JPH09291400A - ステンレス冷間圧延材の脱脂方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステンレス冷間圧延材のエッチング性を良好
にする脱脂方法。 【解決手段】 水酸化ナトリウムと硫酸を含むｐＨ１
０．０〜１２．５の水溶液を電解質として用い、液温５
０〜８０℃，±１mA／cm² 以上の電流密度で定流・間接
電解処理する。これによりステンレス冷間圧延後の表面
に付着した冷延油を除去するとともにエッチング性を改
善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス板材の
脱脂方法に関し、ステンレス冷間圧延材の最終仕上げ表
面に付着した冷延油を短時間に除去するとともに、処理
工程を増やさずにその後の材料のエッチング性を改善す
るための方法であり、ステンレス冷間圧延材の製造分野
で利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス板材の脱脂方法として
はアルカリ脱脂あるいは溶剤脱脂が一般的である。ま
た、強アルカリ水溶液をベ−スとして、これに界面活性
剤を添加した浸漬法による脱脂洗浄（特開平４−２４６
１８５号公報、特開平５−１２５５７１号公報および特
開平５−１６３５９２号公報参照）やアルカリ系脱脂液
を用いずに鋼板表面に水を高圧スプレ−したり、ブラシ
洗浄する方法（特開平６−３０６６５４号公報参照）な
どが公知となっている。

【０００３】さらに、上記のアルカリ脱脂あるいは溶剤
脱脂とは異なるステンレス板材の脱脂方法としては例え
ば特開昭６２−１４６３００が公知となっている。この
方法の場合、始めステンレス板材を３００〜６００℃に
加熱後、５０〜２００ｇ／ｌの硝酸溶液中で電解処理す
る方法であり、ステンレス鋼表面にＣｒが濃縮した強固
な不動態皮膜が形成される。

【０００４】しかしながら、これらの脱脂方法はいずれ
も鋼表面に付着した油分の除去を目的とした方法であ
り、後述するごとく脱脂処理後のステンレス板材にエッ
チング処理を施す場合には良好なエッチング性能を安定
して得ることは困難であり問題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ステンレス
冷間圧延材の脱脂処理における上記従来技術の問題点で
あるステンレス鋼表面に存在するＣｒが濃縮した不動態
皮膜が残存することに起因するエッチング不良を解消す
る脱脂方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の観
点から従来の水酸化ナトリウム溶液によって電解脱脂さ
れたステンレス冷間圧延材がＦｅＣｌ₃ とＨＣｌの溶液
中（温度３０℃）で示すエッチング性と比較して、それ
より格段に優れたエッチング性を有する材料を得るため
の電解脱脂処理方法を種々検討した結果、以下の知見を
得るに至った。

【０００７】まず、材料のエッチング性の支配要因の解
析を行った。エッチングの過程では、材料をエッチング
液に浸漬した直後では不動態化しており、その後、ステ
ンレス鋼表面の不動態皮膜が溶解してエッチングが開始
され、活性溶解の進行とともにエッチングが進行するこ
とを見いだした。そして、エッチングの良・不良は、こ
の表面不動態皮膜が溶解してエッチングが開始されるま
での時間の長短に関係していることを突き止めたのであ
る。ここでいうエッチング不良とは、エッチング面が均
質に溶解せず、不規則な階段状に溶解される現象を言
う。

【０００８】エッチングが開始されるまでの時間の測定
は、材料の自然電位を測定することで行った。具体的に
は、材料をエッチング液に浸漬すると、その直後では材
料の自然電位は不動態の貴な電位にあり、しばらくして
エッチングが開始されると自然電位は卑な電位となる。
この際の貴から卑への自然電位遷移の時間をエッチング
開始時間として測定した。その結果、エッチング不良と
なる材料はエッチング開始時間が５秒より長く、エッチ
ング良好材はエッチング開始時間が５秒以下であること
を発見した。

【０００９】このエッチング開始時間の長短の差異は、
ステンレス鋼表面に形成されている不動態皮膜中のＣｒ
濃度の差異によることがオ−ジェ電子分光法（ＡＥＳ）
で明らかになった。すなわち、不動態皮膜最表面のＣｒ
濃度が高い場合には、不動態皮膜はエッチング液に溶解
しにくくエッチング開始時間は長くなる。一方、不動態
最表面のＣｒ濃度が低い場合では、不動態皮膜がエッチ
ング液に容易に溶解し、エッチング時間は短くなる。こ
うして、不動態皮膜中のＣｒ濃度をある程度低くするこ
とができればエッチング不良が回避されるという基本的
原理を突き止めたのである。

【００１０】本発明者らは、上記の知見に基づき、工場
での電解脱脂工程を利用して、処理工程を増やすことな
く、本来の目的である冷延油の除去としての脱脂処理の
他に、ステンレス鋼表面に形成している不動態皮膜中の
Ｃｒ成分を低濃度化し、材料のエッチング性を改善する
方法を種々検討した。その結果、ｐＨ１０〜１２．５の
領域の水酸化ナトリウムと硫酸系の電解液を用いて電解
することにより、脱脂性を損なわずに不動態皮膜中のＣ
ｒ成分を簡便に低Ｃｒ濃度化でき、エッチング性も良好
となることを発見したのである。

