JPH06504090A - アルミニウムのつや消仕上及び低廃物能力をもつアルカリエッチング - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 アルミニウムのつや消化上及び低廃物能力をもつアルカリエツチング発明の分野 本発明はカセイソーダエッチ溶液中でアルミニウム及びアノ呟ニウム合金をエツ チングする方法に関する。

関連技術の総括 アルミニウム及びアルミニウム合金（以下「アルミニウム」）の加工物（ｗｏｒ ｋｐｉｅｃｅ）はしばしば陽極処理の前にカセイソーダの溶液中でエツチングさ れる。エツチングは陽極処理された加工物上に見えるであろう基礎表面仕上を生 ずる。

約５５〜６０℃の温度で従来行われるエツチングの間に、水酸化ナトリウムはア ルミニウム表面と反応して反応： ２ＡＩ＋２ＮａＯＨ＋２Ｈｚ　Ｏ＝　２ＮａＡ１０２　＋３Ｈｚ　＜１）により アルミン酸ナトリウムを形成する。この反応を単に継続させるならば、溶解した アルミニウムのレベルが飽和に向かって増大し、ついにはアルミン酸ナトリウム が事実上加水分解し始め、反応：ＮａＡｌＯ２＋２Ｈ２０＝　ＡＩ　（ＯＨ）ｓ 　＋ＮａＯＨ（２）により水酸化アルミニウムを沈殿し、遊離カセイソーダを遊 離するであろう。典型的なエッチ浴条件下に、この沈殿はエッチタンク壁及び加 熱コイル上に、除去が非常に困難である硬スケールを形成するであろう。アルミ ニウム飽和に達したときのエッチ溶液の単なる投棄及びその新溶液による置換は ともに薬品の浪費及び逼境に対する危害である。

エッチタンク中の水酸化アルミニウムの沈殿を避けるために２つの方法が普通に 商業的に使用される。いわゆる「ネバダンブ法（ｎｅｖｅｒ　ｄｕｍｐ　ｐｒｏ ｃｅｓｓ　）　Ｊにおいては金属イオン封鎖剤を用いてアルミニウムを安定化又 は「不動化」し、沈殿を防ぐ。アルミニウム濃度が蓄積するので、エッチ溶液は ますます粘性になる。従って、加工物をエッチタンクから取り出すときにより多 くの溶液が加工物に付着する。結局、付着溶液中のアルミニウムのいわゆるすく い出しくｄｒａｇ　ｏｕｔ　）損失がエツチングからのアルミニウム溶解の速度 にバランスする。

エツチング後に加工物の洗浄に使用された水の流出物処理及び生ずるスラッジの 処分がこの方法の主要欠点である。また、エンチング反応を継続させるために、 カセイソーダをエッチ浴に連続的に添加してすくい出し損失を補充しなければな らない。さらに、この方法のエッチ浴は、水酸化アルミニウムの好ましくない沈 殿を避けるために、しばしば困難である注意深い温度制御を必要とする。

しかし、この方法は、一部はそれが均一つや消化上を生ずる高密度ランダムミク ロピッチングを生ずることができるので、かなりの商業的採用を得た。多くの適 用に対して、深いつや消化上は、つや消化上がダイライン及び掻き傷を光沢仕上 より良好に隠蔽できるので、より光沢の仕上より好ましい。

「再生法」といわれる他の普通の商業的方法は、エッチ溶液からの水酸化アルミ ニウムを別室中で沈殿させ、従ってエッチタンク中の沈殿を防ぐことに基づく。

典型的には、エッチ溶液はその一部を水酸化アルミニウム種晶を含む結晶化装置 に通すことにより再生される。水酸化アルミニウムを晶出させるので、カセイソ ーダが遊離し、従ってエッチ浴へ再循環させることができる。エッチ溶液の粘度 が低く、ネバダンブ法のそれよりはるかに低いので、すくい出し損失が全く少な く、これらの損失にバランスさせるために単に新カセイソーダの小添加が必要と される。廃物処理もまたかなり小さな問題である。

この方法はネバダンプ法の主要廃生成物問題をもたないけれども、残念ながらか なり光沢の仕上を生ずる低強度ミクロピッチングのみの生成に有効であると認め られた。殊に有意な粒状組織をもつ加工物例えば加工品にこの方法を用いてつや 消化上を得る試みは一般に成功しなかった。典型的には仕上が不拘−又は「ガル バナイズド」になる。

発明の概要 本発明の一般的な目的は、わずかな廃生成物でアルミニウムのカセイエッチング により、望むときの平滑つや消化上を含めて、一様かつ容易に制御される仕上を 提供することである。

本発明によれば、光沢仕上からつや消化上まで変動するこきができる所望の仕上 を得るアツベニウムのエツチング法であって、アルミニウムを、遊離水酸化ナト リウム及び溶解アルミニウムを約０．　６〜２．１の比で含み、またエッチ均一 化剤（ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　＞を含む溶液に約７０℃以上の温度 で、所望の仕上を得るに足る時間接触させる段階；及び次いでエッチ溶液からア ルミニウムを分離する段階を含む方法が提供される。

意外にも、一定の化合物が、従来の再生法にふいて使用されたものに類似するエ ッチ溶液に添加されると、ガルバナイジングを低減又は排除できることが認めら れた。また意外にも、アルミニウムを固定する金属イオン封鎖剤を使用すること なく約７０℃以上の温度におけるエツチングが、従来の再生法に使用されたもの より一般に高い溶解アルミニウムのレベルと組み合わせて、ネバダンプ法により 得られるものに類似する高品質つや消化上を生ずることができることが認められ た。

