JP4497438B2

JP4497438B2 - アルミニウムの電解加工液およびそれを用いた電解加工方法

Info

Publication number: JP4497438B2
Application number: JP2000131964A
Authority: JP
Inventors: 進苅谷
Original assignee: Chuo Seisakusho KK
Current assignee: Chuo Seisakusho KK
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-05-01
Also published as: JP2001316898A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合金（以下アルミニウムと記す）の電解研摩や電解バリ取り等の電解加工に用いる電解加工液およびその電解加工液を用いた電解加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属の電解加工は、特殊な電解液を用いて研磨すべき面あるいは除去すべきバリのような凸起を有する金属をアノードにして電解することにより、特定の条件下でアノード金属表面の凸起した部分の電流密度を大きくして選択的に溶解し、平滑化、光輝化あるいは凸起の除去を行うものであるが、エレクトロニクス分野に使用されるアルミニウム部品に要求される電解加工は、ハードディスクアーム等の機能部品にみられるように、光輝度より凹凸のない平滑度や寸法精度を要求されるものであり、また、機械加工により発生するバイト目やバリ等を容易に電解除去できるものであることが要求される。
このアルミニウムの電解加工に使用される電解加工液は、強酸性や強アルカリ性のもの、若しくは多価アルコールを含む中性や強酸性のものが多く使用されているが、これら従来の電解加工液を用いてアルミニウムを電解加工した場合には、平滑度、バリ取り効果の何れかが劣っていたり、表面に酸化物等の黒色生成物を発生したりして良好な電解加工を施すことができなかった。
【０００３】
また、強酸性や強アルカリ性の電解加工液は取り扱い上で多くの危険をはらんでおり、多価アルコール含む中性の電解加工液は廃液の処理が困難であり、多価アルコールを含む強酸性の電解加工液は取り扱い上の危険と廃液処理の困難性とを併せて有している。さらに、これらの電解加工液は電解加工速度も小さいために経済的に能率良く処理を行うことが困難であるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、取り扱いや廃液処理が容易な中性で、且つ平滑な研磨と良好なバリ取りを短時間で行うことのできるアルミニウムの電解加工液およびそれを用いた電解加工方法を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のアルミニウムの電解加工液は、硝酸ナトリウムの含有量が１００〜３００ｇ／Ｌ、塩化ナトリウムの含有量が１０〜７５ｇ／Ｌ、残部水からなり、強酸成分、強アルカリ成分および多価アルコール成分の何れをも含有せず、且つ温度が０〜８０℃であることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のアルミニウムの電解加工方法は、上記したようなアルミニウムの電解加工液を用いて、その温度を０〜８０℃として電解加工することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の電解加工液は、従来の硝酸ナトリウムのみを含有する電解加工液に塩化ナトリウムを適量添加したものであって、この電解加工液の温度を０〜８０℃として電解加工することにより、黒色生成物を発生することなく平滑性、バリ取り性に優れた電解加工をアルミニウムに施すことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の電解加工液は、硝酸ナトリウムと塩化ナトリウムとを含有し残部水からなるものであって、その混合比は特に制限されるものではないが、硝酸ナトリウムと塩化ナトリウムの混合比を重量比で１００：１０〜１００：２５とすることが望ましい。