KR20200090863A - 화성 처리 합금재의 제조 방법 및 화성 처리 합금재의 제조 방법에 사용하는 화성 처리액 재생 장치 - Google Patents

화성 처리 합금재의 제조 방법 및 화성 처리 합금재의 제조 방법에 사용하는 화성 처리액 재생 장치 Download PDF

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Abstract

반복하여 화성 처리한 경우여도 화성 처리성의 저하를 억제한, 화성 처리 합금재의 제조 방법을 제공한다. 본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 화성 처리 공정과, 처리액 재생 공정을 구비한다. 화성 처리 공정에서는, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하는 옥살산 처리액(4)에, 합금재(6)를 침지하여 화성 처리한다. 처리액 재생 공정에서는, 화성 처리 중의 옥살산 처리액(4) 및/또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액(4)에 광을 조사한다.

Description

화성 처리 합금재의 제조 방법 및 화성 처리 합금재의 제조 방법에 사용하는 화성 처리액 재생 장치
본 개시는, 화성 처리 합금재의 제조 방법 및 화성 처리 합금재의 제조 방법에 사용하는 화성 처리액 재생 장치에 관한 것이다.
합금재의 표면에 내식성, 내소부성(耐燒付性), 윤활성 및 도장의 밀착성 등의 성능을 부여하는 것을 목적으로 하여, 화성 처리가 실시된다. 화성 처리는 예를 들면, 인산염 처리, 옥살산염 처리, 및 크로메이트 처리 등을 포함한다. 화성 처리 중에서 옥살산염 처리는, 합금재 표면의 윤활성 및 내소부성 등을 높일 목적으로 실시된다. 옥살산염 처리에 의하여 합금재 표면에 형성된 옥살산염 피막은, 그 위에 형성되는 윤활 피막의 합금재 표면에 대한 밀착성을 높인다. 이것에 의하여, 옥살산염 피막은 합금재 표면의 윤활성 및 내소부성을 높인다.
예를 들면 일본국 특허공개 2006-37933호 공보(특허문헌 1)는, 내연 기관용 피스톤의 표면에 옥살산염 피막을 형성함으로써, 우수한 내소부성을 가진 고Cr강제 피스톤을 제공하는 기술에 대하여 개시한다.
옥살산염 처리는 통상, 옥살산 이온을 함유하는 옥살산 처리액에 합금재를 침지하고, 합금재 표면과 옥살산 처리액을 반응시킴으로써 행한다. 복수의 합금재에 옥살산염 처리를 실시하는 경우, 통상, 옥살산 처리액은 연속하여 사용된다. 연속하여 처리하는 합금재의 수가 증가함에 따라, 화성 처리성이 저하된다. 화성 처리성이 저하되면, 옥살산염 피막의 형성 불량이 생기는 경우가 있다. 또한, 합금재가 Cr을 다량으로 함유하는 합금재, 이른바 난화성(難化成) 재료인 경우, 옥살산 처리액의 사용 횟수가 적은 경우여도, 화성 처리성이 저하되는 것이 알려져 있다. 이 경우, 옥살산염 피막의 형성 불량이 생기는 경우가 있다. 그 때문에, 화성 처리성의 저하를 억제하기 위하여, 다양한 검토가 행해져 왔다.
일본국 특허공개 2003-171777호 공보(특허문헌 2), 일본국 특허공개 평2-149677호 공보(특허문헌 3) 및 일본국 특허공개 2014-43606호 공보(특허문헌 4)는, 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있는 옥살산 처리액을 제안한다. 한편, 일본국 특허공개 소62-199778호 공보(특허문헌 5) 및 일본국 특허공개 평6-220651호 공보(특허문헌 6)는, 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있는 화성 처리 방법을 제안한다.
특허문헌 2의 옥살산염 피막 생성용 처리 용액은, 프로필렌글리콜에 에틸렌옥시드를 총 분자량 중에서 20~50wt% 부가시켜 얻어진 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 블록 폴리머를 0.03~1.0wt% 함유시킨 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 스테인리스 강관의 냉간 추신을 행하는 방법에 있어서, 제품의 불량률의 경감과 옥살산염 피막 처리액의 수명 저하의 억제가 도모된다고 특허문헌 2에 기재되어 있다.
특허문헌 3의 스테인리스강의 냉간 가공용 화성 처리액은, 옥살산을 포함하고, 당해 처리액 중의 인산 이온 농도가 0.03~0.6g/L가 되도록 인산이 함유되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 화성 처리액의 조성 밸런스가 약간 무너지는 일이 있어도 양호한 내소부성을 유지할 수 있는 화성 피막을 스테인리스강 표면에 형성할 수 있는 화성 처리액이 얻어진다고 특허문헌 3에 기재되어 있다.
특허문헌 4의 옥살산 화성 처리 방법은, 옥살산 화성 처리 용액에, 촉진제로서 아황산염을 첨가하여 화성 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 고내식성 스테인리스 강관 등, 내식성이 높은 재료에 대하여 옥살산염 피막을 형성시킬 수 있다고 특허문헌 4에 기재되어 있다.
특허문헌 5의 Cr-Ni계 스테인리스강의 옥살산염 피막 형성 방법은, 옥살산염 피막 형성 처리의 직전에 황산 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 소재와 옥살산염 처리액의 반응성이 높아져, 종래에는 옥살산염 피막 형성 처리가 불가능하다고 여겨지고 있었던 고Ni강에 대해서도 효율적으로 옥살산염 피막 형성 처리를 행할 수 있다고 특허문헌 5에는 기재되어 있다.
특허문헌 6의 고내식성 금속 재료의 윤활 처리 방법은, 금속 재료의 표면에 철강 입자로 숏 블라스트 처리를 행한 후, 산세 처리를 행하는 일 없이 옥살산염 피막을 형성시키고, 이어서 윤활 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 화성 처리가 실시되기 어려운 고내식성의 금속 재료이더라도, 충분히 화성 피막을 형성시킬 수 있어, 적절한 윤활 처리를 실시할 수 있다고 특허문헌 6에는 기재되어 있다.
일본국 특허공개 2006-37933호 공보 일본국 특허공개 2003-171777호 공보 일본국 특허공개 평2-149677호 공보 일본국 특허공개 2014-43606호 공보 일본국 특허공개 소62-199778호 공보 일본국 특허공개 평6-220651호 공보
상술의 기술을 이용하면, 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다. 한편, 상술의 기술 이외의 다른 방법에 의해서도 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있어도 된다.
본 개시의 목적은, 반복하여 화성 처리한 경우여도 화성 처리성의 저하를 억제한, 화성 처리 합금재의 제조 방법, 및, 반복하여 화성 처리한 옥살산 처리액을 사용하여 화성 처리 합금재를 제조하는 경우여도, 합금재의 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있는, 화성 처리액 재생 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 화성 처리 공정과, 처리액 재생 공정을 구비한다. 화성 처리 공정에서는, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하는 옥살산 처리액에, 합금재를 침지하여 화성 처리한다. 처리액 재생 공정에서는, 화성 처리 중의 옥살산 처리액 및/또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액에 광을 조사한다.
본 개시의 화성 처리액 재생 장치는, 처리액 재생조와, 광조사 장치를 구비한다. 처리액 재생조는, 합금재의 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액을 수용 가능하다. 옥살산 처리액은 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유한다. 광조사 장치는, 1 또는 복수의 광원 부재를 포함한다. 광원 부재 중 적어도 일부는 처리액 재생조의 내부 또는 외측 근방에 배치된다. 광조사 장치는, 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액에 광을 조사 가능하다.
본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법에 의하면, 반복하여 화성 처리한 경우여도 화성 처리성의 저하가 억제된다. 본 개시의 화성 처리액 재생 장치는, 반복하여 화성 처리한 옥살산 처리액을 사용하여 화성 처리 합금재를 제조하는 경우여도, 합금재의 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은, 자외선 조사하기 전후에 있어서의, 합금재의 화성 처리에 사용한 후의 옥살산 처리액의 3가의 철 이온 함유량을 나타내는 도면이다.
도 2는, 미사용의 옥살산 처리액, 사용 후의 옥살산 처리액, 및 재생 처리액을 이용하여 화성 처리한 경우의 합금재 표면의 전위를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 화성 처리 합금재의 제조 방법에 이용되는 화성 처리액 재생 장치의 일례의 모식도이다.
