JPH09207029A - チタン及びチタン合金の電解研磨方法 - Google Patents
チタン及びチタン合金の電解研磨方法Info
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- JPH09207029A JPH09207029A JP1773496A JP1773496A JPH09207029A JP H09207029 A JPH09207029 A JP H09207029A JP 1773496 A JP1773496 A JP 1773496A JP 1773496 A JP1773496 A JP 1773496A JP H09207029 A JPH09207029 A JP H09207029A
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
- C25F3/22—Polishing of heavy metals
- C25F3/26—Polishing of heavy metals of refractory metals
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チタン及びチタン合金の安全で低コスト，工
業的量産性のある電解研磨方法を提供すること。 【解決手段】 チタン及びチタン合金の電解研磨方法に
おいて、その電解研磨液の構成成分として一種以上の中
性フッ化物と一種類以上の有機造粘剤を含むＰＨ８〜Ｐ
Ｈ５の液を使用し、電解研磨電圧波形として１００Ｖ以
下の直流波，断続波，ＰＲ波，交直重畳波を使用するこ
とを特徴とするチタン及びチタン合金の電解研磨方法で
ある。
業的量産性のある電解研磨方法を提供すること。 【解決手段】 チタン及びチタン合金の電解研磨方法に
おいて、その電解研磨液の構成成分として一種以上の中
性フッ化物と一種類以上の有機造粘剤を含むＰＨ８〜Ｐ
Ｈ５の液を使用し、電解研磨電圧波形として１００Ｖ以
下の直流波，断続波，ＰＲ波，交直重畳波を使用するこ
とを特徴とするチタン及びチタン合金の電解研磨方法で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、装飾品や建材ある
いは器物などに使用されるチタン及びチタン合金の電解
研磨方法に関する。
いは器物などに使用されるチタン及びチタン合金の電解
研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタン及びチタン合金はその優れた特性
により、従来から航空産業，宇宙産業，原子力発電，土
木建築等に利用されていたが、近年ではその利用分野は
カメラ，メガネフレーム，ハウスウェア関係，アウトド
ア用品，装身具等の一般消費財にまで広がって来てい
る。しかしながら、その素材特性から製品仕上げにおけ
る羽布研磨加工が難しく、そのため著しいコスト高とな
ってしまうため、より安価で量産性のある研磨方法とし
ての電解研磨の確立が望まれている。
により、従来から航空産業，宇宙産業，原子力発電，土
木建築等に利用されていたが、近年ではその利用分野は
カメラ，メガネフレーム，ハウスウェア関係，アウトド
ア用品，装身具等の一般消費財にまで広がって来てい
る。しかしながら、その素材特性から製品仕上げにおけ
る羽布研磨加工が難しく、そのため著しいコスト高とな
ってしまうため、より安価で量産性のある研磨方法とし
ての電解研磨の確立が望まれている。
【０００３】従来のチタンの電解研磨液としては過塩素
酸に無水酢酸を加えた液，クロム酸にフッ化水素酸を加
えた液，リン酸にフッ化水素酸を加えた液，エチルアル
コールにイソプロピルアルコール・塩化アルミニウム・
塩化亜鉛等を加えた液などが発表されている。
酸に無水酢酸を加えた液，クロム酸にフッ化水素酸を加
えた液，リン酸にフッ化水素酸を加えた液，エチルアル
コールにイソプロピルアルコール・塩化アルミニウム・
塩化亜鉛等を加えた液などが発表されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の電
解研磨液は、電解研磨時にチタン表面に成長する非常に
安定な化合物である二酸化チタン皮膜の成長を抑制、あ
るいは溶解して、電解電流を安定して流すために、無水
系の可燃性の有る液，不安定で爆発性が有る液，遊離の
フッ化水素酸を含んだ液が使用されており、電解研磨作
業者にとり非常に危険であるために工業的な規模での量
産は難しいものとなっている。
解研磨液は、電解研磨時にチタン表面に成長する非常に
安定な化合物である二酸化チタン皮膜の成長を抑制、あ
るいは溶解して、電解電流を安定して流すために、無水
系の可燃性の有る液，不安定で爆発性が有る液，遊離の
フッ化水素酸を含んだ液が使用されており、電解研磨作
業者にとり非常に危険であるために工業的な規模での量
産は難しいものとなっている。
【０００５】チタン及びチタン合金の薬品による研磨方
法としては、電気を使用せずに化学的溶解のみで研磨を
行う化学研磨が工業的に行われているが、化学研磨の液
