JPH11256375A - ステンレス鋼用酸洗処理液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過酸化水素の所要の含有量が長時間維持さ
れ、且つステンレス鋼の表面に正常な不動態皮膜を形成
させることができる酸洗処理液を提供する。 【解決手段】 過酸化水素、フッ化水素酸、リン酸及び
プリンアルカロイドを含有する酸洗処理液であって、特
に、この酸洗処理液を１００重量％とした場合に、過酸
化水素を０．５〜８．０重量％、フッ化水素酸を１．０
〜１０．０重量％、リン酸を０．５〜１０．０重量％及
びカフェイン等のプリンアルカロイドを０．３〜１．０
重量％含有する。プリンアルカロイドによって過酸化水
素の分解が抑えられ、長時間に渡って安定な酸洗処理液
が得られる。また、無機酸によってステンレス鋼の白色
度が向上するが、この無機酸は過酸化水素を分解する作
用を有するため、酸洗処理液を繰り返し使用する場合を
考慮して、リン酸を特に２．０〜８．０重量％程度とす
ることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼の酸
洗処理に使用する酸洗処理液に関する。本発明の酸洗処
理液によれば、スケールを除去する作用を有する過酸化
水素の所要の含有量が長時間維持され、且つステンレス
鋼の表面にクロム濃度の高い不動態皮膜が形成される。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼からなる製品を熱間加工に
より製造した場合、その表面に安定なスケールが生成す
る。このスケールは疲労破壊の起点になり易い。また、
ステンレス鋼の表面に不動態皮膜が形成される場合にお
いても、スケールによって覆われている箇所には、正常
な不動態皮膜が形成されないことがある。そのため、ス
テンレス鋼の表面からスケールを除去する必要がある。
このスケールを除去する手段の一つとして、従来からフ
ッ化水素酸−硝酸系又はフッ化水素酸−過酸化水素系等
の混酸浴が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、フッ化水素酸
−硝酸系では、混酸浴中の硝酸が酸洗中に分解し、窒素
酸化物が生成する。また、廃液にも窒素化合物が含まれ
ることになるため、廃液処理の工程に窒素酸化物等を除
去する装置を設ける必要がある。一方、フッ化水素酸−
過酸化水素系では、窒素酸化物等は生成しないため、工
程は簡易なものとすることができる。しかし、過酸化水
素は酸洗によって浴中に溶出する、例えば鉄イオン等の
金属イオンによって容易に分解され、酸洗処理液の寿命
が大幅に低下する。また、併用される無機酸は、金属表
面の粗面化及び不動態皮膜の形成には有効であるが、こ
の無機酸も過酸化水素を分解する作用を有する。

【０００４】特開昭６０−２４３２８９号公報には、特
にステンレス鋼などの酸洗処理方法として、過酸化水素
を含有し、さらに塩酸及び硫酸のうちのいずれか一方を
含有する水溶液を用い、特定の混酸条件のもと酸洗する
方法が記載されている。この酸洗処理方法は硝酸を使用
しないため、窒素酸化物が発生しない、酸洗後の表面が
美麗である等の効果が得られる。しかし、塩酸或いは硫
酸を含む混液によって過酸化水素の分解が促進され、上
記の効果が長時間持続せず、過酸化水素を頻繁に補充す
る必要があるといった問題があった。

【０００５】また、特開平５−１２５５６１号公報に
は、プリンアルカロイド化合物を含有する安定性の高い
化学溶解処理液が記載されている。しかし、同公報には
ステンレス鋼の処理に関する記載はまったくない。ま
た、ステンレス鋼に正常な不動態皮膜を形成させるため
に無機酸を併用することについても開示はされていな
い。一方、特開昭５３−１５２２７号公報には、過酸化
水素の分解を抑えるため第四級アンモニウム塩を加えた
ステンレス鋼の酸洗液が記載されている。この他、過酸
化水素の安定剤としてフェニル尿素と飽和脂肪族アルコ
ールを併用した酸洗処理液も提案されている。しかし、
これらの安定剤は過酸化水素の分解を抑える作用が不十
分であり、酸洗処理液の寿命はそれほど長くはならな
い。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、無機酸としてフッ化水素酸とリン酸とを用い、また
はこれに更に塩酸を併用し、これらの無機酸と過酸化水
素、及びこの過酸化水素の分解を抑制するプリンアルカ
ロイドを含有する酸洗処理液を提供することを課題とす
る。本発明の酸洗処理液によれば、過酸化水素の含有量
が安定して維持されるため、スケールを除去する性能の
低下が抑えられる。また、金属を溶解する作用のある無
機酸を併用することにより、ステンレス鋼の表面にクロ
ム濃度の高い不動態皮膜が形成され、特に白色度に優れ
たステンレス鋼を得ることができる。更に、山形鋼や溝
形鋼などの形鋼のように、圧延肌があまりよくない荒れ
た表面肌であっても、効果的にスケールを除去し、正常
な不動態皮膜を形成することができる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明のステンレス鋼
用酸洗処理液は、(1) 過酸化水素、(2) フッ化水素酸、
(3) リン酸及び(4) プリンアルカロイドを含有すること
を特徴とするまた、第３発明のステンレス鋼用酸洗処理
液は、(1) 過酸化水素、(2) フッ化水素酸、(3) リン
酸、(4) 塩酸及び(5) プリンアルカロイドを含有するこ
とを特徴とする。

