JPH02500757A - 鉄系組成物を研摩するための乾燥粒状組成物及び研摩方法 - 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】 鉄系組成物を研摩するための乾燥 粒状組成物及び研摩方法 技術分野及び背景技術 本発明は、酸及び金属イオン封鎖剤を含有する溶液を作り、鉄系金属部品及び研 摩媒体を溶液中に浸漬し、部品及び媒体を溶液中に浸漬して保ちつつ部品及び研 摩媒体を撹拌することによって、続いて表面電気めっきをするための鉄系金属部 品を製造するに当っての組成物及び組成物の使用方法に関する。類似した技術は 、ヘイズの米国特許第２８９０９４４号；バーマン・ベン舎スナイダーの米国特 許第２９４０８３８号、第２９８１６１０号、第３０５２５８２号及び第３０６ １４９４号を含む一連の米国特許；及びミチャウド等の米国特許第４４９１５０ ０号の如き明細書の記載から従来より知られていた。

本発明の改良によれば組成物は乾燥粒状の形である。乾燥粒状の形で、組成物は 、重量％で、約４０％以下の修改結晶：約３０％以下の結晶リン金属イオン封鎖 剤；修改結晶対金属イオン封鎖剤結晶の重量比は約２＝１〜約０．４：１の範囲 である；組成物を水中に溶解したとき形成される溶液のｐＨを約３．５に調整す るのに充分がつ有効である量の液体アミンアンモニア化剤；組成物の湿潤化を達 成するのに充分かつ有効である量の非発泡性非イオン界面活性剤；組成物の残余 を構成するのに充分で、前記液体アミンアンモニア化剤を吸収するのに有効でか つそのためのキャリャ−として作用するのに有効な量の粒状吸収剤を有する。

鉄系金属部品の電気めっきは、外観を増強し、錆又は他の品質低下に対し鉄系札 料を保護する耐久性ある機能を果しうろことは、従来より鉄系金属部品の製造に おいて知られていた。かかる理由のため、レンチ等の如き手工具をめっきし、光 る電気めっき仕上げとすることが普通に行われている。かかる仕上が９を作るた めの部品を製造するに当って、めっきされるべき面は外観のために成る程度の平 滑性を有することが重要であり、時にはそれらは研摩されることが重要である。

かかる研摩は多くの種々の方法でなされているが、金属除去のための化学的方法 はいくらかの成功と許容とを達成しており、それらは前述した先行特許の教示に 一般に従っている。

前記した種類の方法においては、生産性に対する大まかな一定のバランスとが存 在する。部品の高い生産性を達成し、装置使用の短いサイクル時間を達成せんと する計画において、成る使用者は強度に酸性の溶液の使用を計画した。

所望の表面仕上がりを達成せんとする計画において、他の使用者はより酸性の弱 い溶液の使用を計画した。両者の場合において、使用した溶液の廃棄と作られる 排水の問題に遭遇する。溶液の有効性を延引される計画には、使用有効溶液の廃 棄を避けるための金属イオン封鎖剤の使用を含ん過去においてなされた努力及び 遭遇した問題を心にとめておいて、本発明の目的は、望ましからぬ排水を最少に し、最適な処理時間で明るい電気ゎつきされた仕上がりを受け入るための化学的 に平滑な表面を達成することにある。本発明のこの目的を実現するに当って、先 に概説した一般的な種類の方法を、所望の速度で制御された金属除去を達成する 有機酸溶液の使用によって改良する。本発明によって意図する溶液を使用しての 生産能力は従来より使用されている粗い溶液を用いて達成されるそれよりも良好 であり、一方この方法からの排水は化学的に中性な廃物に殆ど到達する。

本発明の更に別の目的は、乾燥粒状材料として配合し、取り扱うことができ、次 いで必要に応じて水と混合して必要な作用溶液とすることのできる組成物を提供 することにある。この本発明の目的を実現するに当って、前述した方法において 使用される作用薬品の取り扱い及び製造が、その目的のために乾燥粒状材料を選 択しうる使用者にとって簡略化される。

