JPH03501753A - 導電性材料製物品の電気化学加工方法 - 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】 技歪士ヱ一 本発明は、電気化学的及び電気物理的に加工する方法に関し、もっと詳しく述べ れば、導電性材料製の物品を電気化学的に加工する方法に関する。

！ｉ改丘 鋼製物品をクロム−リン−硫酸電解液中に入れて行われる、電解液中で直流によ り鋼製物品を電解陽極研磨する方法は公知であり（＾、Ｈ，Ｙａｍｐｏｌｓｋｉ 　、　”Ｔｒａｖｌｅｎｉｙｅ　ｍｅｔａｌ　ｌｏｖ”　、Ｍｅｔａｌ　Ｉｕｒ ｇｉｙａくモスクワ）ｐ、５１（１９８０））、上記の電解液は、オルトリン酸 　６５〜８５重量％ 無水クロム酸　６〜１２重量％ 硫　酸　５〜１５重量％ を含有し、また電圧は１０〜２５Ｖ、そして温度は３０〜７０℃である。この電 解研磨は、５０〜６０Ａ　／　ｄｖａ”の陽極電流密度で３〜１５分間行われる 。

銅及びその合金製の物品を、リン酸水溶液く溶液密度はρ＝１．６１／ｃｍ”で ある）中でく＾、Ｍ、Ｙａｍｐｏｌｓｋｉ、”Ｔｒａｖｌｅｎｉｙｅ論ｅｔａｌ 　ｌｏｖ″、Ｎｅｔａｌｌｕｒｇｉｙａ　（モスクワ）　ｐ、９９（１９８０） ）　、さもなければ３８５ｇのどロリン酸カリウム及び８５３ｇの水を含有する 電解液中において２０〜５０℃で１．５〜３分間（ＳＵ、＾、１７７７３２）′ Ｉｊ１気分解により電解研磨する方法も知られている。

更に、アルミニウム及びその合金製の物品を、２０〜２５重量％の硫酸を含有す る電解液中で１８〜２０℃において６〜１２Ｖの電圧下で電解研磨する方法も知 られている（Ｍｉｔｔ　Ｃ，。

“Ｇａ　Ｉｖａｎｏｔｅｃｈｎ　ｉｋ″、Ｖｏｌ　、７２．Ｎａ１０．ｐｐ、１ ０７３−１０７５（１９８１））。

上述の方法は、高値で且つ有毒の物質の高濃度溶液を用いることに基礎を置き、 そしてそれらは比較的長期間の研磨操作を特徴とし、また、電解研磨操作に先立 ち、脱脂、エツチング（酸洗い）、フラッシング等を含めた物品表面の長期の前 処理を必要とし、これは動力及び労力のかなりの投入は言うまでもなく、全体的 な生産性及び効率に不利な影響を及ぼす。

導電性材料でできた物品を塩化アンモニウムの２０％水溶液を含有する電解液中 で３５℃、２２０〜３８０■で処理することを包含している、導電性材料製物品 の電気化学加工方法も知られている（Ｖ、Ｎ、Ｄｕｒｉｄｚｈｉ　ｅｔ　ａｌ、 、”Ｅｌｅｋｔｒｏｎｎａｙｉ　ｏｂｒａｂｏｔｋａｍａｔｅｒｉａｌｏｖ″（ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｅｈｉｎｉｎｇ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、＆ ５．ｐｐ。

：１３−１７（１９７Ｂ））。

けれども、この最後に述べた方法は、加工された表面の反射率が３０〜４０％以 内の、Ｒ，＝０．２８〜０．３２μ檜よりも微細な物品の表面仕上を施すことが できない、更に、この方法は、比較的高濃度（２０％）の電解液を用いることを 必要とし、それは加工費を上昇させる。

見且Ｏ！丞 加工能力及び電解液の濃度の選択が加工操作の生産性を向上させ且つ研磨の品質 を高めて、低濃度で費用がかからず且つ無毒性の電解液が使用され、そして物品 表面の前処理操作が避けられる、導電性材料物品の電気化学加工方法を創造する という課題を解決することが、本発明の目的である。

上記の課題は、加工される物品に正の電位を適用しそしてこの物品を加熱された 電解質水溶液に入れることを包含している導電性材料物品を電気化学加工する方 法であって、本発明に従えば、物品に適用される電位が２００〜４００■に等し く、濃度２・〜１２重量％の水溶液である電解液の温度が４０〜９５℃である方 法によって、解決される。

