JP4617425B2

JP4617425B2 - 非シアン系電解研磨液及びそれを用いた電解研磨方法

Info

Publication number: JP4617425B2
Application number: JP2004323843A
Authority: JP
Inventors: 克次小林; 和博宮川; 照雄佐野; 幹人上條
Original assignee: Yamanashi Prefecture
Current assignee: Yamanashi Prefecture
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2024-11-08
Also published as: JP2006131970A

Description

本発明は、金、金合金等の貴金属の電解研磨に用いる非シアン系電解研磨液及びそれを用いた電解研磨方法に関する。

電解研磨法は、指輪、ペンダント、ブレスレット等の装身具の仕上げ研磨または色出しに多用されている手法である。従来、この電解研磨法には、シアン系化合物を含む電解研磨液が用いられてきた。ところが、近年、シアン系化合物の毒性や環境面の問題から、非シアン系電解研磨液が開発され、使用されるようになってきている。

このような非シアン系電解研磨液としては、スルファミン酸、チオ尿素及び酒石酸又は尿素を特定の割合で水に溶解させたもの（例えば、特許文献１参照）、酢酸、塩酸及び水を特定の割合で含有するもの（例えば、特許文献２参照）、スルファミン酸、チオ尿素及び酒石酸塩又はシュウ酸塩を含む水溶液を主成分とするもの（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。

特開昭５４−７７２３９号公報特開昭６０−７７９９７号公報特開昭６２−２４７１００号公報

しかしながら、上記のような従来の非シアン系電解研磨液は、シアン系電解研磨液に比べて、十分な鏡面光沢が得られないばかりか、研磨表面が赤変したり、複雑形状の装身具の研磨に時間が掛かるといった問題があった。
従って、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、シアン系電解研磨液と遜色ない仕上がり表面が得られ、複雑形状の装身具であっても短時間で電解研磨することのできる非シアン系電解研磨液及びそれを用いた電解研磨方法を提供することを目的としている。

そこで、本発明者らは、無機酸や有機酸の種類および添加量を変えた非シアン系電解研磨液ついて鋭意検討した結果、水１００質量部に対して、スルファミン酸１０〜１４質量部、チオ尿素３〜４質量部、乳酸１〜６質量部及びリン酸１〜４質量部を添加した非シアン系電解研磨液を用いることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、水１００質量部に対して、スルファミン酸１０〜１４質量部、チオ尿素３〜４質量部、乳酸１〜６質量部及びリン酸１〜４質量部を含有することを特徴とする非シアン系電解研磨液である。
前記非シアン系電解研磨液は、アニオン系、ノニオン系及びカチオン系界面活性剤から選択される界面活性剤を更に含有することが好ましい。
前記アニオン系界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸又はその塩であることが望ましい。
前記ノニオン系界面活性剤は、ポリエチレングリコールモノ−４−ノニルフェニルエーテルであることが望ましい。
前記カチオン系界面活性剤は、ポリアクリル酸エステル４級トリメチル塩であることが望ましい。
また、本発明は、前記非シアン系電解研磨液を用いて、貴金属を電解研磨することを特徴とする電解研磨方法である。

本発明によれば、シアン系電解研磨液と遜色ない仕上がり表面が得られ、複雑形状の装身具であっても短時間で電解研磨することのできる非シアン系電解研磨液及び電解研磨方法を提供することができる。

本発明の電解研磨方法の対象とする貴金属は、金および金合金であり、不純物として鉄、水銀、鉛などを含有するものも含まれる。また、本発明においては電解研磨する前の貴金属の成形法は特に限定されず、ダイカストのような鋳造法でもよいし、圧延法でもよい。なお、成形後の表面をエタノール、アセトン等による脱脂などの予備的な表面処理を行ってもよい。