としては、硝酸・フッ化水素酸液，過酸化水素・フッ化
水素酸液が使用されており、いずれも遊離のフッ化水素
酸を含むため危険であり、大きな部品に応用するのは難
しい。又、化学研磨ではチタン及びチタン合金の溶解量
が多く溶解量のコントロールが難しく、得られる光沢も
梨地状の光沢で鏡面研磨には程遠く、精度の高い部品，
品位の高い鏡面を必要とする部品に応用することは難し
い。
法としては、電気を使用せずに化学的溶解のみで研磨を
行う化学研磨が工業的に行われているが、化学研磨の液
としては、硝酸・フッ化水素酸液，過酸化水素・フッ化
水素酸液が使用されており、いずれも遊離のフッ化水素
酸を含むため危険であり、大きな部品に応用するのは難
しい。又、化学研磨ではチタン及びチタン合金の溶解量
が多く溶解量のコントロールが難しく、得られる光沢も
梨地状の光沢で鏡面研磨には程遠く、精度の高い部品，
品位の高い鏡面を必要とする部品に応用することは難し
い。
【０００６】かくして、本発明の目的は安全で低コス
ト，工業的量産性が有り、品位の高い鏡面が得られるチ
タン及びチタン合金の電解研磨方法を提供することに有
る。
ト，工業的量産性が有り、品位の高い鏡面が得られるチ
タン及びチタン合金の電解研磨方法を提供することに有
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。
明の要旨を説明する。
【０００８】チタン及びチタン合金の電解研磨方法にお
いて、電解液の成分として少なくとも一種類以上の中性
フッ素化合物を含み、さらに液粘度の上昇のために可溶
性澱粉，エチレングリコール，ポリエチレングリコー
ル，グリセリン若しくはプロピレングリコール等の水溶
性有機増粘剤の一種又は複数を含み、電解液のＰＨが５
〜８のほぼ中性であることを特徴とする、チタン及びそ
の合金の電解研磨方法に係るものである。
いて、電解液の成分として少なくとも一種類以上の中性
フッ素化合物を含み、さらに液粘度の上昇のために可溶
性澱粉，エチレングリコール，ポリエチレングリコー
ル，グリセリン若しくはプロピレングリコール等の水溶
性有機増粘剤の一種又は複数を含み、電解液のＰＨが５
〜８のほぼ中性であることを特徴とする、チタン及びそ
の合金の電解研磨方法に係るものである。
【０００９】また、前記中性フッ素化合物としてフッ化
ナトリウム，フッ化カリウム，フッ化アンモニウムを用
いることを特徴とする特許請求の範囲１項記載のチタン
及びチタン合金の電解研磨方法に係るものである。
ナトリウム，フッ化カリウム，フッ化アンモニウムを用
いることを特徴とする特許請求の範囲１項記載のチタン
及びチタン合金の電解研磨方法に係るものである。
【００１０】また、電解研磨電圧波形として１００Ｖ以
下の直流波，断続波，ＰＲ波若しくは交直重畳波を使用
する特許請求の範囲１項記載のチタン及びチタン合金の
電解研磨方法に係るものである。
下の直流波，断続波，ＰＲ波若しくは交直重畳波を使用
する特許請求の範囲１項記載のチタン及びチタン合金の
電解研磨方法に係るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】金属の電解研磨においては、被研
磨物を陽極として電解研磨溶液に浸漬することにより、
金属表面において陽極酸化被膜の発生と溶解がバランス
して安定な電解電流が流れて電解研磨が進行する。しか
しながら、チタン及びチタン合金は酸素と非常に化合し
易く、又、発生した陽極酸化被膜は非常に化学的に安定
であるため、ステレス，アルミニウム，鉄，銅等の金属
の電解研磨に通常使用されているリン酸液，リン酸硫酸
の混合液で電解研磨を行おうとしても、表面に陽極酸化
被膜が成長して電解電流が流れなくなってしまい、全く
電解研磨は不可能である。
磨物を陽極として電解研磨溶液に浸漬することにより、
金属表面において陽極酸化被膜の発生と溶解がバランス
して安定な電解電流が流れて電解研磨が進行する。しか
しながら、チタン及びチタン合金は酸素と非常に化合し
易く、又、発生した陽極酸化被膜は非常に化学的に安定
であるため、ステレス，アルミニウム，鉄，銅等の金属
の電解研磨に通常使用されているリン酸液，リン酸硫酸
の混合液で電解研磨を行おうとしても、表面に陽極酸化
被膜が成長して電解電流が流れなくなってしまい、全く
電解研磨は不可能である。
【００１２】チタン及びチタン合金の陽極酸化被膜を効
率良く溶解する成分としてはフッ化水素酸が知られてい
るが、遊離のフッ化水素酸は揮発性が大きく人体に対し
ても非常に危険な物質である。本発明においてはチタン
及びチタン合金の陽極酸化被膜を溶解する成分として揮
発性が無く、人体に対する危険性もない中性のフッ素化
合物を使用し、さらに電解液の粘度を上昇する成分とし
て中性の物質である可溶性澱粉，エチレングリコール，
ポリエチレングリコール，プロピレングリコール，グリ
セリン等の有機増粘剤を加えたＰＨ５〜８のほぼ中性の
電解研磨液を使用することにより、電解研磨液中におい
て被研磨物に陽極電圧が加わった時だけ、被研磨物表面
に発生する遊離のフッ素イオンにて陽極酸化被膜を溶解
し、安定な電解研磨電流を継続的に流すことによりチタ
