JPS60177184A - 硬質金属表面精製法 - 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】 かなりの程度まで、金属部品の上に作られた電気めっき
の品質は下方表面の性質によって異な゛るロ一般に、ク
ロム、ニッケル等で電気めっきされるべき、又は他の型
式の装飾又は保護コーティングが設けられるべき基質は
非常に滑らかでありかつ実質上欠損のないことが極めて
重要である。この目的のために摩砕及び研摩装置を使用
できる；しかしながら、この方式ではごく限られた程度
の改良が得られるだけで、この操作は微細研摩粒子及び
他の異物を表面に宮浸させる傾向を示し、酸洗い又は浸
入洗浄による次の処理を必要とする。マス仕上装置（例
えば、振動機械、開放及び閉鎖通気タンブラ等）を広く
使用して金属表面の品質を改良するが、従来のグラクチ
スは一般に不当に長い期間を要し、そしである場合には
究極の精製が得られない。最後に、化学仕上技術（例え
ば腐食又は光沢浸漬）もまた広く使用するが、これらは
特徴的に表面から過剰鍛の金属を除去し、これは多くの
明白な理由のため、特に処理される部品に厳密な公差を
保つことが必要な時に望ましくない。

作業片の表面に特定の物質を適用することにより切削工
具の作用を容易にすることは普通のデラクチスである。

例えば、米国特許第２．２９８．４１８号でＲｏｅｓｎ
ｅｒ等はより高い切削速度とより大きな切削厚さは化学
溶液例えばリン酸塩の使用により得ることができること
を開示する。当業者に周知のように、この技術では化学
物／Ｊ［により調質されるのは金属表面よりむしろ切削
工具である：目的は勿論最大のバイト及び切削速度を可
能にすることであり、高速の金桝除去を得ることを得る
ことである。

米国特許第５．５９３．４１０号でＶ′ｉ’１”ａ７１
ｏｒは雄及び＃Ｊ！部材を一致させかつ共にフイ′ット
させて突出物の除去を行なう、鋳造及び仕上工具又はダ
イスのための方法を教示する。このダイス部材な振動機
械に装着し、そして活性溶液（例えば硫酸銅）に浸漬し
てマツデング面を化学的に変える：研摩グリッド又は粒
子を挿入してもよい。

リン酸の特定のエステル化反応生成物が米国特許第３．
９３２．２４３号に従ってＱｈａｎｇ等により使用され
て金属物品の表面をマイクロ腐食する；従来のバレル又
は振動仕上機により処理を行なう。

マス仕上装置も米国特許第３．９７９．８５８号で８ｅ
ｍｏｎａ等により化学促進剤溶液と共に使用されて仕上
時間を短縮しかつ鋳造品に滑らかな均質表面を供する。

使用した化学促進剤溶液は低級脂肪族酸を含み、そして
１．１から１．９の…範囲に保たれる。

一般に化学的手段により、金属物品の表面修正に関する
他の米国特許の例は下記の通りである：Ｗｈｅｅ１ｅｒ
の第２．６６３．９２８号；　Ｅｌｌｉｓ、　Ｊｒ、の
第２．７３９．８２２号；　Ｂｎｙｄｅｒ等の第３．０
６１．４９４号ｇ　’Ａｔｗｅ１’ｉの第３．２５９．
５１７号Ｈ’ＹＯｕｎｇ、　Ｊｒ。

等ノ１４３．２９１，６６７号；　Ａｃｈｅｎｂａｃｈ
の第゛３．３７３．１１３号；　Ｈ＆ＪｎｉｌｔＯｎの
第３．６３５．８２６ＣＲｅ、　２７．６６２として再
特許）　ｉ　Ａｎｇｅｌｌの第３．６５０，８６１号；
　Ｍａｎｎの第３．６５４，００１号ｉ　Ｒｈｅｉｎｇ
Ｏｌｄ等の第３，７１９，５３６号；　ｓｈｉｇａの第
３，９０５，９０７号Ｂ　］１ｊｒｉｏｓｏｎ等の第４
．０８６．１７６号及びＡｓｐｎｅｓ等のｉＪ４，３８
０．４９０号。Ｂａｆｚ−ａｎｅｋ等のＶｉｂｒａｔｏ
ｒｙＦｉｎｉｓｈｉｎｇＷｉｔｈ　Ｏｈｅｍｉｃａ’ｌ
　Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ”と称される論文では、欠
損亜鉛ダイス鋳造を救済するための、及び／又は電気め
っき用鋳造品を製造するための振動仕上法を教示し、こ
こで重硫酸ナトリウムとジクロム酸ナトリウムの光沢浸
漬溶液が用いられる。仕上時間の１０倍の促進及び高品
質の表面の達成がこの著者達により報告される。

