JP4406963B2

JP4406963B2 - メッキ被覆膜の剥離方法

Info

Publication number: JP4406963B2
Application number: JP21533299A
Authority: JP
Inventors: 健一朗中島; 洋一広瀬
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP2001040425A

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、金属へニッケルメッキ、クロムメッキ、銅メッキ、アルミメッキ等の単層、あるいはこれらの複合ないし多層メッキを行ったメッキ被覆膜を有する使用済部品、メッキ不良部品等からメッキ被覆膜を簡単な設備にて、効果的に剥離し部品として再利用あるいは、メッキ被覆膜の混入汚染の影響を受けずに原料等の溶解工程に戻す方法で、特に、使用済みあるいは不良品となった希土類合金の磁石部品の廃材のような希少価値のある合金部品のメッキ被覆膜を剥離し再利用、あるいは溶解用原料として使用できるようにする方法に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
金属部品のリサイクルは、昨今の省資源化の中にあり、ますます重要となっている。特に希土類合金のような希少金属に関しては、ハードディスクディスクドライブ等の磁石用途として電子機器部品に最近急速に数多く使用されてきており、それに伴ってその廃材のリサイクル使用が必要となってきている。
これら希土類磁石部品は、活性な金属であるため腐食防止として、各種メッキ被覆された状態で使用される場合が多い。このような部品の廃材を再利用する場合、メッキ被覆膜を除去し再度メッキし加工しなおす、あるいは再溶解して合金化しなおす等の再利用が考えられるが、いずれにしても表面に被覆されているメッキ被膜を一度剥離しないと、再メッキ加工が出来ない、あるいは再溶解時にメッキ金属元素が不純物として混入する。
【０００３】
金属からメッキ被覆膜を剥離する方法は、化学反応を利用する湿式、あるいは機械的に剥ぎ取る乾式、それらの組合せ等いろいろな方法が考案されているが、希土類合金から例えばニッケル被覆膜を除去する方法として、特開平５−３３０７４では、電解酸化により除去した後、前記希土類合金を少なくとも一部として新たに希土類合金を製造する方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、一般にメッキは部品の耐食性を向上するため用いられる。従って部品素地よりメッキ被覆膜の耐食性のほうが良好である。そのようなメッキ部品から酸あるいはアルカリ等を用いてメッキ被覆膜を溶解除去しようとする場合、メッキ被覆膜の一部が溶解し、部品素地が露出すると、急激に部品素地の腐食が進行する。そのため、メッキ被覆膜を十分除去しようとすると、かなりの部品素地が溶解消失することになる。特に、活性な希土類元素を大量に含む希土類磁石のメッキ部品の場合、そのような傾向が顕著である。
従って、部品の収率が低く、また被膜の溶解に必要な酸あるいはアルカリの量が多くなり経済的でない。
更に、使用済みとなった酸あるいはアルカリ廃液の処分に費用がかかり経済的でない上、環境に対する負荷が著しく大きい。
また、素地をある程度溶かし去ることになり、メッキ前の部品の寸法より小さくなるため、再度メッキし直したとしても、寸法が製品規格より小さくなり、再利用は不可能である。
【０００５】
他の方法として、特開平５−３３０７３ではニッケル被覆膜を有する希土類合金について水素を吸収させ、部品を膨張させることによりメッキ被覆膜を剥離する方法が提案されている。
しかしながら、水素処理のためには、安全面からも雰囲気を完全に大気から遮断できるチャンバーすなわち真空排気が可能な密閉チャンバーを用いる必要がある。さらに、水素化した後、温度を上げて真空排気することにより水素を除き、その後活性な希土類元素を含む合金が、大気に触れて燃焼するのを防ぐ必要がある。
いずれにしても特殊な高価な設備が必要となり、さらに処理にも時間がかかるため、処理費用も極めて高価となる。また、水素化処理後は極めて活性な粉末状態となるため、処理後の取扱いは制限を受け、再利用が難しくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