防食クロム−ニラゲル鋼グレードの物品の表面仕上げを向上させ反射率を上昇さ せることにより研磨の品質をなお更に高めるためには、物品に適用される電位は ２４０〜３２０■であって、電解質水溶液は、４０〜８０℃の温度において、濃 度２〜６重量％の硫酸アンモニウム水溶液であるのが好都合である。

クロム−ニッケル鋼グレードを含めた複合材料物品の電解研磨においては、物品 に供給される電位は３３０〜３８０■であり、電解質水溶液は、７０〜９０℃の 温度において、濃度１〜１０重量％の硫酸カリウム水溶液であるのが好都合であ る。

線からエナメルコーティングを取除く際には、物品に適用される電位は２００〜 ２１０Ｖであり、電解質水溶液は、４０〜５０℃の温度において、濃度８〜１２ 重量％の水酸化ナトリウム水溶液であることが肝要である。

非鉄金属例えば銅やその合金製の物品を研磨する際には、物品に適用される電位 は２２０〜４００■、電解質水溶液は、４０〜９０℃の温度において、濃度０． ５〜８重量％の＊Ｗｔｉカリウムアルミニウムの水溶液であるのが好ましい。

電解液の濃度を更になお低下させるためには、加工される物品に２２０〜４００ 　Ｖの電位を適用することが可能であって、電解質水溶液は、４０〜９０℃の温 度において、０．５〜３重量％の炭酸ナトリウムを添加した濃度０．５〜６重量 ％の二置換クエン酸アンモニウム水溶液である。

加工される物品に２２０〜４００ｖの電位を適用し、電解質水溶液が、４０〜９ ０℃の温度で、濃度０．５〜６重量％のナトリウムエチレンジアミンテトラアセ テートの水溶液であることは、合理的なことである。

低炭素鋼で作られた物品の電解研磨においては、加工される物品に適用される電 位は２４０〜３８０ｖであり、電解質水溶液は、８１〜９５℃の温度において、 濃度０．５〜８重量％の塩化アンモニウム水溶液であるのが好都合である。

電解液の運転寿命を延ばすなめには、電解液は更に濃度０．３〜３重量％のチオ シアン酸アンモニウムを含有することが合理的である。

更に、アルミニウム物品の電解研磨において加工表面の反射率を高め且つその表 面仕上げを向上させるなめには、加工される物品に適用される電位は２６０〜４ ００■であり、電解質水溶液は、、７０〜９０℃の温度において、濃度０．５〜 ３重量％の塩化第二鉄水溶液であるのが好都合である。

本発明は、導電性材料の物品を電気化学加工する開示された方法を、同一方法に 清浄及び研磨操作を組み合わせることによって、ステンレス鋼、工具鋼、低炭素 鋼、銅及びその合金、アルミニウム並びに他の材料の物品を研磨し且つ清浄にす るために使用することを規定し、使用される電解液が無害であり毒性が少ないた め高い生態学的基準でのいかなる製造技術においても機械化及び自動化に対する 該方法の適合性は十分である。物品の加工は、それらの表面の申し分のない表面 仕上げと輝きを出すこと、ばり取り、後の程々のコーティングの適用に対する十 分な準備、実用上全種類の汚染物例えば保護剤、錆、スクール、ペイント及びフ ェス塗膜の如きものの除去を提供する。

ｍ東を１唯 本発明は、添付の図面を参照して、本発明の実施の例に関して更に説明される。

第１図は、本発明に従う、加工物品に適用された電位の値と種々の濃度の水溶液 である電解液の温度との関係をプロットする。

第２図は、加工後の物品表面の表面仕上げ及び反射率が本るための最　の様 導電性材料の物品を電気化学加工する開示された方法は、加工される物品に２０ ０〜４００■の正の電位を適用し、そしてこの物品を、４０〜９５℃の温度で、 濃度２〜１２重量％の水溶液の形の電解液に入れることに帰する。

導電性材料物品の電気化学加工のこの本分は、物品表面においてこの表面を電解 液から隔離する安定な蒸気／ガスの囲いを維持し、そして物品材料−陽極−と電 解液蒸気との激しい化学的及び電気化学的反応を促進することにより特徴づけら れる。これは、物品の金属表面の陽極酸化を、かくして生成される酸化物の同時 の化学エツチングと共に引き起こす。

酸化及びエツチングの速度が均衡される場合には、研磨の作用が起こり、表面の 反射率を高めまたその仕上げを改良する（すなわちその粗さを低下させる）。最 高の反射率は、エツチングは形成された酸化物層が一番薄い微少むらで主として 起こるため、電解液蒸気のエツチング作用を抑制することのできる酸化物層の最 小限の厚さで得られる。更に、物品−蒸気頂点も有効的に丸味をつけられて表面 の粗さを低下させる状況に至る。

