JPH04157197A - 金属材表面の電解処理方法およびそれに用いる電極 - 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、酸化スケールの除去、電解研磨、不動態化処
理、着色処理および電気めっき等の金属表面の電解処理
を高効率で、かつ簡便に行う金属材表面の電解処理方法
およびそれに用いる電極に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、金属材表面に施される表面処理としては、脱スケ
ール、表面研磨、不動態化処理、着色処理およびめっき
等のものが挙げられる。

このような金属表面処理方法には、それぞれ機械的、化
学的および電気化学的処理などの方法がある。　しかし
ながら、これら従来の表面処理方法では以下のような欠
点があった。

例えば、脱スケール処理については、機械的処理の代表
的な方法として、ショツトブラスト処理があるが、粉塵
、騒音の発生等の環境問題があり、処理現場において直
接処理を行う現場処理が困難であり、また、表面に加工
硬化層が残存するために、耐食性あるいは機械的性質に
悪影響を与える等の欠点があった。

また、化学的処理においては、いわゆる酸洗による脱ス
ケール処理があるが、処理に長時間を有し、また、酸性
液を使用することによる環境問題もあり、現場処理が困
難である欠点があった。

なお、近年、酸洗用ペーストによる現場酸洗処理法も行
われているが、長時間の処理が必要であり、また酸洗ム
ラも生じやすいという欠点があった。

電気化学的処理法としては、いわゆる電解酸洗による脱
スケール処理があり、短時間での処理が可能であるが、
処理溶液および処理装置による制約が大きく、やはり現
場での処理が困難である欠点があった。

かかる欠点を解決するために、本願出願人は先に「表面
処理すべき金属材と電極との間に電解質を含むペースト
を保持させ、前記金属材と前記電極との間に前記ペース
トを経て通電する金属材表面の電解処理方法」を提案し
ている（特開昭６４−４５００号公報参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 本願出願人が提案した上記方法をさらに良好な電流効率
で、優れた表面処理製品を得るためには、表面処理用の
電極表面を常に清浄に保つことが重要であり、処理方法
および電極に対して改良が望まれている。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、金属材の表面処理方法のうち、特に効率がよく
、高品質な表面処理が可能な電気化学的処理方法を応用
し、その決定的な欠点である現場処理が不可能である点
を解消し、しかも、電極や、処理液である表面処理用ペ
ースト供給系等の工夫を重ね、安定した電流による高品
質の表面処理が可能である金属材表面の電解処理方法お
よびそれに用いられる電極を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明者等は、前記課題を解決するために、各種の電気
化学的な表面処理の現場での実施は処理溶液としてペー
スト状の電解液を用いることにより可能となるが、さら
に、電解処理、特に電解めっき、着色処理等では、優れ
た表面処理製品を得るためには良好な電流効率を得る必
要があり、そのために陽極面積を広くかつ発生するガス
が逃げやすい方法および構造にする必要があることに着
目して鋭意検討を重ね、本発明を成すに到った。

すなわち、本発明の第１の態様によれば、表面処理すべ
き金属材と電極との間に電解質を含むペーストをパッド
にて含浸保持させ、前記金属材と前記電極との間に前記
ペーストを経て通電して、金属材表面を電解処理するに
当だり、 前記電極と前記パッドとの間にメタルウールを介在させ
ることを特徴とする金属材表面の電解処理方法を提供す
る。

また、本発明の第２の態様によれば、前述した金属材表
面の電解処理方法に使用される電極であって、前記電極
としてのブロック状の電極およびメタルウール状の電極
と、電解質を含浸保持するパッドとをこの順序にて積層
一体化させて成ることを特徴とする金属材表面の電解処
理に用いられる電極を提供する。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の第１の態様における方法によれば、金属材表面
を表面処理するため、電極のパッドに表面処理用ペース
トを含浸させ、さらに電極とパッドとの間にメタルウー
ル状の電極を介在させ、電極からメタルウール状の電極
を経て、さらにパッドに含浸される電解液を含む表面処
理用ペーストを経て通電量る。　通電の際には、電極と
パッドとの間にメタルウール状の電極を介在させたこと
により、発生するガスの抜けが良（なり、かつ陽極面積
を広（でき、大電流を流すことができる。

