JPH03193887A - ステンレス鋼表面の化学研磨のための浴及び方法 - 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】 （発明の産業上の利用分野） 本発明は、ステンレス鋼表面の化学研磨のための浴の組
成物に関する。

（従来の方法） 金属表面の化学研磨は公知の技術である（　Ｐｏｌｉｓ
ｓａｇｅ　６１ｅｃｔｒｏｌｙｔｉｑｕｅ　ｅｔ　ｃｈ
ｉｍｉｑｕｅ　ｄｅｓｍ６ｔａｕｘ　（金属の電気分解
研磨及び化学研磨）−Ｗ、Ｊ、　ＭｃＧ、テガート（Ｔ
ＥＧＡＲＴ）　−Ｄｕｎｏｄ　−１９６０年−１２２頁
以下を参照のこと）。それは、研磨すべき金属表面を酸
化浴で処理することからなる。

水性溶液中に、塩酸、リン酸及び硝酸の混合物を含む浴
（米国特許第２６６２８１４号Ａを参照のこと）は一般
にオーステナイトステンレス鋼の化学研磨に使用される
。研磨の品質を改良するために、表面活性剤、粘度調節
剤及び光沢剤の如き好適な添加剤をこれらの浴に混入す
ることが通例である。こうして、米国特許第３７０９８
２４号Ａに於いて、水性溶液中にリン酸、硝酸及び塩酸
の混合物、水溶性ポリマーから選ばれた粘度調節剤、表
面活性剤並びに光沢剤としてのスルホサリチル酸を含む
ステンレス鋼表面の化学研磨のための浴の組成物が記載
されている。

これらの既知の研磨浴は、非常に高速で金属を侵蝕する
という特徴を有する。一般に、この種の浴によるステン
レス鋼表面の研磨処理は、局所侵食を生じるおそれがな
く数分以上を要しないことがある。既知の研磨浴の作用
のこの高速は欠点である。何となれば、それは浴を幾つ
かの用途、特にボイラー、オートクレーブまたは結晶化
装置の如き大きなサイズのタンクの壁部の内表面を研磨
するのに不適にする。このようなタンクを満たし、また
空にするのに必要とされる時間は一般に最適の化学研磨
処理時間よりかなり長いので、壁部の均一な研磨を得る
ことは実際に不可能になり、壁部の成る領域が不充分に
研磨され、その他の領域が深く侵食される。また、既知
の化学研磨剤のこの高速の作用は、研磨を調節すること
を困難にする。

欧州特許出願公告第１９９６４号、欧州特許出願公開第
１９３２３９号、同第２０６３８６号及び同第２７４７
７６号（ツルベイ・アンド・シイ（ＳＯＬＶＡＹ　＆　
Ｃ１ｅ））の明細書には、非常に遅い作用を有し、従っ
て上記の欠点を避ける化学研磨浴が記載されている。こ
れらの４つの明細書に記載された浴は、水性溶液中に好
適な添加剤と組合せて塩酸、硝酸及びリン酸の混合物を
含む。こうして、欧州特許出願公開第１９９６４号明細
書に記載された浴は、スルホサリチル酸、アルキルピリ
ジニウムクロリド及びメチルセルロースを含む。欧州特
許出願公開第１９３２３９号明細書に記載された浴は、
ヘキサシアノ鉄（ＩＩ［）酸塩錯イオン及び必要により
臭化物イオン、ヨウ化物イオンまたはチオシアン酸イオ
ンを含む。欧州特許出願公開第２０６３８６号に記載さ
れた浴は、ヘキサシアノ鉄（ｎｌ）酸塩錯イオン及びま
た尿素または尿素誘導体を含む。欧州特許出願公開第２
７４７７６号に記載された浴は、アビエタミンの如きア
ビエチン化合物（ａｂｉｅｔｉｃ　ｃｏａ＋ｐｏｕｎｄ
）を含む。