このように、物品の加工表面の反射率及び表面仕上げは、適用される電位（電圧 ）の値、電解液の濃度及び化学組成に依開示された方法を、その実施の例によっ て例示する。

匠−上 加工される物品は、０．１％のＣ１１８％のＣｒ、１０％のＮｉ　、１％のＴｉ 、残部のＦｅを含有している防食鋼の平たい２０×３０Ｘ２ｍ−の工作物である 。加工時間は２分である。初期の表面粗さは、Ｒａ＝０．６５〜０．６８μ−で あり、初期の反射率γは３５〜３８％（銀の鏡に関して）である。

工作物の加工能力は、作業電圧は２４０〜３２０■、電解液温度は４０〜ＳＯ℃ 、電解液組成は２〜６重量％の硫酸アンモニウム水溶液の範囲内に選定された。

上記の範囲の上限を選定することが、下記の検討により示唆された。

もっと高濃度の［酸アンモニウムを用いると、結果として加工品質が明らかに低 下する。研磨効果をなお生じる溶液の限界濃度値は６〜７重産％である。もっと 高い濃度では、金属のエツチングが優勢であり、加工表面の輝き（光沢）をなく す、２〜６％濃度のＨＦｉアンモニウムを有する電解液の８０〜８５℃を超える 温度への加熱は、そのような温度で電解液の化学的活性が高められることに由来 するピンホールを生じさせることにより加工品質に不利な影響を及ぼす。３２０ 〜３３０ｖより高い電圧（電位）を用いると、加工表面の粗さが電極／物品−電 解液の隙間を貫く電気絶縁破壊により引き起こされる微小空洞のなめ増大する。

その上、電圧の上昇は電力投入量を増加させる。このように、この研磨法は、加 工能力の上限、すなわち電圧（電位）　３２０Ｖ、電解液温度８０’Ｃ１電解液 濃度６重量％により制限される。

加工能力の上記の範囲の下限の選定は、電圧（電位）値Ｕと種々の濃度Ｃの電解 液の温度ｔとの実験的に得られた平均されたプロット（第１図）により指示され ている。安定な蒸気／ガスの囲いの領域であり、それゆえに第１図における標準 プロセスの領域は、電解液濃度Ｃの線の右上の領域である０作業点が所定濃度Ｃ に相当する曲線から左下の領域より選ばれ性が断続的に切換ねることになり、す なわち、電解液と物品表面とが間欠的に直接接触することになろう、そのような 接触の領域では、金属の通常の電気化学的浸食が起こって、反射率の急な低下及 び表面粗さの増加を引き起こす、更に、このように消費される電流値は安定なプ ロセスに関連する値よりもかなり大きいので、電力投入量が急に上昇し、加工プ ロセスの経済評価を損なう。このように、電解研磨の有効性の断続的切換わりは あらゆる手段により避けなくてはならない。

電解研磨能力の先に述べた上限を説明すると、第１図における作業領域は直線Ａ Ｂ（電圧Ｕ）、ＢＤ（電解液温度ｔ）及びＤＡ（電解液濃度Ｃ）により限定され る領域である。この図より、電解液濃度Ｃの低下は、安定なプロセスを支えてい る電圧Ｕ及び電解液温度ｔの最低値を上昇させるに至る、ということが分る。２ ％に等しい電解液濃度Ｃにあっては、温度を及び電圧Ｕは限界値に近づき、これ は低濃度の電解液の使用を勧められなくする。下記の第１表は、物品の加工の結 果を要約する。

粗さく表面仕上げ）Ｒａ及び反射率γの適用電圧（電位）に依存することのプロ ットが第２図に示され、この図において、曲線１は、開示された方法に従って例 １で物品を加工する際の表面粗さＲ，の変化を示し、曲線２は反射率の変化を示 す。

第２図より、表面粗さＲ，の極値は３００〜３２０ｖの電圧値の範囲内で得られ 、その値は０．１６〜０．１２μ−である（曲線１）、ということが分る。もう 一つの本質的特性−反射率γ−は、同様の様式に従って見ることができ、開示さ れた方法により示唆された能力で９３〜９５％を獲得でき、これは曲線２の特徴 により確かめられる。