好ましくは、エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムと溶解アルミニウムとの比は 約０．８〜１．９の範囲内、最も好ましくは約１．１〜１．　６の範囲内にある 。好ましくはエッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムの濃度は約１０〜５０ｇ／リ ットル、より好ましくは約１５〜４５ｇ／リットル、最も好ましくは約２０ル４ は約８０℃である。

本明細書において、「均−化剤」という語はアルミニウム表面上のエツチングの 実質的に均一な速度を促進して均一仕上を与える化合物、又は化合物の組み合わ せを意味する。本発明の均−化剤は硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硫化ナ トリウム、トリエタノールアミン、グルコン酸ナトリウム又はソルビトールを含 むことができる。好ましくは均−化剤には硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、 又は硫化ナトリウム、最も好ましくは硝酸ナトリウムと硫化ナトリウムとの組み 合わせを含む。

部分から溶解アルミニウムを分離し、次いでその取出部分を残部のエッチ溶液へ 返すことによりエッチ溶液を再生する段階を含む。

最も好ましくは、取出部分は冷却され、水酸化アルミニウムが溶液から晶出しる 。結晶化段階によるエッチ溶液の再生がエッチ浴化学、及びそれによるエツチン グの程度の優れた制御を与えることが認められた。この方法は非常に低いすくい 出し損失をもち、従ってわずかな廃物が処理され、わずかな補給試薬が添加され る。

総括利点は容易に制御でき、望むように光沢からつや消までにわたることが−え 、゛きる一様に均一な仕−Ｆを、わずかな廃生成物及び低い試薬コストで生ずる 方法である。

図面の簡単な説明 本発明がより明瞭に理解されるために添付図面が参照される：図１は光沢性」− を示すエツチングし７たアルミニウム表面の倍率２００ｘの顕微鏡写真であり； 図２はスマッティ（Ｓおｕｔｔｙ　）仕上を示すエツチングしたアルミニウム表 面の倍率２００ｘの顕微鏡写真であり； 図３は平滑つや消化上を示すエツチングしたアノ呟ニウム表面の倍率２００ｘの Ｓ！ｊｉ微鏡写真であり； 図４は本発明の１態様によるエツチング法の略図であり；図５はエッチ品質に対 するエッチ溶液中の溶解アルミニウムレベルの効果を示す実験結果のグラフであ り； 図６は種々の温度におけるエッチ速度に対する溶液中の全水酸化ナトリウムレベ ルの効果を示す実験結果のグラフであり；図７はエッチ速度に対するエッチ溶液 中の硝酸ナトリウムレベルの効果を示す実験結果のグラフであり； 図８はエッチ速度に対するエッチ溶液中の硫化す）ＩＪウムレベルの効果を示す 実験結果のグラフであり； 図９は２エツチ溶液のエッチ速度に対する温度の効果を示す実験結果のグラフで ある。

発明の詳細な説明及び好ましい態様 本発明の方法はエッチ溶液中に均−化剤を必要とする。均−化剤は、市場におい て「ガルバナイジング」として知られる選択的グレンエツチングを低減又は排除 する。ガルバナイジングは粗光沢仕上及びときどき不連続スマッティ外観を生ず る。

ガルバナイジングの低減又は排除に有効であると現在認められる化合物には硝酸 ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硫化ナトリウム、トリエタノールアミン及びグ ルコン酸ナトリウムが含まれる。これらはそれぞれ、エッチ溶液中の高アルミニ ウムレベルに関連する図１に示されるスパークル型のガルバナイジングの低減に 、種々の程度に有効であると認められた。スパークル外観は約２０ミクロン程度 の深さをもつ反射ステップを形成する選択的グレンの非常に深い又は全体的エツ チングに起因する。硝酸ナトリウムはスパークル型ガルバナイジングの低減又は 排除においてこれらの化合物の中で最も有効であると認められた。

硫化す）ＩＪウムのみが、若干のアルミニウム合金中に存在できる亜鉛に関連が ある図２に示されるスマッティ型のガルバナイジングの低下に有効であると認め られた。スマッティ外観は一般にスパークル型ガルバナイジングで認められる深 いか又は反射ステツプを形成することなく選択的グレンのより強いミクロピッテ ィングに起因する。均−化剤が硫化物を含む場合に重金属硫化物が沈殿する傾向 があり、プロセスが結晶化によるエッチ溶液の再生を含むならば、それらがそう でないと結晶化装置中の種晶を「ブラインド」することができるので、溶液は結 晶化の前にろ過してそのような重金属硫化物を除去すべきであろう。

均−化剤は、選択的グレンエツチングの低減に有効である化合物の組み合わせを 含むことができる。しかし、トリエタノールアミンは硝酸ナトリウム又は亜硝酸 ナトリウムと組み合わせるべきではなく、これはこの組み合わせが健康危害を与 えることができるからである。均−化剤はまた、プロセスが結晶化によるエッチ 溶液の再生を含むならばグルコン酸す）ＩＪウム又はソルビトールを含むべきで はない。

有効な均−化剤と認められた一定の化合物はまた、他の効果をもつことが認めら れた。硝酸ナトリウムは小程度エツチング反応に参加し、反応：ｘＮａＮＯ３＋ ８ＡＩ＋　（８−ｘ）ＮａＯＨ＋　（８−２ｘ）Ｈｚ　０＝　８ＮａＡｌｏｚ　 ＋　（１２４ｘ）Ｈ２＋ｘＮＨａ　（３）によりアルミニウムを溶解してアルミ ン酸ナトリウム及びアンモニアガスを生ずる。文献から、硝酸ナトリウムがこの エツチング反応を支配することが予想されるであろう。従って、エッチ溶液中の 硝酸ナトリウムのかなりのレベルが多量のアンモニアガスの生成を生ずると予想 されるであろう。しかし、本発明の硝酸ナトリウムの好ましいレベルで、意外に も生ずるアンモニアガスの量が非常に少なく、水素の量より非常に少なく、従来 の再生法の運転に使用されるエッチタンク上に見いだされる典型的な装置で容易 にベントできることが認められた。