ン及びチタン合金の電解研磨を可能とし、課題を解決す
るものである。
率良く溶解する成分としてはフッ化水素酸が知られてい
るが、遊離のフッ化水素酸は揮発性が大きく人体に対し
ても非常に危険な物質である。本発明においてはチタン
及びチタン合金の陽極酸化被膜を溶解する成分として揮
発性が無く、人体に対する危険性もない中性のフッ素化
合物を使用し、さらに電解液の粘度を上昇する成分とし
て中性の物質である可溶性澱粉，エチレングリコール，
ポリエチレングリコール，プロピレングリコール，グリ
セリン等の有機増粘剤を加えたＰＨ５〜８のほぼ中性の
電解研磨液を使用することにより、電解研磨液中におい
て被研磨物に陽極電圧が加わった時だけ、被研磨物表面
に発生する遊離のフッ素イオンにて陽極酸化被膜を溶解
し、安定な電解研磨電流を継続的に流すことによりチタ
ン及びチタン合金の電解研磨を可能とし、課題を解決す
るものである。
【００１３】電解研磨の電圧波形としては、直流波，断
続波，ＰＲ波，交直重畳波が使用されるが、直流及び断
続波においては電解研磨後表面に残っている薄い陽極酸
化被膜を軽い酸洗により溶解剥離する必要がある。ＰＲ
波，交直重畳波を使用した場合は被研摩物が陰極になっ
た時に陽極酸化被膜が還元及び剥離するため、後工程の
酸洗をはぶくことができる。
続波，ＰＲ波，交直重畳波が使用されるが、直流及び断
続波においては電解研磨後表面に残っている薄い陽極酸
化被膜を軽い酸洗により溶解剥離する必要がある。ＰＲ
波，交直重畳波を使用した場合は被研摩物が陰極になっ
た時に陽極酸化被膜が還元及び剥離するため、後工程の
酸洗をはぶくことができる。
【００１４】更に説明すると、電解液を中性とすること
により、遊離のフッ化水素酸が発生することはなく極め
て安全で作業環境も良好なものとなる。本発明の電解研
磨液では、被研磨物に液中で電圧を加えると、被研磨物
が陽極となった時被研磨物の表面に陽極酸化被膜が発生
し、同時にＦ-イオンが被研磨物表面に集まり陽極酸化
被膜を溶解することにより被膜の成長と溶解がバランス
し、安定した電流が流れてチタン及びチタン合金が溶解
し被研磨物の表面は電解研磨される。
により、遊離のフッ化水素酸が発生することはなく極め
て安全で作業環境も良好なものとなる。本発明の電解研
磨液では、被研磨物に液中で電圧を加えると、被研磨物
が陽極となった時被研磨物の表面に陽極酸化被膜が発生
し、同時にＦ-イオンが被研磨物表面に集まり陽極酸化
被膜を溶解することにより被膜の成長と溶解がバランス
し、安定した電流が流れてチタン及びチタン合金が溶解
し被研磨物の表面は電解研磨される。
【００１５】電解研磨液に添加された有機造粘剤は、被
研磨物表面に電解研磨が行われるために必要な粘性のあ
る液層をつくるための物である。本発明の電解研磨液で
は、遊離のフッ化水素酸が液中に存在しないため、チタ
ン及びチタン合金の被研磨物を電解研磨液中に浸漬した
だけでは、まったく被研磨物の溶解が起こらない。チタ
ン及びチタン合金の溶解は電気的溶解のみで起こるた
め、流す電流量をコントロールすることにより、チタン
及びチタン合金の溶解量を正確にコントロールすること
が可能となる。電解終了後電圧を切断するとチタン及び
チタン合金の溶解は止まるため、液中に被研磨物を浸漬
したままでも化学溶解による光沢の劣化は全く起こらな
い。これらの点は従来の酸性のチタン及びチタン合金の
電解研磨液と比較して非常に有利な点で、工業的量産を
非常に簡単にし、さらに、精度を要求されるようなチタ
ン及びチタン合金製の部品の電解研磨も可能とするもの
である。尚、本発明の電解研磨液のＰＨを５以下とした
場合は液中にユリのフッ化水素酸が発生するため、作業
上の危険性が発生するとともに、チタン及びチタン合金
の化学的溶解が起こるため、光沢が劣化し、溶解量のコ
ントロールが難しくなる。電解研磨液のＰＨを８以上の
アルカリ性とした場合は、陽極酸化被膜の溶解が起こり
にくくなるため、陽極酸化被膜の成長が起こり、電解時
間とともに電流が流れなくなるため電解研磨を行うこと
は困難となる。電解研摩電圧については＋１００Ｖ以上
では液中放電が発生し、厚い酸化被膜が成長するため電
解研磨は不可能となる。
研磨物表面に電解研磨が行われるために必要な粘性のあ
る液層をつくるための物である。本発明の電解研磨液で
は、遊離のフッ化水素酸が液中に存在しないため、チタ
ン及びチタン合金の被研磨物を電解研磨液中に浸漬した
だけでは、まったく被研磨物の溶解が起こらない。チタ
ン及びチタン合金の溶解は電気的溶解のみで起こるた
め、流す電流量をコントロールすることにより、チタン
及びチタン合金の溶解量を正確にコントロールすること
が可能となる。電解終了後電圧を切断するとチタン及び
チタン合金の溶解は止まるため、液中に被研磨物を浸漬
したままでも化学溶解による光沢の劣化は全く起こらな
い。これらの点は従来の酸性のチタン及びチタン合金の
電解研磨液と比較して非常に有利な点で、工業的量産を
非常に簡単にし、さらに、精度を要求されるようなチタ
ン及びチタン合金製の部品の電解研磨も可能とするもの