第１表 電解液濃度Ｃ（知 Ｕ（Ｖ）　３４０３３０３２０３３０３２０３１０３３０３１０３００２９０２ ７０ｔ（”Ｃ）　８０８５　９０７５８０８５　６０　６５　７０　８０　８５ １（＾／ｃｍ”）　０．２２　０．２　０．１８　０．２５　０．２２　０．２ １　０．２７　０．２４　０．２２　０．２１　０．２Ω吐 Ｒａ（μｍ＞　０．５２　１，０６　１．４６　０．２２　０．３４　０゜４２ 　０．１Ｂ　０．１４　０．１　０．２４　０．８６γ（％）　３５　３４　３ ３　４４　４２　３９　５３　６５　９２　４７　４１第　１　表（つづき） 電解液濃度Ｃ（知 υ（Ｖ）　３３０３１０２９０２５０２３０３３０２７０２２０ｔ（’Ｃ）　４ ０　５０　６５　７５　８５　４５　６０　８０１（＾／ａｍ”＞　０．２８０ ．２４０．２２０．２０．１８０．３０．２７０．２１ツ± Ｒａ　（μｍ＞　０．２２０．１８０．１２０．０８０．３６０．１８０．２０ ．２５γ（Ｘ）４５６５７７９５５６　ご　篤　秀瀕Ｕ　−物品に適用された電 位 ｔ　−電解液温度 ｉ　−電流密度 Ｒａ−加工された表面の粗さ 複合金属の物品、例えば耐食鋼グレードの義歯用ブランクを処理する。義歯の圧 縮成形品は、０．１２％のＣ１１８％のＣｒ、９％のＮｉ　、１％のＴｉ、残部 のＦｅを含有している鋼製であり、その一方、中間の鋳造品は、０．２％のＣ１ １８％のＣｒ、９％のＮｉ　、２％のＳｉ、残部のＦｅを含有している鋼製であ る。

これらの工作物の初期の表面粗さＲ，は０．７〜０．７３μ鎗、反射率は３６〜 ３８％（銀の鏡に関して）である。加工時間は２分である。これらの複合金属物 品の加工の作業能力は、加工物品に適用される電圧（電位）は３３０〜３８０Ｖ 、電解液温度は７０〜９０℃、電解液組成は１〜１０％［酸カリウム水溶液の範 囲内に選定された。

複合材料物品を研磨する通常の技術は、それらを機械的に加工するか、あるいは それらの種々の成分のために様々な能力で、例えば、物品の構造に組み入れられ た鋼グレードに応じて、電解加工中に種々の値の電圧及び温度並びに種々の電解 液組成で、それらを電解加工することを必要条件とする。

提案された技術は、複合材料（二元金属）の物品の加工を単一工程で行って加工 表面の反射率を高めることを可能にする。

硫酸カリウム水溶液の形をした電解液の利用は、クロム−ニッケルーケイ素鋼の 物品の鏡面研磨の効果を得るのを可能にする。３３０〜３８０■の範囲内の作業 電圧の選定は、３００〜３１５■まで低下した電圧ではガス／蒸気の囲いの安定 性が低下し、囲いの破壊が起こり、そしてプロセスが電流値の急激な飛躍を伴う 断続的な切換りに至るという事実により説明される。

これは、加工品質を損ない且つ電力投入量をかなり増加させる。３８５〜４００ Ｖまで上昇した電圧では、金属が電極／物品−電解液の隙間を通して少量の電気 絶縁破壊を発現することにより反射率γ及び表面仕上げＲ，ａが損なわれる。

１％未満に低下した電解液濃度では、加工操作の処理量が低下し、そしてより高 い電圧を適用して溶液の導電率がより低下するのを補償しなければならない、１ ０％を超えて上昇した濃度では、金属のエツチングが優勢であり、反射率が急激 に損なわれる。

この例の加工プロセスが最適なパラメーターをもたらす、電解液温度の範囲は、 ７０〜９０℃である。７０℃より低い温度では、ガス／蒸気の囲いの安定性が損 われて、プロセスには電流及び電圧値のかなりの変動が伴い、また９０℃より高 い温度では、電解液の化学的活性が上昇しそして物品−ガス／蒸気の囲い一電解 液系の熱収支が影響を受けることにより加工品質が損なわれる。

加工操作の結果を第２表に要約して示す、第２表より、例２のプロセスは上記の 二つの鋼グレートで作られた物品表面の表面粗さの最小値Ｒ，＝０．０８〜０． ０９μ鴎を反射率γ＝９３〜９５％と共に獲得するのを可能にする、ということ が分る。