도 4는, 도 4는, 도 3과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 5는, 도 3 및 도 4와는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 6은, 도 3~도 5와는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 7은, 도 3~도 6과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 8은, 도 3~도 7과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 9는, 도 3~도 8과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 10은, 바닥면이 경사진 처리액 재생조의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 11은, 도 10과는 상이한 처리액 재생조의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 12는, 도 10 및 도 11과는 상이한 처리액 재생조의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 13은, 도 3~도 12와는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 14는, 도 3~도 13과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 15는, 유향(流向) 변화 부재의 배치를 나타내는, 처리액 재생조의 평면도이다.
도 16은, 도 15와는 상이한, 유향 변화 부재의 배치를 나타내는, 처리액 재생조의 평면도이다.
도 17은, 도 3~도 16과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 18은, 광원 부재의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 19는, 도 18과는 상이한, 광원 부재의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 20은, 도 18~도 19와는 상이한, 광원 부재의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 21은, 도 18~도 20과는 상이한, 광원 부재의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 22는, 처리액 재생조의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 23은, 도 22와는 상이한, 처리액 재생조의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 24는, 도 22~도 23과는 상이한, 처리액 재생조의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 25는, 도 22~도 24와는 상이한, 처리액 재생조의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 26은, 도 3~도 25와는 상이한, 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
도 27은, 도 3~도 26과는 상이한, 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치의 모식도이다.
옥살산염 피막은, 옥살산 철(II)(화학식: Fe(COO)2) 및 불순물로 이루어지는 피막이다. 옥살산염 피막은, 합금재로부터 용출된 철 이온과 옥살산 처리액 중의 옥살산 이온이 합금재 표면에서 반응함으로써 형성된다. 화성 처리에 있어서의 옥살산 철(II)의 생성 과정은, 구체적으로는 이하의 반응식으로 나타내어진다.
Fe→Fe2++2e-···(1)
(COOH)2→(COO)2 2-+2H+···(2)
2H++2e-→H2↑···(3)
(COO)2 2-+Fe2+→Fe(COO)2···(4)
상기 반응을 촉진시키기 위하여, 옥살산 처리액 중에 불소 이온이 첨가된다. 불소 이온은 에칭의 작용을 갖는다. 불소 이온이 화성 처리의 옥살산 처리액에 함유되면, 합금재의 제조 과정에서 모재 표면에 형성된 산화 피막(부동태 피막)을 불소 이온이 파괴한다. 그 결과, 옥살산염 피막의 형성이 촉진된다. 또한, 내식성이 높은 부동태 피막을 갖는 스테인리스 합금재에 대해서도, 옥살산염 피막을 형성할 수 있다.
종래, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하는 옥살산 처리액을 반복하여 사용함으로써, 옥살산 처리액이 열화되는 것이 알려져 있었다. 옥살산 처리액이 열화되면, 화성 처리성이 저하된다. 화성 처리성이 저하되면, 옥살산염 피막의 형성 불량이 생기는 경우가 있다. 또한, Cr을 다량으로 함유하는 합금재, 이른바 난화성 재료에 대해서는, 옥살산 처리액의 사용 횟수가 적은 경우여도, 화성 처리성이 낮은 것이 알려져 있다.
종래, 이들 문제는, 옥살산 처리액에 불화 수소 나트륨 등의 에칭제를 추가하는 것이나, 처리 온도를 올림으로써 대처되어 왔다. 또한, 이들 방법에 의해서도 대처할 수 없게 된 경우에는, 옥살산 처리액 전체의 폐기 및 교환이 행해져 왔다. 난화성 재료에 대해서는, 합금재 표면에 표면 거칠기를 부여하거나, 또는 합금재 표면에 철분을 부여하는 등의 대처가 행해져 왔다. 한편, 옥살산 처리액의 열화 및 옥살산염 피막의 형성 불량의 원인에 대해서는, 상세한 조사가 행해져 오지 않았다.
그래서, 본 발명자들은, 옥살산 처리액의 열화 및 화성 처리성의 저하의 원인을 상세하게 조사했다. 그 결과, 종래 알려져 있지 않았던 이하의 지견을 얻었다.
화성 처리 중, 모재로부터 철이 용해되어 철 이온이 생성된다. 이때, 모재의 철의 일부는, 상술의 식 (1)과 같이 2가의 철 이온(Fe2+)으로서 용해된다. 2가의 철 이온은, 옥살산 이온과 반응하여 옥살산 철(II)을 생성한다. 옥살산 철(II)은 난용성의 염이다. 그 때문에, 합금재 표면으로부터 2가의 이온으로서 철이 용해되고, 옥살산 이온과 반응하면, 옥살산 철(II)이 신속하게 합금재 표면으로 석출된다. 석출된 옥살산 철(II)은, 옥살산염 피막을 형성한다.
한편, 모재로부터 용출된 철의 일부는, 3가의 철 이온(Fe3+)으로서 옥살산 처리액 중에 존재한다. 3가의 철 이온은 옥살산염 피막의 형성에 기여하지 않는다. 즉, 모재로부터 용출된 철 이온의 전부가 옥살산염 피막의 형성에 소비되는 것은 아니다. 철 이온의 일부는, 옥살산염 피막의 형성에 관여하지 않고, 옥살산 처리액 중에 존재한다.
3가의 철 이온은, 이하의 식 (5)와 같이 불소 이온과 반응하여, 착체(화학식: [FeF6]3-)를 생성한다. 착체가 생성된 경우, 에칭 작용이 없어져, 산화 피막(부동태 피막)의 파괴가 억제된다.
Fe3++6F-→[FeF6]3-···(5)
옥살산 처리액을 반복하여 사용하고, 복수의 합금재가 같은 옥살산 처리액에 침지되면, 옥살산 처리액의 철 이온 함유량이 증가한다. 옥살산 처리액의 철 이온 함유량이 증가하면, 철 이온과 불소 이온의 착체 형성이 진행된다. 즉, 옥살산 처리액을 반복하여 사용하면, 에칭 작용이 저하된다. 그 결과, 산화 피막(부동태 피막)의 파괴가 억제되어, 화성 처리성이 저하된다. 이것이, 옥살산 처리액의 열화의 원인인 것을 본 발명자들은 처음으로 해명했다.
또한, Cr을 다량으로 함유하는 합금재, 이른바 난화성 재료는, 표면에 내식성이 현저하게 높은 부동태 피막을 구비한다. 그 때문에, 난화성 재료에 옥살산염 처리를 실시하는 경우, 불소 이온의 에칭의 작용을 보다 활발하게 유지할 필요가 있다. 그러나, 옥살산염 처리 중에 철이 용해되어 불소 이온과 착체를 형성하면, 불소 이온의 수가 줄어들게 되어, 에칭의 작용이 저하되기 때문에, 부동태 피막을 파괴하기 어려워진다. 그 결과, 옥살산염 피막의 형성 불량이 생긴다.
이상과 같이, 화성 처리성의 저하의 원인은, 불소 이온의 에칭의 작용의 저하인 것을 알 수 있었다. 그래서 본 발명자들은, 옥살산 처리액 중의 불소 이온의 에칭의 작용을 회복 및 유지하는 방법을 검토했다. 그 결과, 이하의 지견을 얻었다.
상술한 바와 같이, 옥살산 처리액 중의 철 이온은 불소 이온과 반응하여 착체를 형성한다. 여기에서 본 발명자들은, 옥살산 처리액의 철 이온 함유량을 저감시킬 수 있으면, 불소 이온과의 반응(착체 형성)을 억제할 수 있다고 생각했다. 다양한 검토의 결과, 본 발명자들은, 옥살산 처리액에 광을 조사한다고 하는 간이한 방법으로, 옥살산 처리액의 철 이온 함유량을 저감시킬 수 있는 것을 새롭게 발견했다.