金属メッキ部品、特に希土類磁石部品のように活性な金属部品の廃材を、廃液処理等のような環境に対する負荷、あるいは、また水素吸収法のような大型の設備、処理時間等の必要なく、簡単かつ安価な装置により短時間に、剥離後の部品素地が再度メッキ工程及び再溶解工程に使用できるような剥離方法を考案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題について鋭意研究を重ねた結果、以下の方法にてこれを解決した。すなわち
メッキ部品にショットピーニングを施すことにより部品基材から被覆膜を浮かせて剥離することを特徴とする部品のメッキ被覆膜を剥離する方法。
であり、
メッキ部品にショットピーニングを施すとともに、ボールミル、ポットミル、振動ミルいずれかを合わせ用いることにより部品基材から被覆膜を浮かせて剥離することを特徴とする部品のメッキ被覆膜を剥離する方法。
である。
【０００８】
さらに、これらの方法において
メッキ部品基材が希土類磁石である上記１）又は２）いずれか記載のメッキ被覆膜の剥離方法。
４）メッキ被覆膜がニッケルまたはアルミニウムである上記３）記載のメッキ被覆膜の剥離方法。
希土類磁石がＮｄＦｅＢ系合金磁石である上記３）又は４）に記載のメッキ被覆膜の剥離方法。
である。
【０００９】
また、
上記１）〜５）いずれか記載の方法にて部品からメッキ被覆膜を除去後、再度部品基材をメッキ工程に戻すことによりメッキ部品とすることを特徴とするメッキ部品のリサイクル方法。
上記１）〜５）いずれか記載の方法にて部品からメッキ被覆膜を除去後、部品基材を再溶解工程に戻し原料としてリサイクルする方法。
について併せ案出した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の基本的な目的とする、廃液処理等の環境問題が無く、収率が高く、設備費用が安くかつ処理時間が短いため処理費用の安い方法について鋭意検討した結果、鉄鋼の表面硬化等に使用されるショットピーニング法を用いて条件を最適化することにより前記問題を解決出来ることを見出した。さらに、ボールミル、ポットミル、振動ミル等の従来粉砕に用いられた装置の使用を付加することにより、更により良い効果をあげることがわかった。
【００１１】
一般に延性に優れた金属材料に対してショットピーニングを行うと、表面層に近い部分ほどショットの衝撃の影響がでて、加工後は表面層近傍に面方向に圧縮応力、その内側には引張応力が残留する。
希土類磁石のニッケルメッキ部品にショットピーニングをかけた時は、延性のあるニッケルメッキ被膜のみが伸びようとし、一方マトリックスの希土類磁石は、極めて硬く脆い金属間化合物のため、室温近傍では実質的に全く塑性変形しない。
そのような機械的性質の差が手伝って、ニッケルメッキ膜と希土類磁石基材との間にせん断力が加わって、ニッケルメッキ被膜が盛り上がり、いわゆるＳｗｅｌｌｉｎｇ状態となり、最後には被膜が剥離する。
剥離したメッキ被覆膜は、薄片状であるので、その後篩等で、容易に分離できる。
【００１２】
この発明で用いるショットピーニング法は、一般に用いられているものであって、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度の鋼球あるいは球状のセラミックスを遠心力あるいは圧縮空気によりメッキを被覆している部品表面に衝突させるものである。
【００１３】
なお、本発明者らは、類似のショットブラスト法のような表面研磨に近い方法を検討したが、研磨により剥ぎ取る場合は、剥ぎ取ることは可能であるが、均一に一定厚さ剥ぎ取るための管理が難しく、また被膜と基材が粉末状になり後の廃棄処理での仕分けが面倒であること、あるいは被膜の粉末の一部が基材中にめり込む等のことから、基材の回収の点でショットピーニング法、いわゆる表面に応力を与える方法が適していることがわかった。
【００１４】
また、表面の衝撃を与える手段として単に部品同士を回転キルンのようなものにて落下衝突させる方法も検討したが、本発明法に比べ数１０倍〜１００倍の時間がかかり、実用的でないことがわかった。
【００１５】
同様に衝撃を与える方法として、ボールミル等のミル内にて鋼球の落下衝撃を与えることにより剥離の検討を行ったが、やはり処理時間がショットピーニングと比較し数10倍以上の長時間を要するため効率的ではなかった。
【００１６】
本発明の第２の特徴としては、ショットピーニング法では、部品の比較的平面である部分にはショットが効果的に当たり、処理効果が大きいが、角部分については、ショットがあたりづらい、あるいはショットの加圧力がそがれる傾向にある。そのためショットピーニングの処理時間を長くしてこれに対処しようとすると、平面部分の基材が損耗する可能性がある。