発明の詳細な開示 上述した本発明の目的及び他の目的は、以下に説明が進むに従って明らかになる であろう。本発明を以下により充分に説明するが、当業者はここに説明した本発 明を改変し、なお本発明の有利な結果を達成しうろことはこの説明の始めに理解 すべきである。従って以下の説明は当業者に対する広い教示として理解し、本発 明を限定するものとして理解すべきでない。

一般的に述べると、本発明による組成物は、−乾燥粒状組成物であり、これは水 と混合し、転動バレル等の如き鉄系金属のための湿式性研摩仕上げ装置で使用さ れるようになされる。乾燥組成物は、重量百分率で、約４０％以下の好酸結晶； 約３０％以下の結晶リン金属イオン封鎖剤；好酸結晶対金属イオン封鎖剤の重量 比は約２：１〜約０．４：１の範囲である；組成物を水に溶解したとき形成され る溶液のｐＨを約３．５に調整するのに充分でかつ有効な量の液体アミン７ンモ ニ７化剤；組成物の湿潤を達成するのに充分でかつ有効な量の非発泡性非イオン 界面活性剤；及び組成物の残部を構成するのに充分で、前記液体アミンアンモニ ア化剤を吸収するのに有効でそのためのキャリヤーとして作用するのに充分な量 の粒状吸収剤を含有する。

リン金属イオン封鎖剤は鉄系金属イオンを封鎖する特性を示す任意の無機ホスフ ェート、及び／又はかかる特性を示す多くの有機ホスフェートであることができ る。本発明の組成物において良好であることが判ったものにはピロホスフェート 、トリポリホスフェート及びホスホ卑−トがある。最も好ましいのはとロリン酸 四ナトリウムである。

緩衝剤及び／又はアンモニア化剤は、溶液のｐＨを調整する効果を有する任意の アンモニア放出又は発生材料であることができる。金属を除去するに当っての酸 構成成分及び溶液中で金属イオンを保持し、めっき法において部品上にそれらの 再付着を防止する金属イオン封鎖剤の組合せた効果がｐＨ依存性であることが判 った、そして約３．５未満のｐＨレベルで適切には開始及び／又は進行しないこ とが判った。

従って本発明の組成物及び方法において、その要因を制御することが重要である 。かかる制御を達成するのに好ましい材料にはモノエタノールアミンがある。モ ノエタノールアミンは液体である、従って本発明の意図する乾燥粒状材料につい てその使用をするためには、液体に対するキャリヤーを混入する必要がある。こ れは吸収剤の使用によって行う、好ましい材料は珪藻土である、これは本発明の 組成物及びその使用方法の目的にとって本質的に化学的に不活性である。

本発明の組成物が、使用のため混合される水でより容易に溶液となるようにする ため、界面活性剤の形で湿潤剤を混入することが望ましい。好ましい界面活性剤 は非発泡性非イオン系材料であり、かかる材料は低）ＩＬＢ型のものであるのが 更に好ましい。

好酸対金属イオン封鎖剤の比は、使用する両材料が金属除去に寄与するので、過 度の侵害的な金属除去からのエツチングに対して、表面仕上げを達成する金属除 去の速度を均衡させるのに重要である。破封金属イオン封鎖剤の比の変化による 実験では、一般的なこととして、酸に対して金属封鎖剤の量を増大させると、金 属除去の速度を増大すること、及びエツチングと思われる明瞭な艶消し外観を金 属除去が生ぜしぬることを増大させ、これは満足できるめっきを達成する前に研 摩しなければならないことを示した０かかる結果をもたらす機構は完全には判っ ていないが、濃度の変化が部品の粗さ又は顕微鏡的なレベルでの凸部と凹部での 金属除去の有効性の速度を変化させるものと信ぜられる。金属除去か両者の場合 において本質的に同じである場合、艶消し仕上がりを生せしめる。金属除去が凸 部でより多く生ずる場合、より大なる平滑性が達成され、仕上がり部品はより適 格なものになる。一部加工される特定鉄系合金によって、約り部対１部から約０ ．３部対１部の範囲での破封剤の比が本発明によって意図している。好ましい範 囲は約１．４部対１部である。