したがって、電解処理能力が太き（向上する。

なお、本発明において、メタルウールあるいはメタルウ
ール状の電極とは、金属繊維を綿のような形状にしたも
のを意味し、この線形状のものであれば、特に使用され
る金属繊維の太さ、長さ等を制限するものではない。

本発明の特徴である電極と金属材の間に介在されるメタ
ルウールは、電極の主部材であるブロック状の電極およ
び表面処理される金属材とに確実に電気的に接触する形
態、すなわち前述したように金属繊維を綿状、すなわち
適切な通気性を有し、ガス抜けが良好となる構造であれ
ば、特に限定はなく、さらに通電が良好となる電導特性
を有するのがよい。　またメタルウールが電極の一部で
あるため、電極の性質とじて可溶性の電極、あるいは不
溶性の電極を適宜選択することができる。　好ましくは
、メタルウールを可溶性とするのがよい。　また、メタ
ルウール用の金属繊維としては、導電性がその表面処理
の用途により異なるが、その用途に適合する導電特性を
有する金属の繊維であるのがよく、例えばニッケル、銅
、鉄、アルミニウム、金、銀、白金等を繊維状としたも
のが挙げられる。　また、金ｌｌ４Ｍ＆維を適切な方法
により上記綿状となるようにし、メタルウールを得る。

　このように、メタルウールを電極の主部材であるブロ
ック状の電極と、表面処理される金属材との間に配設し
たことにより、電解処理時にガス抜けが良くなり、この
ため通電量を多（しても、ガス溜まりによる不通電領域
がなく、電極表面の面積を大きくすることができ、処理
効率を向上することができる。　好ましくはメタルウー
ルの嵩比重が１．０〜３．０の範囲にあるのがよい。

以下に金属材表面の一般的な電解処理方法を説明する。

本発明における金属材表面の電解処理とは、金属材表面
を電気化学的に処理するものをいい、例えば、ペースト
状の電解液を表面処理用ペースト（以下、「ペースト」
とする）を処理液として用いて、酸化スケールの除去の
ための電解酸洗、電解研磨、不動態化処理、電解着色処
理および電気めっき等の金属材の電解表面処理を行うも
のが挙げられる。

ここで、本発明における表面処理すべき金属材とは、平
板、カップ、つぼ、皿、管材、ブロック材、異形材など
の製品となる、ステンレス、チタン、金、銀、銅のよう
な各種の材質の金属製品のみならず、少なくとも表面が
金属である積層製品や、溶接部、鋼管等の局部をも含む
広範囲に亘るものである。

本発明の電解処理においては、電解液槽を必要としない
ので、金属表面は電解処理が必要な金属材表面であれば
、いかなる場所、いがなる構造物の部分にある金属材表
面であってもよい。

本発明において、表面処理の必要な金属材表面と電極と
の間に電解質を含有するペーストを保持させる方法等い
かなる方法で保持させてもよいが、例えば、適時金属材
表面と電極との間に自動供給するのがよい。　自動供給
方式は、電解処理の時点において金属材表面と電極との
間にペーストを供給するのがよ（、さらに供給されたペ
ーストが過剰とならないように排、出する装置も備えて
、ペーストを循環させて使用すると、金属材表面へのペ
ーストの飛散を防止し、また、電解処理後の金属表面の
洗浄を容易にしたり、また、電解処理後に特にペースト
の回収工程を設けることがない等の利点があり、−層好
ましいものである。

本発明は、電極として、本発明の電極に対して、表面処
理が施されるべき金属材を一方の電極とし、電極と金属
材との間に電解質を含有するペーストを、パッドにて含
有保持させ、金属材と電極との間で通電することによっ
て金属材表面の電解処理を行う方法であるが、効率良く
電解処理を行うためには、供給される電流の大きさにも
よるが、通常の表面処理においては、電極と表面処理さ
れる金属材表面との間をパッドにて２ｍｍ〜４０ｍｍの
範囲で、好ましくは１０ｍｍ程度の間隔を設けるのがよ
い。