【００１１】図１に一例として３％の濃度の水酸化ナト
リウム溶液のｐＨを濃硫酸を用いて種々のｐＨ調製を行
った電解液中（６０℃）におけるＳＵＳ３０４ステンレ
ス鋼のアノ−ドおよびカソ−ド分極曲線を示した。とく
にアノ−ド反応は溶液ｐＨの影響を大きく受けている。
実際の工場での電解処理は定電流法の間接電解が主流で
あり、ステンレス鋼板はアノ−ドとカソ−ドのそれぞれ
に分極される。

【００１２】一例として、±３１mA／cm² の電流密度に
対応するアノ−ドとカソ−ドの位におよぼすｐＨの影響
を図２（ａ）に示す。水素ガスが発生するカソ−ド反応
の電位（Ｅｃ）は電解液のｐＨにほとんど影響しない。
しかし、ｐＨが低くなるほど不動態皮膜の還元が促進さ
れその結果、皮膜中のＣｒ量は低下する。一方、アノ−
ドの電位（Ｅａ）は、図２（ｂ）で拡大して示すように
溶液のｐＨが１３．７５〜１２．００の範囲で大幅に変
動している。ｐＨ１３．７５は３％−ＮａＯＨ溶液のｐ
Ｈであるが、この場合ではステンレス鋼表面では水の電
気分解が生じ、酸素ガスが発生するのみで不動態には何
等影響しないが、溶液のｐＨが１２．５０よりも低くな
ると水の電気分解の他に金属の過不動態溶解が同時に生
じる。通常、この過不動態溶解では皮膜中のＣｒ酸化物
（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）がクロム酸イオン（ＣｒＯ₄ ^2-）となっ
て溶液中に溶出し、電解後、不動態皮膜中のＣｒ濃度が
低下するのである。

【００１３】図３には溶液のｐＨが１２．００と３％−
ＮａＯＨ（ｐＨ１３．７５）の条件において電解脱脂処
理（６０℃，電解時間２秒）を行ったあと、１．１％−
ＦｅＣｌ₃ ＋５．８％−ＨＣｌの組成のエッチング溶液
中（３０℃）においてエッチング開始時間（tF）を測定
した結果の一例を示した。図において点線は無処理材の
エッチング開始時間（tF）であり、●印は＋３１mA／cm
² のアノ−ド電解処理材のッチング開始時間（tF）、○
印は−３１mA／cm² のカソ−ド電解処理材のエッング開
始時間（tF）に対応している。明かに溶液のｐＨを１
２．００で電解脱脂処理にした材料の方がｐＨ１３．７
５のそれに比較してエッチング開始時間は短縮してお
り、エッチング性が向上していることがわかる。

【００１４】本発明は、上記の知見に基づくものであっ
て、 （１）ステンレス冷間圧延材に付着した冷延油を除去す
る際に、水酸化ナトリウムと硫酸を含むｐＨ：１０〜１
２．５の水溶液を電解質として用い、当該電解液におい
てステンレス冷間圧延材を定電流で間接電解処理するこ
とを特徴とするステンレス冷間圧延材の脱脂方法。 （２）前記（１）記載の脱脂方法において、電解液の温
度を５０〜８０℃に保定することを特徴とするステンレ
ス冷間圧延材の脱脂方法。 （３）前記（１）または（２）記載の脱脂方法におい
て、ステンレス冷間圧延材を±１mA／cm² 以上の電流密
度で定電流で間接電解処理することを特徴とするステン
レス冷間圧延材の脱脂方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の電解脱脂諸条件の
限定理由を述べる。 ［電解液のｐＨ：１０．０〜１２．５］水酸化ナトリウ
ム溶液は本電解脱脂処理法の基本電解液である。ｐＨの
調製は濃硫酸を用いて行う。ｐＨが低くなるほどアノ−
ド電解時の金属の過不動態溶解は促進され、不動態皮膜
中のＣｒ濃度が減少することでエッチング性は良好とな
るが、ｐＨが１０．０より低くなると脱脂効果が極端に
減少することから下限のｐＨを１０．０とした。また、
ｐＨが１２．５以上になると前述したように金属の過不
動態溶解が生じなくなり、エッチング性に対して効果が
なくなると同時にカソ−ド電解における不動態皮膜中Ｃ
ｒ成分の還元速度も低下するので上限のｐＨを１２．５
とした。ｐＨの管理は、それぞれ水酸化ナトリウムと濃
硫酸をいれた適当なタンクとｐＨスタット、オ−トビュ
レット装置等を組み合わせた自動ｐＨ制御装置を用いて
簡便に行うことができる。

