JPS635479B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、チタン又はチタン合金材料の表面ス
ケール除去方法に関するものであり、特にはフツ
酸＋硝酸の酸洗液を使用して電解酸洗を行うこと
により表面スケールを除去する方法に関する。 チタン又はチタン合金材料においては、熱間加
工や熱処理によつて表面に酸化スケールが発生す
るので、爾後加工を行う前にスケール除去を行う
ことが必要である。例例えば、ホツトコイルの冷
間圧延や熱処理後の圧延を実施するに当つては、
この表面スケール除去処理が行われる。 チタン又はチタン合金の酸化スケールは一般に
酸洗で除去しているが、これは酸化スケールを溶
解させるよりもむしろ、スケールの孔や割れ目か
ら滲透した酸洗液が素地のチタンを溶解すること
により酸化スケールを取り去るものである。従
来、酸洗液としては、フツ酸＋硝酸若しくはフツ
酸＋塩酸の混酸溶液が使用されてきたが、溶解力
が比較的強いため、酸化スケールの下側の素地の
チタンを深さ方向にかなり溶食し、チタンを無駄
に溶解するばかりでなく、これにより酸洗液の老
朽化を早めると共に刺激臭の有害ガスを多量に発
生する。更に、溶食深さが均一でなく、でこぼこ
のある表面を形成して酸洗肌を悪化させる。 上記欠点を呈さない酸洗液としてフツ酸＋硝酸
の混酸溶液が知られている。しかし、このフツ硝
酸酸洗液の重大な欠点は酸洗に長時間を要するこ
とである。チタンストリツプ等製造工程ラインで
の酸洗は短時間で実施しうることが必須の要件で
ある。従つて、酸洗液の老朽化、酸洗肌、有害ガ
ス等の問題のないフツ酸＋硝酸水溶液を酸洗液と
して使用して酸洗時間を大巾に短縮できる技術の
確立が望まれている。 酸洗を短時間に完了する為に採用される方法と
して電解酸洗がある。これは主として鉄鋼分野で
採用されてきたもので、硫酸浴中での陰極電解酸
洗（材料が陰極）及び陽極電解酸洗（材料が陽
極）が知られている。しかしながら、チタンにつ
いては、従来行なわれてきた電解酸洗方法では、
ほとんど効果がないことがわかつている。わずか
に、陽極電解と研磨ベルトを併用した酸洗方法が
効果があると提唱されているにすぎない（特開56
−156799）。しかし、この方法では、酸洗装置の
中に研磨ベルトを設置する必要が生じ、大きな問
題がある。 こうした状況の下で、本発明者は、フツ酸＋硝
酸水溶液を酸洗液としてチタン乃至チタン合金材
料を酸洗するに当り電解法の併用について検討を
重ねた結果、適切な条件を選定することによつて
電解酸洗を行うことができ、それによりフツ硝酸
酸洗の時間の大巾な短縮に成功した。本発明にお
いて必要とされる条件は次の通りである： (1) フツ酸＋硝酸の混酸水溶液を酸洗液として使
用する。 (2) チタン又はチタン合金材料を酸洗液に浸漬後
材料の電位が1V（VS.S.C.E.）以上となるよう
外部から電位を印加する。 (3) ５秒以上印加電位を適用する。 (4) ５秒以上の電位印加後、印加電位を止めてし
ばらく材料を酸洗液中に保持するか、域いはカ
ソード電流が増加する方向に電位を与える。 (5) その後、材料表面を払拭する。 この条件の下で酸洗を実施することにより、フ
ツ酸＋硝酸の酸洗液でもつて、硫酸＋フツ酸域い
は塩酸＋フツ酸と同じ若しくはそれ以上の速度で
の酸洗が可能となり、しかもフツ酸＋硝酸による
酸洗の長所は一切損われない。 斯くして、本発明は、チタン又はチタン合金材
料をフツ酸＋硝酸の混酸水溶液中に浸漬して酸洗
を行うことにより表面スケールを除去する方法に
おいて、前記溶液中の前記材料に1V（VS.S.C.E.）
以上の電位を５秒以上印加し、次いで該印加電位
を止めて該材料を該溶液中に保持するか若しくは
該溶液中においてカソード電流が増加する方向に
電位を印加する（試料の自然電極電位よりも卑に
なるよう電位を印加する）ことを特徴とするチタ
ン又はチタン合金材料の表面スケール除去方法を
提共する。 以下、本発明について具体的に説明する。 前述したように、チタン又はチタン合金の酸化
スケール除去は、スケールの孔や割れ目から滲透
した酸洗液が素地面に達してその部分のチタンを
溶かし、その溶解作用が横に急速に拡がつてスケ
ール下の素地面全体を最小限の深さで一様に溶か
すことによつて好適にもたらされ、その為の酸洗
液としてフツ酸＋硝酸の混酸水溶液が適切であ
る。一般に、フツ酸濃度は0.8〜5.0重量％そして
硝酸濃度は１〜20重量％の範囲にある。これら濃
度の下限以下では作用が弱すぎ、許容しえない程