前記に例示したような、金属表面の改良に対する技術の
改良に向けられた広い活動にかかわらず、高いレベルの
表面精製（即ち、水平化、まくれ除去、及びアール又は
エツジ改良）が迅速にかつ有効に、そして最少址の全滅
除去で製造できる方法に対する要求が残る。

かくして、本発明の広い目的はごく短期間の間でかつ最
少址の表面金属除去で全桟表面が筒度の滑らかさに精製
できる新規な方法を供することにある。

本発明の更に特別な目的は表面精製のために必要な時間
が従来の方法より約２５から８０％程度の率まで減少す
るような方法を供することにある。

更に特に、本発明の目的は１５ＡＡ以上から７０島程度
の高い初期粗さ値を有する作業片上に６時間以内、好ま
しくは約２から４時間の間で５から１０の範囲内の算術
平均（ＡＡ）粗さを有する金属表面を作ることにある。

本発明の別の目的はマス仕上装置の生産性を大きく増加
でき、表面精製のコストをかなり減少でき、そして酸洗
い及び浸入洗浄のような続く処理に対する必要性を最小
にでき又は省略できる方法を供することにある。

約１５以上の算術平均粗さ値の硬質金属表面を有する多
址の対象物からなる、エレメントのマスがマス仕上装置
の容器に導入される方法で本発明の前記の目的及び関連
した目的が容易に達成されることか現在判明した。酸化
条件下で、エレメントの一塊を迅速反応の可能な液体物
質で湿潤させ対象物表面の金属なかなり減少した硬度の
安定フィルムに化学的に変換し、そしてこの金属表面を
液体物質で湿潤状態に保ったままこの一塊を迅速にかき
まぜてそのエレメント間に相対運動と研摩接触を生じか
つ液体物質の連続した酸化を生じさせる。液体物質の反
応性と塊りのかきまぜの強度は少なくとも目に見えるレ
ベルで金属表面上に安定フィルムを保つように調節され
る。約１４以下、そして好ましくは約１０以下の算術平
均粗さの仕上げを生ずるのに十分な時間かきまぜを続け
る；その後に、一般に金属表面から安定フィルムを溶解
するように対象物を処理する。

本方法の好適具体例では、マス仕上装置に導入されたエ
レメントの一塊は多址の研摩仕上媒体な廿み、そして６
時間以内の間にかきまぜ工程を行なう。一般に、この表
面は鉄、銅、亜鉛、アルミニウム、チタン及びこれらの
合金からなる群から選択された金属で作られ、そして安
定フィルムは基質金属の酸化物、リン酸塩、シュウ酸塩
、硫酸塩及び／又はクロム酸塩からなる。かくして、対
象物表面の金属に化学的に変換するように利用される液
体物質は通常には基ニリン酸塩、シュウ酸塩、硫酸塩、
クロム酸塩及びこれらの混合物、の一つ又はそれ以上を
含有する溶液であり、そしである場合には、この物質が
更に酸化剤を含むことが好ましく；一般に、この液体物
質は酸性−値を有する。過酸化物化合物と組合わせてリ
ン酸塩及びシュウ酸塩の基を官有する浴液はしばしば鉄
金属表面を精製するために特に有効であることが判明し
そしてトリポリリン酸塩、シュウ酸及び過酸化水素から
製造できる。

