JP4703803B2 - アルミニウム材の電解研磨処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空装置の部材や真空中で使用される機器の部材のうちのアルミニウム製やアルミニウム合金製の部材を電解研磨処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム材などの表面を電解研磨により鏡面に研磨することは行われており、その工程は、被研磨物を洗浄したのち電解研磨を行い、このあと被研磨物に付着した電解研磨液を除去するために水による洗浄を行なうのが一般的である。この洗浄は電解研磨液が除去されるまで行われ、必要な場合は４回以上の多数回にわたって行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、被研磨物を鏡面にするために、電解研磨液組成、処理温度、電解研磨電圧、電極配置、処理時間などの研磨処理条件は管理されているが、電解研磨後は電解研磨液をきれいに被研磨物から落とし清浄化すればよく、洗浄水については特別の管理は行われていない。
【０００４】
真空装置の部材や真空中で使用される機器の部材には他の金属よりも真空中への放出ガスが少ないアルミニウムやその合金が使用されるが、この種の部材を一般的な電解研磨により鏡面に処理したものは、個体差が大きいという意味でガス放出特性が安定せず、かつガス放出量が電解研磨処理しなかったものよりも多いという問題があった。真空中で使用される材料として、ガス放出特性は最も基本的な特性であり、その特性が良好すなわちガス放出量が少なく且つ安定していなければ真空中で使用する部材として適していない。
【０００５】
本発明は、電解研磨したアルミニウム材のガス放出特性を安定させ、且つガス放出量を少なくする電解研磨処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム材を電解研磨液で電解研磨したのち、該アルミニウム材の複数回の洗浄の内、前記電界研磨後の最初の洗浄を前記電解研磨液が残っている状態で、６０℃乃至８０℃の温度の洗浄水で洗浄することにより、上記の目的を達成するようにした。該洗浄水の温度を６０℃乃至８０℃とすることにより、ガス放出特性が安定しガス放出量が少ない電解研磨処理製品が得られる。該洗浄は電解研磨の終了直後に行うことが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１の電解研磨処理工程に基づき説明すると、用意したアルミニウムまたはアルミニウム合金などの電解研磨可能な任意の形状のアルミニウム材の被研磨物Ａを前洗浄１し、これを図２のように電解研磨槽Ｂに設けて電解研磨２を施す。そして被研磨物の表面に付着した電解研磨液Ｃを洗浄水で洗浄３し、硝酸液に浸漬４したのち付着する硝酸液を洗浄水で洗浄５し、窒素ガスブローなどにより乾燥６させる。該電解研磨液は正燐酸液、硫酸などの一般的なものが使用される。
【０００８】
こうした処理工程は従来のアルミニウム材の電解処理工程と同様であり、各洗浄３、５の工程は必要に応じて２回以上行われることも同様であるが、本発明ではアルミニウム材からのガス放出特性を安定させ且つガス放出量を少なくするために、電解研磨３のあと最初に行われる洗浄を６０℃〜８０℃に温度管理された洗浄水で行うようにした。発明者等の実験に基づく知見では、該ガス放出特性とガス放出量はこの最初に行われる洗浄の洗浄水の温度と関連しており、この温度によってアルミニウム材の被研磨物の表面酸化層の構造が変わってしまうことが判明した。すなわち、電解研磨中に該被研磨物の表面に形成された酸化層は１００ｎｍ程度の厚さでポーラスな構造で、その電解研磨完了後に先ず行われる洗浄の洗浄水（１次洗浄水）の温度が、室温以上で６０℃未満のときは該酸化層の構造がポーラスのままで、この研磨物を真空中で使用すると、ポーラス中の水分が水酸化物を作るためにガス放出量が多くなる。また、該洗浄水の温度が８０℃を超えると、被研磨物の表面の酸化が急激に進み、該表面はベーマイト層で覆われるため茶色に変色し、この研磨物を真空中で使用すると、ガス放出量はポーラスの場合よりも約１０倍にまで増加してしまう。そして６０℃〜８０℃までの範囲では、電解研磨直後の該酸化層は、洗浄水と反応して１０ｎｍ程度の厚さの薄く緻密で平坦な酸化層になり、この研磨物を真空中で使用しても放出ガスが少なく、ガス放出特性が安定しており、この温度で電解研磨後に洗浄すべきであることが判った。
【０００９】
本発明の詳細な実施例を以下に説明する。
直径４５ｍｍ、厚さ３ｍｍの研磨したアルミニウム合金（Ａ５０５２）の被研磨物を複数枚用意し、各被研磨物に前洗浄を行わないで電解研磨し、電解液洗浄・硝酸浸漬・硝酸液洗浄・乾燥の処理工程を順次に行って研磨物を得た。電解研磨はりん酸を主液とする市販の電解液を使用し、液温５０℃、直流５Ｖで１０分間にわたり研磨した。電解液洗浄には９０℃〜３０℃の純水を使用し、電解研磨後直ちに１分間洗浄を施し、電解液を完全に洗い流した。硝酸浸漬には濃度３５％以上の硝酸を使用し、これに電解液洗浄を施した被研磨物を１分間浸漬した。硝酸液洗浄にも７０℃の純水を使用し、１分間の洗浄を行った。このあとの乾燥は、窒素ガスブローにより行った。
【００１０】
得られた各研磨物を肉眼で観察すると、８０℃を超える洗浄水で洗浄したものは茶色の変色の存在が認められ、６０℃未満の洗浄水で洗浄したものはポーラスの存在が認められた。
【００１１】
そして、得られた各研磨物からのガス放出量を昇温離脱法で測定した。測定では昇温速度を０．１℃／ｓｅｃとし、室温（２５℃）から３００℃まで昇温させ、この間に放出されたガス放出量を求めた。その結果は表１の通りであり、６０℃から８０℃の洗浄水で電解液洗浄を行った研磨物はガス放出量が少ないことが判る。
【００１２】
【表１】

また、上記の被研磨物の電解研磨条件及び洗浄条件を変えて電解研磨し、得られた研磨物のガス放出量を上記と同条件で昇温離脱法で測定した。その結果を表２に示す。
【００１３】
【表２】

なお、以上の実施例では、洗浄水に純水を用いたが、RO水、蒸留水、市水の何れでも同様の結果が得られる。被研磨物にアルミニウム合金Ａ5052を用いたが、電解研磨処理可能なアルミニウム、アルミニウム合金ならば何でも良く、その大きさ形状にも依存しない。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、電解研磨液で電解研磨したアルミニウム材の複数回の洗浄の内、前記電界研磨後の最初の洗浄を前記電解研磨液が残っている状態で、６０℃乃至８０℃の洗浄水により好ましくは電解研磨終了の直後に行うもので、これによりガス放出特性が安定し且つガス放出量の少ない電解研磨処理物が得られ、真空装置や真空機器の部材に好都合に使用でき、洗浄水の温度管理を確実に行えばよいので、比較的簡単且つ安価に処理を行える等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施の形態の説明図
【図２】電解研磨の説明図
【符号の説明】
Ａ アルミニウム材（被研磨物）、Ｃ 電解研磨液、

Claims (1)

1. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム材を電解研磨液で電解研磨したのち、該アルミニウム材の複数回の洗浄の内、前記電界研磨後の最初の洗浄を前記電解研磨液が残っている状態で、６０℃乃至８０℃の洗浄水で行うことを特徴とするアルミニウム材の電解研磨処理方法。

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