JPH01159385A - 銅または銅合金表面の化学研磨浴および化学研磨法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は銅または銅合金表面の化学研磨用浴の組成に関
するものである。

（従来の技術） 金属表面の化学研磨は周知の技術である〔エレクトロリ
ティック＆ケミカルポリッシングオブメタルズ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｏ
ｌｉｓｈｉｎｇｏｆ　ＭｅｔａｌｓＬＷ、Ｊ、Ｍｃ　Ｇ
、テガー）　（ＴＥＧＡＲＴ）−ドウノード（Ｄｕｎｏ
ｄ）、１９６０．　ｐ、　　１２２以下〕。この技術は
研磨すべき金属の表面を酸化浴で処理することからなる
。

銅およびその合金の化学研磨については、正燐酸、硝酸
および酢酸を含む水性浴が利用されている（上記引用文
献、ｐｐ、１３５−１３６）。これらの浴は５０〜８０
℃程度の高い作業温度並びに激しい機械的攪拌を必要と
する。更に、これらの浴は速い速度で金属を侵食し、研
磨時間を５分未満に制限する。これら公知の浴のこのよ
うな特徴は一方ではその使用は有害なガスの発生を伴い
、かつ他方ではその作用の高速性および機械的攪拌の必
要性は、この研磨の制御を困難かつ不正確なものとする
という欠点をもたらす。これら諸欠点を克服するために
、過酸化水素と、硝酸、燐酸および塩酸の混合物とを含
む水性浴が提案された。

これらの水性浴は２５〜３５℃程度の低い作業温度の使
用を可能とし、しかも金属の侵食速度は２．５〜５μ／
分である〔エレクトロブレーティング（Ｅｌｅｃｔｒｏ
　ｐｌａｔｉｎｇ）、　　１９５３　１０月、６−１ｐ
ｐ、　３６０−３６７　（ｐ、　３６３および３６４）
）。

しかし、上記金属に対するこれら公知の浴の侵食速度は
、ある用途に対しては依然として高すぎる。

このことは、特に、大きな容器、例えばボイラー、オー
トクレーブまたは結晶化器などの壁内面の研磨に対して
これら浴を利用することを不能にしている。このような
容器を満たしまた空にするのに要する時間は、一般に最
適化学処理の時間よりも著しく長いので、実際に壁の均
一な研磨を達成することは不可能となり、壁のいくつか
の領域は不十分に研磨され、かつ他の部分は深部まで腐
食されてしまう。その上、これらの公知の浴は、浴の再
生が困難であるような浴との接触表面の研磨に対しては
余り有効でない。というのは、このような浴はそのよう
な局所部分の組成の急激な変化を生ずるからである。

また、水性溶液中に燐酸、過酸化水素、塩酸および２，
６−ジーｔ−ブチル−４−（Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノメ
チル）−フェノールを含む浴も提案されている（ＳＵ−
Ａ−１，２１），３３８（ＯＲＧ。

Ｐｈｙｓ、Ｃｈｅｍ、ｌＮ５Ｔ、））　、この公知の浴
は良好な安定性を有するように思われるが、これらは少
な（とも５０℃という作業温度を示し、その作用速度は
余りに速く、かつ均一な特性の研磨を達成できない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、銅および銅合金の化学研磨用の新規浴
組成を与えることにより、上記公知の研磨浴の諸欠点を
克服することにあり、該浴組成は緩かな作用速度を示し
、過度の作業温度および強い機械的攪拌を必要とせず、
しかも公知の浴で達成されるよりも優れた研磨特性を与
える。

（課題を解決するための手段） 従って、本発明は銅または銅合金表面の化学研磨用浴に
関し、温浴は水性溶液として、過酸化水素、塩素イオン
、および燐酸と、燐酸イオンと燐酸水素イオンとの混合
物を含み、これら成分各々の量は該水性溶液に１．２５
〜３の範囲のｐＨを付与するように８周整される。

本発明の浴において、過酸化水素は研磨すべき金属に対
する酸化剤として作用する。

塩素イオンの機能は、研磨処理中の制御されない局所的
腐食から金属を保護することにある。これらは水溶性化
合物、例えば塩酸またはアルカリ金属クロリドなどとし
て導入できる。塩化ナトリウムが好ましい。

燐酸イオンおよび燐酸水素イオンは一般式：％式％ で示されるアニオンである。

本発明の浴はこれらアニオンの混合物を含むことができ
る。これらのアニオンは任意の水溶性無機化合物、例え
ばアルカリ金属塩として導入できる。

本発明によれば、燐酸、燐酸イオンおよび燐酸水素イオ
ンの各量は、水性浴溶液に１．２５〜３のｐＨを与える
ように選ばれ、これは該水性溶液中の燐酸、燐酸イオン
および燐酸水素イオンから数学的に計算して得られる値
である。この付与されたｐＨＯ値は実際に測定された値
とは異り、特に該水性溶液中の過酸化水素および塩素イ
オンの含有率に依存して変化する。特に述べる場合を除
き、以下に述べるｐＨ値は上記定義の如く理論的に計算
されたものである。