硝酸ナトリウム反応はまた、そうでないと予想されるものから残留遊離カセイソ ーダを増加する傾向があり、従ってプロセスを、水酸化アルミニウムを沈殿させ ることなく高いアルミニウム濃度で運転することができる。これは、結晶化が一 般に高アルミニウム濃度でより有効であるので、プロセスが結晶化によるエッチ 溶液の再生を含むときに有利であることができる。実際に、硝酸ナトリウムの有 意レベルが過剰の水酸化す）ＩＪウムの蓄積を生ずることが予想されるであろう 。しかし意外にも、本発明の硝酸ナトリウムの好ましいレベルで、遊離した過剰 の水酸化ナトリウムがすくい出し損失にちょうどバランスするに足るほど低いこ とが認められた。

硫化ナトリウム、並びにスパークル及びスマッティ型ガルバナイジングを生ずる 選択的グレンエツチングの低下はまた総括エッチ速度を低下する。これは、本発 明の高いエツチング温度が比較的速いエッチ速度をもつ傾向があるので有利であ ることができる。これらは短滞留時間に対する加工物の操作における制限のため に商業プロセスに適応することが困難であることができる。

従来の再生法は、典型的には５５〜６０℃の温度で約２５ル３０のアルミニウム 濃度及びアルミニウムに対する約５０〜７０ｇ／リットルの遊離水酸化ナトリウ ムで運転される。本発明において、エツチング温度は約７０℃より高く、好まし くは約８０℃である。エッチ溶液の温度はその沸点程度に高いことができるけれ ども、約８５℃よりはるかに高い温度におけるエッチ速度が商業的適用に不便な ほど速くなる。エッチ反応は発熱反応であり、約８０℃における運転が温度制御 を容易にすることが認められた。

そのような高温におけるエツチングは、いわゆる［トランスファースティン（ｔ ｒａｎｓｆｅｒ　５ｔａｉｎｓ　）　Ｊ　、すなわち加工物がエツチング後洗浄 作業に移されるときに生ずることができる表面のストリーキング、を生ずると予 想されるであろう。

しかし意外にも、本発明のエッチ溶液では、約７０℃以上のエッチ温度の使用に もかかわらず、典型的な商Ｘ的移動時間の間にトランスファースティンが生じな い。

遊離水酸化ナトリウムと溶解アノ呟ニウムとの比は約０．　６〜２．１、好まし くは約１．１〜１．６である。従来の再生法において、遊離水酸化ナトリウム及 び溶解アルミニウムのレベルは典型的には２：１より大きい比にある。

高温エッチ温度及び高アルミニウム濃度が図３のミクロ構造により示されるよう に、望ましいつや消化上の生成に有効であることが認められた。そのようなつや 消化上は３０００〜４０００ピット／ｍｍ２程度の頻度及び約５又は６ミクロン の平均深さをもち、粒界を有効に隠蔽する一様なランダムミクロビットにより生 成される。光沢仕上に対するミクロピッチングは典型的には約５００ピツト／ｍ ｍ’の頻度及び約２ミクロンの平均深さをもつであろう。アルミニウム濃度が低 すぎると高温でも残留光沢を残すであろう。しかし、アルミニウム濃度が高すぎ ると白斑発生及びストリーキングを起こすであろう。従って、かなりよく規定さ れたアルミニウム濃度範囲が約７０℃以上の温度で、高品質つや消化上を得るた めに必要とされる。結晶化によるエッチ溶液の再生がアルミニウム濃度の制御に 対する高度に良好な手段を与えることが認められた。

高温で、最適アルミニウム濃度範囲内で得られるつや消化上の程度はまた、加工 物の表面から除去されるアルミニウムの量を制御するエッチ時間による。本発明 の高エツチング温度は所望仕上の生成に適する滞留時間がおそらく加工物の便利 なりレーン操作に対してむしろ短い点までエッチ速度を上げることができる。

また、水素及びカセイミストの高いガス発生速度が大気質問題及びエッチ浴のオ ーバフロー膨潤を生ずるかもしれない。

本発明において、そうでないと高いエツチング温度に起因する高エッチ速度が、 全力セイ濃度の低下により一層普通の範囲に低下される。さらに、少量の硫化ナ トリウムの使用がエッチ速度をかなり低下することができる。硫化ナトリウムは Ｌｇ／’Ｊットル程度の低い濃度でエッチ速度を約２５％低下できる。

また発泡界面活性剤を使用してエッチ浴表面上に泡ブランケットを発生させ、加 工物が洗浄のためにエッチタンクから取り出されるときにそれに付着させること ができる。泡はカセイミストを閉じ込め、それにより大気質を改良し、また高温 におけるエッチ浴表面からの熱損失を低減する。

エツチング後、加工物は典型的には水で洗浄されるであろう。カセイソーダ及び 他のエッチ溶液薬品のすくい出し損失の量は、エッチ溶液の低粘度及び低濃度レ ベルの両方に起因して低いけれども、本発明はこれらの損失の若干を便宜に回収 し７、従って、なお一層低減させるこきを可能にする。本発明の高エッチ温度で 溶液からの水の蒸発が有意であることができる。水蒸発は再循環洗浄水から補給 し、それにより薬品損失苓低減させ、廃物処理を低減させることができる。

