JPH0472100A - チタン又はチタン合金の電解研磨法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、チタン又はチタン合金の電解研磨法に関し、
特に平滑で光沢のある電解研磨面を容易に形成すること
ができるチタン又はチタン合金の電解研磨法に関する。

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】チタン
又はチタン合金は軽くて耐食性に優れかつ高強度なもの
であるため、原子力産業、航空機産業、あるいは化学・
石油化学工業等の材料として利用されてきた。 また、最近ではレジャー用品や装身具等にも需要分野が
広がっている。現在、チタン又はチタン合金製品の最終
仕上げにはパフ研磨が主として行なわれているが、平滑
さや光沢等に問題点を残している。 従来提案されている、チタン又はチタン合金の電解研磨
法は、過塩素酸−酢酸系、フッ化水素酸−エチレングリ
コール系、またはフッ化水素酸−無水クロム酸系の溶液
を用い、直流電流を用いて電解研磨を行うものである。 しかしながら、過塩素酸−酢酸系の溶液は爆発性を有す
るため工業的には殆ど採用されておらず、また、フッ化
水素酸を含有する溶液も、劇薬でありまた人体（二対す
る強有害性を有するために殆ど使用されていない、した
がって、安全で操作性の容易な電解研磨法の開発が待た
れていた。 そして上記従来法では、特に電解効率が低い欠点があっ
た。 すなわち、電解研磨のために！極に直流電流を印加する
と、被電解研磨体側電極のチタン又はチタン合金の表面
にたちまち薄い酸化膜が形成されてしまって電流が殆ど
流れなくなり、その結果それ以上電解研磨が進行しなく
なるため電解研磨効率が極めて低いものであった。

【課題を解決するための手段］ 本発明らは上記課題に鑑み鋭意研究の結果、従来の電解
研磨法に比して、電解研磨効率が格段に向上し、かつ無
公賓な電解液を使用する電解研磨法を開発した。 すなわち本発明は、電解液を使用して、プラス及びマイ
ナス電流を交互に流すパルス電解法により、チタン又は
チタン合金に平滑で光沢のある電解研磨面を生成させる
ことを特徴とするチタン又はチタン合金の電解研磨法で
ある。 上記本発明においては、電解液が、還元剤（例えば次亜
リン酸塩と酒石酸塩の混合物）を含有してなるものであ
ることは好ましく、そして電解液は硫酸及び／又はリン
酸含有液であることが好ましい。 また、電解条件として、プラス及びマイナス電流を交互
に流すパルス電解法が、プラス及びマイナス電流を交互
に流す、周期０．０１〜１００ｍｓｅｃ、電流密度１Ｏ
−１０００Ａ／ｄｍ２のパルス電解法であることは好ま
しく、電流波形としては矩形波、正弦波、三角波等が採
用されるが、矩形波が特に好ましい。 電解液の液温は５０〜７０℃であることが特に好ましい
。 本発明でいう「パルス電解法」は、Ｆパルス波」すなわ
ち、一般に取り扱いの対象となる時間に対して、十分短
い限られた時間にだけ存在する電圧又は電流の繰り返し
、を適用する電解法を意味し、電流を規制するか電位を
規制して行われるもので、周期的電流中断法（１７ｉ続
法）、周期的逆電流法、更には正弦波交流法、鋸歯状波
交流法等により行われるものである。 本発明において、従来法で用いる直流に代えて、パルス
波を用いる理由は以下のとおりである。 従来、電解液を用いてチタン又はチタン合金の電解研磨
作業を行うと、チタンは極めて酸化されやすい性質を有
しているため、直流電流による電解研磨法では安定な酸
化皮膜が直ちに生成して電流が流れなくなり、それ以上
電解研磨が進行しなくなり、よって電解研磨効率が著し
く低いものとなる。 そこで本発明では、電解研磨作業にプラス電流とマイナ
ス電流を交互に流すことの可能なパルス電解法を用いる
。すなわち、被電解研磨体側電極（アノード）に交流Ｔ
４流の１サイクルにおけるプラス電流が流れる時間を調
整する。 この調整はアノードに安定な酸化皮膜が生成する直前で
電流をマイナス側に逆転させるようにして行う、この逆
転によって、それまでに生成したわずかな酸化皮膜を破
壊させる。その際に溶液中に添加した無機あるいは有機
の還元剤は酸化皮膜の破壊をさらに促進するのに役立つ
０以上のメカニズムによりチタン及びチタン合金表面上
