JPH02500988A - 鉄系部品を研摩するための液体分散液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】 鉄系部品を研摩するための液 体分散液組成物及び研摩方法 本発明は酸及び金属イオン封鎖剤を含有する分散液を作り、鉄系金属部品及び研 摩媒体を分散液中に浸漬し、分散液中に浸漬して部品及び媒体を保ちつつ部品及 び研摩媒体を撹拌することによって、爾後の表面電気めっきのため鉄系金属部品 を調整する組成物及びその使用方法に関する。

同様の方法は、ヘイズの米国特許第２８９０９４４号：ハーマン、ペン、スナイ ダーの米国特許第２９４０８３８号、第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４４９１５００号の記載から従来より知られている。

本発明の改良によれば使用する組成物は液体分散液である。液体の形で、組成物 は、水含有率を除いて重量％で、約２０％以下の修酸；約５０％以下のリン金属 イオン封鎖剤及び緩衝剤；修酸対リン金属イオン封鎖剤の重量比は約０．７：１ 〜０．２０：１の範囲で、好ましくは組成物に約３．５〜約７の範囲でのｐＨを 与えるような範囲であり：アンモニア他剤：界面活性剤：及び組成物を形成する よう水中に構成成分を懸濁できるのに充分でかつ有効な沈澱防止剤を有する。

鉄系金属部品の電気めっきは、錆又は他の劣化に対し鉄系材料を保護し、外観を 増強させる耐久性機能を果しうることがかかる部品の製造において従来より知ら れていた。

このためレンチその他の手工具を、明るい電気めっき仕上げでめっきすることが 普通に行われて来た。かかる仕上げのため部品を調製するに当って、めっきされ る面が外観を良くするため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 て来たが、金属除去のための化学的方法が成功し、受は入れられており、一般に 前述した先行特許の教示に従ってなされている。

上述した種類の方法において、生産性に対する一定の大まかなバランスがある。

装置の使用のための短いサイクル時間と部品の高い生産性を達成する計画におい て、成る使用者は強い酸性の溶液の使用を計画した。望ましい表面仕上げを達成 する計画において、他の使用者は弱い酸性分散液の使用を計画した。両者の場合 において、使用した分散液の排出と、作られる流出物を伴う問題に遭遇する。溶 液の有効性を延引する計画は金属イオン封鎖剤の使用を含み、排出を避けること を助ける。

発明の簡単な開示 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、本発明の目的は、最 少の望ましからぬ流出液で最適な処理時間で化学的に研摩された面を達成するこ とにある。

本発明を現実化するに当って、先に略述した一般的な種類の方法を、望ましく予 期できる速度で制御された金属除去を達成する有機酸分散液の使用によって改良 する。本発明によって意図する分散液を使用しての生産能力は従来使用されたき びしい溶液を用いて達成されるそれよりは良好であり、しかも加工処理からの流 出液は化学的に中性の廃物に殆ど近い。

本発明の別の目的は、液体分散液として配合し、取り扱うことができ、更に必要 に応じて水中に分散させて必要な加工分散液を作ることのできる組成物を提供す ることにある。本発明の目的を実現するに当っては分散液を流通法の形で適用す ることが容易であり、使用者にとって簡単な取り扱いが達成され、しかも再現性 ある結果が達成される。

発明の詳細な開示 前述した本発明の目的及びその他の目的は説明が進むに従って明らかｌこなるで あろう。本発明は以下に更に完全に説明するが、当業者にはここに説明した本発 明を改変し、しかも本発明の有利な結果を達成しうろことは理解されるであろう 。従って以下の説明は当業者に示した広い教示記載として解すべきであって、本 発明を限定するものとして解すべきでない。

一般的に述べれば、本発明で目的とする組成物は水と混合されるようになされた 液体分散液であり、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 置で使用される。液体分散液組成物は重量％で約９０％以下の水を含有する。水 含有量を除いて、この分散液は約２０％以下の修酸：約５０％以下のリン金属イ オン封鎖剤及び緩衝剤；修酸対リン金属イオン封鎖剤の重量比は約０．７：１〜 ０．２０：ｌの範囲であり、好ましくは約３．５〜約７の範囲の組成物ｐＨを与 えるよう２ごする：アンモニア他剤；界面活性剤：組成物を形成するように存在 する水中に構成成分を懸濁することができるのに充分にして有効な沈澱防止剤を 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 ェートであることができ、そして／或いはかかる特性を示す有機ホスフェートで あることができる。本発明組成物において好適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、及びホスホネートがある。一定の組成物 にとって最も好ましいものはピロリン酸四ナトリウムである。使用するホスフェ ートは、後述する如く組成物を作るときに発生する化学反応によって作ってもよ い。