理論により拘束されないが、本発明にあける温度並びにエッチ溶液の溶解アルミ ニウム・及び遊離水酸化ナトリウムの濃度が溶液と加工物の表面との間の界面に おける水酸化アルミニウムの非常に薄く、多孔性のフィルムの形成を促進すると 思われる。エッチ溶液はこのフィルム中のランダムミクロ細孔を通して表面を攻 撃し、つや消化上として見える表面の強い均一に分布したミクロピッチングを生 ずる。高温は反応速度論を水酸化アルミニウムフィルムが維持され、消散されな いように促進する。さらに、均−他剤が水酸化アルミニウムフィルムの厚さ及び 多孔性を均一にし、従ってガルバナイジングを生ずる合金偏析及びグレン配向の 効果を打ち消すと思われる。従って、均−他剤はエッチの速度を平衡させる傾向 があり、均一な表面仕上を促進する。

本発明はその最も広い範囲において、アルミニウム濃度が余り高くなるとエッチ 溶液を投棄し、置換することを基準にして実施することができよう。しかし、こ れは低廃生成物の目的に適合しないであろう。本発明は、エッチ溶液の再生で運 転して実質的に定常状態を維持することが好ましい。イオン交換、透析又は他の 技術による再生が有効であろう。しかし、エッチ溶液の一部を結晶化装置に連続 的に通すことによりそれを再生することが最も好ましい。

結晶化は溶解したアルミニウムを回収可能な水酸化アルミニウム結晶として除去 し、エッチ溶液中のアルミニウムレベルを適当な範囲内に維持する。結晶化はま た、痕跡レベルの重金属汚染物を共結晶化により除去できる。これはスマッティ 型ガルバナイジングの低減を助けることができる。結晶化はさらにエツチング工 程のための遊離水酸化ナトリウムを遊離する。均−他剤が硝酸す１−ＩＪウムを 含む場合に、余分の水酸化ナトリウムが結晶化の間に遊離され、それがすくい出 し損失を補うことができる。

図４に示される本発明の好ましい態様によれば、アーキテクチュラル陽極処理ラ イン上のエツチングがバッチ式で行われる。エッチタンク１０はエッチ浴１２及 び泡プランケッＨ１を含む。押出アルミニウム合金加工物１４が清浄にされてラ ック１３上に置かれ、次いで泡プランケｙ）１１を通してエッチ浴１２中へ浸漬 される。

エッチ浴１２は全水酸化ナトリウム約６０ｇ／リットルをもつカセイソーダ溶液 である。遊離水酸化ナトリウムは約２７ｇ／リットルであり、溶解アルミニウム は約２５ｇ／リットルである。溶液はまた硝酸ナトリウム約１２ｇ／リットル及 び硫化ナトリウム約１ｇ／リットルを含む。泡ブランケット１１は商標ダウファ ックス（ＤＯＩＩＰＡＸ　＞　２　Ａ−１で販売される発泡界面活性剤の０．０ ２２ｃｃ／リツトルの濃度における添加により生成される。

エッチ浴１２はエッチタンク１０中の加熱コイルにより約８０℃の温度で維持さ れる。

エツチングは加工物上に光沢仕上〜つや消化上の所望程度のエツチングの生成に 要する時間進行させる。押出品に対して約５分のエッチ時間が平滑つや消化上の 生成に有効であると認められた。

エツチング後、ラック１３を上げて加工物を約１０〜２０秒間排液させ、その後 それらをクレーンにより洗浄タンクへ輸送する。洗浄後、加工物を酸脱スマット し、常法で陽極処理する。

エツチングの間に、エッチ浴１２から溶液の一部を、加工物１４０表面積、処理 量及びエツチングの程度により、エッチ浴中に実質的に定常状態が維持されるよ うに調整される速度で連続的に取り出し、結晶化装置２１へ向かわせる。例えば 、押出加工物上に１００ｍ２／ｈｒの速度でつや消化上を生成させるために約１ ６リツトル／分の速度の連続再生が必要である。

エッチ溶液の取り出し部分は初めにプレ結晶化装置フィルター２０に通して重金 属硫化物を除去する。ろ過溶液は次いで、水ジャケットにより約５５℃に維持さ れる結晶化装置２１へ導入される。水ジャケットを出る冷却水は洗浄に使用され る。

エッチ溶液は溶解−ｒルミニウム約２５ｇ／リットル及び遊離水酸化ナトリウム 約２７ｇ／リットルで結晶化装置２１へ入る。結晶化装置２１中で水酸化アルミ ニウムは水酸化アルミニウム種晶上で溶液から結晶化する。水酸化アルミニウム 結晶は結晶化装置フィルター２２中で連続的にろ過され、取り出される。結晶化 装置フィルター２２から回収された水酸化アルミニウムは、例えばミョウバンの ｇ１造における使用に販売できる。水酸化アルミニウムが結晶化するので、水酸 化ナトリウムが遊離される。再生されたエッチ溶液は結晶化装置２１からエッチ 浴１２へ、溶液がエッチ浴１２から取り出されて結晶化装置２１へ導入されると 同様の速度でエッチ浴１２へ返される。再生溶液は溶解アルミニウム約１５ｇ／ リットル及び遊離カセイソーダ約４２ｇ／リットルを含む。これはエッチ浴を定 常状態で、所望のつや消化上の達成に必要な溶解アルミニウム及び遊離カセイソ ーダの濃度に維持する。