当業者に認められるように本発明の方法の実施には本錘
的に何れの型式のマス仕上装置を使用できる。　・　−
一　−一最 も一般的に、振動装置を使用するが、開放タンブラ装置
、通気閉鎖タンブラ装置及び遠心仕上装置も所望に応じ
て使用できる。この装置な通常の方式で操作し、金属作
業片の性質及び所望される結果に応じて、研摩媒体を加
え又は加えなくともよい。ここで使用する用語の６エレ
メントのマス″とは処理されるべき金属表面対象物そし
てまた使用される＠摩マス仕上媒体の両方を包＠するこ
とは了解されるべきである。周知のように、代表的な媒
＃−は石英、花コウ岩、天然及び合成酸化アルミニウム
、炭化ケイ素及び酸化鉄を宮み、これはポーセレン、グ
ラスチック等の晶質内に保持される。本発明の実施では
、金属鋳造又は鍛造に初めに粗い仕上操作、例えば１５
０グリツド仕上まで摩砕又はベルチングを行ない、そし
て本発明に従った処理の前に鉄金鵡部品を通常には脱ス
ケール及び水洗いする。

伝統的に、マス仕上装置を用いて行なう従来技術法に使
用する組成物はＲＯθ５ｎｅｒの前記の待針に記数され
る切削操作におけるように潤滑性を供し、又は部品から
摩砕される又はｖ１Ｍ媒体から離脱される粒子の再沈着
を阻止する意図を有するものである。他方、本願の方法
は基質の金属を減少した硬贋の組成物に変換できる化学
物質に依存した独特性にあると思われ、この組成物は物
理的かつ化学的に安定なそして目に見えるフィルムとし
て基質上に存在する。

この方法が滑らかでかつ実質上欠損を含まない表面を生
ずる高いレベルの有効性は金属の比較的軟い化学変換組
成物の形で２高い点の選択的除去に寄因して因ることは
明らかである。かくして、化学物質での初期処理に応じ
て、全表面が変換コーティングの層又はフィルムで迅速
に覆われるようになるが、使用した研摩媒体を用いて又
はなしで、部品のお互いの研摩作用が基質のより上昇し
た部分のみを除去する傾向を示し、コーティングの平形
の区域をそのままに残す。この化学物質で金属表面を定
常的に湿潤させることにより、安定なコーティングが連
続してそれ自体修復し、裸の下方金属が研摩により新た
に露出されて比較的軟いフィルムの〃［規な層を供する
。

この部分が隣接の区域より商いままである場合には、粗
さが本質的に排除されるまでこれはこすり収られ続けら
れよう。

本願方法の実施で使用される化学物質の作用は溶液の光
沢浸漬又は腐食剤型式のものと全く異なることに注目１
−べきである。この溶液は作業片の全表面から金属を不
均一に溶解する；それ故に水平化はずっと劣った有効性
で進みかつ過剰散の表面金属を除去する。

また、本願方法で使用する溶液はその作用に付随してい
る若干の潤滑性を供するが、実際には本発明の目的の達
成には助けにならない。前記のように、潤滑は切削操作
を容易にする；しかしながら、総体に必須であるものよ
り深く表面に浸透すすることはここで追求する目的に相
反しており、その理由はこれか不当な址の基質物質を除
去する結果を生じ、反対にＱｒ望の精製のレベルの達成
を失敗させる傾向を示す。

製造されたフィルムか目に見える要件に関して、これは
化学物質の有効性を確実にする実際的方法として本質的
に役立つ。かくして、少なくとも処理物質の効果（基質
自体ではないとしても）を観察できないことはフィルム
が本方法を成功して実施できるには不適当な安定性のも
の又は不適当な厚さのものの何れかである経験的証拠に
なる。

使用した液体の址は研摩作用を通して除去されたコーテ
ィング区域の連続したかつ本質的に瞬間の修復を確保す
るように、湿潤状態に処理部品の全表面を保つものだけ
でよい。使用した液体の容置はエレメントの一塊を浸漬
する址（装置が静止している時）より実質上少ないこと
が肝要であり、その理由はさもなくば化学物質と全編表
面の酸化が阻害され、順次に金属変換と究極の精製の効
率を実質上域する。更に、振動マス仕上装置を使用する
時には、部品容器の過剰充満は必要な研摩作用を生ずる
のに適した振動と相対運動を厳しく阻害し又は実際に排
除する。代表的に、この液体物質は容器の底部でための
みを構成するのに十分な址で設けられ、そして一般に全
容積の約１５から２５％を構成する◎ 商業＠に明らかなように、使用した−［摩媒体の皺は歩
くの装置、例えば表面特性、処理される部品の組成、変
換コーティングのために使用される溶液の組成、操作の
温度、得られるべき精製の程度と速度等に応じて異なる
。ＡｉＪ記のように、粉末−ト摩剤の添加と共に又はな
しで、部品上の部品（ｐａｒｔ−ｏｎ−ｐａｒｔ　）に
基づいて操作を実施できる。

