JPS62208823A - 電解加工液 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中性塩水溶液電解加工液に関し、特にガスタ
ービンの動静翼の加工、％に空冷孔の電解加工用に有利
に適用しうる同加工液に関する。

〔従来の技術〕

超硬合金でつくられる部品や形状が複雑で、しかも機軸
な孔を多数加工するような編合には工作機械を用いて機
械的に加工することが困難であるため種々な加工法が研
究開発されている。

電解加工法もその一つであシ、機械加工が困難な超硬合
金でもこれを陽極とし適当な金属を陰極として電解液の
存在下で電流を通じると陽極となった超硬合金が電解液
中に溶出する現象を利用するものである。

加工効率や指度を向上させるため今日まで揄々な方法が
考えられている。特に電解液のむ類は電流効率に大きな
影響を与えるのみならず、電解加工操作、加工精度など
とも関係が強いため電解液の選定はｍ要な因子の一つで
ある。現在研究されたシ、実用化されている電解は概路
次の通シであシ、それぞれ利点、欠点があり万能的なも
のはない。

酸性電解液：主として硫飯が使用されている。

この液では後述する中性の電解液を用いた場合に発生す
る陰極部における水散化物の生成と付着現象がないため
、加工は円滑に遂行できるが、加工部材や電解加工装置
そのものが腐食損傷したり作業員の安全、衛生上にも問
題がるる。

ルカＩ）　（ＮａＯＨ，ＫＯＨなど）を添加して電解液
の水素イオン濃度（以下−〕を１０．５以上とすると陰
極部において水酸化物が生成してもこれがアルカリ溶液
中に溶解するため陰極部が水酸化物によって閉塞するこ
とがない。又、鉄系の材料もこの程度のアルカリ度であ
れば、腐食損傷することがない。しかしアルカリは人体
に対し大きな傷害を与えるため安全衛生上の問題がある
。

中性電解液：　Ｎａ０ｌ、　Ｎａ２５ｏ４、ＮａＮＯ３
などが代表的なものである。この電解ｔ＆は人体、被加
工部材、電解装置などのいずれにとっても安全であシ現
在最も広く利用されている。

しかし、この電解液では被加工部材から溶出した金属イ
オンが陰極の表面で水酸化物となって付着堆積する現象
がある。電解加工によって被加工部材に貫通孔をつくる
場合電解液が内部を流れるよう釦なっている陰極管では
水酸化物が管の内部に付着増株することとなるので電解
液が流れ難くなり加工を中止せざるを得なくなる。この
現象を化学反応式で示すと次のようになる。

陽極となる被加工部材は、電解液中に溶出する。

Ｍ−４Ｍ”　＋　ｎｅ　（但しｎは整数）・・・・・・
（１）陰極となる管の内部では金属の溶解はなく、陽極
の溶解によシ遊離したエレクトロン（ｎｅ）が陰極部へ
集ると共に電解質中には酸素も溶解しているため、次の
ような反応によって陰極部近傍の電解液はアルカリ性と
なる。

４ＨＯ＋　２０２　＋　８６　　　　　　４０Ｈ−この
ため陽極から溶出した金属（Ｍ）を含む電解液が陰極管
内部を通過するときＯＨ−と反応して不溶性の水酸化物
を生成して管の内面に付着堆積してその通路を狭まくす
る。

Ｍ　　＋ｎ０Ｈ−→Ｍ（ＯＨ）ｎ 〔発明が解決しようとする問題点〕 さきに述べたように、中性の電解液を用いた電解加工法
は、装置、被加工部材を腐食せず、人体に対しても安全
、衛生的であるが、長時間使用していると陰極管内に被
加工部材から溶出した金属が水酸化物となって付着、堆
積して通路をせばめ電解液の流れを悪くして遂Ｋｔｌ電
解加工ができなくなる欠点がある。

本発ＢＡは電解加工時に溶出する金属イオンが水酸化物
とならず、常にイオンの状態で電解質中に存在し、上述
の従来法におけるような欠点のない中性の電解液を用い
て電解加工しつる手段を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は電解によって溶出する金属とキレート化合物を
形成するキレート剤を添加してなることを特徴とする中
性塩水溶液電解加工液である。