硝酸すｌ−ＩＪウムは基礎補給薬品である。これは溶解したアツベニウム毎ダラ ム当たり約０．２ｇの量の硝酸ナトリウムを添加しなければならない。溶液中の 硝酸塩は結晶化装置２１中で過剰のカセイ遊離を生ずる。これはカセイソーダの すくい出し損失に凡そバランスするであろうが、しかし少量の硝酸又は少量の水 酸化ナトリウムによるわずかな調整が必要であるかもしれない。

排ガスは主に水素と少量のアンモニアからなる。ガス発生はカセイ溶液をミスト として同伴することができる。泡ブランケット１１は排ガスからカセイソーダを 有効に除去する。

本発明は次にプロセスの運転性及び好ましい条件を示す以下の実施例によりさら に示されるが、しかしそれらは決して本発明を制限しない。

実施例１ この実施例は従来の運転温度、５５〜６０℃、におけるエッチ溶液中の種々の添 加物の効果を示す。

エッチ浴は一般に１反応した」浴として調製さね、初期アツベニウム濃度の調整 に用いるアルミニウムを前混合力セイプラス添加物溶液中に溶解した。この方法 で、副生物を添加して定常状態条件のシミコレーンヨンを良好に達成できた。

次いで浴を酸滴定により全力セイ、遊離力セイ及びアルミニウムについて分析し た。

６０６３アルミニウム合金押出品の試験片を普通の陽極処理ライン洗浄剤中で５ ０℃で２分間清浄にし、水洗し、次いでＰＶＣ被覆線又はＰＶＣプラスチックラ ック上で０．７リツトルエツチ浴中に、示した時間浸漬した。温度は＋／−１℃ 内に制御した。エツチング後、試験片を浴から取り出し、空気中で４５秒間保持 して移動時間にシミコレートし、冷水中で洗浄し、１２％硫酸又は１２％硝酸中 で５分間脱スマットし、再び洗浄し、次いで乾燥した。

試験片を目視及び顕微鏡の両方で表面仕上に関して評価した。顕微鏡的には、ラ ンダムミクロビットの頻度、ピット深さ、粒界エツチング、及びグレン対グレン 差異（ガルバナイジング）を確認した。試料はまたスティン並びにマクロピッチ ング頻度及び苛酷さについて評価した。総括エッチ深さ又は除去アルミニウムの 量は重量変化又はマイクロメーター測定により決定した。

結果は表１中に総括される。これらの結果から、１９添加物中、単に硝酸ナトリ ウム、亜硝酸ナトリウム、硫化ナトリウム、グルコン酸ナトリウム及びトリエタ ノールアミンがスパークル型ガルバナイジングを低減又は排除し、単に硫化ナト リウムがスマッティ型ガルバナイジングを低減又は排除することが認められるで あろう。添加物のいずれも５５〜６０℃のエツチング温度で平滑つや消表面を生 じなかった。

実施例２ この実施例は硝酸ナトリウム及び硫化ナトリウムを添加したエッチ温度並びに溶 解アルミニウム及び水酸化ナトリウム濃度の効果を示す。

試験は一般に実施例１に対して記載したように、しかし１５０リツトルエツチタ ンク中で行った。６０〜６５ｇ／リットル及び１０５ｇ／リットルの全カセイソ ーダ濃度を、アルミニウム及び遊離カセイソーダの比を変えて試験した。５８〜 ８５℃の温度を試験した。結果は表ＩＩ中に示される。これらの結果は７０〜８ ３℃のつや消化上の程度の漸進的増大を示す。少なくとも約７０℃の温度が、平 滑つや消化上の生成に充分な程度のランダムミクロエツチングを得るために必要 とされる。結果はまた、高温におけるアルミニウム濃度がつや消化上の強度に対 してかなりの効果をもつことを示す。アノ呟三つム濃度が低すぎるとより光沢の 仕上を生ずる０、アルミ−ラムａＰＪが高すぎる％ｆｉＪ視マクロビット、ずな わち白いスポ７］−及びフレックを生ずる。この状態は温度が上昇すると減少す る。

任意特定の全カセイ慮度に対【２Ｃ１７０℃以上の温度にお（）る平滑つや消化 上の生成にアルミニウム濃度にかなりよく規定される最適範囲がある。例えば６ ０ｇ／リットルの全力ヤイ濃度に対ｊ７て、好まし、いアルミニウム濃度は約２ ０〜２８　ｇ／　’Ｊ　−／　ｌ・ルである。−Ｊ″′′ルミム濃度のその、Ｊ ゛つな範囲は結合された結晶化再生ループの制御範囲と適合する。

結果はまた、加工物の表面から除去されたアルミニウムの量が、しかｊ７単に約 ７０℃より高い温度で、仕上にかなりの影響をもつこＬを示す。この制御の程度 は異なるエツチング応答をもつことができる範囲の合金の処理に有利である。

実施例３ この実施例は均−他剤に含まれることができる２化合物、すなわち硝酸ナトリウ ム及び硫化ナトリウムの種々の濃度の濃度の効果を示す。

ベンチスケール試験を用い、実施例１に記載した操作を用いた。

結果は表ＩＩＩ中及び図５のグラフ中に示される。これらの結果はスパークル型 ガルバナイジングが高アルミニウム濃度に起因し、約５ｇ／リットル以上の濃度 におりる硝酸すｌ・リウムにより克服されることを示す。スパークル型ガルバナ イジングの低減又は排除における硝酸ナトリウムの有効性は５０℃の従来の温度 及び本発明の高温の両方で見られる。硝酸ナトリウムはスマッティ嬰ガルバナイ ジングの克服に有効でない。し、かじ、硫化ナトリウムはスマッティ型ガルバナ イジングを低減又は排除１７．１ｇ／リットル程度の低い濃度（６０％硫化ナト リウム水和市販試薬を使用）で有効である。硫、化す）ＩＪウムはまたスパーク ル型ガルバナイジングを低、減できるが、しか１〜スパークル型ガルバナイジン グの低下に硝酸ナトリウムはど有効ではない。硝酸ナトリウム及び硫化ナトリウ ムはスパークル型及びスマッティ型ガルバナイジングの両方の低減又は排除のた めに一緒に、約５〜８ｇ／リットル硝酸ナトリウム及び０．　６〜Ｉｇ／リット ル硫化ナトリウム程度の低い濃度で使用できる。