に安定な酸化皮膜が生成するのを抑制し、安定かつ確実
な電解研磨を行い、平滑で光沢のある研磨表面を得るこ
とのできるものである。 電解液と１−で好ましいものは、硫酸濃度１００〜４０
０ｍ１／ｌ、リン酸濃度１７０〜４２５ｍｌ／１、水分
１００〜５００　ｍｌ／　１から成る組成溶液１１に、
次亜リン酸ソーダあるいはクエン酸等の還元剤を５〜１
００１１添加したものが好ましい、この電解液の温度は
４０〜８０℃が好ましく、特に５０〜７０℃が好ましい
。これらの条件で、プラス電流とマイナス電流を交互に
流すことの可能なパルス電解法により矩形波、三角波あ
るいは正弦波等の波形の交流波を用いて行う、交流とし
ては、矩形波電流が特に好ましい。 被電解研磨体側電極は交流電流の印加により、アノード
電極とカソード電極に周期的に切換わる。 操作条件は、アノードビーク電流密度１０〜５００Ａ／
ｄ鋤２、アノードオンタイム０．１〜１Ｏ−９ｅｅ、カ
ソード電流密度１０〜５００Ａ／ｄＩＩ２、カソードオ
ンタイム０．１〜１０■９ｅｅ　、電解研磨処理時間５
〜３０分間の電解条件下でチタン及びチタン合金の電解
研磨を行うことが好ましい。 ところで、チタン又はチタン合金は種々の水素化物を容
易に生成しやすく、その結果それらの機械的性質を劣化
させることが知れている。 本発明によるプラス［ｆｆｉとマイナス電流を交互に流
すことの可能なパルス電解法では、チタンの酸化皮膜の
生成を抑制するためにカソード電極を流すなめに、周期
的に水素が発生することになる。 したがって、被電解研磨体であるチタン又はチタン合金
に水素が吸蔵されるようになることが予想される。しか
しながら、本発明によるプラス電流とマイナス電流を交
互に流すことの可能なパルス電解法では、チタンあるい
はチタン合金中に水素が吸蔵されることはなく、よって
被電解研磨体の機械的性質が劣化することはない。 以上の結果、本発明方法により、チタン又はチタン合金
の電解研磨を行えば、容易に電解研磨が行え、しかも機
械的強度の劣化もなく、平滑で光沢のある電解研磨面を
得ることが可能となる。 【実施例］ 実施例１： ［電解液組成］ リン酸　　　　　　　　　　４００ｍｊ！硫Ｆｌｉ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　３００ｄ水　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３００ＩＩ
１次亜リン酸ソーダ　　　　　３０ｇ 上記の電解研磨液を使用して、浴温度６０℃で以下に示
すパルス条件でチタン又はチタン合金の電解研磨を行っ
た。 し電解条件］ 電流波形：　　矩形波 アノードビーク電流密度：２００Ａ／ｄ輪２アノードオ
ンタイム：　　　　０．５ｍ５ｅｃ力ソードピーク電流
密度：　２００Ａ／ｄｓ２カンードオンタイム　　＝　
０．５−　Ｓｅｅ電解時間　　　　　　　：２０ｍ１ｎ 上記の電解研磨浴及び電解条件でチタン又はチタン合金
の電解研磨を行うことにより、平滑で光沢のある電解研
磨面が得られた。 実施例２： ［電解液組成］ リン酸　　　　　　　　　　４００ｍ１硫酸　　　　　
　　　　　　２００ｍ１’水　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　４００鋤ｌ酒石酸　　　　　　　
　　　１０　　ｇグルコン酸ソーダ　　　　　１０　　
ｇ上記の電解研磨液を使用して、浴温度７０℃で以下に
示すパルス条件でチタン又はチタン合金の電解１ｉＪＶ
磨を行った。 ［を解条件］ 電解波形−三角波 アノードビーク電流密度：　２０　ＯＡ／ｄ＋ｍ２アノ
ードオンタイム　　二　０．５論　８ｅｅ力ソードビー
クｔｒＩＬ密度：２００Ａ／ｃｌ論２カソードオンタイ
ム　　：　０．５論　Ｓｅｅ電解時間　　　　　　　：
２０ａｉｎ 上記の電解研磨浴及び電解条件でチタン又はチタン合金
の電解研磨を行うことにより、平滑で光沢のある電解研
磨面が得られた。 実施例３： ［電解液組成］ リン酸　　　　　　　　　　４００ｍ１硫＃　　　　　
　　　　　　２００細ｌ水　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　４００輸！次亜リン酸ソーダ　　　
　　３０　　ｇクエン酸　　　　　　　　　　４０　　
ｇ上記の電解研磨液を使用して、浴温度７０℃で以下に