【０００８】第１発明では、ステンレス鋼に使用される
酸洗処理液の成分である無機酸として、特に上記「フッ
化水素酸」と上記「リン酸」とを組み合わせて用いる。
また、第３発明では、無機酸として、フッ化水素酸、リ
ン酸及び上記「塩酸」を組み合わせて用いる。これらの
無機酸は処理液のｐＨを低下させ、被処理金属の表面を
溶解する作用を有するものである。フッ化水素酸は安定
な処理液が得られるため多用されている。また、他の無
機酸は被処理金属の表面を溶解する作用を有する。その
ため、それらの無機酸を含む酸洗処理液をステンレス鋼
の酸洗処理に用いた場合、表層のＦｅ及びＮｉが溶解さ
れ、ステンレス鋼の表面が十分に粗面化される。

【０００９】一方、ステンレス鋼の表層のＣｒは溶解さ
れ難い。また、無機酸はＣｒの酸化物の生成を促進する
作用がある。そのため、ステンレス鋼の表面にはＣｒの
酸化物の量比の高い、即ち、Ｃｒを多量に含む不動態皮
膜が形成される。本発明の酸洗処理液によって処理した
場合は、無機酸を含有していない酸洗処理液によって処
理した場合に比べて表面のＣｒ元素の濃度が高くなる傾
向にある。これらステンレス鋼の表面の十分な粗面化
と、Ｃｒ濃度の高い不動態皮膜の形成とによって、本発
明の酸洗処理液を用いた場合、特に白色度に優れたステ
ンレス鋼を得ることができる。

【００１０】上記「過酸化水素」は金属との接触面にお
いて分解し、活性酸素を発生する。この活性酸素の強力
な酸化力によって、無機酸による金属を溶解する作用が
より促進される。酸洗処理液を１００重量％とした場
合、この過酸化水素は０．０５〜１２．０重量％、特に
０．１〜１０．０重量％、更には第２及び第４発明のよ
うに「０．５〜８．０重量％」含有させることが好まし
い。過酸化水素が０．５重量％未満、特に０．０５重量
％未満ではスケールを除去するのに長時間を要する。
尚、この過酸化水素を含有しない酸洗処理液では、十分
なフッ化水素酸及び無機酸を含有させても、スケールを
除去することはできない。一方、含有量が８．０重量
％、特に１２．０重量％であれば、スケールを短時間で
効率よく除去することができ、これ以上の量を含有させ
る必要はない。この過酸化水素の含有量は特に１．０〜
６．０重量％、更には１．５〜３．０重量％とすること
がより好ましい。この範囲の含有量であれば、スケール
の除去は十分に、且つ速やかになされる。

【００１１】また、フッ化水素酸は０．５〜１２．０重
量％、特に第２及び第４発明のように「１．０〜１０．
０重量％」含有させることが好ましい。フッ化水素酸が
１．０重量％未満、特に０．５重量％未満では酸洗処理
液の安定性及びステンレス鋼の表層を溶解する作用が低
下する。また、含有量が１０．０重量％、特に１２．０
重量％であれば、酸洗処理液の安定性及び金属を溶解す
る作用ともに十分なものとなり、これ以上の量を含有さ
せる必要はない。このフッ化水素酸の含有量は１．０〜
８．０重量％、特に２．０〜６．０重量％とすることが
好ましい。この範囲の含有量であれば、上記のフッ化水
素酸の有する特定の効果が十分に奏される。