実施例４ この実施例は種々の温度におけるエッチ速度に対する全水酸化す）ＩＪウム、硝 酸す）ＩＪウム及び硫化ナトリウムの種々の濃度の効果を示す。

試験は一般に実施例１に記載したように行ったが、Ｌ、かし若干の試験は１５０ リツトルエツチタンク中で、エッチ浴の表面積の約４倍の表面積をもつアルミニ ウム押出加工物を用いて行い、典型的な商業エツチング操作をシミＪ、Ｉ／−ト し、た結果は表ＩＶ及び図６〜９中に示される。これらの結果は、全カセイ濃度 が１／２低下するとエッチ速度が約１／２低下することを示す。硫化す）ＩＪウ ムの少量の添加はまた、さらに低濃度力セイ溶液のＪノチ速度を約２５％低下す る。硝酸ナトリウムはエッチ速度にわずかな影響をもつ。約６０ｇ／リットルの 全水酸化ナトリウム濃度と硫化ナトリウムＩｇ／リットルとの組み合わせが約７ ５〜８５℃の温度で、従来の再生法において典型的に使用される約１２０ｇ／！ Ｊットルの全水酸化す１−ＩＪウム濃度をもつエツチング溶液中で６０℃で得ら れるよりわずかに高い浴活性を与えるにすぎない。

エッチ浴から取り出した後、移動の間に加工物に付着するであろうエッチ浴表面 上の泡ブランケットを生ずる界面活性剤の使用はカモイミストの発生をかなり低 下する。これらの試験に用いた界面活性剤は、ダウ・ケミカル［Ｄｏｗ　Ｃｔ＋ ｅｍｉｃａｌＣｏ、　（Ｍｉｄｌａｎｄ、　Ｍｉｃｂｉｇａｎ）　〕により製造 され、商標ダウファックス（ＤＯＷＦＡＸ）　２Ａ、−１のもとで販売されるア ニオニックジフ□ニルオキシドジスルホナート型であった。

実施例５ この実施例は本発明のエツチング法の運転性及び陽極処理後に生ずる表面仕置を 示す。

エツチングは商業陽極処理ラインに隣接し２て置かれた４５０リツトルエツチ浴 中で行った。試料は本発明により、全水酸化すトリウム６４．Ｉｇ／リットル、 遊離水酸化ナトリウム３５．２ｇ／リットル、溶解アルミニウム２１．６ｇ／リ ットル、硝酸ナトリウム１２．０ｇ／リットル、硫化ナトリウム１．０ｇ／リッ トル及びダウファックス２Ａ−１，０，０２２ｇ／リットルを含む溶液中でエツ チングした。エッチ温度は８０℃であり、エッチ時間は５分であり、約４０ミク ロン平均金属除去を与えた。エツチング後、試料を洗浄し、常法で酸脱スマット ｊ−１次いで商業陽極処理ラインの陽極処理及びシーリン／７操作に通しｔ、τ 。

次いで試料を目視評価（７た。陽極処理試料の表面仕−１−は、従来のネバダン プ法によりエツチングした陽極処理加工物のそれに似た均一なつや消化Ｊ二外観 で一様に優秀であった。

実施例に の実施例は結晶化による本発明のエツチング溶液再生の運転性を示す。

エッチ浴は一般に実施例１に記載したように調製し、ハツチ式結晶化試験を１． ５リソトルステンレス鋼容器中で行った。試験は５０℃で２４時間、商業結晶化 系から得た非洗浄水酸化アルミニウドの種晶１５体積％を用いて行った。商業再 生法に使用される典型的な組成をもち、１０５ｇ／’Ｊットルの全水酸化ナトリ ウム濃度で、添加硝酸ナトリウム、硫化ナトリウム又は他の等他剤のないエッチ 溶液を対照として用いた。

結晶化試験は前ろ過し又はしないで行った。高濃度の発泡界面活性剤を添加した 試験において、結晶沈降助剤を添加した。沈降助剤は、商標アルケム（ＡＬ（： ＨＥＭ）　８１ＣＯ９−５Ｃのもとで販売されるアニオン高分子電解質、エッチ 溶液中ｌｐｐｍの濃度、であった。

結果は表Ｖ中に示される。これらの結果は結晶化速度が硝酸す）ＩＪウム、硫化 す）ＩＪウム又は発泡界面活性剤の存在により、あるいは従来の再生法中に典型 的に使用されるより低い全水酸化ナトリウム濃度の使用により有意に改変されな いことを示す。商業結晶化速度が本発明のエッチ溶液で達成でき、エッチ浴中の アルミニウム及び遊離水酸化す）＋Ｊウムの濃度は結晶化ループ中の溶液流量の 変更により調整できる。