である。尚、本発明の電解研磨液のＰＨを５以下とした
場合は液中にユリのフッ化水素酸が発生するため、作業
上の危険性が発生するとともに、チタン及びチタン合金
の化学的溶解が起こるため、光沢が劣化し、溶解量のコ
ントロールが難しくなる。電解研磨液のＰＨを８以上の
アルカリ性とした場合は、陽極酸化被膜の溶解が起こり
にくくなるため、陽極酸化被膜の成長が起こり、電解時
間とともに電流が流れなくなるため電解研磨を行うこと
は困難となる。電解研摩電圧については＋１００Ｖ以上
では液中放電が発生し、厚い酸化被膜が成長するため電
解研磨は不可能となる。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００１７】以下の実施例中の測定値は、チタン溶解量
のマイクロメーターによるサンプル板厚の両面での減少
量，光沢は光沢計により測定した４５°鏡面光沢度，表
面粗さは触針式表面粗さ計により測定した最大粗さ（Ｒ
ｚ）中心線平均粗さ（Ｒａ）である。 （実施例１）試験サンプルとして５０×５０×０.８mmt
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。可溶性澱粉２００g/l，エチレング
リコール５０g/lの水溶液に５０g/lの中性フッ化カリウ
ムを添加して電解研磨液を調合した。この液のＰＨは
７.２であった。液温を７０℃に加温して対極としてス
テンレス板を用い、サンプル板を陽極として２０A/dm2
の電流密度で直流にて電解研磨を行った。尚、電解研磨
時の電圧は約２０Ｖから約４０Ｖの範囲で変動した。電
解研磨終了後サンプル表面の陽極酸化被膜を５０g/l過
酸化水素と５g/lのフッ化水素酸の混合液に、３０℃に
て３０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、表面の光沢
及び表面粗さを測定した。
のマイクロメーターによるサンプル板厚の両面での減少
量，光沢は光沢計により測定した４５°鏡面光沢度，表
面粗さは触針式表面粗さ計により測定した最大粗さ（Ｒ
ｚ）中心線平均粗さ（Ｒａ）である。 （実施例１）試験サンプルとして５０×５０×０.８mmt
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。可溶性澱粉２００g/l，エチレング
リコール５０g/lの水溶液に５０g/lの中性フッ化カリウ
ムを添加して電解研磨液を調合した。この液のＰＨは
７.２であった。液温を７０℃に加温して対極としてス
テンレス板を用い、サンプル板を陽極として２０A/dm2
の電流密度で直流にて電解研磨を行った。尚、電解研磨
時の電圧は約２０Ｖから約４０Ｖの範囲で変動した。電
解研磨終了後サンプル表面の陽極酸化被膜を５０g/l過
酸化水素と５g/lのフッ化水素酸の混合液に、３０℃に
て３０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、表面の光沢
及び表面粗さを測定した。
【００１８】表１に電解研磨時間とチタン溶解量（両面
での板厚減少），光沢，表面粗さとの関係を示す。
での板厚減少），光沢，表面粗さとの関係を示す。
【表１】 図１はチタン溶解量と光沢、図２はチタン溶解量と表面
粗さの関係をプロットしたものである。
粗さの関係をプロットしたものである。
【００１９】比較用として同じサンプル板を２００g/l
の過酸化水素と５０g/lのフッ化水素酸にて４５〜５０
℃にて化学研磨を行った場合の測定値についても示す。
の過酸化水素と５０g/lのフッ化水素酸にて４５〜５０
℃にて化学研磨を行った場合の測定値についても示す。
【００２０】表及び図よりわかるように、本電解研磨で
は従来一般的に行われている化学研磨に比較して少ない
チタンの溶解量で光沢を大きく上昇し表面粗さは小さく
なる。それに対して、化学研磨では溶解量が大きい割に
光沢の上昇は少なく、表面粗さは結晶粒界がエッチング
されるためほとんど改善されない。 （実施例２）電解研磨液として前記実施例１と同じ液を
７０℃として試験を行った。試験サンプルとして５０×
５０×０.８mmtの純チタン板を使用し、脱脂により清浄
化した後電解研磨の試験を行った。対極としてステンレ
ス板を用い、サンプル板を陽極として、電解電圧波形と
して平滑直流波（２５Ｖ一定），断続波（２５Ｖ１０
秒，０Ｖ２秒を繰り返す），ＰＲ波（＋１５Ｖ５秒，−
５Ｖ５秒を繰り返す），交直重畳波（＋最大電圧１５
Ｖ，−最大電圧５Ｖで周波数５０Ｈｚ）をそれぞれ用い
て５分間電解研磨を行った。電解研摩終了後の表面は平
滑直流波，断続波を使用した場合は不均一な色の干渉被
膜に覆われた光沢面となっていたため、５０g/l過酸化
水素と５g/lのフッ化水素酸の混合液に、３０℃にて３
０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、光沢及び表面粗
さを測定した。ＰＲ波及び交直重畳波を使用した場合は
無色の光沢面となっていたため、そのまま水洗乾燥し、
光沢及び表面粗さを測定した。
は従来一般的に行われている化学研磨に比較して少ない