本発明による非シアン系電解研磨液は、水１００質量部に対して、スルファミン酸１０〜１４質量部、チオ尿素３〜４質量部及び乳酸１〜６質量部を含有する。この非シアン系電解研磨液に含まれるスルファミン酸の量を、水１００質量部に対して１０〜１４質量部としたのは、１０質量部未満であると研磨表面に曇りが生じ、１４質量部を超えると研磨表面が変色するためである。チオ尿素の量を、水１００質量部に対して３〜４質量部としたのは、３質量部未満であると十分な研磨性能が得られず、４質量部を超えると複雑な形状を有する部分の研磨が不十分となるためである。また、乳酸の量を、水１００質量部に対して１〜６質量部としたのは、１質量部未満であると研磨表面に曇りが生じ、６質量部を超えると、研磨表面に傷が生じるためである。
また、本発明による非シアン系電解研磨液には、水１００質量部に対して、１〜４質量部のリン酸を更に添加してもよい。上記範囲内のリン酸を添加することにより、より光沢のある研磨表面を得ることができる。

また、本発明による非シアン系電解研磨液には、界面活性剤を更に添加することもできる。この界面活性剤としては、アニオン系、ノニオン系及びカチオン系界面活性剤を制限なく用いることができる。アニオン系界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸及びその塩、ポリアクリルアミド・アクリル酸ソーダ、具体的にはカヤフロック株式会社製のＡ−２３０、Ａ−１９５が挙げられ、ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレングリコールモノ−４−ノニルフェニルエーテル、ポリアクリルアミド・アクリル酸ソーダ、具体的にはカヤフロック株式会社製のＮ−１００、Ｎ−２００が挙げられ、カチオン系界面活性剤としては、ポリアクリル酸エステル４級トリメチル塩、具体的にはカヤフロック株式会社製のＣ−５９９−１Ｒシリーズが挙げられる。これらの中でも、研磨表面の仕上がりの観点から、ドデシルベンゼンスルホン酸及びその塩、並びにポリエチレングリコールモノ−４−ノニルフェニルエーテルが好ましい。
これら界面活性剤の添加量は、水１００質量部に対して、１．０×１０^−４〜２．０×１０^−３質量部であることが好ましい。特に添加する界面活性剤がドデシルベンゼンスルホン酸、その塩又はポリエチレングリコールモノ−４−ノニルフェニルエーテルである場合には、水１００質量部に対して、４．０×１０^−４〜２．０×１０^−３質量部であることが好ましい。この範囲内であれば、より光沢のある研磨表面を得ることができる。

以下、図面を用いて本発明の電解研磨方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電解研磨方法を適用する電解研磨装置１の構成を示す図である。
この電解研磨装置１は、非シアン系電解研磨液２が収容された電解研磨槽３と、直流電源装置４と、直流電源装置４の負端子に接続され、非シアン系電解研磨液２に浸漬された研磨用電極としてのチタン電極５と、直流電源装置４の正端子に接続され、非シアン系電解研磨液２に浸漬された被研磨材としての貴金属板６と、非シアン系電解研磨液２の温度を調節するためのホットプレート７と、非シアン系電解研磨液２の温度を測定するための温度計８とを備えている。

このように構成された電解研磨装置１による電解研磨方法について説明する。まず、ホットプレート７を作動させ、非シアン系電解研磨液２の温度を７０℃〜９０℃に調節する。非シアン系電解研磨液２の温度が７０℃より低いと、良好な研磨表面が得られ難くなり、９０℃より高いと非シアン系電解研磨液２が不安定になるため好ましくない。次いで、チタン電極５と貴金属板６との間に、例えば、１０〜１５Ｖの電圧を直流電源装置４により印加して、電解研磨を開始する。ここで、電解研磨時間は１〜３分、好ましくは１分３０秒〜２分である。電解研磨時間が１分未満であると、研磨表面の仕上がりが不十分となる場合があり、また、３分を超える処理時間は実用上好ましくない。電解研磨後、貴金属板を電解研磨槽３から取り出し、水洗した後、風乾する。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例１は参考例である。