金属基質上に作られた変換コーティングにより示される
性質は本方法の成功した実施にとり決定的にＭ要である
が、このコーティングを作るために使用した液体′！ｌ
ｌＪ質の調合はそうではない。この組成物は操作条件下
、基礎金属の比較的軟い反応生成物を迅速にかつ有効に
生ずることができなけれはならず、そしてこのコーティ
ングは除去が溶解よりむしろ王として精練又は研摩１ｃ
より起こることを確保するように液体隊体に実質上平俗
性でなければならない。

この液体物′１！［は一般に水と本質上変換化学品から
なるがまた任意にかつθ［望によりｖ他剤そしである場
合には安定剤及び／又は湿潤剤を注む、約４０恵駄％ま
での活性成分からなる。添加成分の址は悪影譬なしに浴
解匿の限界を越えることに注目すべきであり；夷ｖｌＡ
に、不溶性画分の存在は操作の途中液体物質の補給のた
め活性成分の供給を保持する観点から有益である。

更に特別の見地から、そして含まれる金属基質ＫＬｒじ
て、この活性成分は代表的にリン酸塩又は酸、父はシュ
ウ酸、シュウ酸ナトリウムとこれらの混合物等を含む；
硫酸又は重硫酸す）　ＩＪウムからの硫酸塩との混合物
、又はクロム酸又はクロム酸ナトリウムからのクロム酸
塩との混合物も有効である。更に、浴の各々はｌ当り約
０．０５から０．５　ｇの種々の公知の活性剤又は促進
剤の任意のもの、例えば亜鉛、マグネシウム及び鉄のリ
ン酸塩、並びに有機及び無機酸化剤、例えば過酸化物、
メタ−ニトロベンゼン及び塩素酸塩、亜塩素酸塩、硝酸
塩及び亜硝酸塩化合物を會むことができる。

使用した場合には、酸化剤は一般に全液体物質の型針で
、０．５％の最少址で、３０％までの量で注まれ、好適
な最大ｉｔは一般に約１０％である。比率と盾は広く変
えられるが、使用した成分の製置が過剰でないことが重
要であり、その理由は不当に高い速度の反応、そして過
度の全綱除去が生ずる傾向を示すからである◎ 本方法の効能の例示が下記の例である。

例１ へ′−トＡ ４立方フイートの振動仕上装置を使用して、アルカリ性
ケイ酸塩と湿潤剤を含む標準バニシ化合物をガロン当り
４オンス含有する従来プラクチスの例となる試験溶液を
調製する；汚れと研摩による金属粒子を懸濁させ、そし
て処理される物品の表面に潤滑を供することによりこの
溶液が作用する。またこの試験溶液にはセラミック＆ｌ
ｔ中の酸化アルミニウムからなる研摩媒体が言まれる（
粒子の約２０％負荷）。部品は１５０グリツド仕上まで
ベルトかけされた硬Ｘ鋼であり、そして約９０から１１
０−Ｆの温度で操作を実施する。

下記の第１表は３回繰返し試験中生じたデータを記載す
る、時間は時（ｈｏｕｒ’　）で、表面仕上（ｐ−５”
ホンメルチスターにより測足した）はＡＡ粗さでありそ
して型針はダラムである。

前記のデータから、２４時ｔ＆１１の後、…■記の調合
を利用する表面精製の最大レベルが得られることが判る
。２５　ＡＡの最終仕上は殆どの続くめっき操作に満足
すべきものと思われない；光沢ニッケルめっきのため容
認し得るには、約１０の最大ＡＡ値が望まれる。