使用に当って、本発明の組成物は、形成する分散液の腐蝕効果に耐えることので きる任意の既知の種類の湿式研摩仕上げ装置中で使用することができる。かかる 装置の例は前述した先行特許明細書中に掲載されており、開放及び密閉転勤バレ ル、スビンニング機、振動機、及びスピンドル機を含むことができる。かかる装 置は回分処理、連続又は流通処理又はその両方ですることができる。使用する溶 液は回分にしてもよく又再循環させてもよい。かがる装置の選択は当業者の技術 範囲であり本発明を知ってなさＣる。しかしながら好ましい方法は溶液の再循環 のために配置した装置を使用する。

先に簡単に述べた如く、本発明により次に表面電気めっきをするための鉄系金属 部品を作る方法は、酸及び金属イオン封鎖剤を含有する溶液を作り、溶液中に部 品及び研摩媒体を浸漬し、溶液中に浸漬した部品及び媒体を保持しつつ部品及び 媒体を撹拌する既知の工程を含む。

本発明によって意図する如く組成物の徐作を成功させるに当っての明らｐ・な要 因は、鉄系部品が仕上げられつつある処理容器に組成物を加えたとき形成される 修＠第二秩／第−鉄ナトリウム／アンモニウム及び修酸アンモニウム及びナトリ ウムの異なる溶解度に帰因することを知るべきである。前者の材料は水中に著し くより可溶性であり、本発明によりめられている仕上げ作用に寄与する。

乾燥粒状組成物を用いて実施したとき本発明によって意図される改良は、前述し た乾燥粒状組成物を水１ガロンについて約８オンス〜約１２オンスで水と混合し て溶液を作り、部品及び研摩媒体を撹拌する間溶液のｐＨレベルを監視し、監視 したｐＨレベルに応答してアルカリを加え、これによって部品及び研摩媒体の撹 拌中かかるｐＨを約４．５〜約５．０の範囲内に保つべく溶液のｐＨレベルを調 整する工程を含む。好ましくは撹拌は、鉄系部品の表面に軟い黒味のフィルムが 形成されるような時間まで継続する。実験では、最良の生産性は、再循環法で達 成され、分散液、部品及び研摩媒体によって占められる容器中の容積１立方フイ ートについて約０．２５〜約１．０ガロン／ｈｒの範囲の流速で溶液を循環させ ると達成されることが判った。

本発明の改良において行った実験を下記実施で示す。

実施例　１ 研究室用の大きさの密閉バレルタンブラ−及び小ロットのソケットレンチ用ソケ ッ）ｋ用い、水及び乾燥粒状組成物の溶液を作った。組成物には、同型ｉ部の体 部結晶及びリン酸塩を含有させ、水１ガロンについて８オンスの割合で水と混合 した。通常の家庭クリーニング用アンモニアを、ｐＨを４に調整するのに充分な 量で溶液に加えた。鉄系金属部品を８時間転動し、取り出し、洗浄した。ソケッ トの表面は平滑になされ、灰色フィルムが表面に発現した。このソケットはめっ きを受け入れることができる表面を有していると考えられた。

実施例　２ 実施例１のタンブラ−及び同じ量の鉄系金属部品を用い、修酸対リン酸塩の比０ ．３０：１を用いて同じ方法で溶液を作った。アンモニア化剤として通常の家庭 クリーニング用アンモニアを用いた。処理した部品は、不適切な金属除去を示し ていると考えられる艶消し表面外観を有することが判った。めっきを受け入れる ことができるが、めっきされた部品は実施例１のものより目で見て魅力の劣るも のであった。