遅い作用を有するこれらの既知の研磨浴は、鋼表面を研
磨するためのそれらの使用中に調節された攪拌の中心に
ある必要があるという特徴を有する。得ることが適当で
ある攪拌に関する最適のパラメーターは、種々の因子、
特に研磨にかけられる表面の形状及び寸法に依存し、こ
れは成る場合に困難になることがある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、攪拌を必要としないでステンレス鋼表面の遅
くて有効な化学研磨を得るように設計された浴を提供す
ることにより、既知の研磨浴に伴なうこれらの困難を解
決することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 従って、本発明は、水性溶液中に、塩酸と硝酸との混合
物、キノン誘導体、表面活性剤並びに少なくとも一つの
ヒドロキシル基及びスルホネート基により置換されたナ
フタレン及びキノリンから選ばれた光沢剤を含むことを
特徴とするステンレス鋼表面の化学研磨のための浴に関
する。

キノン誘導体は、キノン及びキノンの誘導体の両方を表
わすものと理解される。キノン誘導体の選択は、それが
酸の水性溶液中に可溶性であることを条件として、重要
ではない。本発明の構成内で使用し得るキノン誘導体の
好ましい例は、ベンゾキノン及びテトラクロロベンゾキ
ノンの如きその誘導体、ヒドロキノン、ピロガロール、
ピロカテコールの如き未置換ヒドロキシベンゼン、並び
にクロロヒドロキノン及び、２，５−ジヒドロキシベン
ゼン−１，４−ジスルホネートの如き置換ヒドロキシベ
ンゼンである。

表面活性剤の作用は、研磨にかけられる金属表面上で浴
の均一な分布を確保することである。それは、少なくと
も一つのアルキル基、了り−ル基、アルキルアリール基
またはアリールアルキル基により、フェノール基上で、
置換されたポリアルコキシル化フェノールから選ばれる
ことが好ましい。

トリトン（ＴＲＩＴＯＮ）製品（ローム・アンド・ハー
ス・カンパニイ（ＲＯＨＭ　＆　）ＩＡＡｓ　Ｃｏ）の
登録商標）が、本発明の浴に使用し得るこの種の表面活
性剤の例である。

光沢剤は、少なくとも一つのヒドロキシル基及びスルホ
ネート基により置換されたナフタリン並びに少なくとも
一つのヒドロキシル基及びスルホネート基により置換さ
れたキノリンから選ばれる。

光沢剤は、これらの化合物の中から浴中に遊離される鉄
（ＩＩＩ）イオンと水溶性錯体を生成する化合物から選
ばれる。このような化合物の例は、Ｓｏν１ｅｔＥｌｅ
ｃｔｒｏ　ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｌ　４巻、（１９７８
年）８号、１０１１〜１０１７頁（ベルジャトスカヤ（
Ｂｅｒｓｈａｄｓｋａｙａ）ら著、“ステンレス鋼の化
学研磨のための光沢剤の選択”）に記載されている。１
゜８−ジヒドロキシナフタレン−３，６−ジスルホネー
ト、２．３−ジヒドロキシナフタレン−７−スルホネー
ト、４−ヒドロキシ−６−アミノナフタレン−２−スル
ホネート及び８−ヒドロキシ−キノリン−５−スルホネ
ートが好適である。

本発明の浴中で、塩酸と硝酸との混合物は、必要により
、化学研磨浴に普通使用されるその他の無機酸、例えば
リン酸及び／または硫酸を含んでもよい。

本発明の浴の特別な実施態様に於いて、上記の浴はまた
亜硝酸を分解し得る添加剤を含む。本発明のこの実施態
様に於いて、上記の添加剤の作用は鋼表面の研磨中に浴
中に発生される亜硝酸の少なくとも一部を分解すること
である。原則として、この添加剤は水性媒体中で亜硝酸
を分解し得る全ての有機物質及び無機物質から選ぶこと
ができる。

このような添加剤の例は、臭化物イオン、ヨウ化物イオ
ン及びチオシアネートイオン、スルファミド酸、ヒドロ
キシルアミン、ヒドラジン、アセトン、−級、二級、三
級及び四級のアミン、尿素及び尿素誘導体である。