チタンの溶解量で光沢を大きく上昇し表面粗さは小さく
なる。それに対して、化学研磨では溶解量が大きい割に
光沢の上昇は少なく、表面粗さは結晶粒界がエッチング
されるためほとんど改善されない。 （実施例２）電解研磨液として前記実施例１と同じ液を
７０℃として試験を行った。試験サンプルとして５０×
５０×０.８mmtの純チタン板を使用し、脱脂により清浄
化した後電解研磨の試験を行った。対極としてステンレ
ス板を用い、サンプル板を陽極として、電解電圧波形と
して平滑直流波（２５Ｖ一定），断続波（２５Ｖ１０
秒，０Ｖ２秒を繰り返す），ＰＲ波（＋１５Ｖ５秒，−
５Ｖ５秒を繰り返す），交直重畳波（＋最大電圧１５
Ｖ，−最大電圧５Ｖで周波数５０Ｈｚ）をそれぞれ用い
て５分間電解研磨を行った。電解研摩終了後の表面は平
滑直流波，断続波を使用した場合は不均一な色の干渉被
膜に覆われた光沢面となっていたため、５０g/l過酸化
水素と５g/lのフッ化水素酸の混合液に、３０℃にて３
０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、光沢及び表面粗
さを測定した。ＰＲ波及び交直重畳波を使用した場合は
無色の光沢面となっていたため、そのまま水洗乾燥し、
光沢及び表面粗さを測定した。
【００２１】表２に電解電圧波形と電解電流（研磨サン
プルが陽極となった時の電流），光沢，表面粗さの関係
を示す。
プルが陽極となった時の電流），光沢，表面粗さの関係
を示す。
【表２】 いずれの電圧波形においてもサンプルは非常に美麗な鏡
面となった。特にＰＲ波及び交直重畳波を使用した場合
は、電解研磨時の電流の変動が少なく、平滑直流波や断
続波を使用した場合に比較して電圧が低くても電流は多
く流すことができ、さらに電解研磨後のチタン表面に酸
化被膜がほとんど付いていないため、後工程の酸洗をは
ぶくことが可能となった。 （実施例３）試験サンプルとして５０×５０×０.８mmt
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。ポリエチレングリコール（平均分子
量２００）１００g/l，グリセリン５０g/lの水溶液に中
性フッ化アンモニウム３０g/lを添加して電解研磨液を
調合した。
面となった。特にＰＲ波及び交直重畳波を使用した場合
は、電解研磨時の電流の変動が少なく、平滑直流波や断
続波を使用した場合に比較して電圧が低くても電流は多
く流すことができ、さらに電解研磨後のチタン表面に酸
化被膜がほとんど付いていないため、後工程の酸洗をは
ぶくことが可能となった。 （実施例３）試験サンプルとして５０×５０×０.８mmt
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。ポリエチレングリコール（平均分子
量２００）１００g/l，グリセリン５０g/lの水溶液に中
性フッ化アンモニウム３０g/lを添加して電解研磨液を
調合した。
【００２２】この液のＰＨは６.７であった。液温を７
０℃に加温し対極としてステンレス板を用い、サンプル
板を＋３０Ｖ１０秒，−５Ｖ５秒のＰＲ波で３分，５
分，７分でそれぞれ電解研磨を行った。このときサンプ
ル板が陽極となった時の電流は１５〜２０A/dm2であっ
た。電解研磨終了後のサンプル表面は、無色の非常に平
滑な美麗な鏡面となっていた。
０℃に加温し対極としてステンレス板を用い、サンプル
板を＋３０Ｖ１０秒，−５Ｖ５秒のＰＲ波で３分，５
分，７分でそれぞれ電解研磨を行った。このときサンプ
ル板が陽極となった時の電流は１５〜２０A/dm2であっ
た。電解研磨終了後のサンプル表面は、無色の非常に平
滑な美麗な鏡面となっていた。
【００２３】表３に電解研磨時間とチタン溶解量，光
沢，表面粗さの関係を示す。
沢，表面粗さの関係を示す。
【表３】 （実施例４）試験サンプルとして５０×５０×０.８mmt
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。可溶性澱粉２００g/l，エチレング
リコール５０g/lの水溶液に５０g/lの中性フッ化アンモ
ニウムを添加して電解研磨液を調合した。電解研磨液の
ＰＨを硫酸及び水酸化アンモニウムにて変化させて、電
解研磨の試験を行った。電解研磨液の温度は７０℃と
し、電解電圧は３０Ｖ一定の平滑直流でステンレスを対
極として５０分間サンプル板を陽極として電解研磨を行
い、その後、極性を反転しサンプル板を陰極として１０
Ｖにて１分陽極酸化被膜溶解のための電解を行った。電
解研摩終了後電圧を切断した後、サンプル板はそのまま
１分間電解研磨液に浸漬しておいてから水洗乾燥し、チ
タン溶解量，光沢及び表面粗さの測定を行った。
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。可溶性澱粉２００g/l，エチレング
リコール５０g/lの水溶液に５０g/lの中性フッ化アンモ
ニウムを添加して電解研磨液を調合した。電解研磨液の
ＰＨを硫酸及び水酸化アンモニウムにて変化させて、電
解研磨の試験を行った。電解研磨液の温度は７０℃と