まず、下記の表１に示す組成にて、実施例１〜１８及び比較例１〜７の非シアン系電解研磨液を調製した。なお、比較例８の市販電解研磨液Ａとしては（有）モリモトにより販売されているピカゴールド＃４、比較例９の市販電解研磨液Ｂとしては（株）ハープにより販売されているハープブライトを用いた。
次に、大きさ１５０ｍｍ×７０ｍｍ×２ｍｍのＫ１８合金（Ａｕ７５．０ｗｔ％、Ａｇ１２．５ｗｔ％、Ｃｕ１２．５ｗｔ％）を冷間圧延し、０．３ｍｍ厚の板状に加工した。これを５０ｍｍ×２５ｍｍの大きさに切断し、被研磨材とした。これを片面につき２０ｍｍ×２５ｍｍの露出範囲となるように、被研磨材をマスキングした。
そして、図１と同様の構成の電解研磨実験装置において、電解研磨槽として１Ｌのビーカーを用い、電解研磨液として実施例１〜１８及び比較例１〜７の非シアン系電解研磨液を用いて、上記被研磨材を電圧１３Ｖ、電流１７Ａ、液温度８０℃、時間１２０秒という条件でそれぞれ電解研磨を行った。また、比較例８及び９は、電解条件を電圧１３Ｖ、電流１８Ａ、液温度８０℃、時間１２０秒とする以外は、実施例１〜１８及び比較例１〜７と同様に電解研磨を行った。

（評価方法）
電解研磨後の被研磨材について、目視による観察により評価を行った。結果を表１に示した。なお、目視による観察は、下記の判断基準により評価した。
（判断基準）
◎：鏡面光沢
○：鏡面光沢（わずかに曇り有り）
△：光沢有り
×：研磨不十分

さらに、実施例１１〜１４、比較例８及び９で得られた被研磨材について、光沢度及び表面粗さを測定した。光沢度は、日本電色工業（株）光沢計ＶＧＳ−１Ｄを用い、鏡面光沢度測定方法（ＪＩＳ−Ｚ８７４１−１９８３）に基づいて測定した。表面粗さは、（株）小坂研究所デジタルサーフコーダＤＳＦ１０００を用いて測定した。結果を表２に示した。

表１から明らかなように、実施例１〜１８では、十分な鏡面光沢を有する研磨表面を得ることができた。なかでも界面活性剤を添加した実施例１１〜１８では、市販の電解研磨液Ａ及びＢと比べても、遜色のない研磨表面を得ることができた。これは、アニオン系界面活性剤の添加により、電解研磨時に貴金属板表面に形成される分極抵抗が安定化するためであると考えられる。
また、表２から分かるように、実施例１１〜１４では、電解研磨の前後で光沢度および表面粗さが著しく改善されており、市販の電解研磨液Ａ及びＢと比べても、遜色のない研磨表面が得られることが確認された。

本発明の一実施形態に係る電解研磨方法を適用する電解研磨装置の構成を示す図である。

符号の説明

１電解研磨装置、２非シアン系電解研磨液、３電解研磨槽、４直流電源装置、５チタン電極、６貴金属板、７ホットプレート、８温度計。

Claims

水１００質量部に対して、スルファミン酸１０〜１４質量部、チオ尿素３〜４質量部、乳酸１〜６質量部及びリン酸１〜４質量部を含有することを特徴とする非シアン系電解研磨液。
アニオン系、ノニオン系及びカチオン系界面活性剤から選択される界面活性剤を更に含有することを特徴とする請求項１に記載の非シアン系電解研磨液。
前記アニオン系界面活性剤が、ドデシルベンゼンスルホン酸又はその塩であることを特徴とする請求項２に記載の非シアン系電解研磨液。
前記ノニオン系界面活性剤が、ポリエチレングリコールモノ−４−ノニルフェニルエーテルであることを特徴とする請求項２に記載の非シアン系電解研磨液。
前記カチオン系界面活性剤が、ポリアクリル酸エステル４級トリメチル塩であることを特徴とする請求項２に記載の非シアン系電解研磨液。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の非シアン系電解研磨液を用いて、貴金属を電解研磨することを特徴とする電解研磨方法。