本発明の浴の種々の成分の適当な量（重量基準）は、研
磨にかけられるステンレス鋼の銘柄並びに研磨条件、特
に研磨にかけられる鋼物体のプロフィール、その体積、
浴の容積及びその温度に依存する。それ故、それらは夫
々の特別な場合に常套の実験により決定される必要があ
る。クロム、ニッケル及びモリブデンと合金にされたオ
ーステナイトステンレス鋼の研磨に適した本発明の浴の
例は、水性溶液１１当り、 ・１．５〜５モルの塩酸、 ０．０５〜０．５モルの硝酸、 ０〜１モルのリン酸、 ０〜１モルの硫酸、 ０．００１〜０．２モルのキノン誘導体、ｏ、ｏｏｉ〜
０．０５モルの光沢剤、 Ｏ〜０．７モルの亜硝酸を分解し得る添加剤、及び ・０．５〜１０−の表面活性剤 を含む。

本発明の浴は、モリブデンと合金にされたオーステナイ
トステンレス鋼の全ての表面の化学研磨に適する。それ
らはクロム、ニッケル及びモリブデンと合金にされたオ
ーステナイト鋼、特に１２〜２６重量％のクロム、６〜
２２重量％のニッケル及び１〜６重量％のモリブデンを
含むオーステナイト鋼の研磨に特に適する。本発明の浴
は、遅い速度でこのような研磨を行なうという特徴を有
し、一般に２〜６０時間、概して１０〜５０時間の接触
時間を必要とする。それらは流れない状態で研磨を行な
うという付加的な特徴を有し、即ちそれらは処理される
金属表面の接触時に攪拌の中心にある必要はない。本発
明の浴のこれらの特徴は、研磨操作をかなり簡単にし、
その結果、その操作のコストを低減するという利点をそ
れらに与える。

それ故、本発明はまたステンレス鋼表面の研磨方法に関
するものであり、その方法によれば、表面が本発明の化
学研磨浴と接触させられ、浴がその表面と接触して流れ
ない状態に保たれる。

本発明の価値は、下記の適用例を読むことにより示され
る。

下記の実施例は、本発明の二、三の浴を使用する化学研
磨実験に関する。初期の算術平均荒さ（研磨前）０．３
５〜０．４５μ係を有する銘柄Ａ１３ｌ−３１６Ｌ　（
クロム（１６，０〜１８．０％）、ニッケル（１０，０
〜１４．０％）及びモリブデン（２，０〜３．０％）と
合金にされた鋼〕のステンレス鋼板を実験に使用した。

夫々の実験に於いて、鋼板を研磨浴中に浸漬した。浴の
容積（Ｖ）は、鋼板の合計の側面の表面積（Ｓ）の関数
として、Ｓ／Ｖ＝９ｍ−１の比を得るように選んでいた
。

浸漬の期間中に、浴を実質的に流れない状態に保ち、そ
の温度を一定に保った。浸漬期間の終了時に、鋼板を浴
から取り出し、脱イオン水ですすぎ、乾燥した。下記の
パラメーターを測定した。

下記の関係式により定義される、金属の侵蝕の深さ。

Ｓ、ｄ （式中、Ｓは鋼板の面積（ｃｄ）を表わし、ｄは金属の
比重（ｇ／　ｃｓＡ　）を表わし、ΔＰは浴中の浸漬中
の鋼板の重量（ｇ）の損失を表わし、且つ Δｅは浸蝕の深さ（μ驕）を表わす） 算術平均荒さＲａ　（これは鋼板の平均表面積に関する
平均偏差である（　”　Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏ
ｆＭａｔｅｒｉａｌｓ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　　、　　ミカエル　Ｂ、ビーバー
（Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｂ、Ｂｅｖｅｒ　）著、６巻、１９
８６年、バーガモン・プレス（ＰｅｒｇａｍｏｎＰｒｅ
ｓｓ）　、４８０６〜４８０８頁（特に４８０６頁）を
参照のこと）： υ ６０°の角度に於ける表面の輝度（ＡＳＴＭ規格Ｄ５ｚ
３による） ２隻斑上 １１当り、 ２．３モルの塩酸、 ０．３モルのリン酸、 ０．１モルの硝酸、 ０．０５モルのスルファミド酸、 １０ｇのピロガロール、 ６ｇの１，８−ジヒドロキシナフタレン−３゜６−ジス
ルホネート、及び 表面活性剤トリトンＸ３０５　（ローム・アンド・ハー
ス・カンパニイの登録商標） を含む本発明の研磨浴を使用した。