本発明において、電極としては、被処理物である金属材
表面上のペースト内の電解質を通じて金属材と通電でき
るものならどのようなものでも適用できる。　本発明の
電極において、ブロック状電極およびメタルウール状の
電極を有する電極と、パッドとがその順序で積層一体と
なる構造である。　電極には、不溶性の電極と、可溶性
の電極とのどちらも使用してもよいが、不溶性の電極は
電解時にガスが発生するのに対して、可溶性の電極はほ
とんどガスを発生しない。　電解効率の面から判断する
と、ガスをほとんど発生しない可溶性電極が好ましいが
、不溶性の電極に対してコストが高くかかるという欠点
がある。　好ましくは、電極の材質として不溶性の電極
を使用するのがよい。　ただし、本発明の方法を電気め
っき処理に用いる場合には、電極を可溶性陽極としても
よい。

また電極は、現場処理が可能となるように、移動可能な
小型電極を用いるのが好適な場合もある。　電極の表面
には、ペーストを含浸保持できる耐薬品性および絶縁性
材および移動容易性を有するパッドを取りつけている。

本発明において、表面処理される金属材と電極とを相対
移動させるか、あるいは金属材と電極との間に保持され
たペーストを流動させるか、またはこれらの両方を行う
かするのが好ましい。　というのも金属材と電極との相
対移動またはペーストの流動が、金属材表面の電解処理
における金属材表面の微小な電位の不均一を解消し、ペ
ーストを均質かつ等導電度となるようにするためである
。　上記のような金属材と電極との相対移動またはペー
ストの流動を生じさせる方法としては、金属材、本発明
の電極など素子間に振動あるいは回転運動などの相対運
動を与える方法であれば、いずれの方法でもよい。　例
えば、金属材を振動させる方法、本発明の電極を振動さ
せる方法、小型電極を移動および／または回転させる方
法などが挙げられる。

このうち、小型電極を移動および／または回転させる方
法では、電極に前述のパッドが積層一体化されているの
で、このパッド付き電極あるいはパッドに振動および／
または回転運動を与えるのが好ましい。　このようにす
ると、前述したように金属材の表面に均一かつ良好な処
理面を得ることができるからである。

本発明において用いられる電解質は前述したそれぞれの
電解処理に必要な電解液中に含まれる電解質であってペ
ースト化できるものであればいかなるものでもよ（、必
東に応じて酸、塩基、塩およびこれらの混合物を用いれ
ばよい。

ペースト化された電解質は、水とペースト化剤を適宜加
えて混合し、金属材と電極との間に所定の電導度が得ら
れるようにする。　また、ペーストの粘度は塗布される
金属材表面の形態、部位に応じて、すなわち水平面、鉛
直面、傾斜面かに応じて、または全面、あるいは部分か
に応じて水とペースト化剤の混合割合を選択するのが好
ましい。

また、本発明で用いられるペーストは特に限定はな（、
行う表面処理に応じて適宜選定すればよい。

電解酸洗用ペーストとしては、硫酸、塩酸、硝酸、ふり
酸等の酸あるいは塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硝
酸ナトリウム等の塩類を単独および／または複合添加し
たものについてそのまま、または水を加えて、ペースト
化されるものは勿論、さらにポリアクリル酸ソーダ、ア
ルギン酸ナトリウム、ザンサンガム等の有機増粘剤およ
び／またはゼオライト、水ガラス、コロイダルシリカ、
コロイダルアルミナ、珪弗化ソーダ等の無機増粘剤など
を加えてペースト化したものであればどのような方法で
製造されたものでも用いることができる。

また、めっき用ペーストとしては、通常のめっき溶液、
各種の金属塩と酸あるいはアルカリとの混合溶液などの
めっき種を含有する溶液を用い、例えばポリアクリル酸
ソーダ、アルギン酸ナトリウム、ザンサンガム等の有機
増粘剤および／またはゼオライト、水ガラス、コロイダ
ルシリカ、コロイダルアルミナ、珪弗化ソーダ等の無機
増粘剤などを加えてペースト化したものであればどのよ
うな方法で製造されたものでも用いることができる。