도 1은, 자외선 조사하기 전후에 있어서의, 합금재의 화성 처리에 사용한 후의 옥살산 처리액(옥살산 처리액을 약 15000L 수용한 처리조에 스테인리스 강관을 약 2시간 침지시키는 화성 처리를 강관의 표면적 환산으로 누계 약 25000m2 처리한 후의 옥살산 처리액)의 3가의 철 이온 함유량을 나타내는 도면이다. 도 1의 세로축은, 옥살산 처리액의 3가의 철 이온 함유량(g/L)을 나타낸다. 도 1의 좌측에 자외선 조사 전, 우측에 자외선 조사 후의 옥살산 처리액의 3가의 철 이온 함유량이 각각 나타내어져 있다. 도 1을 참조하여, 사용 후의 옥살산 처리액에 자외선 조사하면, 3가의 철 이온 함유량이 감소하는 것을 알 수 있다.
계속해서 본 발명자들은, 자외선 조사 후의 옥살산 처리액(이하, 간단하게 재생 처리액이라고 한다)을 이용하여, 합금재에 대하여 화성 처리를 실시했다. 도 2는, 미사용의 옥살산 처리액(도 2 중, 미사용액이라고 표시), 사용 후의 옥살산 처리액(도 2 중, 사용 후 액이라고 표시), 및 사용 후의 옥살산 처리액에 자외선을 조사한 옥살산 처리액(도 2 중, 재생 처리액이라고 표시)을 이용하여 화성 처리한 경우의 합금재 표면의 전위를 나타내는 도면이다. 도 2의 가로축은 반응 시간(분)을 나타낸다. 도 2의 세로축은 합금재 표면의 전위(VvsSCE)를 나타낸다. 합금재 표면의 산화 피막의 용해 반응이 진행되고 있는 경우, 및 모재의 용해 반응이 진행되고 있는 경우, 합금재의 표면 전위는 낮아진다(비(卑)가 된다). 즉, 옥살산염 피막의 형성 반응이 진행되고 있는 경우에는, 합금재 표면의 전위가 낮은(비인) 상태가 유지된다. 반대로, 옥살산염 피막의 형성 반응이 진행되고 있지 않은 경우에는, 합금재 표면의 전위가 높은(귀(貴)인) 상태가 유지된다.
도 2를 참조하여, 미사용의 옥살산 처리액(도 2 중, 미사용액)을 이용한 경우, 반응의 매우 초기에 있어서 전위가 높다. 이것은, 합금재 표면의 산화 피막을 용해하고 있기 때문이다. 그러나, 그 후 바로 전위는 내려가, -0.40V 정도의 낮은 상태를 200분 정도 유지한다. 한편, 사용 후의 옥살산 처리액(도 2 중, 사용 후 액)을 이용한 경우, 반응의 초기부터 시험 종료 시(약 200분)까지, 전위는 0.00V 정도의 비교적 높은 상태를 유지했다. 자외선 조사 후의 옥살산 처리액(재생 처리액)을 이용한 경우, 반응의 매우 초기에는, 전위가 비교적 높다. 그러나, 그 후 바로 전위는 내려가, 20분 정도로 미사용의 옥살산 처리액과 동등한 전위가 되었다. 그 후, 저전위 상태를 200분 정도 유지했다. 이상으로부터, 사용 후의 옥살산 처리액에 자외선을 조사함으로써, 미사용의 옥살산 처리액과 동등하게까지 화성 처리성이 회복되어, 높은 화성 처리성이 유지되었다.
사용 후의 옥살산 처리액에 자외선을 조사함으로써, 화성 처리성이 미사용의 옥살산 처리액과 동등하게까지 회복되고, 유지되는 이유는, 이하와 같다고 생각할 수 있다.
식 (5)에서 생성한 착체에 자외선이 조사되면, 식 (6)에 나타내는 바와 같이 3가의 철 이온이 2가로 환원된다. 이때, 착체로부터 불소 이온이 해방된다. 해방된 불소 이온은 에칭의 작용을 되찾아, 산화 피막(부동태 피막)의 파괴에 기여한다. 그 결과, 사용 후의 옥살산 처리액의 화성 처리성이 회복된다.
[FeF6]3-+e-→Fe2++6F-···(6)
또한, 2가의 철 이온은, 식 (4)에 따라 옥살산 이온과 반응하여, 난용성의 옥살산 철(II)을 형성한다. 이때, 착체로부터 불소 이온이 추가로 해방된다. 해방된 불소 이온은, 에칭의 작용을 되찾는다. 이상으로부터, 자외선의 조사에 의한 3가의 철 이온의 환원과, 계속되는 난용성염의 형성에 의하여 불소 이온이 해방된다. 그 때문에, 자외선을 조사함으로써, 사용 후의 옥살산 처리액의 화성 처리성이 미사용의 옥살산 처리액과 동등하게까지 회복된다.
한편, 모재로부터 용출된 3가의 철 이온은 옥살산 이온과 반응하여 옥살산 철(III)(화학식: Fe2(C2O4)3)을 생성한다. 옥살산 철(III)은, 광에 의하여 난용성의 옥살산 철(II) 및 이산화 탄소로 분해된다고 하는 성질을 갖는다. 이것에 의하여, 옥살산 처리액의 3가의 철 이온 함유량이 저감된다. 그 결과, 불소 이온과 철 이온의 반응이 억제된다. 즉, 불소 이온의 에칭의 활성이 유지되고, 높은 화성 처리성이 유지된다.
2[Fe(C2O4)3]3-→2Fe(COO)2+2CO2+3(COO)2 2-···(7)
이들 결과로부터, 본 발명자들은, 광조사한다고 하는 간이한 수법으로 불소 이온의 에칭의 작용을 유지하고, 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있는 화성 처리 합금재의 제조 방법을 발견했다. 본 개시의 제조 방법에서는, 반드시 옥살산 처리액의 성분(특히 불화 수소 나트륨 등의 에칭제)의 추가, 옥살산 처리액의 폐기 및 교환 등을 필요로 하지 않는다. 또한, 난화성 재료를 이용하는 경우이더라도, 표면 거칠기 부여 등의 추가의 공정이 반드시 필요하지는 않다.
또한, 본 발명자들은, 예를 들면, 합금재의 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액을 수용 가능한 처리액 재생조와, 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액에 대하여, 광을 조사 가능한 광조사 장치를 구비하는 장치이면, 상기와 같은 제조 방법에 사용 가능하다고 생각했다.
이상의 지견에 의거하여 완성한 본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 화성 처리 공정과, 처리액 재생 공정을 구비한다. 화성 처리 공정에서는, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하는 옥살산 처리액에, 합금재를 침지하여 화성 처리한다. 처리액 재생 공정에서는, 화성 처리 중의 옥살산 처리액 및/또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액에 광을 조사한다.
본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 처리액 재생 공정을 구비한다. 처리액 재생 공정에 의하여, 불소 이온의 에칭의 작용이 회복되고, 옥살산 처리액의 철 이온 함유량이 저감된다. 옥살산 처리액의 철 이온이 저감되면, 옥살산 처리액의 불소 이온의 작용은 보다 활발하게 유지된다. 그 결과, 반복하여 화성 처리한 경우여도 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 옥살산 철(II) 및 불순물로 이루어지는 피막을 옥살산염 피막이라고 한다. 본 명세서에 있어서, 표면에 옥살산염 피막을 구비하는 합금재를 화성 처리 합금재라고 한다. 본 명세서에 있어서, 옥살산 이온이란, 옥살산 이온(화학식: C2O4 2-) 및 옥살산 수소 이온(화학식: HC2O4 -)의 양쪽 모두를 포함한다.
바람직하게는, 상기 처리액 재생 공정에 있어서, 옥살산 처리액을 유동시키면서 옥살산 처리액에 광을 조사한다.
이 경우, 보다 효율적으로 옥살산 처리액에 광을 조사할 수 있다.
바람직하게는, 상기 처리액 재생 공정에 있어서, 광의 파장은 자외선 영역의 파장을 포함한다.
광원 부재가 발하는 광의 파장이, 단파장·고강도인 경우, 옥살산 철(III)의 옥살산 철(II)로의 분해 반응이 더욱 촉진된다. 따라서, 광의 파장은 자외선 영역의 파장인 것이 바람직하다. 여기에서, 자외선 영역의 파장이란, 10~400nm의 영역의 파장을 말한다.
바람직하게는, 화성 처리 합금재의 제조 방법은 추가로, 옥살산 처리액에 옥살산 이온을 추가하는 공정을 구비한다.
옥살산 처리액의 철 이온 함유량을 저감시키는 것에 따라, 옥살산 이온이 소비된다. 옥살산 이온을 추가하는 공정을 구비하면, 소비된 옥살산 이온이 보충된다. 그 때문에, 화성 처리가 촉진된다.