実施例　３ 乾燥粒状組成物を、２：ｌの比で体部結晶及びビロリン破門ナトリウムを用いて 作った。モノエタノールアミンを、液体アミンを珪藻土が吸収するまで０．３３ ：１の比で珪藻土と混合した。次に酸及びリン酸塩をアミンキャリヤーと約１． ５：１の比で混合して乾燥粒状組成物を形成した。酸、リン酸塩、アミン及びキ ャリヤーの乾燥粒状組成物を次いで、水１ガロンについて１２オンスの比で水と 混合し、工業的大きさの振動式ボール仕上げ装置中で使用し、大量の部品を仕上 げた。部品を４時間処理し、受容しうる仕上がりとよごれた黒色フィルムを有す ることが判った。

実施例　４ 一約１重量％の非発泡性非イオン界面活性剤を加えて、実施例の乾燥粒状組成物 と同じ組成物を作った。組成物を水と、水１ガロンについて１０オンスの比で混 合した。液体仕上げ組成物の混合は実施例３の組成物よりも改良されていること が見られた。手工具を処理するため仕上げ組成物を開放タンブラ−バレル中で使 用し、再循環流法を用いた。

金属除去は約１５分後に始まり、満足できる表面仕上がりは約６時間で達成され たことが見られた。

実施例　５ １．４：１の比で体部結晶及びピロリン破門ナトリウムを用いて乾燥粒状組成物 を作った。珪藻土が液体アミンを吸収スるまで、モノエタノールアミンを珪藻土 と約０．４：１の比で混合した。次に酸及びリン酸塩をアミンキャリヤーと約１ ．５：１の比で混合して乾燥粒状組成物を形成した。

次に酸、リン酸塩、アミン及びキャリヤーの乾燥粒状混合物を水と、水１ガロン について１０オンスの比で混合し、循環流を用いて工業用の大きさの振動式ボー ル仕上げ装置で使用して大量の部品を仕上げ処理した。部品は、機械容量１立方 フイートについて０．８ガロン／ｈｒの再循環流速で５時間処理し、受容しうる 仕上が咬を有し、少し汚れた黒色フィルムを有することが判った。

ここに示した実施例は本発明の開発中なされた実験中変えたパラメーターを反映 しているが、好ましい本発明の形態は、その構成成分として、重量で３５％の修 酸結晶；四％の液体７ンモニア化剤用吸収剤、好ましくは珪藻土；５％の結晶リ ン酸塩好ましくはとロリン破門ナトリウム；１１％ノアンモニア化剤好ましくは モノエタノールアミン；及び１％の非発泡性非イオン界面活性剤を有する乾燥粒 状組成物である。

明細書中に本発明の好ましい実施態様を掲載した、そして特別の語を使用したが かく示した記載は全体的に説明的な意味で使用したのであって本発明ｆｔ限定す るためのものではない。

