合にも基材部材の再生がやはり所望
される。

従来技術先行技術は、研磨による機械的除去を含めて耐火コー
ティングのようなコーティングを除去する幾つかの方法
を考案してきた。例えば、円筒状部品において、コーテ
ィングは元のコーティングの完全な除去と再コーティン
グを保証するために少量の基材金属の元の寸法より余分
の除去を伴って基材金属から研磨除去される。しかし、
そうしたやり方は、時間を食い、高価に付き、そしてま
た完全なコーティング除去を保証するため基材金属の一
部をも研磨除去することは、再生された基材が使用者に
より指定された最初の寸法要件と合わないものとなるか
ら常には推奨されない。また、円筒状でない部品はうま
く研磨出来ないことが多い。そうした部品の不適正なコ
ーティングはその交換と最初の部品のスクラップ化を必
要とし、多大の費用と時間遅れを伴う。

一つの知られた剥離方法は、水酸化ナトリウム或いは
炭酸ナトリウム水溶液のような電解溶液を使用する。コ
ーティング付き部品は浴中に浸漬されそして電気回路の
アノード（陽極）として接続され同時に浴を収納する鋼
タンクはカソード（陰極）として接続される。この方法
は、ある種のコーティングの除去に対しては満足し得る
ものであることが見出されたが、炭化タングステン−炭
化クロム−ニッケルや炭化クロム−ニッケル−クロムの
ようなある種の混合耐火コーティングを剥離するには適
当でないことが見出された。また、上述の水酸化ナトリ
ウム或いは炭酸ナトリウム電解浴は、米国特許第2,972,
550号に詳しく記載されるような不活性ガス希釈を使用
しての爆発被覆プロセスによって被覆された耐火コーテ
ィングを都合良くは除去しない。

米国特許第3,151,049号は、基材材料から実質上酸化
物を含まない、金属含有耐火コーティングを電解的に剥
離するのに有効な方法を開示する。ここでは、コーティ
ング付き基材部品が、カソードとして働く、例えば鋼製
タンクのような電解浴収納容器内にアノードとして浸漬
される。剥離プロセス用の電解浴は、ヒドロキシ有機酸
の可溶性塩、アルカリ金属炭酸塩及び残部水から実質上
成る。この電解浴溶液は様々の基材から多くの型式のコ
ーティングを剥離するのに適当ではあるが、基材がアル
ミニウムであるとき、アルミニウムが炭酸ナトリウムの
ようなアルカリ金属炭酸塩により侵食される傾向があ
る。アルミニウム基材における侵食は、アルミニウムの
孔食（ピッチング）、クラック発生及び／或いは腐食を
もたらす恐れがある。

発明が解決しようとする課題本発明の課題は、あらゆる形状のアルミニウム基材か
ら金属炭化物コーティングのようなコーティングを基材
の孔食（ピッチング）、クラック発生及び／或いは腐食
をもたらすことなく迅速に且つ経済的な態様で剥離する
方法を開発することである。

本発明の別の課題は、アルミニウム基材材料の一部の
除去を必要とすることなく、あらゆる形状のアルミニウ
ム基材からコーティングを剥離するための電解浴を開発
することである。

課題を解決するための手段本発明者等は、研究の結果、ヒドロキシ有機酸の可溶
性塩とアルカリ金属炭酸塩と併用しての、アルミニウム
腐食抑制剤の使用が、高速度での電解ストリッピングに
必要とされる高い電流密度を可能ならしめると同時にス
トリッピング中のアルミニウム基材の侵食を有効に防止
することを見出した。

斯くして、本発明は、アルミニウム基材からコーティ
ングを電解剥離する方法であって、（ａ）0.02〜2.00モル％のヒドロキシ有機酸の可溶性塩
と、2.5〜5.5モル％のアルカリ金属炭酸塩と、0.0004〜
0.04モル％のアルミニウム腐食抑制剤と、水とを含む電
解溶液を用意する段階と、（ｂ）前記電解溶液を約100〜200゜F（37〜94℃）に加
熱する段階と、（ｃ）コーティング付きアルミニウム基材を前記加熱さ
れた電解溶液中に浸漬する段階と、（ｄ）コーティング付きアルミニウム基材をアノードと
して使用しそして前記電解溶液と接触するカソードを使
用して、電解溶液を通して通電してアルミニウム基材か
らそれを損傷することなくコーティングを剥離する段階
とを包含するアルミニウム基材からのコーティング電解剥
離方法を提供する。