し、電解電圧は３０Ｖ一定の平滑直流でステンレスを対
極として５０分間サンプル板を陽極として電解研磨を行
い、その後、極性を反転しサンプル板を陰極として１０
Ｖにて１分陽極酸化被膜溶解のための電解を行った。電
解研摩終了後電圧を切断した後、サンプル板はそのまま
１分間電解研磨液に浸漬しておいてから水洗乾燥し、チ
タン溶解量，光沢及び表面粗さの測定を行った。
【００２４】表４にその測定結果を示す。
【表４】 ＰＨ８，ＰＨ９では電解研磨時間とともに陽極酸化被膜
の成長により電流は少なくなり、電解研磨後の表面は光
沢は悪く、不均一なゴールド色となっていた。ＰＨ７，
ＰＨ６では電解研磨流は安定して流れ、表面は美麗な無
色の光沢面となっていた。ＰＨ５では電解研磨電流は安
定して流れたが、電圧を切断すると同時にサンプル板の
表面から気体を発生しながら化学エッチングが起こり、
１分間の浸漬の間に光沢の劣化が進行して表面は光沢ム
ラの大きい半光沢面となった。
の成長により電流は少なくなり、電解研磨後の表面は光
沢は悪く、不均一なゴールド色となっていた。ＰＨ７，
ＰＨ６では電解研磨流は安定して流れ、表面は美麗な無
色の光沢面となっていた。ＰＨ５では電解研磨電流は安
定して流れたが、電圧を切断すると同時にサンプル板の
表面から気体を発生しながら化学エッチングが起こり、
１分間の浸漬の間に光沢の劣化が進行して表面は光沢ム
ラの大きい半光沢面となった。
【００２５】又、ＰＨ５の液は遊離のフッ化水素酸が発
生し揮発するため、刺激臭がした。 （実施例５）可溶性澱粉２００g/l，エチレングリコー
ル５０g/lの水溶性に、３０g/l中性フッ化ナトリウム，
３０g/l中性フッ化カリウム，３０g/l中性フッ化アンモ
ニウムのそれぞれを添加した電解研磨液三種類を作成し
て電解研磨後の光沢を比較した。それぞれの液のＰＨは
フッ化ナトリウム添加液７.２，フッ化カリウム添加液
７.３，フッ化アンモニウム添加液６.８であった。
生し揮発するため、刺激臭がした。 （実施例５）可溶性澱粉２００g/l，エチレングリコー
ル５０g/lの水溶性に、３０g/l中性フッ化ナトリウム，
３０g/l中性フッ化カリウム，３０g/l中性フッ化アンモ
ニウムのそれぞれを添加した電解研磨液三種類を作成し
て電解研磨後の光沢を比較した。それぞれの液のＰＨは
フッ化ナトリウム添加液７.２，フッ化カリウム添加液
７.３，フッ化アンモニウム添加液６.８であった。
【００２６】試験サンプルとして５０×５０×０.８mmt
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。電解研磨液の温度は７０℃とし、電
解電圧は３０Ｖ一定の平滑直流でステンレスを対極とし
て５分間サンプル板を陽極として電解研磨を行い、その
後、極性を反転しサンプル板を陰極として１０Ｖにて１
分陽極酸化被膜溶解のための電解を行った後、水洗乾燥
した。いずれの液の場合も非常に美麗な無色の光沢面が
得られた。 （実施例６）６％アルミニウム，４％バナジウムを含ん
だチタン合金の直径５mm，長さ５０mmの丸棒の電解研磨
試験を行った。ポリエチレングリコール（平均分子量２
００）１００g/l，グリセリン５０g/lの水溶液に中性フ
ッ化アンモニウム１００g/lを添加して電解研磨液を調
合した。この液のＰＨは６.４であった。液温を７０℃
に加温し対極としてステンレス板を用い、サンプル板を
＋３０Ｖ１０秒，−５Ｖ５秒のＰＲ波で５分電解研磨を
行った。電解研磨後の表面は無色の美麗な光沢面となっ
た。
の純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研
磨の試験を行った。電解研磨液の温度は７０℃とし、電
解電圧は３０Ｖ一定の平滑直流でステンレスを対極とし
て５分間サンプル板を陽極として電解研磨を行い、その
後、極性を反転しサンプル板を陰極として１０Ｖにて１
分陽極酸化被膜溶解のための電解を行った後、水洗乾燥
した。いずれの液の場合も非常に美麗な無色の光沢面が
得られた。 （実施例６）６％アルミニウム，４％バナジウムを含ん
だチタン合金の直径５mm，長さ５０mmの丸棒の電解研磨
試験を行った。ポリエチレングリコール（平均分子量２
００）１００g/l，グリセリン５０g/lの水溶液に中性フ
ッ化アンモニウム１００g/lを添加して電解研磨液を調
合した。この液のＰＨは６.４であった。液温を７０℃
に加温し対極としてステンレス板を用い、サンプル板を
＋３０Ｖ１０秒，−５Ｖ５秒のＰＲ波で５分電解研磨を
行った。電解研磨後の表面は無色の美麗な光沢面となっ
た。
【００２７】
【発明の効果】本発明の電解研磨方法では遊離のフッ化
水素酸が液中に含まれないため有害なフッ化水素ガスの
発生がなく、液の取り扱いが安全にでき、電解研磨液に
よるチタン及びチタン合金の化学エッチングも起こらな
いため液浸漬による光沢の劣化も起こらない。
水素酸が液中に含まれないため有害なフッ化水素ガスの
発生がなく、液の取り扱いが安全にでき、電解研磨液に
よるチタン及びチタン合金の化学エッチングも起こらな
いため液浸漬による光沢の劣化も起こらない。
【００２８】特に、請求項２において指定した、フッ化