緩衝剤及び／又はアンモニア化剤は分散液の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 構成成分と分散液中の金属イオンを保持し、めっき工程で部品上にそれらが再付 着するのを防ぐ金属イオン封鎖剤の組合された効果はｐＨ依存性であり、約３． ５未満のｐＨレベルでは開始及び／又は進行しないであろうことが判った。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 かる材料を使用する液体分散液Ｉこおいて、かかる制御はリン酸モノアンモニウ ム及びリン酸ジアンモニウムの・（う入をとるこ２によって達成できる。本発明 の一定ｉ２）　ｆ：１．’ｆ　ｔ、、、　０″Ｔ′ｌ’ｌ’　ｉ；　：、Ｎ　Ｙ 、これらの構成成分の重量百分率は同等である。他の有用な形においては、この バランスは、分散液及び作用分散物に対するｐＨを高くするのに有利なリン酸ジ アンモニウムの量を増大させ、又ＰＨを低下させるのに有利なリン酸モノアンモ ニウムの量を増大させて、二つの中の一つ又は他の方向へとシフトさせてもよい 。或いはアンモニア化剤は液体水酸化アンモニウム又はガス状アンモニアの如き 材料から誘導してもよく、本発明の組・放物を製造するときｌこ生ずる反応でホ スフェートの形の組成物中での出現をもたらしてもよい。後者の場合ｐＨ制御は しばしば容易になしうる。

本発明の組成物が、使用するために混合される水で分散液により容易になること を確実ｔこするため、界面活性剤の形で湿潤剤を混入するのが望ましい。奸才し い界面活性剤は非発泡性非イオン性の材料であり、更にかかる材料は低いＨＬＢ 型のものであるのが奸才しい。

修酸対金属イオン封鎖剤の比は、使用する両方の材料が金属除去に寄与するので 、過度の侵害的金属除去からのエツチングに対する表面仕上げを達成するための 金属除去の速度をバランスするのに重要である。酸対金属イオン封鎖剤の比を変 動させた実験では、一般的な事項として、酸に対する金属イオン封鎖剤の量を増 大させると、金属除去の速度を増大し、又金属除去が明瞭な艶消外観を生ぜしめ ることをも同じく増大することを示した、これはエツチングにあると考えられ、 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実験が示した。

かかる結果をもたらす機構は完全には解らないのであるが、変動する濃度が、顕 微鏡的レベルでの部品の凸部と凹部又は粗さにおける金属除去の有効度の割合を 変化させるものと信ぜられる。金属除去が両者の場合において本質的に同じであ る場合、艶消し仕上りが生ずる。金属除去が凸部でより重度に生じる場合、より 大なる平滑性が達成され、仕上り部品は益々許容しつるものとなる。加工される 特殊な鉄合金によっては、約０．７０部対１部ないしは約０．２０部対１部の範 囲での酸対金属イオン封鎖剤の比が許容しうることか見出された。

好ましい範囲は約０．２５部対１部である。

液体分散液組成物において、酸及び多分金属イオン封鎖剤として選択されるもの として存在する薬品は水に容易に溶解しない。従って液体として取り扱うことを 可能にする分散液は沈澱防止剤の使用によって維持する。沈澱防止剤は塩分散液 中でゲル化剤及び沈澱防止剤として作用する材料でなければならず、二つの有用 な材料にキサンチンガム及び商品名カーボホ゛−ル（Ｃａｒｂｏｐｏｌ）でビー 、エフ、グツドリッチ・ケミカルズより市販されている材料がある。

使用に当って、本発明の組成物は、分散液の腐蝕効果に耐えることのできる任意 の既知の湿式研摩仕上げ装置中で使用できる。かかる装置の例は前述した先行特 許中に記載されており、開放及び密閉転動バレル、スピンドル機、振動機及びス ピンドル機を含みうる。かかる装置はバッチ処理、連続又は流通処理、又は両方 ができるものであることができる。使用する溶液は回分しても又再循環させても よい。かかる装置は本発明の教示及び当業者の技術によって選択される。しかし ながらより完全に以後に記載する如く好ましい方法は流通操作のために配置され た装置を使用する。