国際調査報告 ＝＝、＋−７−−ａｌｍ−−−ｅｍＩｅ−ｓｏ、ＰＣＴＩｔ）Ｓ８７１０３０９ ３

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．重量％で、約４０％以下の修酸；約３０％以下の９ン金属イオン封鎖剤；修 酸対金属イオン封鎖の重量比は約１．２：１〜約Ｏ．４：１である；組成物を水 に溶解したとき形成される溶液のＰＨを約３．５〜約６．５の範囲に調整するの に充分でかつ有効な量のアンモニア化剤；組成物の湿潤を達成するのに充分でか つ有効な量の界面活性剤；及び組成物の残余を構成するのに充分でかつ容易に取 り扱われる乾燥粒状の形で組成物の構成成分を維持するのに有効な量のキャリヤ ー材料を含有し、転動バレル等の如き鉄系金属のたわの湿式法研摩仕上げ装置で 使用し、水と混合するようになされている組成物。
2. ２．アンモニア化剤が液体アミンであり、前記キャリヤー材料が前記液体アミン アンモニア化剤を吸収し、そのたりのキャリヤーとして作用するのに有効な粒状 吸収剤である請求の範囲第１項記載の組成物。
3. ３．重量％で、約４０％以下の修酸結晶；約３０％以下の結晶質リン金属イオン 封鎖剤；修酸結晶対金属イオン封鎖剤の重量比は約１．２：１〜約０．４：１で ある；組成物を水に溶解したとき形成される溶液液のｐＨを約３．５に調整する のに充分でかつ有効な量の液体アミンアンモニア化剤；組成物の湿潤を達成する のに充分でかつ有効な量の界面活性剤；及び組成物の残余を構成するのに充分で かつ前記液体アミンアンモニア化剤を吸収しそのためのキャリヤーとして作用す るのに有効な量の粒状吸収剤を含有し、転動バレル等の如き鉄系金属のための湿 式法研摩仕上げ装置で使用し、水と混合するようになされている乾燥粒状組成物 。
4. ４．重量％で、約２％以下の界面活性剤；約５０〜約６５％の、ピロホスフエー ト、トリポリホスフエート、及びホスホネートからなる群から選択した結晶質リ ン金属イオン封鎖剤と修酸結晶の混合物で修酸結晶対金属イオン封鎖剤結晶の重 量比が約１．２：１〜約０．４：１の範囲であり；約１５％以下の液体アミンア ンモニア化剤；及び組成物の残余を構成するのに充分でかつ前記液体アミンアン モニア化剤を吸収し、そのためのキャリヤーどして作用するのに充分な量の粒状 吸収剤から本質的になり、転勤バレル等の如き鉄系金属のための湿式法研摩仕上 げ装置で使用し、水と混合するようになされている乾燥粒状組成物。
5. ５．前記結晶質リン金属イオン封鎖剤がピロホスフえートである請求の範囲第３ 項又は第４項記載の組成物。
6. ６．前記結晶質リン金属イオン封鎖剤がピロリン酸四ナトリウムである請求の範 囲第５項記載の組成物。
7. ７．前記液体アミンアンモニア化剤がモノエタノールアミンである請求の範囲第 ３項又は第４項記載の組成物。
8. ８．前記吸収剤が珪藻土である請求の範囲第３項又は第４項記載の組成物。
9. ９．重量％で、約２％以下の非発泡性低ＨＬＢ非イオン界面活性剤；約５０〜約 ６５％の、修酸結晶及びピロリン酸四ナトリウムの混合物で修酸結晶対ピロリン 酸四ナトリウムの重量比が約２：１〜約０．４：１の範囲にあり；約１５％以下 のモノエタノールアミン；及び組成物の残余を構成し、前記モノエタノールアミ ンを吸収し、そのためのキャリヤーとして作用するのに充分な量の珪藻土から本 質的になり、転勤バレル等の如き鉄系金属のたりの湿式法研摩仕上げ装置で使用 し、水と混合するようになされている乾燥粒状組成物。