に長時間を要し、他方上限を越えると一様な最小
限深さの溶解作用が得られないと共に、液の老朽
化を早め経済的に問題が生じる。フツ硝酸水溶液
は好適なスケール除去作用を奏するが、反面その
欠点はチタンの溶解速度が遅く、酸化スケールを
取るのに多くの時間を要することである。そこ
で、本発明においては電解酸洗を適用することに
より、その時間の短縮を計つたものである。当
初、電解酸洗を適用することにより、フツ酸＋硝
酸酸洗液の奏する優れた溶解作用が損われること
が懸念されたが、そうした不利益を生ぜずにスケ
ール除去時間の短縮を計りうることが判明したも
のである。 図面は、本発明を実施する酸洗設備の一例を示
し、ここではチタンストリツプＳがHF＋HNO₃
水溶液を入れた槽Ｃに適宜の案内ロールを経て通
入され、槽内を液中に浸漬状態で水平に走行した
後、槽から引出される。槽内には、例えば白金め
つき金属製の対極１がストリツプの水平走程部上
下に設置されている。ストリツプと対極とは電圧
発生装置３を介して適宜結線されている。 本発明に従えば、ストリツプを上記酸洗液に浸
漬後、対極対間で1V以上（VS.S.C.E）の電位を
ストリツプに印加する。本発明の効果を奏するに
は1V以上の電位が必要である。11Vを越えると、
酸素ガスの発生が激しく、無駄な電流を消費する
ので好ましくない。電位印加は５秒以上実施する
ことが必要である。２分以上印加しても効果はほ
とんど同じとなるが、あまり長時間をかけること
は本発明目的に適わないので一般に５分以下とさ
れる。 こうしてHF＋HNO₃電解液中での陽極酸洗に
よつてチタン素地の溶解反応が迅やかにしかも一
様に生じる。 電位印加後５秒以上経過すると、印加電圧が止
められ、ストリツプは約5.0分以下、通常２〜３
分酸洗液中に保持された後槽から取出される。 別様には、印加電圧を止める代りに、水素発生
をうながすようなカソード電流が増加する方向に
電位を印加する（陰極酸洗）こともできる。発生
する水素ガスがスケールの機械的剥離作用を奏す
るので、スケール除去作用が助成される。 最後に、ストリツプは例えば図面にバフ研磨ロ
ール５として示すような表面払拭手段によつて表
面付着物を除かれる。 以上の操作は、チタンストリツプを対極長さに
相当する距離づつ間欠的に走行することによつて
実施しうるし、またストリツプが対極間を通過し
また槽外に出る時間が指定値に入るようストリツ
プ走行速度を調節することによりストリツプを連
続走行させることによつても実施しうる。 印加電位水準及びその印加時間はストリツプに
おける酸化スケールの性状に応じて適宜決定さ
れ、酸化層の質および厚さに応じて電解条件を決
定するのがよい。 チタンストリツプを酸洗槽に導入前に、酸化ス
ケールに予備粗面化処理を施し、スケールに多数
のクラツクを生ぜしめ、酸洗浄の浸透を促進する
ことも有益である。 以上は、チタンストリツプについて説明した
が、管状部材その他のチタン物品に対しても本発
明方法が適用しうることは言うまでもない。 実施例及び比較例 板厚7.8mmのチタン１種材の熱間圧延後酸化ス
ケールが付いているものを供試材として従来法及
び本発明方法により酸洗した。比較例として、次
の重量％の水溶液で酸洗した： １ 10％H₂SO₄＋１％HF ２ 10％HC1＋１％HF ３ 10％HNO₃＋１％HF 本発明方法に従う処理として、次のようにし
た。 ４ 10％HNO₃＋１％HF中で、5.0V（VS SCF）
に試料を30秒間保つた後印加電圧を止め、２分
後に酸洗液から取出した。 結果を下表に示す：

【表】 本発明によつて、非常に優れた酸洗肌を生み出
す酸洗が、きわめて短時間で実施しうることがわ
かる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施する装置の一例の概略図で
ある。 Ｓ：ストリツプ、Ｃ：槽、１：対極、３：電圧
発生装置、５：バフ研磨ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン又はチタン合金材料をフツ酸＋硝酸の
   混酸水溶液中に浸漬して酸洗を行うことにより表
   面スケールを除去する方法において、前記溶液中
   の前記材料に1V（VS.S.C.E）以上の電位を５秒
   以上印加し、次いで該印加電位を止めて該材料を
   該溶液中に保持するか若しくは該溶液中において
   カソード電流が増加する方向に電位を印加するこ
   とを特徴とするチタン又はチタン合金材料の表面
   スケール除去方法。