本発明はまた、0.02〜2.00モル％のヒドロキシ有機酸
の可溶性塩と、2.5〜5.5モル％のアルカリ金属炭酸塩
と、0.0004〜0.04モル％のアルミニウム腐食抑制剤と、
水とを含むアルミニウム基材からコーティングを剥離す
るのに使用される電解溶液をも提供する。

発明の具体的説明ここで使用されるものとしての「アルミニウム腐食抑
制剤」とは、電解浴溶液中のアルミニウムを孔食、クラ
ック発生或いは腐食から保護する物質である。本発明に
おいて使用するために適当なアルミニウム腐食抑制剤
は、珪酸ナトリウム（Na₂SiO₃）、二クロム酸カリウム
（K₂Cr₂O₇）及びクロム酸ナトリウム（Na₂CrO₄）であ
る。アルミニウム腐食抑制剤の量は、大半の用途に対し
てストリッピング浴の0.0004〜0.04モル％である。好ま
しくは、アルミニウム腐食抑制剤はストリッピング浴の
0.001〜0.01モル％であり、最も好ましくは約0.004モル
％である。

好ましくは、コーティング付きアルミニウム基材は、
その表面に保護皮膜を形成するようアルミニウム腐食抑
制材を含有するよう液中に予備浸漬されよう。例えば、
珪酸ナトリウムを使用するとき、0.003〜0.30モル％珪
酸ナトリウムそして残部水を使用する溶液が調製され
る。コーティング付きアルミニウム基材は、この溶液中
に30秒〜30分、好ましくは１〜５分浸漬され、それに際
して珪酸ナトリウム皮膜がコーティング付き基材上に生
成する。その後すぐ、コーティング付き基材は電解浴中
に浸漬されそしてアルミニウム基材を損傷することなく
コーティングを剥離するに充分電流が流される。

本発明において使用のためのヒドロキシ有機酸は、任
意の可溶性塩のモノヒドロキシ或いはポリヒドロキシで
ありうる。酒石酸及びくえん酸のナトリウム、カリウム
及びアンモニウム塩が好ましい。特に、酒石酸ナトリウ
ムウが、その低い分子量により最小限の原料使用量で所
望の濃度を与えるから、最も好ましい。グリコール酸及
びタルトロン酸の可溶性塩も有用であろう。約0.02モル
％未満の可溶性塩濃度では、有効な剥離作用が得られな
いことが見出された。他方、2.0モル％を超える濃度
は、剥離速度を認める程に改善しないことが見出され
た。約0.2〜0.9モル％のヒドロキシ有機酸可溶性塩濃度
範囲が大半の用途に対して好ましいことが見出された。
0.6モル％が最も好ましい。

炭酸ナトリウムが所望の電流搬送能力を有するストリ
ッピング浴を提供する手段として好ましいけれども、炭
酸カリウムのような他の種アルカリ金属炭酸塩も適当で
ある。また、「アルカリ金属」という表現は、その均等
官能基としてアンモニウム基を含むものとして理解され
るべきである。約2.5モル％未満の濃度のアルカリ金属
炭酸塩では、電解浴の電流搬送能力が許容し得ない程低
いものとなる。他方、約5.5モル％を超える濃度はこう
した浴の電流特性を認める程に増大しない。約3.0〜4.6
モル％の範囲のアルカリ金属炭酸塩が好ましい。共通溶
液中でのアルカリ金属炭酸塩とヒドロキシ有機酸塩との
相互溶解度もまた上記の組成限度の設定を制約する二次
的考慮事項となる。

炭酸ナトリウムは浴の濃度と温度と共に直接変化する
速度でアルミニウムを侵食することが認められた。酒石
酸のようなヒドロキシ有機酸は一般に、浴の温度が約12
゜F（52℃）以下に維持されるときのみ、アルミニウム
侵食を無視しうるものとする。本発明に従えば、アルミ
ニウム腐食抑制剤の使用は、アルミニウムの侵食なく、
一層高い濃度の炭酸ナトリウム及び酒石酸濃度を許容し
そして浴を一層高い温度で操業することを可能ならしめ
る。

電解浴の温度は、約100〜200゜F（37〜94℃）、好ま
しくは約125〜135゜F（52〜57℃）に維持されうる。100
℃（37゜F）より低い温度では、剥離速度が減少し、他
方で200゜F（94℃）を超える温度ではアルミニウムが侵
食され始める。上述したように、アルミニウム腐食抑制
剤の添加でもって、電解浴の操業温度はアルミニウム基
材の侵食なく増大されうる。