例えば、結晶化ループ中を通る低流量はエッチ浴中の溶解アルミニウムを増加さ せて遊離水酸化ナトリウムを低下させ、結晶化におけるアルミニウムの除去にも かかわらず増加してついには新定常状態に達するであろう。エッチ溶液が硫化す ）　ＩＪウムを含む場合、結晶化前のろ過が、そうでないと結晶化装置中の種晶 をブラインドし、従って結晶化速度を低下することができる重金属硫化物を除去 することができる。エッチ溶液が硝酸ナトリウムを含む場合、エツチングの間の アルミニウムの溶解は結晶化の間に遊離されるよりわずかに少ない水酸化ナトリ ウムを使用する。余分の遊離水酸化ナトリウ１、がすくい出し損失を補うことが できる。

■−に詳細に記載した好ま１．い態様の多くの改変を、本発明の広い範囲内で行 うことができる。

ＥＪＫａＪ ■１１ 全水酸化ナトリウム濃度（Ｑ／Ｌ） 硝酸ナトリウム１度（ａ／Ｌｌ Ｌ免１ 硫化ナトリウム顛（９／Ｌ） ＦＩＧ、９ 工ｙチＭ　（’Ｃ１ 、　＋ｎ　＝　ＰＣＴ／ＣＡ　９１１００４５５．　、　ＰＣＴ／ユ　９１１０ ０４５５

Claims (48)