塩化ナトリウムの硝酸ナトリウム１００に対する重量比が１０未満のものは、バリ取り性は良好なるも平滑度と黒色生成物の発生する点において１０以上のものに比較して若干劣るからであり、一方、塩化ナトリウムの硝酸ナトリウム１００に対する重量比が２５超のものは、黒色生成物の発生を抑えることはできるが、平滑度、バリ取り性の少なくとも何れかにおいて２５以下のものに比較して若干劣るからである。従って、硝酸ナトリウムと塩化ナトリウムの混合比は重量比で１００：１０〜１００：２５とすることにより、平滑度、バリ取り性に優れ黒色生成物の発生のない極めて優れた加工表面が形成される電解加工液を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の電解加工液は、硝酸ナトリウムと塩化ナトリウムの含有量が特に制限されるものではないが、硝酸ナトリウムの含有量を１００〜３００ｇ／Ｌ、塩化ナトリウムの含有量を１０〜７５ｇ／Ｌとすることが望ましい。硝酸ナトリウムの含有量が１００ｇ／Ｌ未満では十分速い電解加工速度を得ることが困難であり、３００ｇ／Ｌを超えても効果は飽和するとともに電解加工液のコスト上昇に繋がるからである。また、塩化ナトリウムの含有量が１０ｇ／Ｌ未満では極めて良好な平滑度を得ることが困難であるとともに黒色生成物を僅かに発生してしまうからであり、７５ｇ／Ｌを超えると黒色生成物は発生しないものの平滑度がやや劣ってしまうからである。
【００１０】
本発明の電解加工液を用いてアルミニウムに電解加工を施す際には電解加工液の温度を０〜８０℃として電解加工する。電解加工液の温度が０℃未満では電解加工液の活性が不足して電解加工に時間を要するからであり、一方、８０℃を超えて電解加工液を加熱するとピッチングを発生して良好な平滑度を得ることが困難であるとともに加熱エネルギーを必要としコストアップに繋がるからである。なお、望ましい温度範囲は温度調節の容易な１０〜６０℃である。
【００１１】
また、電解加工における電流密度を１〜３０Ａ／ｃｍ²の間として電解加工するのが適当である。電流密度が１Ａ／ｃｍ²未満では電解加工に長時間を必要としてしまうからであり、一方３０Ａ／ｃｍ²を超えるとピッチングが発生し易くなって電解加工面の凹凸が大きくなってしまうからである。なお、電流密度に反比例して電解加工時間を短くすることができるので、電流密度を２〜２０Ａ／ｃｍ²の間として電解加工するのが望ましく、さらに望ましくは電流密度を５〜２０Ａ／ｃｍ²の間として電解加工することによってピッチングや黒色生成物の発生もなく安定した電解性能が得られ、極めて良好な電解加工を短時間で施すことができる。
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例】
表１〜４に示す種々の電解加工液を用い、種々の電解加工条件にてアルミニウムを電解加工した。被加工材料としてアルミニウム１種（ALCOA 呼称1050) 、高力アルミニウム合金２種（ALCOA 呼称2017）、耐食アルミニウム合金１種（ALCOA 呼称5052）を用い、電解加工状況を調査し、平滑度、バリ取り性、黒色生成物の発生の有無をもって電解加工結果を総合的に判定した。なお、平滑度としては極めて平滑であったものを◎、合格する程度に平滑であったものを○、凹凸が残り不合格であったものを×とし、バリ取り性はばりが完全に除去できたものを◎、バリ取り効果の認められたものを○、バリ取り効果の全く認められなかったものを×とし、黒色生成物は目視にてその生成物の発生の有無を調査し、これらを総合した電解加工結果が極めて良好であったものを◎、良好であったものを○、不良であったものを×として判定した。なお、表１〜４には電解加工条件、電解加工結果を併せて示した。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
【表３】