先に概説した如く、本発明により爾後の表面電気めりきのため鉄系金属部品を調 製する方法は、酸及び金属イオン封鎖剤を含有する分散液を作り、分散液中に部 品及び研摩媒体を浸漬し、分散液中に浸漬した部品及び研摩媒体を保ちつつ部品 及び研摩媒体を撹拌する既知の工程を含む。

実施に当っては、所望量の部品を処理容器中に装填し、容器中に水を流すことに よって洗浄する。洗浄水流を停止し、好、ましくは定量流を達成するためのポン プを用いて、分散液の流れを開始する。成る時間間隔（約１０〜６０分台）で、 充分な処理組成物を、カッティング作用を開始されるため装填物中に保有、され た水に加え、そのとき水流を導入する。好ましくは、かく形成された分散液が処 理容器に入る面に水流を処理組成物と混合する。水流の開始は時間（前述した如 き）によって、又は流通処理容器を出る廃分散液のｐＨを監視することによって 決定できる。次いで処理組成物及び水の流れは、部品に対する望ましい仕上げ作 用を達成するのに必要な時間間隔、代表的には２０〜１５０分台で継続する。こ の間処理容器を出る廃分散液のｐＥＩは約６．０〜約７．０の範囲にあるべきで ある。

部品が所望の仕上りに達した後、水流は大きく増大させる（１０倍台で）、一方 処理組成物の流れは減少させる（７０％台で）。かかる相対流速を用いると、仕 上げ組成物として機能した分散液は洗浄組成物として機能し、仕上げ段階中に形 成された修酸第二鉄／第−鉄ナトリウム／アンモニウムの残渣を部品から洗浄す る。

本発明によって意図される組成物の成功操作における要因は、鉄系部品を仕上げ る処理容器に組成物を加えたとき形成される修酸第二鉄／第−鉄ナトリウム／ア ンモニウム及び修酸ナトリウム及びアンモニウムの異なる溶解度に帰因すること を知るべきである。前者の材料は著しくより高度に水に可溶性であり、本発明に よって目的とし、達成される仕上げ作用に寄与する。

本発明の開発に当って行った一定の実験を下記実施例で示す。

実施例　１ ３だ容量の振動式仕上げ容器及び仕上げられるべき鉄系部品としてオープンエン ドレンチを用い、部品を前述した如く洗浄し、次いで下記組成を有する分散液を 導入した：修酸　１５．８６ リン酸ニアンモニウム　１３．５９ ピロリン酸四ナトリウム　１３．５９ 沈澱防止剤　１２．８０ 界面活性剤　０．４５ 処理組成物を、ぜん動ポンプを用い、０．５゜２／分台の流速で装置中に供給し た。分散液流を開始した後約３分で、容器中に水を流すのを約０．１ガロン／ｈ ｒで開始した、水流及び分散流は容器に入る前に予備混合のため共通パイプを通 して分配した。部品の仕上げは約１時間継続し、この間に水及び分散液の流れは 、流出液のｐＨを約５．８〜約６．３の範囲に保つように調節した。部品は明る い輝いた仕上りを得た。次に分散液の流れを停止し、排水が本質的に％Ｒいにな るまで水流を約１０ガロン／ｈｒに増大した。

実施例　２ ソケットレンチ用ソケットを１０が容量の振動式仕上げ装置中でピラミッド型媒 体を用いて処理した。導入した分散液は下記組成を有していた： 構成成分　重量％ 水　４８．８ 修酸　２０．０ リン酸ニアンモニウム　１３．７ ピロリン酸四ナトリウム　１３．７ 沈澱防止剤　２，３ 界面活性剤　１．５ 処理組成物をぜん動ポンプを用い、約０．６６ｏｚ／分の流速で装置中に供給し た。分散液流の開始後約１０分で容器中への水流を約１．２ガロン／ｈｒで開始 した、水流と分散液流は、容器に達する前に予備混合のため共通パイプを通して 送った。部品の仕上げは約１時間２０分続けた、この量水及び分散液の流れは流 出液ｐＨを約５．８〜約６．３の範囲を得、それで保つように操作した。次に分 散液の流ｎを止め、廃水が本質的にきれいになるまで、水流を約２ガロン／ｈｒ に増大した。