本発明は中性塩の水溶液を’＊電解質する中性を無液（
以下、単に中性１鮮液という）にキレート剤を添加して
おき、被加工部材から溶出した金属が陰極管部へ送られ
た場合でも、キレート剤と反応して、水酸化物をつくる
ことなく、常にイオンの状態で存在し、陰＆省内部で発
生する閉塞現象を防止しようとするものである。

〔作用〕

中性電解液中にあらかじめエチレンジアミン四酢酸二す
）ＩＪウムニ水塩（ＥＤＴＡ）、１，２−ジアミノシク
ロヘキサンテトラ酢酸（ＤＣＴＡ）、ジエチレントリア
ミンペンタ酢ｌ１ｋ（ＤＴＰＡ）、エチレンクリコール
ビス（２−アミンエチレンエーテル）テトラ酢酸（ＲＧ
ＴＡ）　、２−とドロキシエチルエチレンジアミントリ
酢＠　（ＨＥＤＴＡ）、ニドソロトリ酢酸ＣＮＴＡ）な
どのキレート剤を加えておくと、ｔｔｉ極の被加工部材
から溶出した金属と反応して、次に示すような複雑な構
造をしたイオンとなって電解液中に存在することとなる
。ＥＤＴＡを例によってその反応を示す。

さらにこの反応から明らかにＥＤＴＡと反応した溶出金
属は隘イオンとして電解液中に存在しているため陰極管
内部を通る際には陰極管と反発して近寄らないため管の
内＠通過は極めて円滑に行なわれることとなる。

以下、本発明を実施例をあけてその効果を立証するが、
実施例において使用した電解加工装置の概要を第１図に
示す。

被加工部材１と陰極管２はそれぞれ直流電源５から出た
１！線４によって接続され、ステンレス鋼製の電解加工
容器中５に納められている。

一方電無液６は貯槽７に必要量だけ準備され、フィルタ
８を通シ加圧ポンプ９によって加圧された電解液が配管
１０によって陰極管２へ供給され電解加工に使用される
。電解加工後の液は加工容器５の底部から配管１１によ
って貯槽へ戻るようになっている。このようＫして電解
液は循環して使用できるようになっておシ又隘極管２も
ｔＳ加工の進行に伴って自動的に被加工部材との間隔を
一定に保つような機種が設けられているかここでは省略
している。

実施例１ 本発明の効果を調査するため次に示すような電解液と被
加工部材を用いた。実験に用すた電解加工装置の概要は
第１図に示す通りであシ、次に示すような実験条件で加
工を行った。

電解液：硝酸ナトリウム水溶液比重１．１８（ａ量１５
ぷ） 被加工部材：Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金 （２池類）（１′！ｉｉ類） （化学組成は第１表に示す） キレート剤：　ＥＤＴＡ　　電解液中に８％添加被加工
部材の寸法は横５０Ｂ×巾５０Ｂ×長さ４００ｗ１の角
柱で陰極管材の直径１．２酊のものを用い長さ方向に電
解加工した。

評価は長さ方向に電解加工した際の加工深さによって実
施したが、電解電流は３Ａ、電解温度は５０〜４０Ｃで
ある。尚評価の比較として硝酸ナトリウム水溶液のみの
電解液とｇＤＴＡ添加−＆によって加工し７を場合の加
工深さをもって性能を評価した。

第２表はこの結果を示したもので、従来の比較液では２
８０〜５２０ｘｍの加工深さにおいて、すでに陰極管２
内部に水酸化物の生成、付着〈よる閉塞現象が発生した
のに対し、本発明の電解液を用いた場合には閉Ｍ現象は
見られず４００ｎの深さを完全に加工することができ、
そのままの状態で再度４００ｆｌの加工に成功した。又
この液ではＮ１基合金、Ｃｏ基合金とも問題なく貫通加
工することができた。

第１表 実施例２ 実施例１と同一の装置を用い同じ電解条件、電解液を用
いて孔あけ加工を繰返し実施し、本発明の電解液の性能
持続特性を調査した。但しこの実施例では被加工材の寸
法を横５０龍×巾３０Ｉ！ＩＩ×長さ２００Ｂとし、長
さ方向に貫通孔をつくる加工を行なった。又この実施例
では電解液量は前記と同様１５ノ一定として循環使用す
ることとした。