バートＢ 同一型式と品質の金拠部品と研摩媒体を使用し、同一の
温匿範囲内でパー）Ａの工程を繰返すが、本発明の概念
を具体化する、安定な、比較的歌いコーティングを生ず
ることができる溶液を使用した液体物質を収換える。艮
に特に、この液体物質は１５％のトリポリリン酸ナトリ
ウムと８５％のシュウ酸からなる混合物の水のガロン当
り８オンス、多能のリン酸安定剤をき有する過酸化水素
の３５％水浴敵の、欣体債員の全車址に基づいて、１．
０％からなる。Ｆ記の第２表に部品の幾つかのバッチを
使用して実施した試験の結果を記載する。

舶１寸のしは■ ？−娼 霞１− Ｃ％Ｊ（イ）寸Ｌｎ℃ 益【０寸ＬＯ℃ 前記から、最初に５９−６５　ＡＡ粗さを有する、硬質
鋼部品の表面が約５時間の間に５Ｍの数値まで精製され
ることが判る。本例のパー）Ａとして実施された試験で
得られたものより著しく良好な結果が操作の初めの時間
に実現される。

パー　ト　Ｃ 前記の’［’ａ７１Ｏｒの米国特許第３．５９３．４１
０号の記載に従って、そして１９８６年刊″Ｍｅｔａｌ
Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　Ｇｕｉｄｅ　Ｂｏｏｋ　Ａｎｄ　
Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ″　第　４６４頁に記載される銅浸
漬析出溶液を使用して、浸漬析出物を前記に使用したも
のと同一型式の鋼部品の上に作る。この浸漬溶液はガロ
ン当り２オンスの硫酸銅とガロン当９０．１オンスの硫
酸からなる；操作を室温で行なう。６回の試験ランの結
果を下記の第６表に示″′Ｉ′： 前記の結果から判るように、著し１表面精製なしに過剰
の金属が除去されるので、操作の４時間後試験を中止す
る；記載のＡＡ値に示されるように孔あけと劣化が歓談
され、そして水素脆弱化が起こると思われる。明らかに
、Ｔａｙ１０ｒ特許で使用のため記載される溶液は不必
要に起こる酸化により、本発明の方法には不適である。

本発明の実施に有効である他の液体物質げ添加した少敞
のフッ化アンモニウムと共にリン酸モノナトリウムの水
浴液である；これハ待にステンレス鋼部品に対して有効
であり、フッ化物は天然の酸化物層を溶解するために役
立つが基質の実質上の腐食を避けるように注意深く調節
された皺で使用される。水中のシュウ酸ナトリウムとミ
ターニトロベンゼンの混合物は亜鉛部品に使用のため有
効であり、そして等量の亜硫酸ナトリウムとリン酸モノ
ナ）　ＩＪウムの水性混合物及び０．９％のジクロム酸
カリウムと９９．５％のリン酸カリウムの水性混合物の
両方は硬質鋼対象物に使用のため有効であり、勿論後者
の組成物は排出前に実施しなければならない廃棄物処理
操作の見地から若干望ましくない。

温度は一般に臨界的でないが、これは金属変換の速度に
関してかなりの効果を有することが認められよう；液体
物質の強度に応じて、室温から約１５０　’Ｆ’の範囲
に及ぶ温度が通常には実際の事項として使用されるが、
より高温の操作は確かに可能である。前記のように、変
換コーティング調会品のＰ＋１は一般に酸性側であり、
そして好ましくは約１．１から６．５の範囲内にある。

しかしながら、これはまた液体物質の特定の組成、処理
される金Ａ５）表面等に依存する。最後に、マス仕上工
程の最後に変換コーティングを除去することは一般に望
ましいが、このコーティングは腐食に対して保映障壁と
してＬ［望の作用に役立ち、そして）’ｊ’ｒ　’ｉｌ
ｔに応じて塗布され、ろう掛けされ、油がけされ又は他
に特定の目的のために処理されるので常にそうであると
は限らない。

かくして、本発明は比較的短期間でかつ最多能の表面金
属除去で、高度の滑らかさまで金縞表■を＃を製できる
新規な方法を供する。従来の手段により表面精製のため
必要な時間は約２５から８０チ程度の率で減少される；
特に５がら１ｏの範囲内の算術平均粗さを有する表面が
約７０ＡＡ又はそれ以上の初期粗さを有する作業片で約
２から４、　時間の間で得られる。本発明によってマス
仕上装置の生産性が大きく増大でき、そして優れたレベ
ルの表面精製が従来可能であったものより低いコストで
得られる。