바람직하게는, 상기 옥살산 처리액은 추가로, 질산 이온을 함유한다.
이 경우, 화성 처리가 촉진된다.
바람직하게는, 상기 옥살산 처리액은 추가로, 티오황산 이온을 함유한다.
이 경우, 화성 처리가 촉진된다.
상기 합금재는, 10.5% 이상의 Cr을 함유해도 된다.
본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법에 의하면, Cr을 다량으로 함유하는 합금재를 이용해서 반복하여 화성 처리한 경우이더라도, 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다.
본 개시의 화성 처리액 재생 장치는, 화성 처리 합금재의 제조에 사용하는 화성 처리액 재생 장치이다. 화성 처리액 재생 장치는, 처리액 재생조와, 광조사 장치를 구비한다. 처리액 재생조는, 합금재의 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액을 수용 가능하다. 옥살산 처리액은 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유한다. 광조사 장치는, 1 또는 복수의 광원 부재를 포함한다. 광원 부재 중 적어도 일부는 처리액 재생조의 내부 또는 외측 근방에 배치된다. 광조사 장치는, 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액에 광을 조사 가능하다.
본 개시의 화성 처리액 재생 장치는, 광조사 장치를 구비한다. 광조사 장치는, 1 또는 복수의 광원 부재에 의하여 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액에 광을 조사 가능하다. 이것에 의하여, 옥살산 처리액을 재생 처리할 수 있다. 그 결과, 반복하여 화성 처리한 경우여도 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다.
바람직하게는, 광원 부재는, 광원 부재 중 적어도 일부가 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액 내에 침지 가능하다.
광원 부재 중 적어도 일부가 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액 내에 침지됨으로써, 광원과 옥살산 처리액의 거리가 짧아진다. 그 때문에, 옥살산 처리액에 의하여 강한 광을 조사할 수 있다. 그 결과, 보다 효율적으로 옥살산 처리액을 재생 처리할 수 있다.
바람직하게는, 화성 처리액 재생 장치는, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액을 유동시키는 유동 기구를 구비한다.
유동 기구에 의하여 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액이 유동하면, 광이 조사되는 옥살산 처리액의 양이 증가한다. 그 결과, 보다 효율적으로 옥살산 처리액을 재생 처리할 수 있다.
화성 처리액 재생 장치는 추가로, 화성 처리조를 구비해도 된다. 화성 처리조는, 처리액 재생조에서 광조사 장치에 의하여 광이 조사된 후의 옥살산 처리액을 수용 가능하다. 화성 처리조는, 수용된 옥살산 처리액 중에 합금재를 침지시켜 화성 처리를 실시 가능하다. 화성 처리액 재생 장치가 화성 처리조를 구비하는 경우, 유동 기구는, 제1 송액로와 제2 송액로를 구비한다. 제1 송액로는, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액을 화성 처리조에 반송한다. 제2 송액로는, 화성 처리조 내의 옥살산 처리액을 처리액 재생조에 반송한다.
화성 처리액 재생 장치가 추가로 화성 처리조를 구비함으로써, 화성 처리와, 옥살산 처리액의 재생을 각각의 조에서 행할 수 있다. 제1 송액로와 제2 송액로에 의하여, 화성 처리조와 처리액 재생조의 사이에서 옥살산 처리액을 순환시킴으로써, 연속하여 화성 처리를 행하는 경우이더라도, 화성 처리성의 저하를 계속해서 억제할 수 있다.
화성 처리조는, 제1 화성 처리조와 제2 화성 처리조를 포함해도 된다. 이 경우, 제1 송액로는, 제1 송액로 본체와, 제1 화성 처리조측 배출구와, 제2 화성 처리조측 배출구를 포함한다. 제1 송액로 본체는, 화성 처리조측에 2개의 단부를 갖는다. 제1 화성 처리조측 배출구는, 제1 송액로 본체의 화성 처리조측의 단부 중 한쪽에 형성되어, 제1 송액로 본체 내의 옥살산 처리액을 제1 화성 처리조 내에 배출한다. 제2 화성 처리조측 배출구는, 제1 송액로 본체의 화성 처리조측의 단부 중 다른 쪽에 형성되어, 제1 송액로 본체 내의 옥살산 처리액을 제2 화성 처리조 내에 배출한다. 또한, 제2 송액로는, 제2 송액로 본체와, 제1 화성 처리조측 유입구와, 제2 화성 처리조측 유입구를 포함한다. 제2 조액로 본체는, 화성 처리조측에 2개의 단부를 갖는다. 제1 화성 처리조측 유입구는, 제2 송액로 본체의 화성 처리조측의 단부 중 한쪽에 형성되어, 제1 화성 처리조 내의 옥살산 처리액을 제2 송액로 본체 내에 유입시킨다. 제2 화성 처리조측 유입구는, 제2 송액로 본체의 화성 처리조측의 단부 중 다른 쪽에 형성되어, 제2 화성 처리조 내의 옥살산 처리액을 제2 송액로 내에 유입시킨다. 이 경우, 상기 유동 기구는 추가로, 배출구 전환 기구와, 유입구 전환 기구를 구비한다. 배출구 전환 기구는, 제1 화성 처리조측 배출구 또는 제2 화성 처리조측 배출구 중 어느 하나로부터 제1 송액로 본체 내의 옥살산 처리액을 배출시킬지 전환한다. 유입구 전환 기구는, 제1 화성 처리조측 유입구 또는 제2 화성 처리조측 유입구 중 어느 하나로부터 제2 송액로 본체 내에 옥살산 처리액을 유입시킬지 전환한다.
화성 처리조가, 제1 화성 처리조와 제2 화성 처리조를 포함하고, 어느 화성 처리조 내의 옥살산 처리액을 순환시킬지, 배출구 전환 기구 및 유입구 전환 기구를 이용하여 전환해도 된다. 이 경우, 제1 화성 처리조와 제2 화성 처리조로 옥살산 처리액을 번갈아 순환시킬 수 있다.
바람직하게는, 유동 기구는, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액을 순환시키는 재생 중 처리액 순환로를 구비한다. 재생 중 처리액 순환로는, 재생 중 처리액 순환로 본체와, 재생 중 처리액 유입구와, 재생 중 처리액 배출구와, 재생 중 처리액 구동원을 구비한다. 재생 중 처리액 순환로 본체는, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액의 일부를 수용 가능하고, 양단부를 갖는다. 재생 중 처리액 유입구는, 재생 중 처리액 순환로 본체의 한쪽의 단부에 형성되어, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액을 재생 중 처리액 순환로 본체에 유입시킨다. 재생 중 처리액 배출구는, 재생 중 처리액 순환로 본체의 다른 단부에 형성되어, 재생 중 처리액 순환로 본체 내의 옥살산 처리액을 처리액 재생조 내에 배출시킨다. 재생 중 처리액 순환 구동원은, 재생 중 처리액 순환로 본체 내의 옥살산 처리액을 재생 중 처리액 유입구로부터 재생 중 처리액 배출구까지 이동시킨다. 재생 중 처리액 유입구와 재생 중 처리액 배출구의 사이에는, 광원 부재 중 적어도 1개가 배치된다.
재생 중 처리액 순환로에 의하여, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액은, 재생 중 처리액 배출구로부터 재생 중 처리액 유입구를 향하여 반복하여 흐르게 된다. 재생 중 처리액 배출구와 재생 중 처리액 유입구의 사이에 광원 부재가 배치되기 때문에, 보다 많은 옥살산 처리액이 광의 조사를 받게 된다. 그 결과, 보다 효율적으로 옥살산 처리액을 재생 처리할 수 있다.
바람직하게는, 처리액 재생조의 바닥면은 경사져 있다.
화성 처리액에 광을 조사하면, 상술한 바와 같이 난용성의 옥살산 철(II)이 생긴다. 옥살산 철(II)은 침전물이 되어 처리액 재생조 내에 침전된다. 처리액 재생조의 바닥면이 경사져 있으면, 경사져 있는 바닥면의 보다 낮은 개소에 침전물이 집적된다. 이 경우, 침전물의 회수가 용이해진다.