第２表 開示された方法によるＳ歯ブランクの加工の能力及び効果濃度く□） 鉦Ｕ（Ｖ）　（９）（８）あ０３１０謝（８）お０３１０反射率γ（％）　３５ ３６３５．６３６３６３６　謁　加表面粗さＲａ（μｍ）　０．２１　０．２２ 　０．３　０．３３　０．１８　０．１６　０．２４　０．２７めす率γ（２も ’）　３５　３６　３５　３５　３６　３６　３６　３６表面粗さＲａ（μｍ） 　０．２３　０．２５　０．３４　０．３５　０．１９　０．１７　０．２５　 ０．′２！９濃度（□） ［Ｕ（Ｖ）　（９）謁０（９）３１０窮（８）（９）３１０反射率γ（博　５４ 　６９　６３　４９　６５　９１　Ｂ１　６９表面粗さＲａ（μｍ）　０．１５ 　０．１１　０．ｆ５　０．１７　０．１３　０．０９　０．０８　０．Ｘ反射 率γ（％）　５３　６７　６１　４９　６７　郭　乃　「表面粗さＲａ（μｍ＞ 　０．１５　０．１２　０．１７　０．１６　０．１４　０．１　０．０９　０ ．１第　２　表（つづき） 濃度（□） ５ζ身す率γ（％）　５７　７９　８５　６１　３６　３９　４１　３６表面粗 さＲａ（μｍ）　０．１３　０．１　０．１　０．１２　０．２８　０．２６　 ０．２２　０．２３反射率γ（％）　６１　７９　７５　６３　３６　３９　４ ３　３６濃度（□） 反射率γ（％）３５３６３５３５ 表面粗さＲａ（μｍ）　０．４７　０．４５　０．４１　０．４３反射率γ（％ ）３５３６３５３６ 表面粗さＲａ（μｍ）　０．４６　０．４４　０．３９　０．４ポリエステルを 主成分とするラッカー及びポリ酢酸ビニルエナメルで絶縁された直径０．４μ鶴 及び１μ鶴の銅の巻線を加工して、絶縁層を取除き、そして輝きのある線表面を むき出す、加工能力は、電圧は２００〜２１０Ｖ、電解液温度は４０〜５０’Ｃ １電解液は８〜１２％水酸化ナトリウム水溶液の範囲内である。

この例では、開示された方法は電解加工の電気−流体力学法の実施に基づく。

この方法は、銅線のその後のはんだ付けを妨げて、且つ、安定なガス／蒸気の囲 いにより取巻かれていた酸化物をこすり落す追加の操作を必要としたであろう、 高温への物品の特別な加熱のないのを特徴とする。電場の高強度及び高温のなめ に、囲いは加工される物品の表面と激しく相互作用する化学的に活性の媒体を有 する。ガス／蒸気の囲いの化学的に活性の媒体と、そしてその電気絶縁破壊の場 所で局所的に発生する高温の共同作用は、エナメル−ラッカー絶縁材を焼き払い 、残っている少量のコーティングから線の表面を同時に清浄にする。

この方法は、次のように行われる。

すなわち、エナメル−ラッカー絶縁材を有する線を溶液中へ、裸にされるべき線 の末端部分の長さに等しい深さまで浸漬する。２００〜２１０Ｖの正の電位を線 の浸漬された部分より上に適用し、それによりガス／蒸気の囲いが線の露出した 切り口及び面に出現する。この囲いを貫通する放電の経路で生じる高温が、線の 表面の絶縁材を焼き払う。帯電された絶縁材を有する表面の領域は導電性になる ので、この領域でもガス／蒸気の囲いが出現して、特別に洗浄な状態になるまで 残りの絶縁材を取除きそして表面を裸にする。エナメル−ラッカー塗膜の最も活 発な破壊は、線の既にきれいにされた表面と絶縁材でなお被覆されている表面と の境界面で起こる。この活発除去帯域は、溶液の表面レベルまで上がる。

２００〜２１０■の範囲内の作業電圧（電位）を選ぶのは、１８８〜１９５■ま で低下した電圧では発生するガス／蒸気の囲いの安定性が損なわれるという事実 のなめである。これは、プロセスの不安定な作業能力及び急に低下する効率の原 因となる。

しかしながら、２２０〜２３０Ｖまで上昇しな又はそれ以上に高い電圧では、ガ ス／蒸気の囲いの厚さが増大し、そしてこのガス／蒸気の囲いを貫くパルス化さ れた電流の低下によって効率が損なわれる。