こうして、アルミニウム腐食抑制剤の添加でもって、
従来より一層有効なストリッピング作用が得られる。

本発明の電解ストリッピング方法の実施において好ま
しい電流密度は、コーティング組成、コーティング厚
さ、コーティング付き部品の形状等の差異に応じて変化
する。２〜8A/in²の電流密度が使用されたけれども、電
流は、アルミニウム基材が著しく侵食される水準まで増
大されるべきでなく、他方ストリッピング時間が実用上
長くなりすぎるような点にまで減少するべきではない。
実際上、電流密度は好ましくは、約３〜5A/in²の作業可
能な値に調整される。コーティング及びその厚さに依存
して、ある種の部品は30分のうちに剥離されるが、もの
によっては８時間或いはそれ以上もかかろう。電解浴へ
のアルミニウム腐食抑制剤の添加でもって、コーティン
グ付き基材に電解浴による侵食を防止する皮膜が付着さ
れる。斯くして、仕上り部品は、剥離完了後も損傷なく
浴中に保全されている。

ストリッピング作業中、剥離されている基材部品は好
ましくは終始完全に浸漬された状態に維持される。電解
浴からのコーティング付き部品の部分的な露出は、幾つ
かの場合、露出点における基材に重大な腐食作用をもた
らす恐れがある。短絡を生じたり或いは部品の損傷を与
える可能性のあるカソードとの接触が起こらないように
コーティング部品を浮遊状態にする注意もまた払われね
ばならない。幾つかの用途においては、電解溶液を収納
するタンクが電解浴に対するカソードとして機能しう
る。

本発明にしたがってアルミニウム基材から除去されう
る適当なコーティング組成物の例として、炭化タングス
テン−コバルト、炭化タングステン−ニッケル、炭化タ
ングステン−コバルト・クロム、炭化タングステン−ニ
ッケル・クロム、炭化クロム−ニッケル・クロム、炭化
クロム−コバルト・クロム、タングステン−炭化チタン
−ニッケル、コバルト基合金、酸化物分散型コバルト合
金（酸化物がコバルト合金中に分散したもの）、銅基合
金、クロム基合金、鉄基合金、酸化物分散型鉄基合金
（酸化物が鉄基合金中に分散）、ニッケル、ニッケル基
合金その他が挙げられる。

浴のヒドロキシ及びポリヒドロキシ有機酸の可溶性塩
の得られるヒドロキシ基はコバルト或いはニッケルのよ
うなバインダ物質とイオン化錯体を形成すると考えられ
る。これらイオン化錯体はその後電流によってアノード
基材部品から運ばれそしてカソード上に付着する。グリ
セリンのような非イオン化有機ヒドロキシ化合物とは対
照的に、本発明でのこれら塩は、極めて高程度にイオン
化し従って高い電導率と必要とされる負の錯体化イオン
を与えて金属が負のラジカルと結合することを許容す
る。アルカリ金属炭酸塩と併用してのこうした塩の使用
はまた、高速度での電解ストリッピングに必要とされる
高い電流密度を可能ならしめ同時に腐食抑制剤がストリ
ッピング中のアルミニウム基材の侵食を防止する。

本発明を以下の例により更に詳しく例示する。

例Ｉ（使用液） 1.493lb/gal（2.9モル％）のソーダ灰（無水炭酸ナト
リウム）、0.437lb/gal（0.61モル％）酒石酸、0.0054l
b/gal（0.0034モル％）珪酸ナトリウム準溶解物（37
％）及び残部水を有する電解液を調製した。

約0.25％珪酸ナトリウム（0.037モル％）及び残部水
から成る第２溶液を調製した。この第２溶液は、基材上
に保護皮膜を形成するのに使用され得る予備浸漬溶液で
ある。

例II 7075 T−73アルミニウム管上に爆発銃プロセスに
より被覆された炭化タングステン−コバルトコーティン
グの剥離外面に約0.005インチ厚さの炭化タングステン−コバ
ルトコーティングを備える、約２−5/8インチ外径の707
5T−73アルミニウム管を例１の予備浸漬浴に２分間浸漬
した。その後すぐ、コーティング付き管を例１に記載し
た組成の電解浴中にアノードとして浸漬した。電解浴は
ステンレス鋼タンク（カソード）内に収納した。電解浴
温度は125〜135゜Fであった。ストリッピング作業は、6
V（DC）において実施した。60分後、コーティングは完
全に除去された。アルミニウム基材の侵食或いは寸法損
失の兆候は全く認められなかった。爾後の金属学的評価
からもアルミニウムの侵食は全く認められなかった。