처리액 재생조는, 칸막이 부재에 의하여, 광조사실 및 침전실로 구획되어도 된다. 칸막이 부재는, 광조사실과 침전실을 연결하는 개구부를 갖는다. 이 경우, 1 또는 복수의 광원 부재는, 광조사실에 배치된다.
처리액 재생조가, 광조사실과 침전실로 구획되면, 광조사와 침전물의 회수를 별도의 구획에서 행할 수 있다. 이 경우, 침전물의 회수를 보다 효율적으로 행할 수 있다.
바람직하게는, 광조사실의 바닥면은, 광조사실로부터 침전실을 향하여 낮아진다.
광조사실의 바닥면이, 광조사실로부터 침전실을 향하여 낮아지고 있는 경우, 광조사실에서 생긴 침전물은, 광조사실의 바닥면에 침전한 후, 자중에 의하여 침전실로 이동한다. 이 경우, 침전물의 회수를 보다 효율적으로 행할 수 있다.
바람직하게는, 처리액 재생조는 추가로, 유향 변화 부재를 구비한다. 유향 변화 부재는, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액에 침지 가능하게 배치되어, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액의 흐름의 방향을 변화시킨다.
처리액 재생조가 유향 변화 부재를 구비하면, 처리액 재생조 내의 옥살산 처리액의 흐름의 방향이 일정 방향으로 맞춰지지 않아, 난류를 발생시키기 쉬워진다. 난류가 생기면, 광이 조사되는 옥살산 처리액의 양이 증가한다. 그 때문에, 보다 효율적으로 옥살산 처리액을 재생 처리할 수 있다.
바람직하게는, 광조사 장치는 자외선 조사 장치이다.
자외선 조사 장치에 의하여 자외선 영역의 파장을 포함하는 광을 조사함으로써, 옥살산 처리액을 보다 효율적으로 재생할 수 있다. 자외선 영역의 파장이란, 10~400nm의 영역의 파장을 말한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 실시 형태를 상세하게 설명한다. 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[제1 실시 형태]
[화성 처리 합금재의 제조 방법]
본 실시 형태의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 화성 처리 공정과, 처리액 재생 공정을 구비한다. 화성 처리 공정에서는, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하는 옥살산 처리액에, 합금재를 침지하여 화성 처리한다. 처리액 재생 공정에서는, 화성 처리 중의 옥살산 처리액 및/또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액에 광을 조사한다. 본 실시 형태의 화성 처리 합금재의 제조 방법에서는 예를 들면, 다음의 화성 처리액 재생 장치를 이용한다.
[화성 처리액 재생 장치]
도 3은, 본 실시 형태에 따른 화성 처리 합금재의 제조 방법에 이용되는 화성 처리액 재생 장치(1)의 일례의 모식도이다. 도 3을 참조하여, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2)와, 광조사 장치(3)를 구비한다.
[처리액 재생조]
도 3을 참조하여, 처리액 재생조(2)는, 합금재(6)의 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액(4)을 수용 가능하다. 도 3에서는, 처리액 재생조(2)는, 하우징이다. 처리액 재생조(2)의 상면은 개구하고 있어도 되고, 천판이 설치되어 있어도 된다. 천판 또는 측면의 적어도 일부는, 투광성을 갖는 부재여도 된다. 처리액 재생조(2)의 형상은, 합금재(6)의 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액(4)을 수용 가능하면, 특별히 한정되지 않는다. 처리액 재생조(2)의 형상은, 직육면체여도 되고, 정육면체여도 되며, 관이어도 된다.
처리액 재생조(2)가 수용하는 옥살산 처리액(4)은, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유한다. 후술하는 바와 같이, 처리액 재생조(2) 내에 합금재(6)를 침지하고, 처리액 재생조(2) 내에서 옥살산 처리액(4)의 재생과 합금재(6)에 대한 화성 처리를 동시에 행해도 된다. 즉, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 합금재(6)에 화성 처리를 실시하기 위한 화성 처리 장치로서 기능해도 된다. 이 경우, 처리액 재생조(2)는, 합금재(6)의 화성 처리 중의 옥살산 처리액(4)을 수용한다. 처리액 재생조(2) 내에서 화성 처리를 행하지 않는 경우는, 처리액 재생조(2)는, 합금재(6)의 화성 처리 후의 옥살산 처리액(4)을 수용한다. 처리액 재생조(2)가 수용하는 옥살산 처리액(4)은, 합금재(6)의 화성 처리 중의 옥살산 처리액(4)과, 합금재(6)의 화성 처리 후의 옥살산 처리액(4)의 혼합물이어도 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 처리액 재생조(2) 내에서 화성 처리를 행하는 경우, 처리액 재생조(2)는, 옥살산 처리액(4)에 더하여, 화성 처리의 대상의 합금재(6)를 수용 가능하다.
[광조사 장치]
광조사 장치(3)는, 광원 부재(31)와 도시하지 않은 전원 장치를 포함한다. 광원 부재(31)는, 적어도 일부가 처리액 재생조(2)의 내부 또는 외측 근방에 배치된다. 광원 부재(31)는, 옥살산 처리액(4)에 광을 조사한다. 광조사 장치(3)가, 화성 처리 중 또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액(4)에 광을 조사함으로써, 옥살산 처리액(4)이 재생된다.
광조사 장치(3)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)에 광을 조사 가능하게 배치된다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 광조사 장치(3)의 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2)의 내부에 배치되어도 되고, 외부에 배치되어도 된다. 광원 부재(31)가 처리액 재생조(2)의 내부에 배치되는 경우, 광원 부재(31)는, 옥살산 처리액(4)에 침지되지 않고 고정되어도 되지만, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)에 적어도 일부가 침지 가능하게 배치된 편이 바람직하고, 광원 부재(31)의 전체가 옥살산 처리액(4)에 침지되어 있으면 보다 바람직하다.
광원 부재(31)로부터 조사된 광은, 대기 중이나 투광성을 갖는 부재를 전파할 때에 감쇠한다. 그러나, 광원 부재(31)의 적어도 일부가 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4) 내에 침지되면, 광원과 옥살산 처리액(4)의 거리가 짧아진다. 그 때문에, 옥살산 처리액(4)에 의하여 강한 광을 조사할 수 있다. 그 결과, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다.
광원 부재(31)를 옥살산 처리액(4)에 침지시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 광원 부재(31)가 고정되어 있고, 소정량의 옥살산 처리액(4)이 처리액 재생조(2) 내에 충전됨으로써 광원 부재(31)의 적어도 일부를 옥살산 처리액(4)에 침지시켜도 된다. 또한, 예를 들면, 광조사 장치(3)는 추가로, 광원 부재(31)를 상하 및/또는 좌우 방향으로 이동시키는 구동원을 구비하고, 구동원에 의하여 광원 부재(31)를 이동시킴으로써 이미 처리액 재생조(2) 내에 충전된 옥살산 처리액(4)에 광원 부재(31)를 침지시켜도 된다.
광원 부재(31)가, 옥살산 처리액(4)에 침지되지 않고 고정되는 경우, 광원 부재(31)는 예를 들면, 처리액 재생조(2)의 내부이고, 옥살산 처리액(4)의 상방에 배치되어도 된다. 구체적으로는, 처리액 재생조(2)에 천판이 장착되어 있는 경우, 천판의 옥살산 처리액(4)측의 표면에 장착되어 있어도 된다. 처리액 재생조(2)에 천판이 장착되어 있지 않은 경우, 처리액 재생조(2)의 측면의 내측이고, 옥살산 처리액(4)의 상방에 배치되어도 된다.
광원 부재(31)의 수, 크기 및 형상은 특별히 한정되지 않는다. 광원 부재(31)의 수는, 도 3에 나타내는 바와 같이 1개여도 되고, 복수여도 된다.
예를 들면 상술의 화성 처리액 재생 장치(1)를 이용한, 본 실시 형태에 따른 화성 처리 합금재의 제조 방법을 설명한다.
[화성 처리 공정]
화성 처리 공정에서는, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하는 옥살산 처리액(4)에, 합금재(6)를 침지하여 화성 처리한다. 먼저, 옥살산 처리액(4)을 준비하여 처리액 재생조(2)에 넣는다.