化学的に活性なＮａＯＨ水溶液を電解液として用いることは、その導電率が高い こと、２００〜２１０■において陽極線の過度の加熱が避けられること、残りの コーティングに関して化学的活性が高いこと、そしてこの溶液のアルカリ性がむ き出し後に線の腐食を防止することによって説明される。８％より低い濃度では 、溶液の不十分な化学的活性により効率が影響を受ける。濃度を１２％より高く 上昇させると、ＮａＯＨ投入量が増加しまた清浄にするプロセスにおいて溶液が 活発に飛散することになって、作業環境を損ないそして生産性の目に見える増加 を少しももたらさない、４０〜５０℃の温度範囲は、４０℃未満の温度ではガス ／蒸気の囲いの破壊と能力の断続的切換りの発生が起こり、それに対して５０℃ より高い温度ではガス／蒸気の囲いの厚みが増大しそしてむき出し工程の効率が 損なわれる、という事実によって説明される。

開示された方法による上記の線の最小清浄時間は、直径０．４μ輪の線で８秒、 直径１μ輪の線で２８秒であり、直径０．４μ輪の線で１６秒（変更した能力で ）、直径１μ−の線で３６秒である。

このように、銅の巻線からエナメル−ラッカー絶縁材をはぎ取る提案された方法 は、処理の生産性を２倍乃至４倍に上昇させる一方で、手作業の労力をなくし、 費用がかかり且つ有毒の化学薬品の使用を回避し、そして作業環境を改善するの を可能にする。

匠−先 銅６２％及び亜鉛３８％を含有している合金製及び純粋な銅製の平らな２０Ｘ３ ０Ｘ　１　ｍｍの板を処理する。加工時間は６０秒である。初期の表面粗さはＲ ａ　＝０．５５〜０．６μ論、銀の鏡に関する反射率は３２〜３５％である。加 工能力は、作業電圧は２２０〜４００■、電解液温度は４０〜９０℃、電解液組 成は０．５〜８重量％硫酸カリウムアルミニウム水溶液（又は０．５〜６重量％ 二置換クエン酸アンモニウム＋０．５〜３％Ｎａ２ＣＯｉ、あるいは０．５〜６ 重量％ナトリウムエチレンジアミンテトラアセテート）の範囲内に選定される。

電圧の下限の選定は、２２０Ｖより低い電圧では物品の周りに形成されたガス／ 蒸気の囲いの破壊が起こるのに対し、この囲いの存在することは電気力学様式で の研磨の必須の条件である、という事実により説明される。このような場合、加 工処理には消費電流のかなりの上昇と、研磨の完全な欠如と同じほどひどい損な われた研磨効果とがつきまとい、物品表面には黒ずんだ汚れ（膜）が現れる。そ れに反して、電圧が４００■より高くなる場合には、物品−電解液の隙間を貫く 電気絶縁破壊により引き起こされる物品表面に現れるピンホールによって研磨光 沢が損なわれる。

上記の溶液の０．５％未満に低下した濃度では、上述の２２０■から４００ｖま での作業電圧範囲を通して安定な電気力学プロセスを維持することが不可能にな り、そのなめ加工操作の生産性に不利な影響が及ぶ。しかしながら、上に明示さ れた上限濃度を超えると、エツチング工程が優勢で、研磨の品質を損なう。

４０℃より低い電解液温度では、ガス／蒸気の囲いの安定性の損なわれるのが認 められ、加工プロセスの中断の恐れがある。９０℃よりも高い電解液温度では、 電解液の化学的活性の増進と溶液の濃度変化の原因となる水の激しい蒸発とのた めに加工品質が損なわれる。

上述の加工能力は、表面粗さＲ，＝Ｑ、０５μ鶴及び銀の鏡に関する反射率γ＝ ９５〜９７％をもたらしな。

このように、開示された方法による加工は、申し分のない品質の研磨を成し遂げ ると同時に加工時間を三分の−にそして濃度を１７８乃至１／１０に低下させる のを可能にする。

匠−１ 低炭素鋼（炭素含有量０．０８％）の平らな３０ｘ２０ｘ　１　ｌｌＩｍの物品 を３分間加工する。初期の表面粗さはＲ，＝１．２μ−であり、また銀の鏡に関 する反射率はγ＝３３〜３５％である。

加工能力は、作業電圧（電位）は２４０〜３８０■、電解液温度は８１〜９５℃ 、電解液組成は０．５〜８％塩化アンモニウム水溶液の範囲内に選定される。こ れらの範囲の限界値の選定は次のとおりに説明される。