実施例　３ 下記配合物を用いて実施例２の方法と同じ方法で行った：沈澱防止剤　１５ リン酸ニアンモニウム　１２ リン酸−アンモニウム　１２ 修酸　１０ ピロリン酸四ナトリウム　８．５ 界面活性剤　０．５ 沈澱防止剤の増大はこの分散液を非常に濃稠にした。しかしながら操作及び結果 は前記実施例２と本質的に同じであった。

実施例　４ リン源としての液体リン酸及び水酸化アンモニウム及びナトリウム源としての水 酸化ナトリウムを用いて分散液を作った。分散液は下記配合に作ったニ リン酸　４４ 水酸化アンモニウム　２４ 修酸　１２ 水　９．５ 水酸化ナトリウム　６ 沈澱防止剤　３．５ 界面活性剤　１ 分散液を前記各実施例の方法と同じ方法でぜん動ポンプで供給した。しかしなが ら分散液及び水の供給速度は相互にそして研摩すべき鉄系金属表面の平方す数に 関連して調整した。実施例１に記載した如く確立した研摩作用を用いて、処理さ れる表面それぞれ１０００平方邑に対して水２．２５／ｂ／ｈｒ及び分散液０． ６６１ｂ／　ｈｒとなるように分散液／水の供給速度を調整した。達成された結 果は前記各実施例の結果と実質的に同じであった。更に結果は各生産毎に再現性 のあるものであった。

実施例４の実験は、再現性ある結果が達成されるように水に対する分散液の割合 の範囲を調査するために拡げた。

配送する分散液対水の比は約０．３：１〜約０．９：１の範囲でよく、再現性あ る結果が得られたことが見出された。範囲は個々の分散液配合を反映するようで あり、処理される金属面積１０００ｔＪについて約３１！ｂ／ｈｒで、研摩され る金属面積に対して測定したときの全流速を保持するように使用供給速度を調整 して再現性ある結果を達成する分散液配合を用いた。

実施例は本発明の開発中行った実験での変化させたパラメーターを反映している が、この説明の記載での好ましい本発明の形はその構成成分として前記実施例４ に示したものを有する液体分散液である。

本明細書に本発明の好ましい実施態様を示した、そして特別の語を用いたが、こ こに示した記載は総括的なそして説明的な意味にのみ使用しているので限定する ためのものではない。