[옥살산 처리액]
옥살산 처리액(4)은, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유한다. 옥살산 처리액(4)은, 옥살산 또는 옥살산 이온을 음이온으로 하는 염과, 불소 이온을 음이온으로 하는 염을 용매에 용해하여 제조한다. 옥살산 이온을 음이온으로 하는 염이란 예를 들면, 옥살산 나트륨, 옥살산 암모늄, 옥살산 칼륨 및 옥살산 철(III)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 불소 이온을 음이온으로 하는 염이란 예를 들면, 불화 수소 나트륨, 불화 나트륨, 불화 암모늄, 불화 칼륨, 불화 수소, 불화 수소산 및 불화 질소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 용매란 예를 들면, 물, 또는, 물과 유기 용제의 혼합 용액이어도 된다. 유기 용제는 예를 들면, 물과 상용하는 유기 용제이다.
옥살산 처리액(4)의 옥살산 이온 함유량은 예를 들면, 1.0~50g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 옥살산 이온 함유량의 하한은 바람직하게는 5.0g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 옥살산 이온 함유량의 상한은 바람직하게는 30g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 불소 이온 함유량은 예를 들면, 0.1~10g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 불소 이온 함유량의 하한은 바람직하게는 1.0g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 불소 이온 함유량의 상한은 바람직하게는 5.0g/L이다. 다음으로, 옥살산 처리액(4)에 합금재(6)를 침지한다.
상술한 바와 같이, 옥살산 처리액(4)은, 옥살산 이온, 불소 이온 및 용매를 함유한다. 옥살산 처리액(4)은 추가로, 다른 성분을 함유해도 된다. 바람직하게는, 옥살산 처리액(4)은 추가로, 산화제를 함유한다. 산화제란 예를 들면, 질산 이온이다. 질산 이온에 의하여, 수소의 산화 반응이 촉진된다. 산화된 수소는, 물로서 옥살산 처리액(4) 중에 분산된다. 옥살산 처리액(4)에, 질산 또는 질산 이온을 음이온으로 하는 염을 용해함으로써, 옥살산 처리액(4)에 질산 이온을 함유시킬 수 있다. 질산 이온을 음이온으로 하는 염이란 예를 들면, 질산 암모늄, 질산 칼륨, 질산 칼슘, 질산 철, 질산 구리, 질산 나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 산화제는 그 외에는, 과망간산염, 및, 과산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다. 옥살산 처리액(4)의 산화제의 함유량은 예를 들면, 0.1~20g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 산화제의 함유량의 상한은 바람직하게는 10g/L이다.
바람직하게는, 옥살산 처리액(4)은 추가로, 촉진제를 함유한다. 촉진제란 예를 들면, 티오황산 이온이다. 티오황산 이온은, 옥살산 처리액(4) 중의 용존 산소와 반응하여, 황산으로 분해된다. 이것에 의하여, 옥살산 처리액(4)의 용존 산소량을 저감시켜, 화성 처리를 촉진시킨다. 옥살산 처리액(4)에, 티오황산 이온을 음이온으로 하는 염을 용해함으로써, 옥살산 처리액(4)에 티오황산 이온을 함유시킬 수 있다. 티오황산 이온을 음이온으로 하는 염이란 예를 들면, 티오황산 나트륨, 티오황산 암모늄, 티오황산 칼륨, 및, 티오황산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 옥살산 처리액(4)의 촉진제의 함유량은 예를 들면, 1.0~50g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 촉진제의 함유량의 하한은 바람직하게는 10g/L이다. 옥살산 처리액(4)의 촉진제의 함유량의 상한은 바람직하게는 40g/L이다.
화성 처리는 주지의 화성 처리이다. 화성 처리의 온도 및 시간은 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 화성 처리의 온도는 40~100℃이다. 화성 처리의 온도의 하한은 바람직하게는 80℃이다. 화성 처리의 온도의 상한은 바람직하게는 95℃이다. 예를 들면, 화성 처리의 시간은 1~200분이다. 화성 처리의 시간의 하한은 바람직하게는 5분이다. 화성 처리의 시간의 상한은 바람직하게는 20분이다. 화성 처리 중에 처리액 재생조(2) 내를 교반해도 되고, 하지 않아도 된다. 화성 처리의 온도는, 처리액 재생조(2)를 가온하여 조정해도 되고, 처리액 재생조(2) 내에 열원을 침지하여 조정해도 된다. 화성 처리의 온도는, 도시하지 않은 가열 장치를 이용하여 가열한 옥살산 처리액(4)을 처리액 재생조(2) 내에 첨가함으로써 조정해도 된다.
[처리액 재생 공정]
처리액 재생 공정에서는, 광조사 장치(3)를 이용하여, 화성 처리 중의 옥살산 처리액(4) 및/또는 화성 처리 후의 옥살산 처리액(4)에 광을 조사한다. 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)은, 철 이온, 옥살산 이온 및 불소 이온을 함유한다. 이 옥살산 처리액(4)에 광을 조사하면, 철 이온이 환원되고, 불소 이온이 해방된다. 이것에 의하여, 불소 이온의 에칭의 작용이 회복된다. 옥살산 처리액(4)에 광을 조사하면 또한, 옥살산 철(II)의 생성이 촉진된다. 광조사에 의하여 생성한 옥살산 철(II)은 침전한다. 이것에 의하여, 옥살산 처리액(4)의 철 이온 함유량이 저감된다. 철 이온 함유량이 저감되면, 철 이온과 불소 이온이 착체를 형성하기 어려워진다. 그 때문에, 불소 이온의 작용이 보다 활발하게 유지된다. 그 결과, 반복하여 화성 처리한 경우여도 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다.
이상의 공정에 의한 제조 방법의 경우, 반복하여 화성 처리한 경우여도 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다.
[옥살산 이온 추가 공정]
상기 제조 방법은 추가로, 옥살산 이온 추가 공정을 구비해도 된다. 처리액 재생 공정에 있어서, 옥살산 처리액(4)의 철 이온 함유량을 저감시키는 것에 따라, 옥살산 이온이 소비된다. 제조 방법이 옥살산 이온을 추가하는 공정을 구비하면, 소비된 옥살산 이온이 보충된다. 옥살산 이온의 추가는, 옥살산 또는 옥살산 이온을 음이온으로 하는 염을 옥살산 처리액(4)에 용해함으로써 행한다. 또는, 옥살산 이온의 추가는, 옥살산 이온을 용해한 용액을 옥살산 처리액(4)에 첨가함으로써 행한다. 옥살산 이온을 음이온으로 하는 염이란 예를 들면, 옥살산 나트륨, 옥살산 암모늄, 옥살산 칼륨 및 옥살산 철(III)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 이것에 의하여, 옥살산 처리액(4)의 옥살산 이온 함유량이 증가한다. 그 결과, 옥살산 이온이, 합금재(6)의 표면에서 용해된 철(2가의 철 이온)과 반응하기 쉬워져, 화성 처리가 촉진된다. 추가하는 옥살산 이온의 농도는 적절히 설정할 수 있다.
옥살산 이온 추가 공정을 행하는 시점은, 특별히 한정되지 않는다. 옥살산 이온 추가 공정은, 화성 처리 공정의 전에 행해져도 되고, 화성 처리 공정 중에 행해져도 되며, 화성 처리 후에 행해져도 된다. 옥살산 이온 추가 공정은, 화성 처리 후이고, 처리액 재생 공정 전에 행해져도 되며, 처리액 재생 공정 중에 행해져도 되고, 처리액 재생 공정 후에 행해져도 된다.
[그 외의 공정]
상기 제조 방법은, 화성 처리 공정 전에, 합금재(6)의 전처리 공정을 구비해도 된다. 전처리란 예를 들면, 숏 블라스트, 산세, 탈지 등이다. 상기 제조 방법에 의하여 제조된 화성 처리 합금재의 표면에 윤활 피막을 형성해도 된다. 윤활 피막은 예를 들면, 금속 비누이다.
[광의 파장]
처리액 재생 공정에 있어서의 광의 파장이, 단파장·고강도인 경우, 옥살산 철(III)의 옥살산 철(II)로의 분해 반응이 더욱 촉진된다. 따라서, 광의 파장은 자외선 영역의 파장을 포함하는 것이 바람직하다. 광의 파장이 자외선 영역의 파장을 포함하면, 보다 효율적으로 불소 이온의 에칭의 작용을 회복할 수 있고, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)의 철 이온 함유량을 저감시킬 수 있다. 여기에서, 자외선 영역의 파장이란, 10~400nm의 영역의 파장을 말한다.