ナトリウム，フッ化カリウム，フッ化アンモニウムはい
ずれも他の中性フッ素化合物と比較して溶解度が大きく
液中濃度を高くすることができるため、これらを電解研
磨液に使用することにより、より低い電圧で電解研磨を
行うことが可能となる。
ナトリウム，フッ化カリウム，フッ化アンモニウムはい
ずれも他の中性フッ素化合物と比較して溶解度が大きく
液中濃度を高くすることができるため、これらを電解研
磨液に使用することにより、より低い電圧で電解研磨を
行うことが可能となる。
【００２９】請求項３において記載した電解研磨電圧波
形において、断続波を使用した場合は電圧が０Ｖとなっ
ている間に発熱の拡散が行われているため、焼けによる
部分的な被研磨品の溶解を防ぐことができる。更に、Ｐ
Ｒ波及び交直重畳波を使用した場合は、被研磨品が陰極
となった時に、陽極酸化被膜の溶解が起きるため、より
低い電圧で電解研磨を行うことが可能となり、電解研磨
後の表面には陽極酸化被膜がほとんど残らず無色の鏡面
が得られる。
形において、断続波を使用した場合は電圧が０Ｖとなっ
ている間に発熱の拡散が行われているため、焼けによる
部分的な被研磨品の溶解を防ぐことができる。更に、Ｐ
Ｒ波及び交直重畳波を使用した場合は、被研磨品が陰極
となった時に、陽極酸化被膜の溶解が起きるため、より
低い電圧で電解研磨を行うことが可能となり、電解研磨
後の表面には陽極酸化被膜がほとんど残らず無色の鏡面
が得られる。
【００３０】本発明の中性のフッ化物と中性の有機増粘
剤よりなる中性の電解研磨液を使用するチタン及びチタ
ン合金の電解研磨方法により、従来は実験室規模でしか
実用化されていなかったチタン及びチタン合金の電解研
磨が、安全に簡単に大きな規模で量産可能となり、複雑
な形状のチタン及びチタン合金の加工品も安価に鏡面加
工ができるようになる。次第に拡大しつつあるチタン及
びチタン合金製品の製造における簡単，安価で幅広い分
野の製品に適用できる研磨技術としてその市場性は計り
知れないものがある。
剤よりなる中性の電解研磨液を使用するチタン及びチタ
ン合金の電解研磨方法により、従来は実験室規模でしか
実用化されていなかったチタン及びチタン合金の電解研
磨が、安全に簡単に大きな規模で量産可能となり、複雑
な形状のチタン及びチタン合金の加工品も安価に鏡面加
工ができるようになる。次第に拡大しつつあるチタン及
びチタン合金製品の製造における簡単，安価で幅広い分
野の製品に適用できる研磨技術としてその市場性は計り
知れないものがある。
【図１】本発明の電解研磨を行った場合のチタン溶解量
と光沢度の関係を示すグラフである。
と光沢度の関係を示すグラフである。
【図２】本発明の電解研磨を行った場合のチタン溶解量
と表面粗さの関係を示すグラフである。
と表面粗さの関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 チタン及びチタン合金の電解研磨方法に
おいて、電解液の成分として少なくとも一種類以上の中
性フッ素化合物を含み、さらに液粘度の上昇のために可
溶性澱粉，エチレングリコール，ポリエチレングリコー
ル，グリセリン若しくはプロピレングリコール等の水溶
性有機増粘剤の一種又は複数を含み、電解液のＰＨが５
〜８のほぼ中性であることを特徴とする、チタン及びそ
の合金の電解研磨方法。 - 【請求項２】 前記中性フッ素化合物としてフッ化ナト
リウム，フッ化カリウム，フッ化アンモニウムを用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲１項記載のチタン及び
チタン合金の電解研磨方法。 - 【請求項３】 電解研磨電圧波形として１００Ｖ以下の
直流波，断続波，ＰＲ波若しくは交直重畳波を使用する
特許請求の範囲１項記載のチタン及びチタン合金の電解
研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1773496A JPH09207029A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | チタン及びチタン合金の電解研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1773496A JPH09207029A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | チタン及びチタン合金の電解研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09207029A true JPH09207029A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11951986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1773496A Pending JPH09207029A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | チタン及びチタン合金の電解研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09207029A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000192134A (ja) * | 1998-12-21 | 2000-07-11 | Niigata Eng Co Ltd | 金属の表面処理方法 |