水性浴液に上記ｐＨ値を与えるという条件の下で、過酸
化水素、塩素イオン、燐酸、燐酸イオンおよび燐酸水素
イオンは、処理すべき金属の性質、作業温度、および研
磨処理に望ましい時間に応じて選ばれる。大部分の用途
において極めて好ましい浴は、過酸化水素含有率が該水
性溶液１）当たり１〜６モルであり、かつ塩素イオン含
有率が１０−４〜１モル／１であるような浴である。更
に、燐酸、燐酸イオンおよび燐酸水素アニオンの各含量
を、その総和が該水性浴液ＩＩｌにつき１０−４〜１モ
ル／ｌとなるように選ぶことも好ましく、最適の含量は
更に以下の条件を満たすような含量である二０．０１＜
　　　　　　　　　　　　　＜　１ここで、（（ｔ（ｘ
ＰＯ４，）　　（３−Ｘ）−）は該水性浴液中の成分（
ＨＸＰＯ４）　　”−”−の、モル／ｌで表わされた濃
度である。

最良の結果は燐酸、燐酸イオンおよび燐酸水素イオンの
各含量を、以下の条件が同時に満たされるように選んだ
場合に得られる： ０、１　＜　　　　　　　　　　　　＜　０．８好まし
い浴は、該水性溶液のｐＨが１．６５〜２．３５であり
、しかも３〜５モル／ｌの量の過酸化水素、５Ｘ１０−
’〜５Ｘ１０−”モル／１の量の塩素イオンおよび以下
の関係式を満足する各モル量の燐酸、燐酸イオンおよび
燐酸水素イオンを含む浴である：本発明による浴の水性
溶液は２通常の割合で、金属の化学研磨用の水性浴中に
一般に使われる添加物、例えば界面活性剤、粘度調節剤
および過酸化水素安定化剤を含むことができる。

本発明の化学研磨浴は優れた表面研磨、特に文献５Ｕ−
Ａ−１，２１），３３８に記載の研磨浴につき得られた
表面研磨特性よりも優れた表面を与えることを可能なら
しめる。本発明の研磨浴の大きな利点の一つは、その各
成分の夫々の濃度を適合させた後の、緩かな作用速度で
の研磨実施性、数時間に亘り金属上に展開してお（こと
ができることにあり、そのため大きな表面あるいは容易
に到達し得ない表面の均一な研磨を可能とする。

本発明の浴は銅または銅合金を含むあらゆる表面、例え
ば黄銅および黄銅表面の研磨に適している。

本発明は、また銅または銅合金物品の表面を研磨する方
法にも関し、これによれば研磨すべき表面は本発明によ
る研磨用浴と接触される。

本発明の方法において、研磨浴はあらゆる温度および圧
力（但し、浴成分の劣化の恐れがないことを条件とする
）の下で使用できる。しかし、この浴を大気圧下にて、
２０〜８０℃、好ましくは３０〜６０℃の温度で使用す
ることが有利であることがわかった。

金属表面と浴とを接触させる作業は、任意の適当な方法
、例えば浸漬によって実施できる。

本発明の方゛法において、研磨表面と浴との接触時間は
、該表面の効果的な研磨を達成するのに十分な時間でな
ければならないが、ある臨界値を越えることができず、
これを越えると、表面にみられる局所的腐食の恐れが生
ずる。最適接触時間は多くのパラメータ、例えば研磨す
べき表面を形成する金属または合金、この表面の形状お
よびその初期粗面度（ピーク対答の高さ）、浴の組成、
作業温度、表面と接触している浴の可能な攪拌状態およ
び研磨すべき金属表面の面積と使用する浴の体積との比
などに依存し、日常的実験室手続きにより特定の各場合
毎に決定しなければならない。

本発明の方法の好ましい態様においては、研磨すべき表
面は十分な時間に亘り浴と接触状態に保たれて、少なく
とも１０μ、好ましくは２０〜５０μに等しい深さの該
金属を侵食させる。該表面の液浴による処理時間は、か
くして、多くの場合１〜５時間である。

（実施例） 本発明の重要性は以下に添付図を参照しつつ与えられる
応用例を参照することにより明らかになるであろう。

実施例１　（本発明） 面積１０ａａの銅板を、１）当たり以下の成分を含む約
４０℃に保たれた浴５００ｄ中に浸漬した。

０３．５モルの過酸化水素、 ００．０１２モルの塩酸、 ○０．０８８モルの燐酸、 Ｑｏ、０２１モルの燐酸水素イオン（ＨＰＯ，）　”−
１および ００．０１３モルの燐酸イオン（ＰＯ４）　”−０この
浴のｐＨは２．３２であった。