浴中の鋼板の浸漬時間は４１時間であり、浴の温度を４
５℃に保った。下記の結果を研磨の終了時に記録した。

平均の浸蝕の深さ：２ａ、Ｏμｍ 算術平均荒さ：０．２４μｍ 輝　　　　　　　　度：２６．８％ 裏差１日− 浴の組成（１１に関して）： ２．７モルの塩酸、 ０．１モルのリン酸、 ０．１モルの硝酸、 ０．１モルの硫酸、 ０．０３モルのヨウ化カリウム、 ０．５ｇのピロカテコール、 １ｇのクロロヒドロキノン、 ７ｇの２．３−ジヒドロキシナフタレン−７−スルホネ
ート、 ０．５ｇの８−ヒドロキシキノリン−５−スルホネート
、及び ３ｄの表面活性剤トリトンＸ１０２　　（ローム・アン
ド・ハース・カンバニイの登録商標）浸漬時間：１７時
間 浴　　温　　度：４５℃ 研磨結果： 平均の浸蝕の深さ：３０．２μ醜 算術平均荒さ３０．２５８ｍ 輝　　　　　　　度：１８．６％ 実１圀」工 浴の組成（１１に関して）： ３モルの塩酸、 ０．１モルの硝酸、 ０、２モルの硫酸、 １ｇのヒドロキノン、 ８ｇの４−ヒドロキシ−６−アミノナフタレン−２−ス
ルホネート、 ０、２５　ｇのベンゾイルアセトン、 １−の表面活性剤トリトンＤＦ１６（ローム・アンド・
ハース・カンパニイの登録商標）、５ｍの表面活性剤ト
リトンＸ１０２　（ローム・アンド・ハース・カンバニ
イの登録商標）、及び５ｗ１１のメタノール。

浸漬時間＝１７時間３０分 浴　　温　　度＝　４５℃ 研磨結果： 平均の浸蝕の深さ＝２６．０μｍ 算術平均荒さ：０．１５μｍ 輝　　　　　　　　度：４８．１％ スｍ工 浴の組成（ｌｌに関して）： ２．３モルの塩酸、 ０．１モルの硝酸、 ０．２モルのリン酸、 ０．０５モルのチオ尿素、 ２ｇのクロロヒドロキノン、 ３ｇの２．３−ジヒドロキシナフタレン−７−スルホネ
ート、及び ３１１ｄｌの表面活性剤トリトンＸ１０２（ローム・ア
ンド・ハース・カンパニイの登録商標）浸漬時間：４８
時間 浴　　温　　度：　４５℃ 研磨結果： 平均の浸蝕の深さ：１１．１μｍ 算術平均荒さ：ｏ、ｉｓμｍ 輝　　　　　　　度：ｔａ、Ｏ％ 去１貫」工 浴の組成（Ｉｌに関して）： ３．２モルの塩酸、 ０．１モルの硝酸、 ０．１モルの硫酸、 ０．０５モルのヘキシルアミン、 １．２５ｇの２，５−ジヒドロキシベンゼン１．４−ジ
スルホネート、 ０、２５　ｇのサリチル酸、及び １ｇの４−アミノフェノール 浸漬時間：８時間 浴　　温　　度：　４５℃ 研磨結果： 平均の浸蝕の深さ：３３．１μｍ 算術平均荒さ７０．２５μｍ 輝　　　　　　　　度：２５．４％ ｆｉ 浴の組成（１１に関して）： ４モルの塩酸、 ０．３モルの硝酸、 ０、１モルの硫酸、 ０．２モルの尿素、 ０．５ｇのテトラクロロベンゼン、 ０．５ｇのクロロヒドロキノン、 ５ｇの２．３−ジヒドロキシナフタレン−７−スルホネ
ート、 ３ｇの１．８−ジヒドロキシナフタレン−３゜６−ジス
ルホネート、 ０．５ｇの８−ヒドロキシキノリン−５−スルホネート
、及び ３−の表面活性剤トリトンＸ３０５　　（ローム・アン
ド・ハース・カンパニイの登録商標）浸漬時間：２５時
間 浴　　温　　度：　２５℃ 研磨結果： 平均の浸蝕の深さ：１６．ＩＩＪ＋ｎ 算術平均荒さ：０．２７μｍ 輝　　　　　　　　度：１２．２％ スｆ 浴の組成（１１に関して）： ３．２モルの塩酸、 ０．２モルの硝酸、 ０．２モルのリン酸、 ０．１モルの硫酸、 ０、１モルの尿素、 １０ｇのピロガロール、 １．５ｇのヒドロキノン、 ０．５ｇの４−ヒドロキシ−６−アミノナフタレン−２
−スルホネート、及び ５ｍの表面活性剤トリトンＸ１６５　（ローム・アンド
・ハース・カンパニイの登録商標）浸漬時間：３２時間 浴　　温　　度：２５℃ 研磨結果： 平均の浸蝕の深さ２９．５μｍ 算術平均荒さ：０．２２μ翰 輝　　　　　　　度：　２６．１％