[합금재]
합금재(6)의 형상은, 옥살산염 피막이 형성되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 합금재(6)의 형상은 예를 들면, 판, 관, 봉, 선재, 구, 형강, 그 외의 건축용 합금재 및 기계 구조 부품, 기어, 콘로드, 크랭크 샤프트, 피스톤, 그 외의 자동차 부품 등이다. 본 실시 형태의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 합금재(6)의 형상이 관인 경우에 적합하게 적용할 수 있다.
합금재(6)의 화학 조성은, Fe를 함유한다. 합금재(6)의 화학 조성은, Fe를 함유하고 있으면 된다. 즉, 합금재(6)는, Fe를 50% 이상 함유하는 강재여도 된다. 이 경우, 합금재(6)는 Cr을 10.5% 이상 함유해도 된다. Cr을 10.5% 이상 함유하는 합금재(6)의 표면에는, 내식성이 높은 산화 피막이 형성되어 있다. 본 실시 형태의 화성 처리 합금재의 제조 방법에 의하면, 불소 이온의 작용이 활발하게 유지된다. 그 때문에, 표면에 산화 피막이 형성되어 있는 합금재(6)를 이용해도, 화성 처리 합금재를 제조할 수 있다. 본 실시 형태의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, Cr을 10.5% 이상 함유하는 합금재(6)에 적합하게 이용할 수 있다. 이에 더하여, 합금재(6)는 예를 들면, Ni기 합금 또는 Ni-Cr-Fe 합금이어도 된다. 본 실시 형태의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, Cr 및/또는 Ni의 합계 함유량이 50%를 넘는 합금재(6)(즉, Fe 함유량이 50% 미만인 합금재(6))에도 적합하게 이용할 수 있다.
[제2 실시 형태]
[화성 처리 합금재의 제조 방법]
바람직하게는, 상술의 처리액 재생 공정에 있어서, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 유동시키면서, 옥살산 처리액(4)에 광을 조사한다. 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 유동시킴으로써, 광이 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양이 증가한다. 그 결과, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있기 때문에, 화성 처리성의 저하를 보다 효율적으로 억제할 수 있다. 예를 들면 다음의 화성 처리액 재생 장치(1)를 사용하면, 옥살산 처리액(4)을 유동시키면서 처리액 재생 공정을 실시할 수 있다.
[화성 처리액 재생 장치]
바람직하게는, 화성 처리액 재생 장치(1)는 추가로, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 유동시키는 유동 기구를 구비한다.
[유동 기구]
유동 기구는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 유동 가능한 기구이면 특별히 한정되지 않는다. 도 4는, 도 3과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 4를 참조하여, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2) 및 광조사 장치(3)에 더하여, 유동 기구(7)를 구비한다. 유동 기구(7)는 예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전축에 장착되어, 나선면을 갖는 날개가 회전축 둘레로 회전함으로써 회전축 방향으로 흐름을 발생시키는 장치이다. 유동 기구(7)는 예를 들면 스크루 또는 프로펠러이다.
그러나, 유동 기구(7)는 다른 기구여도 된다. 유동 기구(7)는 예를 들면, 옥살산 처리액(4)을 순환시키는 기구여도 된다. 유동 기구(7)는 예를 들면, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)의 일부를, 펌프를 이용하여 퍼 올리고, 퍼 올린 옥살산 처리액(4)을, 높낮이차를 이용하여 처리액 재생조(2) 내로 되돌리는 기구여도 된다. 유동 기구(7)는 예를 들면, 처리액 재생조(2) 내에 가열 장치를 구비하고, 가열 장치에 의하여 가열된 옥살산 처리액(4)을 대류에 의하여 유동시키는 기구여도 된다.
유동 기구(7)의 수 및 배치는 특별히 한정되지 않는다. 유동 기구(7)의 수는, 1개여도 되고, 복수여도 된다. 유동 기구(7)에 의하여 옥살산 처리액(4)이 흐르는 방향은 수평이어도 되고, 위에서 아래를 향하여 수직이어도 되며, 아래에서 위를 향하여 수직이어도 되고, 수평 방향에 대하여 경사져도 된다. 유동 기구(7)에 의하여 옥살산 처리액(4)이 흐르는 방향은 1개여도 되고, 상이한 방향의 유동 기구(7)에 의하여 상이한 방향을 향하는 흐름이 발생해도 된다. 요는, 광원 부재(31)로부터의 광에 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양을 늘릴 수 있으면 된다. 따라서, 유동 기구(7)에 의하여 옥살산 처리액(4)이 흐르는 방향은, 적어도 광원 부재(31)를 향하여 흐르는 방향을 포함한다.
예를 들면 상술의 화성 처리액 재생 장치(1)를 이용한, 화성 처리 합금재의 제조 방법을 설명한다.
[화성 처리 공정]
화성 처리 공정은, 제1 실시 형태와 동일하다.
[처리액 재생 공정]
화성 처리액 재생 장치(1)가 유동 기구(7)를 구비하는 경우, 처리액 재생 공정 중에, 유동 기구(7)에 의하여 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 유동시킨다. 유동시키는 옥살산 처리액(4)의 양이 많을수록, 광이 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양을 늘릴 수 있다. 그 때문에, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다. 예를 들면, 유동 기구(7)에 의하여 유동시키는 속도를 빠르게 함으로써, 보다 많은 옥살산 처리액(4)에 광을 조사할 수 있다. 그 외에는, 복수의 유동 기구(7)를 배치하여 동시에 가동시킴으로써, 한 번에 유동하는 옥살산 처리액(4)의 양을 많게 함으로써, 보다 많은 옥살산 처리액(4)에 광을 조사할 수 있다.
이상의 방법에 의하여, 처리액 재생 공정에 있어서, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 유동시키면서, 옥살산 처리액(4)에 광을 조사할 수 있다.
본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 도 3 및 도 4 이외의 다른 장치에 의해서도 실현 가능하다. 이하, 본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법을 실현 가능한 화성 처리액 재생 장치(1)의 예를 나타낸다.
[제3 실시 형태]
화성 처리액 재생 장치(1)는 처리액 재생조(2) 외에 화성 처리조(5)를 가져도 된다. 이 경우, 합금재(6)의 화성 처리와 옥살산 처리액(4)의 재생 처리는 각각의 조에서 행해진다. 화성 처리액 재생 장치(1)가 처리액 재생조(2)와는 별도로 화성 처리조(5)를 구비하는 경우, 유동 기구(7)는, 제1 송액로와, 제2 송액로를 구비해도 된다. 도 5는, 도 3~도 4와는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 5 중의 화살표는, 옥살산 처리액(4)이 순환하는 방향을 나타낸다. 도 5를 참조하여, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2)와, 광조사 장치(3)와, 화성 처리조(5)와, 유동 기구(7)를 구비한다. 유동 기구(7)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 화성 처리조(5)에 반송하는 제1 송액로(71)와, 화성 처리조(5) 내의 옥살산 처리액(4)을 처리액 재생조(2)에 반송하는 제2 송액로(72)를 구비한다. 화성 처리액 재생 장치(1)는, 제1 송액로(71)와 제2 송액로(72)에 의하여, 화성 처리조(5)와 처리액 재생조(2)의 사이에서 옥살산 처리액(4)을 순환시킨다. 이것에 의하여, 연속하여 화성 처리를 행하는 경우이더라도, 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다.
[화성 처리조]
화성 처리조(5)는, 처리액 재생조(2)에서 광조사 장치(3)에 의하여 광이 조사된 후의 옥살산 처리액(4)을 수용 가능하다. 화성 처리조(5)는, 수용된 옥살산 처리액(4) 중에 합금재(6)를 침지시켜 화성 처리를 실시 가능하다. 도 5에서는, 화성 처리조(5)는, 직육면체 형상의 하우징이다. 화성 처리조(5)의 상면은 개구하고 있어도 되고, 천판이 설치되어 있어도 된다. 화성 처리조(5)의 형상은, 직육면체여도 되고, 정육면체여도 되며, 통과 같이 원형의 바닥면을 갖는 하우징이어도 된다. 또한, 화성 처리조(5)의 수는 특별히 한정되지 않는다.