国際調査報告 ｍｆｉａｗ＋ｔａ１＾帥Ｍｍ−四−−ｎ・ＰＣＴ／ｌｌｌｓ８７１０３０９４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．転動バレル等の如き鉄系金属に対する湿式法研摩仕上げ装置で使用し、水と 混合させるようになされた組成物であって、水含有量を除いた重量％で、約２０ ％以下の修酸；約５０％以下のリン金属イオン封鎖剤；（修酸対金属イオン封鎖 剤の重量比は約０．７０：１〜約０．２０：１の範囲である）：組成物のｐＨを 約３．５〜約７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 を構成し、組成物の構成成分を容易に処理される液体の形に保つのに有効な量の キャリヤー材料を含有する組成物。 ２．水中で形成された液体分散液であり、更に前記キャリヤー材料が、水中分散 液として組成物の構成成分を懸濁するのに有効な沈澱防止剤である請求の範囲第 １項記載の組成物。 ３．分散液の全構成成分を考慮に入れ、重量％で、分散液の水含有率が約９０％ 以下の範囲である請求の範囲第２項記載の組成物。 ４．前記リン金属イオン封鎖剤がリン酸から誘導される請求の範囲第１項記載の 組成物。 ５．前記アンモニア化剤が水酸化アンモニウムである請求の範囲第１項記載の組 成物。 ６．転勤バレル等の如き鉄系金属に対する湿式性研摩仕上げ装置で使用し、水と 混合されるようになされた液体分散液組成物であって、重量％で、約３０〜約５ ０％の水：約２０％以下の界面活性剤；約５０〜約３３％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リン金属イオ ン封鎖剤及び修酸の混合物：（修酸対金属イオン封鎖剤の重量比は約０．７０： １〜約０．２０：１の範囲である）：約２８％以下のアンモニア化剤：及び組成 物の残余を構成し、構成成分の残余を水中に懸濁したままにするに充分な量の沈 澱防止剤から本質的になる液体分散液組成物。 ７．転勤バレル等の如き鉄系金属に対する湿式法研摩仕上げ装置で使用し、水と 混合されるようになされた液体分散液組成物であって、重量％で、約９０％以下 の水；約２０％以下の修酸；約５０％以下のリン金属イオン封鎖及び緩衝剤；（ 修酸対リン剤の重量比は約０．７０：１〜約０．２０１の範囲であり、組成物に 約３．５〜約７の範囲のｐＨを与えるのに充分にして有効である）：約２８％以 下のアンモニア化剤；組成物の湿潤を達成するのに充分にしてかつ有効な量の界 面活性剤；及び組成物の残余を構成するのに充分な量の沈澱防止剤を含有する液 体分散液組成物。 ８．前記リン金属イオン封鎖剤がビロホスフエートである請求の範囲第６項又は 第７項記載の組成物。 ９．前記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８ 項記載の組成物。 １０．前記アンモニア化剤がリン酸アンモニウムである請求の範囲第６項又は第 ７項記載の組成物。 １１．前記沈澱防止剤がキサンタンガムである請求の範囲第６項又は第７項記載 の組成物。 １２．酸及び金属イオン封鎖剤を含有する分散液を製造し、分散液中に部品及び 研摩媒体を浸漬し、部品及び研摩媒体を分散液中に浸漬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っきのため鉄系金属部品を調整する 方法において、水含有量を除いた量量％で、約２０９６以下の修酸：約５０％以 下のリン金属イオン封鎖剤：（仁政対金属イオン封鎖剤の重量比は約０．７０： １〜約０．２０１の範囲である）；組成物のｐＨを約３．５〜約７の範囲に調整 するのに充分にして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 分にして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、組成 物の構成成分を容易に処理される液体の形で保つのに有効な量のキャリヤー材料 を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；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 よう分散液のｐＨレベルを調整することによって監視したｐＨレベルに応答する 工程を含むことを特徴とする改良方法。 １３．酸及び金属イオン封鎖剤を含有する分散液を製造し、分数液中に部品及び 研摩媒体を浸漬し、部品及び研摩媒体を分散液中に浸漬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っきのため鉄系金属部品を調整する 方法において、約３０〜約５０％の水；約２０％以下の修酸；約５０％以下のリ ン金属イオン封鎖剤；（修酸対金属イオン封鎖剤の重量比は約０．７０：１〜約 ０．２０：１である）；水に分散液を溶解したとき形成される分散液のｐＨを約 ３．５未満にならぬように調整するのに充分にして有効な量のアンモニア化剤； 分散液の湿潤を達成するのに充分にしてかつ有効な量の界面活性剤；及び分散液 の残余を構成するのに充分な量の沈澱防止剤から本質的になる流動性分散液を水 と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；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 よう分散液のｐＨレベルを調整することによって監視したｐＨレベルに応答する 工程を含むことを特徴とする改良方法。 １４．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、部品及び研摩媒体を溶液中に浸漬して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っきのための鉄系金属部品を調整する方 法において、約３０〜約５０％の水；約２０％以下の界面活性剤；約５０〜約３ ３％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 から選択したリン金屑イオン封鎖剤及び修酸の混合物；（修酸対金属イオン封鎖 剤の重量比は約０．７：１〜約０．２０：１の範囲である）；約２８％以下のア ンモニア化剤；及び分散液の残余を構成し、構成成分の残余を水中に懸濁したま まにさせるの充分な量の沈澱防止剤から本質的になる流動性分散液を水と混合し て溶液を作り；部品及び研摩媒体の撹拌中溶液のｐＨレベルを監視し；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を保つよう溶液のｐ Ｈレベルを調整して監視したｐＨレベルに応答する工程を含むことを特徴とする 改良方法。 １５．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、部品及び研摩媒体を溶液中に浸漬保持しつつ部品及び研摩媒体を撹 拌する工程を含む鉄系金属部品を研摩する方法において、処理される鉄系金属面 １０００ｍ２について約３ｌｂｓ／ｈ、の速度で水中の酸及び金属イオン封鎖剤 の分散液の溶液を部品及び研摩媒体を通して流す工程を含み、分散液が、水含有 量を除いた重量％で、約２０％以下の修酸；約５０％以下のリン金属イオン封鎖 剤；（修酸対金属イオン封鎖剤の重量比は約０．７０：１〜約０．２０：１の範 囲である）；分散液のｐＨを約３．５〜約７の範囲に調整するのに充分にして有 効な量のアンモニア化剤；分散液の湿潤を達成するのに充分にして有効な量の界 面活性剤；及び分散液の残余を構成するのに充分で、分散液の構成成分を容易に 処理される液体の形で保つのに有効な量のキャリヤー材料から本質的になること を特徴とする方法。