10. １０．酸及び金属イオン封鎖剤を含有する溶液を作り、分散した形で部品及び研 摩媒体を浸漬し、分散した形で浸漬して部品及び媒体を保持しつつ部品及び研摩 媒体を撹拝する工程を含ひ爾後の表面電気めつきのたｂ鉄系金属部品を調製する 方法において、重量％で、約４０％以下の修酸精晶；約３０％以下の結晶質リン 金属イオン封鎖剤；修酸結晶対金属イオン封鎖剤結晶の重量比が約１．２：１〜 約０．４：１の範囲であり；組成物を水に溶解したとき形成される溶液のＰＨを 約３．５に調整するのに充分でかつ有効な量の液体アミンアンモニア化剤；組成 物の湿潤化を達成するのに充分でかつ有効な量の界面活性剤；及び組成物の残余 を構成し、前記液体アミンアンモニア化剤を吸収し、そのためのキャリヤーとし て作用するのに有効な量の粒状吸収剤を含有する乾燥粒状組成物を水１ガロンに ついて約８〜約１２オンスで水と混合して分散液を作り；部品及び研摩媒体の撹 拌中溶液のＰＨレベルを監視し、アルカリを加えることに⊥つて監視したＰＨに 応答しこれによつて溶液のＰＨレベルを調整して部品及び研摩媒体の撹拌中約３ ．５〜約７．０の範囲内にかかるＰＨを保持する工程を含むことを特徴とする改 良方法。
11. １１．酸及び金属イオン封鎖剤を含有する溶液を作り、分散した形で部品及び研 摩媒体を浸漬し、分散した形で浸漬した部品及び研摩媒体を保持しつつ部品及び 研摩媒体を撹拌する工程を含む爾後の表面電気めつきのため鉄系金属部品を調製 する方法において、重量％で、約２％以下の界面活性剤；約５０〜約６５％の、 ピロホスフエート、トリポリホスフエート及びホスホネートからなる群から選択 した結晶質リン金属イオン封鎖剤及び修酸結晶の混合物で惨酸結晶対金属イオン 封鎖剤結晶の重量比が約１．２：１〜約０．４：１の範囲にあり；約１５％以下 の液体アミンアンモニア化剤；及び組成物の残余を構成し、前記液体アミンアン モニア化剤を吸収し、そのためのキャリヤーとして作用するに充分な量の粒状吸 収剤から本質的になる乾燥粒状組成物を水と、水１ガロンについて約８〜約１２ オンス混合して分散液を作り；部品及び研摩媒体の撹拌中溶液のＰＨレベルを監 視し；アルカリを加えることによつて監視したＰＨレベルに応答し、これによつ て分散液のｐＨレベルを調整して部品及び研摩媒体の撹拌中約３．５〜約７．０ の範囲内にかかるＰＨを保つ工程を含むことを特徴とする改良方法。
12. １２．酸及び金属イオン封鎖剤を含有する溶液を作り、分散液の形で部品及び研 摩媒体を浸漬し、分散液の形で浸漬した研摩媒体及び部品を保ちつつ部品及び研 摩媒体を撹拌する工程を含む爾後の表面電気めつきのたｂ鉄系金属部品を調製す る方法において、重量％で、約２％以下の非発泡性低ＨＬＢ非イオン界面活性剤 ；惨酸結晶対ピロリン酸四ナトリウムの重量比が約２：１〜約Ｏ．４：１の範囲 である約５０〜約６５％の、修酸結晶及びピロリン酸四ナトリウムの混合物；約 １５％以下のモノエタノールアミン；及び組成物の残余を構成し、前記モノエタ ノールアミンを吸収し、そのためのキャリヤーとして作用するに充分な量の珪藻 土から本質的になる乾燥粒状組成物を水と、水１ガロンについて約８〜約１２オ ンスで混合して分散液を作り；部品及び研摩媒体の撹拌中分散液のＰＨレベルを 監視し、アルカリを加えろことによつて監視したｐＨレベルに応答し、これによ つて溶液のｐＨレベルを調整して部品及び研摩媒体の撹拌中約４．５〜約５．０ の範囲内でかかるｐＨを約４．５〜約５．０の範囲内にかかるｐＨを保つ工程を 含むことを特徴とする改良方法。
13. １３．改良方法が更に鉄系部品の表面に軟い黒色味フイルムが形成されるまでの 時間部品及び研摩媒体の撹拌を続ける請求の範囲第１０項、第１１項又は第１２ 項記載の方法。
14. １４．溶液を部品及び研摩媒体を含有する容器を通して再循環し、更に分散液、 部品及び研摩媒体によつ占められる容器中の容積１ｆｔ２について約０．２５〜 約１．０ガロン／ｈｒの範囲の流速で溶液を再循環させることを含む請求の範囲 第１０項、第１１項又は第１２項記載の方法。