この金属板は初め算術平均表面粗さＲａ−０，４０μを
有していた。

この処理中（３時間継続）、この板の浸食の平均深さは
３０μであった。３時間の処理後、表面粗さは０．０６
μにまで低下した。

実施例２（比較） 実施例１を、Ｓ　Ｕ−Ａ−Ｌ　２１）．３３８の実施例
７記載の作業条件下で繰返した。

○研磨浴の組成 ・９６４モル／ｌの過酸化水素、 ・０．５８４モル／１の燐酸、 ・０．０４７モル／１の塩酸、および ・０．０４ｇ／／！の２，６−ジーｔ−ブチル−４−（
Ｎ、Ｎ−ジメチルアミンメチル）−フェノール。

・ｐＨ＝１．０５ ０作業温度＝５０℃； Ｏ処理時間：１５分。

この板の侵食の平均の深さは６０μであった。

研磨処理後、算術平均表面粗さはＲａ＝０．０８０であ
った。

第１〜３図は夫々以下の銅板の表面プロフィールを示す
。

○研磨前（第１図） ○実施例１の研磨後（第２図） ○実施例２の研磨後（第３図） これらの図において、横軸に鰭単位で表面の長さをとり
、μで表した表面のレリーフが縦軸にプロットされてい
る。

第２図と第３図との比較は、研磨特性の点で、本発明に
よりなされた進歩を即座に明らかにする。　−

【図面の簡単な説明】

第１図は研磨前の銅表面のプロフィールを拡大して示し
た図であり、 第２図は、本発明の方法に従って研磨した後の同じ銅表
面のプロフィールを示す図であり、および 第３図は、５Ｕ−Ａ−Ｌ　２１）．３３８に記載の方法
に従って研磨した後の、第１図と同様な銅表面のプロフ
ィールを示す図である。 手続補正書（方式） １．事件の表示　　　昭和６３年特許願第２４０６３６
号３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　　　ソルヴエイ　エ　コムパニー４、代理人

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）水性溶液中に、過酸化水素、塩素イオンおよび燐
   酸と燐酸イオンと燐酸水素イオンとの混合物を含み、該
   混合物の成分の各量を該水性溶液のｐＨが１．２５〜３
   の範囲となるように調整することを特徴とする、銅また
   は銅合金表面の化学研磨用浴。
2. （２）該水性溶液中の燐酸、燐酸イオンおよび燐酸水素
   イオンの各モル量の和が溶液１ｌ当たり１０＾−＾４〜
   １モルの範囲内である請求項１記載の浴。
3. （３）該水性溶液中の燐酸、燐酸イオンおよび燐酸水素
   イオンの各モル量が、以下の条件： ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、〔（ＨｘＰＯ＿４）＾（＾３＾−＾ｘ＾）＾−
   〕は該水性溶液中の成分（ＨｘＰＯ＿４）＾（＾３＾−
   ＾ｘ＾）＾−のモル／ｌで表した濃度である）を満たす
   ことを特徴とする請求項２記載の浴。
4. （４）該水性溶液が１〜６モル／ｌの量の過酸化水素お
   よび１０＾−＾４〜１モル／ｌの量の塩素イオンを含む
   請求項３記載の浴。
5. （５）該水性溶液が１．６５〜２．３５の範囲のｐＨを
   有し、かつ３〜５モル／ｌの量の過酸化水素と、５×１
   ０＾−＾３〜５×１０＾−＾２モル／ｌの量の塩素イオ
   ンと、以下の関係： ▲数式、化学式、表等があります▼ および ▲数式、化学式、表等があります▼ に従う各モル量の燐酸と、燐酸イオンと燐酸水素イオン
   との混合物とを含む請求項４記載の浴。
6. （６）上記塩素イオンがアルカリ金属塩化物として該水
   性溶液に導入され、かつ上記燐酸および燐酸水素イオン
   が燐酸のアルカリ金属塩として導入される請求項１〜５
   のいずれか１項記載の浴。
7. （７）銅または銅合金表面を、請求項１〜６項のいずれ
   かに記載の化学研磨浴と接触させることを特徴とする該
   表面の研磨法。
8. （８）上記表面を、十分な時間上記浴と接触させ、該表
   面の少なくとも１０μに等しい深さまで上記金属に作用
   を及ぼしめる請求項７記載の方法。
9. （９）該表面を十分な時間に亘り該浴と接触状態に保っ
   て、２０〜５０μの範囲の深さにまで上記金属に作用を
   及ぼさしめる請求項８記載の方法。
10. （１０）該浴の温度を３０〜６０℃の範囲に調節し、か
    つ該浴と該表面とを１〜５時間接触状態に保つ請求項８
    または９記載の方法。