これに対し、先に述べたボールミル等の鋼球による落下の衝撃は、比較的角部分に効果的にあたることから、角から剥がれる傾向がみられる。
本発明者らは、ショットピーニング処理により主として平面部分を剥離、ボールミル等の鋼球落下によるミルにて角部分を剥離するように両者を組み合わせることによりショットピーニング単独の場合よりもショットピーニング時間を減少させ、これにより基材の損傷を少なくし、かつ完璧に基材の寸法を損ねることなく剥離処理が可能であることを見出した。
この場合に用いるミルは、例えば直径５〜１０ｍｍの鋼球あるいは球状のセラミックスとメッキを剥離しようとする部品を筒状の容器に入れ、回転力あるいは振動によって球および部品同士の衝突によりメッキ表面に衝撃力を与えるもので、ボールミル、ポットミル、振動ミル等で呼ばれるものである。
【００１７】
本発明による方法は、希土類合金磁石のニッケルメッキのみでなく、他の金属例えばクロム，銅、アルミニウム等によるメッキにも適用可能であるし、一般の金属部品の表面メッキされたものについても同様の効果がある。
【００１８】
上記方法にてメッキ被覆膜を剥離した部品は、基材のロスが少なく、基材の寸法は全くあるいは、殆ど変化が無いため、再度メッキ工程に戻すことにより、製品として再利用可能である。
【００１９】
なお、例えば本発明の方法を希土類磁石合金に適用する場合で、表面近傍に機械的な衝撃力が残り、磁気特性に影響が残っている場合、必要に応じて熱処理を加えることにより、磁気特性を改善することができる。
【００２０】
あるいは、メッキ被膜を剥離した後、溶解工程に戻すことにより、メッキ素材の溶け込み汚染を受けることなく、原料合金として再利用可能である。
【００２１】
なお、メッキ被覆膜は、本発明によれば薄片状で部品素地より効率良く分離可能なうえ、研削により被膜を剥離するものではないため、部品素地からの混入汚染の程度が少ない。
そのため、分離採取した薄片を酸溶解して電解採取、あるいは電気炉により加熱溶解し、部品素地から混入してくる酸化しやすい希土類元素等の含有成分については、スラグ化して分離する方法により、メッキとして用いたニッケル、アルミニウムあるいは銅等の有価金属を経済的に回収することも可能となる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
ネオジムメタル、純鉄、フェロボロン、アルミニウムメタル及び銅メタルを高周波真空誘導炉を用いて、真空中で１４５０℃まで加熱して溶解し、ストリップキャスト法により厚さ０．３ｍｍのＮｄＦｅＢ合金を鋳造した。
この合金は、重量比、Ｎｄ３０．０、Ａｌ０．３５、Ｃｕ０．０２、Ｂ１．０、Ｆｅ６８．５、Ｎｉ０．００１及びその他の不可避的な不純物から成っていた。
この合金を直径５ｍｍ程度に粗粉砕し、室温で水素を吸蔵させた後、５００℃で脱水素して解砕した。
解砕した合金をブラウンミルで５００μｍ以下に粉砕し、窒素気流中でジェットミル粉砕し、フィッシャー法による平均粒径で３．３μｍのＮｄＦｅＢ微粉末を得た。
【００２３】
この粉末を圧力１．０ｔ／ｃｍ²のもとで成形方向と垂直に１０ｋＯｅの磁場を印加しながら成形し、真空中で１０８０℃まで加熱してＮｄＦｅＢ燒結体を得た。
この燒結体を真空中、５７０℃で熱焼鈍して冷却後、１０×１０×１０ｍｍの立方体に加工した。
燒結体は、重量比Ｎｄ２９．０、Ａｌ０．３５、Ｃｕ０．０２、Ｂ１．０、Ｆｅ６９．５、Ｎｉ０．００１、およびその他の不可避的な不純物から成っていた。
加工後の燒結体を８０℃に保った硫酸ニッケル水和物（２０ｇ／ｌ）、酒石酸カリウム・ナトリウム（４０ｇ／ｌ）、次亜リン酸ナトリウム（１０ｇ／ｌ）および水酸化ナトリウム（ＰＨを９に調製）水溶液に１時間浸した後、５７０℃まで加熱して３０μｍの厚さで均一にＮｉをメッキした。
この燒結磁石の特性は、残留磁束密度１４．３ｋＧ、保磁力１２．０ｋＯｅ、最大エネルギー積４５．５ＭＧＯｅであった。
【００２４】
この磁石１ｋｇを直径０．３ｍｍφの鉄球を用い、投射量３０ｋｇ／ｍｉｎ、投射時間１０分間でメッキ表面にショットピーニングにて衝撃力を加え、篩を用いて分離すると、磁石に被覆してあったニッケル２．９ｇを完全に分離・回収できた。なお、磁石の寸法は、処理前と比べて０．０４〜０．０６ｍｍ小さくなっていたが、製品の公差の範囲内であった。また、重量は０．１５重量％減少していた。
【００２５】
（実施例２）
実施例１で作製したニッケルをメッキした磁石１ｋｇを直径０．３ｍｍφの鉄球を用い、投射量３０ｋｇ／ｍｉｎ、投射時間２分間でメッキ表面にショットピーニング処理した後、回転数３００ｒｐｍ、処理時間６時間でポットミルをかけると、磁石に被覆してあったニッケル２．９ｇを完全に分離、回収できた。