【特許請求の範囲】
1. １．光沢からつや消までの所望の仕上を得るアルミニウム又はアルミニウム合金 のエッチング法であって： （ａ）加工物を次の条件： （ｉ）遊離水酸化ナトリウム及び溶解アルミニウムを約０．６〜２．１の比で含 み、また実質的に均一なエッチングの生成に有効な量のエッチ均一化剤を含むエ ッチ溶液、 （ｉｉ）約７０℃に等しいか又はそれより高く、エッチ溶液の沸騰温度未満のエ ッチ温度、及び （ｉｉｉ）光沢仕上からつや消仕上までの所望程度のエッチングを加工物上に生 ずる有効なエッチ時間、 のもとでカゼイエツチ溶液に接触させる段階；及び（ｂ）次にエッチ溶液から加 工物を分離する段階、を含む方法。
2. ２．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムと溶解アルミニウムとの比か約０．８ 〜１．９の範囲内にある、請求項１に記載の方法。
3. ３．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムと溶解アルミニウムとの比が約１．１ 〜１．６の範囲内にある、請求項２に記載の方法。
4. ４．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムの濃度が約１０〜５０ｇ／リットルの 範囲内にある、請求項１に記載の方法。
5. ５．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムの濃度が約１５〜４５ｇ／リットルの 範囲内にある、請求項１、２又は３に記載の方法。
6. ６．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムの濃度が約２０〜４０ｇ／リットルの 範囲内にある、請求項４に記載の方法。
7. ７．エッチ温度が約７０〜８５℃の範囲内にある、請求項１に記載の方法。
8. ８．エッチ温度が約７０〜８５℃の範囲内にある、請求項４に記載の方法。
9. ９．エッチ温度が約８０℃である、請求項１、３又は６に記載の方法。
10. １０．エッチ時間が約１〜２０分の範囲内である、請求項１に記載の方法。
11. １１．エッチ時間が約２〜１１分の範囲内である、請求項８に記載の方法。
12. １２．エッチ時間が約２〜１１分の範囲内である、請求項３、４又は７に記載の 方法。
13. １３．均一化剤が硝酸ナトリウムを含む、請求項１、８又は１１に記載の方法。
14. １４．均一化剤が亜硝酸ナトリウムを含む、請求項１、８又は１１に記載の方法 。
15. １５．均一化剤が硫化ナトリウムを含む、請求項１、８又は１１に記載の方法。
16. １６．均一化剤がトリエタノールアミンを含む、請求項１、８又は１１に記載の 方法。
17. １７．均一化剤がグルコン酸ナトリウムを含む、請求項１、８又は１１に記載の 方法。
18. １８．均一化剤がソルビトールを含む、請求項１、８又は１１に記載の方法。
19. １９．均一化剤が硝酸ナトリウムと硫化ナトリウムとの組み合わせを含む、請求 項１、８又は１１に記載の方法。
20. ２０．さらに、エッチ浴中の遊離水酸化ナトリウム及び溶解アルミニウムが実質 的に定常状態で維持されるように溶解アルミニウムを分離し、水酸化ナトリウム を補充することによりエッチ浴を再生する段階を含む、請求項１に記載の方法。
21. ２１．再生段階が、エッチ溶液の一部分を取り出す段階、前記部分から溶解アル ミニウムを分離する段階、及び次に前記部分を残部のエッチ溶液へ返す段階を含 む、請求項２０に記載の方法。
22. ２２．エッチ溶液の取り出した部分から溶解アルミニウムを分離する段階が前記 部分を冷却し、水酸化アルミニウムが溶液から結晶化するように種晶の存在下に 保持する段階を含む、請求項２１に記載の方法。
23. ２３．エッチ溶液が、段階（ａ）及び（ｂ）を繰り返す間に、（ｃ）エッチ溶液 の一部分を取り出し；（ｄ）取り出した部分を冷却し、水酸化アルミニウム含有 固体生成物が形成されるように結晶化装置中で種晶の存在下に保持し、それによ りエッチ溶液の取り出した部分中の溶解アルミニウムの濃度を低下させ、遊離水 酸化ナトリウムの濃度を上昇させて、残部のエッチ溶液より大きい遊離水酸化ナ トリウム対溶解アルミニウムの比をもつ再生カセイ溶液を生成させ：（ｅ）再生 カセイ溶液を固体生成物から分離し；（ｆ）分離した再生カセイ溶液を残部のエ ッチ溶液へ返す、ことにより再生され、段階（ｃ）〜（ｆ）が連続的ループ中で 、エッチ溶液が実質的に定常状態で維持されるように行われる、請求項１、８又 は１１に記載の方法。
24. ２４．加工物をカゼイエツチ溶液に接触させる段階が加工物をエッチ浴中に浸漬 することを含み、エッチ溶液が、段階（ａ）及び（ｂ）を繰り返す間に、（ｃ） エッチ溶液の一部分をエッチ浴から取り出し；（ｄ）取り出した部分を約６５℃ 未満の温度に冷却し、水酸化アルミニウム含有固体生成物がエッチ溶液の取り出 した部分から結晶化されるように結晶化装置中で水酸化アルミニウム種晶の存在 下に保持し、それにより取り出した部分中の溶解アルミニウムの濃度を低下させ 、遊離水酸化ナトリウムの濃度を上昇させてエッチ浴中のエッチ溶液より大きい 遊離水酸化ナトリウム対溶解アルミニウム比をもつ再生カセイ溶液を生成させ： （ｅ）再生カセイ溶液を固体生成物から分離し；（ｆ）分離した再生カセイ溶液 をエッチ浴へ返す、ことにより再生され、水酸化ナトリウム及び溶解アルミニウ ムの濃度が、水酸化アルミニウムが結晶化装置中で種晶の存在下にのみ結晶化す るようにあり、段階（ｃ）〜（ｆ）が連続的ループ中で、エッチ浴中のエッチ溶 液の水酸化ナトリウム及び溶解アルミニウムの濃度が実質的に定常状態で維持さ れるように行われる、請求項１に記載の方法。
25. ２５．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムと溶解アルミニウムとの比が約０． ８〜１．９の範囲内にある、請求項２０、２１又は２２に記載の方法。
26. ２６．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムと溶解アルミニウムとの比が約０． ８〜１．９の範囲内にある、請求項２４に記載の方法。
27. ２７．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムの濃度が約１０〜５０ｇ／リットル の範囲内にある、請求項２０、２１又は２２に記載の方法。
28. ２８．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムの濃度が約１５〜４５ｇ／リットル の範囲内にある、請求項２０、２１又は２２に記載の方法。
29. ２９．エッチ溶液中の遊離水酸化ナトリウムの濃度が約１５〜４５ｇ／リットル の範囲内にある、請求項２４に記載の方法。
30. ３０．エッチ温度が約７０〜８５℃の範囲内にある、請求項２０、２１又は２２ に記載の方法。
31. ３１．エッチ温度が約８０℃である、請求項２４に記載の方法。
32. ３２．エッチ温度が約７０〜８５℃の範囲内にある、請求項２９に記載の方法。
33. ３３．エッチ時間が約１〜２０分の範囲内にある、請求項２０、２１又は２２に 記載の方法。
34. ３４．エッチ時間が約２〜１１分の範囲内にある、請求項３２に記載の方法。
35. ３５．エッチ時間が約２〜１１分の範囲内にある、請求項２６、２９又は３２に 記載の方法。
36. ３６．均一化剤が硝酸ナトリウムを約５〜２０ｇ／リットルの範囲内の濃度で含 む、請求項２０、２４又は３４に記載の方法。
37. ３７．均一化剤が亜硝酸ナトリウムを約５〜２０ｇ／リットルの範囲内の濃度で 含む、請求項２０、２４又は３４に記載の方法。
38. ３８．均一化剤が硫化ナトリウムを約０．５〜６ｇ／リットルの範囲内の濃度で 含む、請求項２０、２４又は３４に記載の方法。
39. ３９．均一化剤がトリエタノールアミンを約５〜３０ｇ／リットルの範囲内の濃 度で含む、請求項２０、２４又は３４に記載の方法。
40. ４０．均一化剤がグルコン酸ナトリウムを含む、請求項２０又は２１に記載の方 法。
41. ４１．均一化剤がソルビトールを含む、請求項２０、又は２１に記載の方法。
42. ４２．均一化剤が約５〜２０ｇ／リットルの濃度の硝酸ナトリウムと約０．５〜 ６ｇ／リットルの濃度の硫化ナトリウムとの組み合わせを含む、請求項２４に記 載の方法。
43. ４３．さらに、水酸化アルミニウム含有固体を、再生カセイ溶液が分離された後 回収する段階を含む、請求項２４、３４又は４２に記載の方法。
44. ４４．エッチ溶液が重金属硫化物を含み、プロセスがさらに、そのような重金属 硫化物を、取り出した部分を結晶化装置中で冷却する前にエッチ溶液の取り出し た部分から実質的に分離する段階を含む、請求項２４、３４又は４２に記載の方 法。
45. ４５．エッチ溶液が重金属硫化物を含み、プロセスがさらに、そのような重金属 硫化物をろ過によりエッチ溶液の取り出した部分から実質的に分離する段階を含 む、請求項２４、３４又は４２に記載の方法。
46. ４６．さらに、加工物をエッチ溶液から分離した後洗浄する段階を含み、その洗 浄水の一部をエッチ溶液に添加して蒸発及びすくい出し損失に実質的にバランス させる、請求項１、２４又は４２に記載の方法。
47. ４７．エッチ溶液がさらに、エッチ浴上の泡ブランケットの生成に有効な量のア ニオン界面活性剤を含む、請求項２４、３４又は４２に記載の方法。
48. ４８．アニオン高分子電解質が結晶化装置中のエッチ溶液に、水酸化アルミニウ ム含有固体生成物が結晶化される速度の増大に有効な量添加される、請求項２４ 、３４又は４２に記載の方法。