【００１６】［溶液温度：５０〜８０℃］溶液の温度は
脱脂性に大きく影響を与える。溶液の温度が高ければ高
いほど脱脂性は向上するが、溶液温度が５０℃より低い
場合、脱脂効率が減少し、脱脂効果は改善されない。ま
た、溶液温度が８０℃を越えると溶液からの水の蒸発が
多大になり、溶液のｐＨ制御などが困難になり、実用的
でない。よって溶液温度の範囲を５０℃以上８０℃以下
に限定した。

【００１７】［電解電流密度：±１mA／cm² 以上］電解
電流密度が高ければ高いほど脱脂性やエッチング性は良
好となる。本電解脱脂処理法は定電流電源を用いた間接
通電タイプであり、ステンレス冷間圧延材は電解処理中
アノ−ドとカソ−ドの両方の電流が流れる。電解電流密
度が±１mA／cm² より低い場合、水の電気分解で生じる
酸素ガスと水素ガスの発生速度は小く、脱脂効率は著し
く低下する。加えて、金属の過不動態溶解やカソ−ドの
不動態皮膜の還元速度も小さいことから、良好なエッチ
ング性能を有する板材がえられない。よって電解電流密
度の下限を±１mA／cm² とした。また、電解時間は長れ
ば長いほど脱脂性やエッチング性は向上する。

【００１８】

【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を説明する。
供試材にはＳＵＳ３０４の冷間圧延材（０．８mm厚）を
通常のＢＡライン（光輝焼鈍ライン）を通板したあと板
厚６３．５μｍの板厚まで冷間圧延したものを採取し
て、種々のｐＨ、濃度、温度および電解電流密度の条件
における水酸化ナトリウム溶液中で電解脱脂処理を行っ
た後、脱脂の有無の調査およびエッチング性の評価を行
った。

【００１９】脱脂が完全にされているか、されていない
かの判定は、鋼板を３０℃の水中に約５秒間浸漬し、鋼
板を水中から引きだした際に、水が全くきれず、金属表
面全体が「ぬれ」ている状態を脱脂良（記号：○）とみ
なし、そうでない場合を脱脂不良（記号：×）とした。
また、エッチング性の評価は、１．１％−ＦｅＣｌ₃ ＋
５．８％−ＨＣｌ溶液，３０℃中におけるエッチング開
始時間を測定することで行った。この場合、エッチング
開始時間が５秒以下であればエッチング良好材、５秒よ
りもエッチング開始時間が長いとエッチング不良と判定
した。

【００２０】脱脂性及びエッチング性を合わせた評価
は、以下の基準で行った。 ◎：完全に水にぬれ、エッチング開始時間が５秒以下 △：完全に水にぬれるが、エッチング開始時間が５秒よ
り長い、または完全に水にぬれないがエッチング開始時
間が５秒以下の場合 ×：完全に水にぬれず、エッチング開始時間が５秒より
長い 上記判定基準にしたがって脱脂性およびエッチング性を
評価した結果を表１に示した。これより、本発明の方法
により、ステンレス冷間圧延材の電解脱脂処理において
完全に脱脂され、しかもエッチング性に優れたステンレ
ス鋼板材が得られることがわかる。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明により、ステンレス冷間圧延材の
電解脱脂処理工程において冷延油が完全に除去されると
ともにエッチング性に優れたステンレス材が安定的に製
造できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステンレス冷間圧延材（ＳＵＳ３０４）の電解
脱脂工程におけるアノ−ド／カソ−ド分極曲線の例を示
す図。３％−ＮａＯＨ溶液のｐＨを濃硫酸を用いて２．
００〜１３．７５に変化させた際のそれぞれの曲線の違
いを示している。

【図２】（ａ）は上記図１中に示したアノ−ドとカソ−
ドの電解電流密度（±３１mA／cm² ）に対応した電位
（Ｅａ，Ｅｃ）の３％−ＮａＯＨ溶液ｐＨによる変化示
した図、（ｂ）は一部拡大図。

【図３】ｐＨ１２．００とｐＨ１３．７５に調製した３
％−ＮａＯＨ溶液において＋３１mA／cm² のアノ−ド電
解処理と−３１mA／cm² のカソ−ド処理をそれぞれ２秒
間行った後、１．１％−ＦｅＣｌ₃ ＋５．８％−ＨＣ
ｌ，３０℃中でエッチング開始時間を測定した結果を示
す図。

フロントページの続き (72)発明者 田代 芳孝 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 紀平 寛 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス冷間圧延材に付着した冷延油
   を除去する際に、水酸化ナトリウムと硫酸を含むｐＨ：
   １０〜１２．５の水溶液を電解質として用い、当該電解
   液においてステンレス冷間圧延材を定電流で間接電解処
   理することを特徴とするステンレス冷間圧延材の脱脂方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の脱脂方法において、電解
   液の温度を５０〜８０℃に保定することを特徴とするス
   テンレス冷間圧延材の脱脂方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の脱脂方法におい
   て、ステンレス冷間圧延材を±１mA／cm² 以上の電流密
   度で定電流で間接電解処理することを特徴とするステン
   レス冷間圧延材の脱脂方法。