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）水性溶液中に塩酸及び硝酸の混合物を含むステン
   レス鋼表面の化学研磨のための浴であって、浴が水性溶
   液中にキノン誘導体、表面活性剤並びに少なくとも一つ
   のヒドロキシル基及びスルホネート基により置換された
   ナフタリン及びキノリンから選ばれた光沢剤を含むこと
   を特徴とする、上記のステンレス鋼表面の化学研磨のた
   めの浴。
2. （２）キノン誘導体が置換もしくは未置換のヒドロキシ
   ベンゼンから選ばれることを特徴とする、請求項１記載
   の浴。
3. （３）表面活性剤が少なくとも一つのアルキル基、アリ
   ール基、アルキルアリール基またはアリールアルキル基
   によりフェノール基上で置換されたポリアルコキシル化
   フェノールであることを特徴とする、請求項１または２
   記載の浴。
4. （４）光沢剤が１，８−ジヒドロキシナフタレン−３，
   ６−ジスルホネート、２，３−ジヒドロキシ−ナフタレ
   ン−７−スルホネート、４−ヒドロキシ−６−アミノナ
   フタレン−２−スルホネート及び８−ヒドロキシキノリ
   ン−５−スルホネートから選ばれる、請求項１〜３のい
   ずれか一項記載の浴。
5. （５）浴がまた水性溶液中に亜硝酸を分解し得る添加剤
   を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項
   記載の浴。
6. （６）亜硝酸を分解し得る添加剤が尿素、尿素誘導体及
   びスルファミド酸から選ばれることを特徴とする、請求
   項５記載の浴。
7. （７）酸の混合物がまたリン酸及び／または硫酸を含む
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項記載の
   浴。
8. （８）浴が、水性溶液１ｌ当り、 ・１．５〜５モルの塩酸、 ・０．０５〜０．５モルの硝酸、 ・０〜１モルのリン酸、 ・０〜１モルの硫酸、 ・０．００１〜０．２モルのキノン誘導体、・０．００
   １〜０．０５モルの光沢剤、 ・０〜０．７モルの亜硝酸を分解し得る添加剤、及び ・０．５〜１０ｍｌの表面活性剤を含むことを特徴とす
   る、請求項１〜７のいずれか一項記載の浴。
9. （９）ニッケル、クロム及びモリブデンと合金にされた
   オーステナイト鋼の表面を研磨するための、請求項１〜
   ８のいずれか一項記載の浴。
10. （１０）ステンレス鋼表面が化学研磨浴と接触させられ
    るステンレス鋼表面の研磨方法であって、請求項１〜７
    のいずれか一項記載の浴が使用され、且つ浴が表面との
    接触の時に流れない状態に保たれることを特徴とする、
    上記のステンレス鋼表面の研磨方法。