発色用ペーストとしては、力性ソーダ、力性カリ、アン
モニア等のアルカリ、もしくは塩酸、硫酸、硝酸、しゅ
う酸、ふっ酸、クロム酸、重クロム酸、リン酸、ぎ酸、
酢酸、マロン酸、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸等の酸
、あるいは上記アルカリもしくは酸の塩類を単独または
混合した発色用水溶液を用い、例えばポリアクリル酸ソ
ーダ、アルギン酸ナトリウム、ザンサンガム等の有機増
粘剤および／またはゼオライト、水ガラス、コロイダル
シリカ、コロイダルアルミナ、珪弗化ソーダ等の無機増
粘剤などを加えてペースト化したものであればどのよう
な方法で製造されたものでも用いることができる。

さらにまた、エツチング用、加工用ペーストとしては、
力性ソーダのアルカリ、もしくは塩酸、硫酸、硝酸、ク
ロム酸、重クロム酸、ぶつ酸等の酸および／または上記
のアルカリもしくは酸の塩類を単独または混合した物に
ついて、そのまま、または水を加えてペースト化される
ものは勿論、さらにポリアクリル酸ソーダ、あるいは二
酸化ケイ素、アルミナ、水ガラス、アルギン酸ソーダの
如きペースト化剤を加えて成るペーストであればどのよ
うな方法で製造されたものでも用いることができる。

さらに電解研磨用ペーストとしては、上記発色用ペース
トおよび酸洗用ペーストのうちで、表面研磨性に優れた
任意のペースト剤が挙げられる。

これらペーストには、必要に応じて、研磨剤あるいは界
面活性剤、有機溶剤、腐食抑制剤を適宜に加えるのが好
ましい。

本発明の電極を構成する一部材であり、表面処理すべき
金属材に接するパッドは、ペースト状の電解液を含浸す
るのに好適な構造であれば、特に限定はない。　パッド
の材質として、例えば、ポリエステル繊維、ガラス繊維
、アルミナ繊維などの織布、編布、スポンジ、あるいは
多孔質セラミック焼結体、タワシ、ブラシ状の物体など
が挙げられる。

本発明に用いられる表面処理方法に用いられる電極構造
は、例えば第１図に示す電極１２は、ブロック状の電極
１３、メタルウール状の電極１４、およびペーストを含
浸保持するパッド１５を積層一体とした構造である。　
また、この電極を用いた電解処理装置としては、例えば
第２図に示す回転電極式電解処理装置を用いることがで
きる。　この場合に、パッド１５がペーストを含浸保持
するが、メタルウール状の電極１４にもまたペーストを
含浸させてもよい。　かかる本発明の電極を用いた表面
処理用の電解処理装置として、めっき処理用の電解処理
装置の一実施例について以下に説明する。

第２図に示すめっき処理用の電解処理装置１１は、回転
電極式であり、電極１２は、表１に示す材質のブロック
状の電極１３およびメタルウール状の電極１４、パッド
１５を一体に積層した構造である。　ブロック状の電極
１３の平面形状は特に限定はないが、例えば円形であり
、メタルウール状の電極１４およびパッド１５は、上記
ブロック状の電極１３に形状をほぼ一致する。　メタル
ウール状の電極１４の厚さは、その厚さは変゛化するも
のであるが、通常１０ｍｍ厚である。

この電極１２は、収容ケース１６により覆われており、
収容ケース１６のめっき処理される鋼板２１側にはシー
ル材１７が設けられており、このシール材１７によりペ
ースト１８が洩れないようにされる。　さらに上記収容
ケース１６にはペースト１８の供給バイブ１９および排
出バイブ２０が貫通して設けられており、ペースト１８
が自動的に供給および排出されて電極１２のパッド１５
が、さらにメタルウール１３もまた常にペースト１８で
含浸保持されて、したがってパッド１５と接触する鋼板
２１にペースト１８が保持されるようにされている。