この時、磁石の寸法の変化は最大で０．０３ｍｍ小さくなっただけであった。なお、磁石の重量も０．１重量％減少しただけであった。
この方法が最も寸法の変化が少なくニッケルメッキを除去できた。
【００２６】
（実施例３）
実施例１において一旦メッキを剥離した磁石に再び実施例１と同じ方法でニッケルメッキをし、磁気特性を測定すると、残留磁束密度１４．３ｋＧ、保磁力１１．８ｋＯｅ、最大エネルギー積４５．３ＭＧＯｅであり、特性の低下は見られなかった。
【００２７】
（実施例４）
実施例１と同一の５ｋｇの原料合金に実施例１によりメッキを剥離した磁石を１０％添加して高周波誘導炉を用いて真空中で１４５０℃まで加熱し溶解後、ストリップキャスト法により鋳造すると、合金は重量比Ｎｄ２９．９、Ａｌ０．３５、Ｃｕ０．０２、Ｂ１．０、Ｆｅ６９．６、Ｎｉ０．００１およびその他の不可避的な不純物から成っており、ニッケルの増加は見られなかった。また、溶解収率は９３％であった。
この合金から作製した磁石は、残留磁束密度１４．３ｋＧ、保磁力１１．９ｋＯｅ、最大エネルギー積４５．２ＭＧＯｅであり、実施例１の磁石と同じ特性を示した。すなわち、本方法にて磁石原料合金として剥離した磁石の基材は再利用できることがわかった。
【００２８】
（比較例１）
実施例１で作製したニッケルをメッキした磁石を室温で水素を飽和量まで吸蔵させ、この水素を完全に除去するため、真空中で８００℃まで加熱し、急冷した。
この磁石を炉から取出す際、水素により解砕されて生じた微粉末から発火し、試料全体が燃焼し再利用は不可能であった。
【００２９】
（比較例２）
実施例１で作製したニッケルをメッキした磁石を０．１ｍｏｌ／ｌの硝酸溶液に２０分間浸すと、磁石表面から気体の発生を伴ってニッケルが溶解した。
ニッケルを溶解させた磁石を室温で減圧して乾燥し、磁石の寸法を測定したところ、処理前と比べて０．１ｍｍ以上小さくなったうえ、寸法が均一でなく、表面には凹凸が多数見られた。このため、寸法が規格にあわず、磁石としての再利用は不可能であった。
【００３０】
また、ニッケルを溶解させた後の磁石をオーブンで大気中２００℃、１時間乾燥して実施例１と同一の原料合金に１０％添加し溶解したところ、スラグの発生量が多く、収率が実施例４の９３％に比べて８６％まで低下したことから、実施例１〜２との優位性が見られなかった。
本例で発生した廃液は、ニッケルを含んでおり、その処理が問題となった。
【００３１】
（比較例３）
実施例１と同一の５ｋｇの原料合金にニッケルをメッキしたままの部品を１０％添加して高周波誘導炉を用いて真空中で１４５０℃まで加熱し溶解後、ストリップキャスト法により鋳造すると、ニッケル濃度は０．２７重量％となった。
実施例１と同じ方法で磁石を作製すると、磁力が低下し、規格の特性（ＪＩＳＣ―２５０２、Ｒ５−１−１５、１９９８年版）を満たすことができず、ＮｄＦｅＢ磁石原料合金としては不適当であった。
【００３２】
（比較例４）
内径２５０ｍｍφのボールミルに鋼球を入れず、実施例１で作製したニッケルメッキをした磁石１Ｋｇのみを入れ、回転数３００ｒｐｍで２４時間運転したが磁石表面のニッケルは、ほとんど剥がれなかった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な設備にてメッキ部品から極めて効率良くメッキ被覆膜を剥離することができ、特にＮｄＦｅＢ系希土類磁石に本発明を用いると、再度メッキすることにより製品とすることが可能であり、あるいは溶解し原料合金として再利用することが可能となり、極めて有用である。

Claims

メッキ部品基材が希土類磁石であってメッキ被覆膜がニッケルまたはアルミニウムであるメッキ部品に、ショットピーニングを施すとともに、ボールミル、ポットミル、振動ミルのいずれかを合わせ用いることにより部品基材から被覆膜を浮かせて剥離することを特徴とする部品のメッキ被覆膜を剥離する方法。
希土類磁石がＮｄＦｅＢ系合金磁石である請求項１に記載のメッキ被覆膜を剥離する方法。
請求項１または２に記載の方法にて部品から被覆膜を除去後、再度部品基材をメッキ工程に戻すことによりメッキ部品とすることを特徴とするメッキ部品のリサイクル方法。
請求項１または２に記載の方法にて部品から被覆膜を除去後、部品基材を溶解工程に戻し原料としてリサイクルする方法。
請求項３に記載の方法でリサイクルされたメッキ部品。
請求項４に記載の方法でリサイクルされた部品基材。