【００１６】
【表４】

【００１７】
表１は従来の電解加工液を用いて電解加工を行った例である。即ち、従来例１はリン酸のみを含有する強酸性の電解加工液、従来例２はリン酸、硫酸、クロム酸を含有する強酸性の電解加工液、従来例３は炭酸ナトリウムとリン酸ナトリウムを含有する強アルカリ性の電解液、従来例４は硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、スルファミン酸アンモニウムおよび多価アルコールとしてエチレングリコールを含有する中性電解加工液、従来例５は塩酸と多価アルコールとしてエチレングリコールを含有する酸性電解加工液を用いて電解加工を行った例であり、いずれも３分以上の長い時間電解加工を行ったにもかかわらず、平滑度、バリ取り性、黒色生成物の発生のうちの少なくとも一つに不良が発生してしまい、結果として電解加工不良なものであった。
従来例６は硝酸ナトリウムのみを含有する中性の電解加工液であり、５秒という短い電解時間で、バリ取り効果が認められるものの、平滑度、黒色生成物の発生において不良なるものであった。
【００１８】
表２は本発明の硝酸ナトリウムと塩化ナトリウムを含有する電解加工液を用いて液温２０℃で電解加工を行ったものであり、何れも硝酸ナトリウム含有量を２００ｇ／Ｌ一定とし塩化ナトリウムの含有量を変化させたものである。
実施例１は、１０ｇ／Ｌの塩化ナトリウムを含有する電解加工液を用いたものであるが、電流密度５〜２０Ａ／ｃｍ²、電解時間１２〜３秒にて、バリ取り性は極めて良好なるも、平滑度良好で黒色生成物の発生が僅かである良好な電解加工結果を得ている。
実施例２〜４は、夫れ夫れ２０、４０、５０ｇ／Ｌの塩化ナトリウムを含有する電解加工液を用いたものであるが、電流密度２〜２０Ａ／ｃｍ²で電解時間３０〜３秒、若しくは電流密度５〜２０Ａ／ｃｍ²で電解時間１２〜３秒の時、平滑度、バリ取り性ともに優れ黒色生成物の発生しない極めて良好な電解加工結果を得ることができた。
実施例５は、６０ｇ／Ｌの塩化ナトリウムを含有する電解加工液を用いたものであるが、電流密度２〜２０Ａ／ｃｍ²、電解時間３０〜３秒にて、平滑度、バリ取り性ともに良好で黒色生成物の発生しない良好な電解加工結果を得ている。
【００１９】
また、表３の実施例７〜１０は硝酸ナトリウム含有量を１００ｇ／Ｌ一定とし塩化ナトリウムの含有量を変化させたもの、実施例１１〜１２は硝酸ナトリウム含有量を３００ｇ／Ｌ一定とし塩化ナトリウムの含有量を変化させたものであるが、実施例１０においては良好なる電解加工結果を、実施例７〜９および実施例１１、１２においては平滑度、バリ取り性ともに良好で黒色生成物の発生しない極めて良好なる電解加工結果を得ている。なお、比較例６、１３を、参考として示す。
【００２０】
表４は硝酸ナトリウム２００若しくは１００ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム２０ｇ／Ｌ含有する電解加工液において、液温を０〜８０℃に変化させて電解加工したものであるが、いずれの実施例においても、極めて良好もしくは良好な電解加工結果を得ている。
【００２１】
本発明の電解加工液は、従来の硝酸ナトリウムのみを含有する電解加工液に塩化ナトリウムを適量添加したものであって、この電解加工液の温度を０〜８０℃として電解加工することにより、黒色生成物を発生することなく平滑性、バリ取り性に優れた電解加工を施すことができる。
なお、本発明の電解加工液は硝酸ナトリウムと塩化ナトリウムの混合液に限定したが、硝酸ナトリウムを硝酸カリウムや硝酸アンモニウムに、また塩化ナトリウムを塩化カリウムや塩化アンモニウムに置き換えても、同等の効果が得られることを確認している。しかし、カリウム塩はナトリウム塩より高価であり、アンモニウム塩もナトリウム塩に比べ高価であるのに加え、電解に伴い、液のｐＨ値が上昇するので、アンモニアガスの発生が起こり、実用性に欠ける。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の電解加工液は硝酸ナトリウムと塩化ナトリウムとを含有する中性の電解加工液であり、短時間の電解加工にて良好な電解加工をアルミニウムに施すことができる。また、強酸、強アルカリ性成分を含まないので電解加工液の取り扱いが容易である、多価アルコールを含まないので電解液の管理および廃液の処理が容易である、電解液の適正温度範囲が広いため加熱、冷却の必要がなく経済的に電解加工できるという利点がある。

Claims

硝酸ナトリウムの含有量が１００〜３００ｇ／Ｌ、塩化ナトリウムの含有量が１０〜７５ｇ／Ｌ、残部水からなり、強酸成分、強アルカリ成分および多価アルコール成分の何れをも含有せず、且つ温度が０〜８０℃であることを特徴とするアルミニウムの電解加工液。
請求項１に記載のアルミニウムの電解加工液を用いて、その温度を０〜８０℃として電解加工することを特徴とするアルミニウムの電解加工方法。