示す電解条件でチタン又はチタン合金の電解研摩を行っ
た。 ［電解条件コ 電解波形：　　正弦波 アノードビーク電流密度：２００Ａ／ｄ曽２アノードオ
ンタイム　　：　０．５１　　ｓｅｃカソードビーク電
流密度：　２００　Ａ／ｄａ”カソードオンタイム　　
：０，５輪　１１６ｅ電解時間　　　　　　　＝１５論
ｉｎ 上記の電解研磨浴およびパルス条件でチタン又はチタン
合金の電解研摩を行うこまにより、平滑で光沢のある電
解研磨面が得られた。 実施例４： ［電解液組成］ リンＭ　　　　　　　　　　　４００ｍ１硫酸　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　２００ｍ１’水　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　４００論ｌ上記
の電解研磨液を使用して、浴温度７０’Ｃで以下に示す
パルス電解条件でチタン又はチタン合金の電解研摩を行
った。 ［電解条件］ 電解波形：　　矩形波 アノードビーク電流密度：　２００Ａ／ｄａ２アノード
オンタイム　　：　０．５ｍ　　ｓｅｃカソードビーク
電流密度：２００Ａ／ｄ曽２カソードオンタイム　　：
　０．５ｍ　　ｓｅｃ電解時間　　　　　　　＝２０論
ｉｎ 上記の電解研磨浴及び電解条件でチタン又はチタン合金
の電解研摩を行うこよにより、平滑ではあるが光沢の若
干劣る電解研磨面が得られた。 比較例１： ［電解液組成コ リン酸　　　　　　　　　４００ｍｆ Ｈ酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３００
輸ｌ水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
３００麟！次亜リン酸ソーダ　　　　　　３０　　ｇ上
記の電解液を使用して、浴温度６０℃で以下に示す電解
条件でチタン又はチタン合金の電解研摩を行った。 ［電解条件］ 電流：　　直流 電流密度：２０ＯＡ／ｄｍ” 上記の電解研磨浴及び電解条件により、チタン又はチタ
ン合金の電解研磨を行うと、電解研磨開始直後に試料表
面に安定な酸化皮膜を生成して電流が流れなくなり、そ
の後の電解研磨は不可能になった。 【発明の効果】 上記のとおり、本発明方法によれば、従来殆ど不可能と
いわれたチタン又はチタン合金の電解研磨を容易に実施
することができる。 しかも形成された電解研磨面は、平滑で光沢のあるもの
となる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）還元剤を添加混合した電解液を使用して、プラス
   及びマイナス電流を交互に流すパルス電解法により、チ
   タン又はチタン合金に平滑で光沢のある電解研磨面を生
   成させることを特徴とするチタン又はチタン合金の電解
   研磨法。
2. （２）電解液が、還元剤を添加混合したものであること
   を特徴とする請求項１記載のチタン又はチタン合金の電
   解研磨法。
3. （３）電解液が、硫酸及び／又はリン酸含有液であるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載のチタン又はチタン
   合金の電解研磨法。
4. （４）還元剤が、次亜リン酸塩と酒石酸塩の混合物であ
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   のチタン又はチタン合金の電解研磨法。
5. （５）プラス及びマイナス電流を交互に流すパルス電解
   法が、プラス及びマイナス電流を交互に流す、周期０．
   ０１〜１００ｍｓｅｃ、電流密度１０〜１０００Ａ／ｄ
   ｍ＾２のパルス電解法であることを特徴とする請求項１
   ないし４のいずれかに記載のチタン又はチタン合金の電
   解研磨法。
6. （６）パルス電解法が、矩形波電流を採用して実施され
   ることを特徴とする請求項５記載のチタン又はチタン合
   金の電解研磨法。
7. （７）パルス電解法が、正弦波電流を採用して実施され
   ることを特徴とする請求項５記載のチタン又はチタン合
   金の電解研磨法。
8. （８）電解液の液温が５０〜７０℃であることを特徴と
   する請求項１ないし７のいずれかに記載のチタン又はチ
   タン合金の電解研磨法。