【００１２】更に、フッ化水素酸以外の無機酸は、第１
及び第３発明のいずれにおいても０．５〜１２．０重量
％含有させることができる。また、このフッ化水素酸以
外の無機酸は、第２発明では「０．５〜１０．０重量
％」、第４発明では「１．０〜１０．０重量％」含有さ
せることがより好ましい。無機酸が１重量％未満、特に
０．５重量％未満ではスケールの除去に要する時間が長
くなる傾向にあり、且つ白色度が十分に向上しないこと
がある。また、含有量が１０．０重量％、特に１２．０
重量％を越える場合は、スケールは短時間で容易に除去
され、白色度も十分に向上する。しかし、無機酸は過酸
化水素を分解する作用を有する。そのため、無機酸を多
量に含有する酸洗処理液では、初期の性能には優れるも
のの、繰り返しの使用によって処理液中の過酸化水素の
含有量が低下するという問題がある。従って、所要の過
酸化水素の含有量を維持するために適量の過酸化水素を
適時に追加する必要がある。また、酸洗処理液中の無機
酸の含有量の増加とともに、より多量の過酸化水素を追
加し、含有させる必要があるため好ましくない。この無
機酸の含有量は特に２．０〜８．０重量％とすることが
より好ましい。この範囲の含有量であれば、過酸化水素
の分解がより効率的に抑えられ、多量の過酸化水素を追
加する必要もない。

【００１３】上記「プリンアルカロイド」は、酸洗処理
にともなって処理液中に溶出してくる鉄イオン等の金属
イオンによる過酸化水素の分解を抑える作用を有する。
このプリンアルカロイドは、前記のようにエッチング、
化学研磨等の化学溶解処理に用いられる処理液中の過酸
化水素の分解を抑える安定剤としては知られている。し
かし、特定の無機酸を併用し、ステンレス鋼を酸洗処理
して、その白色度を向上させるための酸洗処理液に含有
される過酸化水素の分解を抑えるために使用することは
知られていない。プリンアルカロイドとしては、キサン
チン及びその誘導体であるテオフィリン、テオブロミ
ン、カフェイン等を用いることができる。また、アデニ
ン、グアニン、ゼアチン等を使用することもできる。

【００１４】第１及び第３発明において、このプリンア
ルカロイドは０．１〜３．０重量％含有させることがで
きる。プリンアルカロイドが０．１重量％未満では過酸
化水素の分解が十分に抑えられない。また、含有量が
３．０重量％であれば、過酸化水素の分解は十分に抑え
られ、長時間に渡って安定した性能の酸洗処理液を得る
ことができる。このプリンアルカロイドは特に０．２〜
２．０重量％、更には第２及び第４発明のように「０．
３〜１．０重量％」含有させることが好ましい。この範
囲の含有量であれば、過酸化水素の分解は確実に抑えら
れる。尚、プリンアルカロイドが１．０重量％、特に
３．０重量％含有されておれば、十分に安定な酸洗処理
液が得られ、また、プリンアルカロイドは高価でもある
ため、実用上は０．３〜１．０重量％の範囲の含有量で
十分である。

【００１５】本発明の酸洗処理液では、環境汚染の問題
がある硝酸を用いることなく、同等或いはそれ以上に白
色度に優れたステンレス鋼が得られることを特徴とす
る。酸洗処理は、酸洗処理液にステンレス鋼を浸漬する
ことによって行うことができる。また、この浸漬のみな
らず、スプレー等によって酸洗処理液をステンレス鋼に
吹き付けることによっても同様の効果が奏される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、実施例によって本発明を詳
しく説明する。ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を圧延
し、熱処理した後、矯正し、ショットブラストを施し
た。この前処理を行った長さ６０００ｍｍ×幅５０ｍｍ
×厚さ６ｍｍの試験片を用意した。この試験片に表１に
示す組成の酸洗処理液を３ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力でスプ
レー塗布し、スケールの除去及び肌荒れの程度（表１で
は「脱スケール」及び「肌アレ」と表記している。）並
びに白色度を評価した。結果を表１に併記する。白色度
の測定は色彩色差計（ミノルタ株式会社製、型式「ＣＲ
−２１１」）を用いた。

【００１７】尚、フッ化水素酸は５５．０％（重量％、
以下も同じ）水溶液を用い、酸洗処理液を１００重量％
とした場合に、フッ化水素酸として４重量％含有される
ように配合した。また、過酸化水素は３５．０％水溶液
を用い、過酸化水素として２重量％含有されるように配
合した。更に、リン酸及び塩酸並びに比較のために用い
た硝酸は一般に供給されているものを用い、それぞれ酸
として表１の量比となるように配合した。また、処理時
間及び処理温度は表１の通りである。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１の結果によれば、実験例１〜３のいず
れも脱スケール及び肌荒れについてはまったく問題はな
かった。また、白色度については、フッ化水素酸以外の
無機酸としてリン酸のみを使用した場合は、塩酸を併用
した場合に比べてやや劣っている。しかし、それでも硝
酸を用いた場合と同等以上であり、優れた性能の処理液
であることが分かる。