第５表はこの結果を示したもので、比較法では実施例１
から明らかなように２８０〜５２０關の貫通性能を備え
ているため長さ２００龍の孔あけは問題な〈実施できた
。しかし、同じ電解液を繰返し循環使用していくと電解
液中に被処理材から溶出した金属イオンやその水酸化物
量が多くなる結果、隘極管への水酸化物の付着と堆積が
次第に大とな９８〜１２回の孔あけ加工回数で陰極管内
の電解液流れが停止し加工不能となった。

これに対し本発明の電解液は２０回の孔あけを行っても
閉塞現象は行なわれずその性能が長期間維持されること
が確認できた。

第３表 実施例５ 実施例１及び２ではキレート剤としてＥＤＴＡを使用し
たが、これ以外のキレート剤について実施例１及び２と
同じ電解条件で加工を行った。

本実施例に使用したキレート材は次の通シである。

（１）　１．２ジアミノシクロヘキサンテトラ酢酸（Ｄ
ＣＴＡ） （２１ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）（
３）　　エチレングリコールビス（２−アミンエチレン
エーテル）テトラ酢＠（ｚｅ’ｒＡ）（４）２−ヒドロ
キシエチルエチレンジアミントリ酢酸（ＨＥＤＴＡ） （５）　　ニトリロトリ酢酸（ＮＴＡ）電解実験の結果
（１）〜（５）すべてのキレート剤を使用してもＥＤＴ
Ａ同等もしくはそれ以上の効果が認められた。本実施例
で使用したキレート材はすべてＮｉ、Ｃｏイオンなど被
加工材の主成分と反応してキレート化合物として電解液
中に存在させる性能を有することが艮好な結果を示す原
因であると考えられる。

以上のキレート剤はＮｉ、Ｃｏ以外にＦｅ、Ａ／、Ｔｉ
。

Ｏｒ　　とも反応する性質をもっているのでこれらの元
素を主成分とする被加工材に対しても有効に作用するこ
とがうかがえる。

実施例４ 実施例１〜５の電解加工は硝酸ナトリウムを電解液とし
て使用したが、Ｎａｐ／、Ｎａ２５ｏ４などの中性電解
液を用いてもキレート剤の効果が得られた。

本発明は以上の実施例の結果よシ全ての中性電解液に対
し有効に作用するものと考えられる。

更に本発明者らは、 山　　１ｉｆｔ　１　１　　り／７′１　ｈｉｕＮｎ−
青婉館ｒｌ−ｋｔ　１　　ｎ　　Ｃ；　ｎＮａ０１　　
の水溶液を容量比でｓｏ：ｓｏになるように混合し、こ
れにＥＤＴＡ８ｊ’／−６となるように添加し次もの （２）　　比重１．１２の５ａＮｏ３の水溶液−比重１
．０７のＮａ２５ｏ４　　の水溶液を容量比でｓｏ：ｓ
ｏの割合で混合し、ＤＴＰＡＩ　０１７ノになるように
添加したもの （３）　　比［１，０７のＮ　ａ　２　Ｓ　Ｏａ　　Ｏ
水溶液に比重ｔｏｓのＮａＱｌ！　　の水溶液を容量比
で５０：５０忙なるように混合し、これにＫＴＤＡａ＆
／Ｊとなるように添加した 各電解液をつくシ、実施例１の操作条件で電解加工を行
った結果キレート剤を添加しない電解液では２５０〜２
８０ｍ深さの加工が限度であったが本発明の前記（旧２
１　（３１液は倒れの合金に対しても４００１１１の加
工に成功した。

〔発明の効果〕

（１）　中性の電解液を使用する電解加工法において、
電解液中にＮｌ、Ｏｒ、Ｇｏ、Ｆａ、Ａｚ、Ｔｉなどと
キレート化合物を生成するキレート剤を添加１−ておく
ことによって、陰極管内部の溶出金属の水酸化物の生成
とその付着現象を防止することができ、しかもその性能
が長期間持続することが明らかとなった。

（２１本発明では被加工材としてＮ１２！−合金とＣＯ
基合金を用いたがキレート剤と反応してキレート化合物
を生成する金属元素を有する金属材料でめれば、本発明
の電解液を適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において用いｆＣ’４解加工装
置の概略図を示すものである。 復代理人　内　１）　　明 復代理人　萩　原　亮　− 復代理人　安　西　篤　夫 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解によつて溶出する金属とキレート化合物を形成する
   キレート剤を添加してなることを特徴とする中性塩水溶
   液電解加工液。