すなわち、試験から、電圧が３８０〜３９０ｖを超えて上昇すると、物品−電解 液の隙間を貫く電気絶縁破壊により引き起こされる電気浸食が増大するなめ最終 の表面粗さＲ，が増大する、ということが示された。２３０〜２４０■未満の電 圧では、物品の周りのガス／蒸気の囲いの安定性が損なわれ、そしてプロセス自 体が不安定になって、電流値が激しく変動する。これは、電力消費量の急な増加 の原因となり、その一方で最終の反射率γに不利な影響を及ぼし、また加工され た物品の表面粗さＲａを増大させる。７５〜８０℃より低い電解液温度では、プ ロセスの安定性が損なわれ、そしてそれは電圧を３８０〜３９０■レベルまで上 昇させることによって回復されないであろう。

９５℃より高い電解液温度では、電解液の化学的活性が増大するため加工品質が 損なわれる。

加工操作の結果を要約して第３表に示す。

第３表 □ ｈ”ｐｔ−９−１［（Ｎｘ）　０．３　０．５絋動証（Ｖ）　謝！０２父窩（９ ）３２０渇刃社（”Ｃ）　８２　羽渕５稔あああ １（■「寥ＩさＲａ（μ鋤）　１．０３　１．２２　１．１４　１．１３　１． １２　１．０６　１．１　１．１３□ へ〇テトター　８艮Ｊに（１１濡じ〜０　３　ｓ２０℃での密度　１．００８　 １．０１４（ｇ／ａｍ’） 虹動【（Ｖ）　智友０２φ急謝冨Ｏ旗刃賦（”Ｃ）　８４８５８３８３８４８２ 稔あｉｐａｍさＲａ（μｍ＞　１０．２９　０．２３　０．２１　０．３１　０ ．６＄　０．４２　０．４　０．５１第　３　表〈つづき） 電解液 へ°テメーター　８１店に（ｉｔ夕も）　８　８．５加工能力　電圧（Ｖ）　３ ９０　３２０　２６０　２３０　３９０　３２０　２６０　２３０温度（”Ｃ） 　８５　８３　８３　８５　８２　８２　８５　８５表面粗さＲａ（、ｕ＠）　 ！、２　１．１７　１．１２　１．１５　１．５２　１．３７　１．３２　１． ２５塩化アンモニウムの水溶液を含有している電解液の運転寿命を延ばすために 、電解液にチオシアン酸アンモニウムを０．５〜３重量％の濃度で加える。試験 から、こうして電解液の実用性が５０〜１００％だけ延ばされることが示された 。比較試験を行って電解液の運転寿命を測定した０合計処理時間１５０分の５０ 個の物品ロットでは、最終の表面粗さく仕上げ）Ｒａ値の安定な指示値が示され た。５０個から１００個まで増加された同一電解液で加工された物品の場合には 、表面粗さく仕上げ）の指示値Ｒａは不利な影響を受けた。

このように、電解液が３重量％のＮＨ，ＣＺを含有しておりそして電圧が３２０ −２６０−２４０Ｖである場合には、１００個のロフトの最後の物品の最終表面 粗さはそれぞれ０．２５−Ｏ，２３−０，３２μ鋤まで増大しな、同じ電解液に １．５％のＮＨ，ＣＮＳを加えると、最終表面粗さの増大は加工される物品のロ フトが１００個を超える場合にだけ観察された。このように、電解液への添加剤 の投入はその実用性を２倍まで延ばして、加工された物品の最終の反射率γ及び 表面粗さＲａを損なうことはない、ということが分った。第４表は、チオシアン 酸アンモニウム（Ｎ）１．ＣＮ５）添加剤を含有している二成分電解液を用いて 行った試験の結果を要約して示す。添加剤が０．５重量％未満の濃度で投入され る場合には、電解液の実用性には実際上効果がなく、それに対して添加剤濃度が ３％を超える場合には、物品の表面上に黒色の膜が現れる。明示された範囲内で のＮＨ，ＣＩとＮＨ，ＣＮＳのそのほかの比率では、試験から同様の結果が示さ れて、加工された物品の反射率γ及び表面仕上げＲ，は影響を受けず、その一方 で電解液の実用期間は５０〜１００％だけ延長された。

第４表 チオシアン酸アンモニウムを添加して延長された電解液の実用性 例−二り 平らな２０Ｘ３０Ｘ２ｍｍのアルミニウム板を１分間加工する。

最初の表面粗さはＲａ＝１．０３μ輪であり、そして銀の鏡に関する反射率は３ ５％である。加工能力は、作業電圧（を位）は２６０〜４００■、電解液温度は ７０〜９０℃、電解液組成は０．５〜３重量％塩化第二鉄の範囲内に選定される 。