【００２０】尚、無機酸として従来使用されていた硝酸
を使用した実験例４では、脱スケール、肌荒れは同等で
あり、白色度も大きく劣ってはいない。しかし、この硝
酸を用いた場合は窒素酸化物の生成による環境上の問
題、廃液処理の問題等、大きな問題を有することは前記
の通りである。また、この表１の酸洗処理液にプリンア
ルカロイドの１種であるカフェインを０．３重量％或い
は０．６重量％配合して、同様にスケールの除去に要す
る時間、肌荒れ及び白色度を評価した。その結果はカフ
ェインを配合しない場合と同等であり、カフェインはこ
れら酸洗処理液の初期性能にはまったく影響を及ぼさな
いことが分かった。

【００２１】更に、表１の実験例の酸洗処理液にカフェ
インを０．５重量％配合し、酸洗処理を繰り返した場合
に、過酸化水素の所要の含有量、即ち１．５重量％を維
持するために追加しなければならない過酸化水素の水溶
液の量を求めた。フッ化水素酸、それ以外の無機酸及び
初期に配合した過酸化水素の含有量の影響を評価した
が、フッ化水素酸及び過酸化水素の含有量は追加すべき
過酸化水素量には影響しないことが分かった。

【００２２】尚、本発明においては、上記の具体的な実
施の形態に示すものに限られず、目的、用途に応じて本
発明の範囲内で種々変更した他の実施の形態とすること
ができる。例えば、下洗い、中洗い等と段階的に酸洗処
理する場合、下洗いにはフッ化水素酸以外の無機酸を含
有しない酸洗処理液を用い、中洗いにはこの無機酸を含
有する酸洗処理液を用いることができる。このようにす
れば無機酸による過酸化水素の分解を抑えることができ
る。一方、下洗いに本発明のフッ化水素酸以外の無機酸
を含有する酸洗処理液を用い、中洗いにはこの無機酸を
含有しない酸洗処理液を用いることもできる。この場合
はスケールが十分に除去されるとともに、表面にシミの
ない優れた品質のステンレス鋼を得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】第１及び第３発明によれば、過酸化水素
にフッ化水素酸を含む２種以上の無機酸を併用すること
により、スケールの除去が効率的になされるとともに、
無機酸によってステンレス鋼の表層の溶解が進み粗面化
される。また、Ｃｒを多量に含有する不動態皮膜も形成
され、ステンレス鋼の白色度が十分に向上する。更に、
プリンアルカロイドを配合することによって過酸化水素
の分解が抑えられ、酸洗処理液の安定性が高く、酸洗処
理液を繰り返し使用しても、それほど多量の過酸化水素
を追加する必要もない。また、従来の酸洗処理液では必
須成分として使用されることの多かった硝酸を含んでは
おらず、厄介な廃液処理等の問題もない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松山 真也 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (1) 過酸化水素、(2) フッ化水素酸、
   (3) リン酸及び(4) プリンアルカロイドを含有すること
   を特徴とするステンレス鋼用酸洗処理液。
2. 【請求項２】 上記酸洗処理液を１００重量％とした場
   合に、上記(1) 過酸化水素は０．５〜８．０重量％、上
   記(2) フッ化水素酸は１．０〜１０．０重量％、上記
   (3) リン酸は０．５〜１０．０重量％及び上記(4) プリ
   ンアルカロイドは０．３〜１．０重量％である請求項１
   記載のステンレス鋼用酸洗処理液。
3. 【請求項３】 (1) 過酸化水素、(2) フッ化水素酸、
   (3) リン酸、(4) 塩酸及び(5) プリンアルカロイドを含
   有することを特徴とするステンレス鋼用酸洗処理液。
4. 【請求項４】 上記酸洗処理液を１００重量％とした場
   合に、上記(1) 過酸化水素は０．５〜８．０重量％、上
   記(2) フッ化水素酸は１．０〜１０．０重量％、上記
   (3) リン酸及び上記(4) 塩酸の合計量は１．０〜１０．
   ０重量％並びに上記(5) プリンアルカロイドは０．３〜
   １．０重量％である請求項３記載のステンレス鋼用酸洗
   処理液。