例III 6061 T−6510アルミニウム上にプラズマアーク
プロセスにより被覆された炭化タングステン−コバルト
コーティングのストリッピング外面に約0.008インチ厚さの炭化タングステン−コバ
ルトコーティングを備える、約0.5インチ厚さ及び約５
−1/2インチ外径の6061T−6510アルミニウムリングを例
１の予備浸漬浴に２分間浸漬した。その後すぐ、コーテ
ィング付きリングを例１に記載した組成の電解浴中にア
ノードとして浸漬した。電解浴はステンレス鋼タンク
（カソード）内に収納した。電解浴温度は125〜135゜F
であった。ストリッピング作業は6V（DC）において実施
した。60分後、コーティングは完全に除去された。アル
ミニウム基材の侵食或いは寸法損失の兆候は全く認めら
れなかった。爾後の金属学的評価からもアルミニウムの
侵食は全く認められなかった。

例IV 6061 T−６アルミニウム上に爆発銃プロセスによ
り被覆されたコバルト−モリブデン−クロム−珪素コー
ティングのストリッピング 3.75インチ×２インチ寸法の6061T−６押出品を約0.0
12インチ厚のコバルト−モリブデン−クロム−珪素コー
ティング（28重量％Mo、17重量％Cr、３重量％Si、残部
Co）で被覆した。コーティング付き押出品を例１の予備
浸漬浴に２分間浸漬した。その後すぐ、例１に記載した
組成の電解浴中にアノードとして浸漬した。電解浴はス
テンレス鋼タンク（カソード）内に収納した。電解浴温
度は125〜135゜Fであった。ストリッピング作業は、6V
（DC）において実施した。70分後、コーティングは完全
に除去された。金属学的評価からアルミニウム基材の侵
食は全く認められなかった。

例Ｖ電解溶液中での2024アルミニウムリングの安定性 1/8インチ肉厚を有する、４−3/8インチ直径×5/8イ
ンチ長さのコーティング無しのアルミニウムリンダを例
１の予備浸漬浴に１分間浸漬した。その後すぐ、リング
を例１に記載した組成の電解浴中にアノードとして浸漬
した。電解浴はステンレス鋼タンク（カソード）内に収
納した。電解浴温度は125〜135゜Fであった。作業電圧
は、6V（DC）に設定した。部品は約１時間浴中に残し
た。浴からの引き上げに際して、アルミニウムに対する
侵食の目視による或いは寸法上の兆候は全く認められな
かった。

例VI 6061T−６アルミニウム上に爆発銃プロセスによ
り被覆されたコバルト−クロム−モリブデン−珪素コー
ティングのストリッピング各約16in²の表面積を有しそして４−3/16in²の0.010/
0.012厚のコーティング付き表面を有する、80個の6061
−T6押出品を例１の予備浸漬浴に２分間浸漬した。その
後すぐ、部品を例１に記載した組成の電解浴中にアノー
ドとして浸漬した。電解浴は、カソードとして接続した
炭素鋼タンク内に収納した。電解浴温度は125〜135゜F
であった。作業電圧は、6V（DC）に設定した。部品を60
分間ストリッピング処理した。コーティングは完全に除
去されそしてアルミニウム押出品に対する侵食の目視に
よる或いは寸法上の兆候は全く認められなかった。

例VII 6061 T6アルミニウム上に爆発銃プロセスにより
被覆された炭化タングステン−コバルトコーティングの
ストリッピング 1/2インチ巾×２インチ長さ寸法の6061 T−６アルミ
ニウムストリップに約0.006インチ厚のコーティングを
被覆した。コーティング付きストリップを例１の予備浸
漬浴に15秒間浸漬した。その後すぐ、ガラス容器中に収
納した。0.54モル％酒石酸,3.52モル％の炭酸ナトリウ
ム、0.00072モル％珪酸ナトリウムの電解浴中に浸漬し
た。約１−1/2インチ巾×４インチ長さ×1/16インチ厚
さの鋼シートメタルストリップを電解溶液中に浸漬し
た。コーティング付きアルミニウムストリップをアノー
ドとして接続しそして鋼ストリップをカソードとして接
続した。電解浴温度は145〜155゜Fであった。作業電圧
を5V（DC）に設定した。120分後、コーティングは完全
に除去された。アルミニウムに対する侵食の目視による
或いは寸法上の兆候は全く認められなかった。