電気−流体力学様式でアルミニウムを加工するなめに塩化第二鉄を用いることは 、加工された表面の反射率γ及び仕上げＲ３を向上させるのを可能にする。研磨 効果をもたらす濃度の上限は、より高い濃度では金属のエツチングが優勢になっ て光沢が失われるので、３％である。９０℃より高温に加熱された０、５〜３％ 濃度の電解液では、そのような温度で増加する電解液の化学的活性により引き起 こされるピンホールの出現により加工品質が同様に損われる。４００Ｖを上回る 電圧では、物品−電解液の隙間を貫く電気絶縁破壊に由来する極微の空洞が加工 表面の粗さＲ＆を増大させる。

０．５％未満の電解液濃度では、安定なプロセスがなお維持される電圧及び電解 液温度の最低値が引き上げられる。０．５％未満の濃度且つ６０℃未満の温度で は、電解加工プロセスは断続的に切換る様式に変わって、電解液が物品表面と周 期的に電気接触する。接触領域では金属の激しい電気化学的な陽極浸食が起こり 、加工表面の反射率を低下させまたその粗さＲ，を増大させる。

この例では、表面粗さＲａは０．３μ−まで低下され、そして反射率γは７３％ まで上昇する。

の　ロ 本発明は、物品の仕上げ加工のための工学技術で利用することができ、そしてま た物品を電気めっき、真空スパッタリング又はイオンプラズマコーティングに対 して準備するためにも利用することができる。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．加工される物品に正の電位を適用しそしてこの物品を加熱された電解質水溶 液に入れることを包含している電気化学加工方法であって、物品に適用される電 位が２００〜４００Ｖに等しく、濃度２〜１２重量％の水溶液である電解液の温 度が４０〜９５℃であることを特徴とする、導電性材料物品の電気化学加工方法 。
2. ２．加工される物品に適用される電位が２４０〜３２０Ｖの範囲内にあり、電解 質水溶液が濃度２〜６重量％の硫酸アンモニウム水溶液であり、そしてこの電解 液の温度が４０〜８０℃であることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の導電 性材料物品の電気化学加工方法。
3. ３．加工される物品に適用される電位が３３０〜３８０Ｖの範囲内にあり、電解 質水溶液が濃度１〜１０重量％の硫酸カリウム水溶液であり、そしてこの電解液 の温度が７０〜９０℃であることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の導電性 材料物品の電気化学加工方法。
4. ４．加工される物品に適用される電位が２００〜２１０Ｖの範囲内にあり、電解 質水溶液が濃度８〜１２重量％の水酸化ナトリウム水溶液であり、そしてこの電 解液の温度が４０〜５０℃であることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の導 電性材料物品の電気化学加工方法。
5. ５．加工される物品に適用される電位が２２０〜４００Ｖの範囲内にあり、電解 質水溶液が濃度０．５〜８重量％の硫酸カリウムアルミニウム水溶液であり、そ してこの電解液の温度が４０〜９０℃であることを特徴とする、請求の範囲第１ 項記載の導電性材料物品の電気化学加工方法。
6. ６．加工される物品に適用される電位が２２０〜２４０Ｖの範囲内にあり、電解 質水溶液が濃度０．５〜３重量％の炭酸ナトリウムを添加した濃度０．５〜６重 量％の二置換クエン酸アンモニウム水溶液であり、そしてこの電解液の温度が４ ０〜９０℃であることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の導電性材料物品の 電気化学加工方法。
7. ７．加工される物品に適用される電位が２２０〜４００Ｖの範囲内にあり、電解 質水溶液が濃度０．５〜６重量％のナトリウムエチレンジアミンテトラアセテー ト水溶液であり、そしてこの電解液の温度が４０〜９０℃であることを特徴とす る、請求の範囲第１項記載の導電性材料物品の電気化学加工方法。
8. ８．加工される物品に適用される電位が２４０〜３８０Ｖの範囲内にあり、電解 質水溶液が濃度０．５〜８重量％の塩化アンモニウム水溶液であり、そしてこの 電解液の温度が８１〜９５℃であることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の 導電性材料物品の電気化学加工方法。
9. ９．前記電解質水溶液に濃度０．５〜３重量％のチオシアン酸アンモニウムを添 加することを包含することを特徴とする、請求の範囲第８項記載の導電性材料物 品の電気化学加工方法。
10. １０．加工される物品に適用される電位が２６０〜４００Ｖの範囲内にあり、電 解質水溶液が濃度０．５〜３重量％の塩化第二鉄水溶液であり、そしてこの電解 液の温度が７０〜９０℃であることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の導電 性材料物品の電気化学加工方法。