| JP2003513166A (ja) * | 1999-06-25 | 2003-04-08 | オルガニザーション ユーロペーヌ プール ラ ルシェルシュ ニュークレール | チタン電解研磨用浴組成物およびその使用方法 |
| JP2004018954A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-01-22 | Takahisa Deguchi | チタン系金属製品の製造方法及びチタン系金属製品 |
| JP2005508074A (ja) * | 2001-03-14 | 2005-03-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 電解ケミカルメカニカルポリッシングを用いる基板平坦化 |
| JP2007186776A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Saitama Prefecture | チタン系金属材料用電解エッチング液およびチタン系金属製品の製造方法 |
| US7357854B1 (en) * | 2002-08-19 | 2008-04-15 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Process for electropolishing a device made from cobalt-chromium |
| US8658006B2 (en) | 2010-04-12 | 2014-02-25 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | System and method for electropolising devices |
| CN106048708A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-10-26 | 昆明理工大学 | 一种钛合金电解抛光的方法 |
| JP2018145477A (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 栗田工業株式会社 | 金属材表面の酸化皮膜を除去する方法 |
| CN111014854A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-17 | 鞍钢集团矿业有限公司 | 一种用于钛合金微细电解加工的电解液及其制备方法 |
| CN114192802A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-03-18 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种增材制造钛合金结构表面抛光方法及装置 |
| CN115026364A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-09 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种减少钛合金电解加工条件下点蚀产生的电解液及方法 |
-
1996
- 1996-02-02 JP JP1773496A patent/JPH09207029A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4570315B2 (ja) * | 2002-06-17 | 2010-10-27 | 埼玉県 | チタン系金属製品の製造方法及びチタン系金属製品 |
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| CN111014854A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-17 | 鞍钢集团矿业有限公司 | 一种用于钛合金微细电解加工的电解液及其制备方法 |
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| CN115026364A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-09 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种减少钛合金电解加工条件下点蚀产生的电解液及方法 |
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