電極１２のブロック状の電極１３は、回転軸２２と駆動
モータ２３とに連結されて、これら回転手段によりブロ
ック状の電極１３、すなわち電極１２は回転される。　
回転軸２２は、例えば導電ブラシを介して給電線２４に
電気的に接続され、この給電線２４は電源２５の陽極に
接続され、また電源２５の陰極に接続される給電線２６
はめっき処理される鋼板２１に電気的に接続される。

以上、本発明の金属材を電解処理する方法およびこの方
法に用いられる電極について説明したが、本発明は上記
説明した例に限られるものではな（、種々色々な変形例
、変更例が、本発明の範囲内にあって推考できるもので
ある。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を具体的に説明する。

本発明の有効性を確認するために表面処理のうち、実施
例および比較例とも９ｍｍ厚×３００ｍｍＸ３００ｍｍ
の鋼板を用いてＮｉめっき処理を行った。

本発明に係る金属材表面の電解処理方法に用いられる電
極として、第１図に示す構造の電極を使用する、第２図
に示すめっき処理用の電解処理装置を用いてめっき処理
を行った。

このめっき処理用の電解処理装置は、回転電極式であり
、電極１２は、表１に示す材質のブロック状の電極１３
およびメタルウール状の電極１４、さらにポリエステル
繊維製のパッド１５を一体に積層した構造とした。　ブ
ロック状の電極１３の形状および寸法として円盤形、表
面積３１４ｃｍ”の電極とし、メタルウール状の電極１
４およびパッド１５は、上記ブロック状の電極１３に形
状をほぼ一致するように合わせた。　メタルウール状の
電極１４の厚さは、その厚さは変化するものであるが、
通常１０ｍｍ厚であり、パッド１５の厚さは１５ｍｍ程
度である。

この回転電極は、６０　ｒ　ｐｍの回転数で一定に回転
されるようにした。

かかるめっき用の電解処理装置を用いて、ニッケルメッ
キを施し、メツキ焼けが生じる限界を求めた。　また、
比較のため、従来のメタルウールを有さない構造の、同
様の電極を用いて同様にして限界電流を求めた。

本発明の電極と比較のための従来の電極の材質を表１に
示す。　さらに併せてメツキ焼けが生じる限界電流およ
び処理時間を表１に示す。　表１の結果から分かるよう
に、本発明の電解処理方法に用いられる構造の電極を用
いることにより、電流を太き（しても、メツキ焼けを生
じることなく、また処理時間が少なく、効率よ（めっき
を施すことができる。

表　　　　　　　１ ＊　３μｍのメツキを施すための処理時間〈発明の効果
〉 以上の説明から分かるように、本発明によれば、電極と
パッドとの間にメタルウール状の電極を介在させたこと
により、発生するガスの抜けが良くなり、かつ陽極面積
を広（でき、大電流を流すことができる。　しかも均一
な電解処理が行える。

したがって、電解処理能力が太き（向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電極の構造を示す断面図である。 第２図は本発明に係る電極を装備する電解処理装置を示
す概略的説明図である。 符号の説明 １１・・・電解処理装置、 １２・・・電極、 １３・・・ブロック状の電極、 １４・・・メタルウール状の電極、 １５・・・パッド直流電源、 １６・・・収容ケース、 １７・・・シール材、 １８・・・ペースト、 １９・・・供給パイプ、 ２０・・・排出パイプ、 ２１・・・鋼板、 ２２・・・回転軸、 ２３・・・駆動モータ、 ２４・・・給電線、 ２５・・・電源、 ２６・・・給電線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面処理すべき金属材と電極との間に電解質を含
   むペーストをパッドにて含浸保持させ、前記金属材と前
   記電極との間に前記ペーストを経て通電して、金属材表
   面を電解処理するに当たり、 前記電極と前記パッドとの間にメタルウールを介在させ
   ることを特徴とする金属材表面の電解処理方法。
2. （２）請求項１に記載する金属材表面の電解処理方法に
   使用される電極であって、前記電極としてのブロック状
   の電極およびメタルウール状の電極と、電解質を含浸保
   持するパッドとをこの順序にて積層一体化させて成るこ
   とを特徴とする金属材表面の電解処理に用いられる電極
   。