代理人　浅　村　晧 第１頁の続き ０発　明　者　ロバート　ジー、ゾビ アメリカ合衆国コネチカット州すウスベリイ、リンデン
レーン　１１３ 手続補正書（自発） 昭和５９年１２月１０口 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第２２２８４９　号 ２、発明の名称 硬質金属表面精製法 ３、補正をする者 事件との関係　特Ｉ！出願人 住　所 氏　名　レム　ケミカルズ、インコーボレーテツド（名
　称） ４、代理人 ５、補正命令の１旧］ 昭和　年　月　口 明細書の浄１　（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ＩＩＡ、マス仕上装置の容器に約１５以上の算術平均
   粗さの仕上を有する硬質金属表面を有する多旨の対象物
   からなるエレメントの一塊を導入すること； Ｂ、酸化条件下で、実質上減少した硬度の実質上安定し
   たフィルムへ前記の表面の金属を化学的に変換する反応
   のできる液体物質で前記のエレメントの一塊を湿潤させ
   ること、 Ｃ６前記の物質で湿潤状態に前記の表面を保ったまま前
   記のエレメントの一塊を迅速にかきまぜ、このかきまぜ
   が前記のエレメント間に相対運動と１が１摩接触を生じ
   そして前記の液体物質の連続した酸化を生ずること、そ
   して Ｄ−前記の金属表面上の前記のフィルムを少なくとも目
   に見えるレベルに株りように前記の物質の反応性と前記
   の一塊のかきまぜの強度な詞節し、約１４以下の算術平
   均粗さ数値の仕上を前記の金属表面上に生ずるように前
   記のかきまぜ工程を続けること、 をざむことを特徴とする硬質金属表面を精製する方法。 （２）前記のエレメントの一塊が多警のマス仕上媒体を
   含む特許請求の範囲第１項に定義した方法。 （３）前記の対象物表面の金属が鉄、銅、亜鉛、アルミ
   ニウム、チタン及びこれらの合金からなる群から選択さ
   れる特許請求の範囲第１項に定義した方法。 （４）　前記の安定なフィルムが酸化物、リン酸塩、シ
   ュウ酸塩、硫酸塩及びクロム酸塩からなる種類から選択
   された前記の金属の少なくとも一つの化合物からなる特
   許請求の範囲第３．！ｊｔｊに定義した方法。 （５）　前記の液体物質が活性変換コーティング成分と
   してリン酸塩、シュウ酸塩、硫酸塩及びクロム酸塩の基
   、及びこれらの混合物からなる群から選択された基を含
   有する特許請求の範囲第１項に定義した方法。 （６）前記のＴｈ’Ｊがその重置に基づいて約０．５か
   ら３０係の有効量の酸化剤を更に含む特許請求の範囲第
   ５項に定義した方法。 （７）　前記の物質が約７以下の両値を有する特許請求
   の範囲第５項に定義した方法。 （８）前記の液体物質が前記のマス仕上装置容器の約１
   ５から２５容ｔ％に等しい量で供される特許請求の範囲
   第１項に定義した方法。 （９）　前記のかきまぜ工程を約６時間以下の間続ける
   特許請求の範囲第１項に定義した方法。 ｔｌｌ　生じた前記の算術平均粗さ数値が約１０以下で
   ある特許請求の範囲第１項に定義した方法。 ｔｔｎ　前記の金属表面から前記のフィルムを除去１−
   る余分の最終工程な會む特許請求の範囲第１項に定義し
   た方法。 ｕ２１　前記の液体物質が活性変換コーティング成分と
   してトリポリリン酸塩とシュウ酸の混合物を含む特許請
   求の範囲第１項に定義した方法。 ａ漕　前記の混合物が約１５ｍ！％のトリポリリン酸塩
   と８５重量係のシュウ酸を含む特許請求の範囲第１２項
   に定義した方法。 α４　前記の調合品が更に酸化剤を含む特許請求の範囲
   第１２項に定義した方法。