例VIII（珪酸ナトリウムの影響）アルミニウム腐食抑制剤としての珪酸ナトリウムの様
々の濃度の影響を調べるために一連の試験を行なった。
基本浴溶液は、1.493lb/gal炭酸ナトリウム、0.437lb/g
al酒石酸及び残部水であり、ここに様々の量の珪酸ナト
リウムを添加した。電解浴を125〜135゜Fに加熱した。
作業電圧を6V（DC）に設定した。処理された部品はすべ
て、1/2インチ巾×２−1/8インチ長さ×1/8インチ厚さ
の寸法の6061アルミニウムストリップであった。ストリ
ップに、0.005インチ/0.006インチ厚さの炭化タングス
テン基コーティング（82重量％タングステン、14重量％
炭化物及び４重量％炭素）を被覆した。

試験１珪酸ナトリウム（37％）−0.0013lb/gal（0.00084モル
％）ストリッピング時間−15分完全剥離、侵食無し試験２珪酸ナトリウム（37％）−0.0027lb/gal（0.0017モル
％）ストリッピング時間−15分完全剥離、侵食無し試験３珪酸ナトリウム（37％）−0.0104lb/gal（0.0066モル
％）ストリッピング時間−15分剥離不完全、0.002/0.003コーティング残留、追加10分剥離、完全剥離、侵食無し試験４珪酸ナトリウム（37％）−0.0208lb/gal（0.013モル
％）ストリッピング時間−25分剥離不完全、0.004/0.005コーティング残留、追加60分剥離、0.002/0.003コーティング残留追加60分剥離、完全剥離、侵食無し発明の効果本発明は、あらゆる形状のアルミニウム基材から金属
炭化物その他の高融点コーティングを基材の孔食、クラ
ック発生及び／或いは腐食をもたらすことなく迅速に且
つ経済的な態様で剥離する方法を開発した。電解浴中で
のアルミニウム腐食抑制剤の使用は、アルミニウムの侵
食なく、一層高い濃度の炭酸ナトリウム及び酒石酸濃度
を許容しそして浴を一層高い温度で操業することを可能
ならしめ、ストリッピング作業の有効化及び効率化に寄
与する。

以上、本発明の好ましい具体例について説明したが、
本発明に範囲内で多くの変更を為し得ることを銘記され
たい。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム基材からコーティングを電解
剥離する方法であって、（ａ）0.02〜2.00モル％のヒドロキシ有機酸の可溶性塩
と、2.5〜5.5モル％のアルカリ金属炭酸塩と、0.0004〜
0.04モル％のアルミニウム腐食抑制剤と、水とを含む電
解溶液を用意する段階と、（ｂ）前記電解溶液を加熱する段階と、（ｃ）コーティング付きアルミニウム基材を前記加熱さ
れた電解溶液中に浸漬する段階と、（ｄ）コーティング付きアルミニウム基材をアノードと
して使用しそして前記電解溶液と接触するカソードを使
用して、前記電解溶液を通して通電してアルミニウム基
材からそれを損傷することなくコーティングを剥離する
段階とを包含するアルミニウム基材からのコーティング電解剥
離方法。
【請求項２】段階（ａ）において、ヒドロキシ有機酸の
可溶性塩が0.2〜0.9モル％の量で存在し、アルカリ金属
炭酸塩が3.0〜4.6モル％の量で存在し、アルミニウム腐
食抑制剤が0.001〜0.01モル％の量で存在し、そして段
階（ｂ）において電解溶液が100〜200゜F（37〜94℃）
に加熱される特許請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項３】段階（ａ）の前に、コーティング付きアル
ミニウム基材上にアルミニウム腐食抑制剤の皮膜を形成
するようにコーティング付きアルミニウム基材をアルミ
ニウム腐食抑制剤を水に溶解して成る予備浸漬溶液に浸
漬する特許請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項４】0.02〜2.00モル％のヒドロキシ有機酸の可
溶性塩と、2.5〜5.5モル％のアルカリ金属炭酸塩と、0.
0004〜0.04モル％のアルミニウム腐食抑制剤と、水とを
含むアルミニウム基材からコーティングを剥離するのに
使用される電解溶液。