[제1 송액로]
제1 송액로(71)는, 처리액 재생조(2)와 화성 처리조(5)를 접속하여, 처리액 재생조(2)로부터 화성 처리조(5)에 옥살산 처리액(4)을 반송한다. 제1 송액로(71)는, 제1 송액로 본체(710)와, 제1 송액로 본체(710) 중 한쪽의 단부에 형성되는 처리액 재생조측 유입구(711)와, 제1 송액로 본체(710) 중 다른 쪽의 단부에 형성되는 화성 처리조측 배출구(712)를 포함한다. 제1 송액로(71)는 추가로, 제1 송액로 구동원(713)을 구비해도 된다.
[제1 송액로 본체]
제1 송액로 본체(710)의 형상은 예를 들면, 관 형상이다. 제1 송액로 본체(710) 내에는, 침전물을 회수하기 위한 필터나, 옥살산 처리액(4)의 역류를 억제하는 밸브가 설치되어 있어도 된다.
[처리액 재생조측 유입구]
처리액 재생조측 유입구(711)는, 제1 송액로 본체(710)의 처리액 재생조(2)측의 단부에 형성된다. 처리액 재생조측 유입구(711)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 제1 송액로 본체(710) 내에 유입시킨다. 처리액 재생조측 유입구(711)는, 처리액 재생조(2)의 중앙 위치보다 하류에 배치되는 것이 바람직하다. 처리액 재생조측 유입구(711)에는 침전물이나 그 외 이물이 제1 송액로 본체(710)에 유입하는 것을 억제하기 위한 필터가 설치되어 있어도 된다.
[화성 처리조측 배출구]
화성 처리조측 배출구(712)는, 제1 송액로 본체(710)의 화성 처리조(5)측의 단부에 형성된다. 화성 처리조측 배출구(712)는, 제1 송액로 본체(710) 내의 옥살산 처리액(4)을 화성 처리조(5) 내에 배출한다. 화성 처리조측 배출구(712)는, 화성 처리조(5)의 중앙 위치보다 상류에 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 화성 처리조(5) 내의 옥살산 처리액(4)을 보다 효율적으로 순환시킬 수 있다.
[제1 송액로 구동원]
제1 송액로 구동원(713)은, 제1 송액로 본체(710) 내의 옥살산 처리액(4)을, 처리액 재생조측 유입구(711)로부터 화성 처리조측 배출구(712)에 이동시킨다. 제1 송액로 구동원(713)은, 옥살산 처리액(4)을 이동 가능하면, 특별히 한정되지 않는다. 제1 송액로 구동원(713)은 예를 들면, 펌프이다.
[제2 송액로]
제2 송액로(72)는, 화성 처리조(5)와 처리액 재생조(2)를 접속하여, 화성 처리조(5)로부터 처리액 재생조(2)에 옥살산 처리액(4)을 반송한다. 제2 송액로(72)는, 제2 송액로 본체(720)와, 제2 송액로 본체(720) 중 한쪽의 단부에 형성되는 화성 처리조측 유입구(721)와, 제2 송액로 본체(720)의 다른 쪽의 단부에 형성되는 처리액 재생조측 배출구(722)를 포함한다. 제2 송액로(72)는 추가로, 제2 송액로 구동원(723)을 구비해도 된다.
[제2 송액로 본체]
제2 송액로 본체(720)의 형상은 예를 들면, 관 형상이다. 제2 송액로 본체(720) 내에는, 침전물이나 그 외 이물을 회수하기 위한 필터나, 옥살산 처리액(4)의 역류를 억제하는 밸브가 설치되어 있어도 된다.
[화성 처리조측 유입구]
화성 처리조측 유입구(721)는, 제2 송액로 본체(720)의 화성 처리조(5)측의 단부에 형성된다. 화성 처리조측 유입구(721)는, 화성 처리조(5) 내의 옥살산 처리액(4)을 제2 송액로 본체(720) 내에 유입시킨다. 화성 처리조측 유입구(721)는, 화성 처리조(5)의 중앙 위치보다 하류에 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 화성 처리조(5) 내의 옥살산 처리액(4)을 보다 효율적으로 순환시킬 수 있다.
[처리액 재생조측 배출구]
처리액 재생조측 배출구(722)는, 제2 송액로 본체(720)의 처리액 재생조(2)측의 단부에 형성된다. 처리액 재생조측 배출구(722)는, 제2 송액로 본체(720) 내의 옥살산 처리액(4)을 처리액 재생조(2) 내에 배출한다. 처리액 재생조측 배출구(722)는, 처리액 재생조(2)의 중앙 위치보다 상류에 배치되는 것이 바람직하다.
[제2 송액로 구동원]
제2 송액로 구동원(723)은, 제2 송액로 본체(720) 내의 옥살산 처리액(4)을, 화성 처리조측 유입구(721)로부터 처리액 재생조측 배출구(722)에 이동시킨다. 제2 송액로 구동원(723)은, 옥살산 처리액(4)을 이동 가능하면, 특별히 한정되지 않는다. 제2 송액로 구동원(723)은 예를 들면, 펌프이다.
화성 처리액 재생 장치(1)가 복수의 화성 처리조(5)를 구비하는 경우, 복수의 화성 처리조(5)에 각각 제1 송액로(71)가 연결되어, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)이 각각의 화성 처리조(5)에 옮겨져도 된다. 또는, 후술하는 바와 같이, 처리액 재생조(2)에 연결된 1개의 제1 송액로(71)가, 도중으로부터 분기하여, 각각의 화성 처리조(5)에 옥살산 처리액(4)을 옮겨도 된다. 제2 송액로(72)에 대해서도 동일하다. 각각의 화성 처리조(5)에 제2 송액로(72)가 연결되어, 각각의 화성 처리조(5)로부터 옥살산 처리액(4)이 같은 처리액 재생조(2)에 옮겨져도 된다. 각각의 화성 처리조(5)에 연결된 제2 송액로(72)는, 도중에 합류해도 된다.
도 5에서는, 제1 송액로(71) 상에 제1 송액로 구동원(713)이 배치되고, 제2 송액로(72) 상에 제2 송액로 구동원(723)이 배치된다. 그러나, 제1 송액로 구동원(713) 및 제2 송액로 구동원(723)의 수 및 배치는 도 5에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 송액로 구동원(713) 또는 제2 송액로 구동원(723) 중 한쪽은 없어도 된다. 예를 들면, 화성 처리조(5)의 설치 개소와 처리액 재생조(2)의 설치 개소의 사이에 높낮이차가 나게 하고, 그 높낮이차를 이용하여 옥살산 처리액(4)을 흐르게 하는 경우는, 제1 송액로(71) 전체 또는 제2 송액로(72) 전체 중, 가장 낮은 개소를 갖는 송액로 상에만, 제1 송액로 구동원(713) 또는 제2 송액로 구동원(723)이 배치되어 있어도 된다.
처리액 재생조(2) 내에서 광이 조사된 옥살산 처리액(4)은, 제1 송액로(71)에 의하여 화성 처리조(5)에 옮겨진다. 이것에 의하여, 화성 처리조(5)에서는, 재생 처리한 옥살산 처리액(4)을 이용하여 화성 처리를 실시할 수 있다. 화성 처리조(5) 내에서 열화한 옥살산 처리액(4)은, 제2 송액로(72)에 의하여 처리액 재생조(2)에 옮겨진다. 처리액 재생조(2) 내에서는 광조사에 의하여, 옥살산 처리액(4)이 재생된다. 재생 처리한 옥살산 처리액(4)은, 제1 송액로(71)에 의하여 다시 화성 처리조(5)에 옮겨진다. 이렇게 하여, 처리액 재생조(2)와 화성 처리조(5)의 사이에서 옥살산 처리액(4)을 순환시킴으로써, 연속하여 화성 처리한 경우이더라도, 화성 처리성의 저하를 억제할 수 있다.
상기 조건을 충족하도록 배치되면, 처리액 재생조(2), 광조사 장치(3), 화성 처리조(5), 제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72)의 배치는, 도 5에 한정되지 않는다. 도 6은, 도 3~도 5와는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 5에서는, 광조사 장치(3)의 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)에 일부가 침지되는 위치에 배치되어 있었지만, 도 6에서는, 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2)의 외측 근방에 배치되어 있다.
상술한 바와 같이, 화성 처리조(5)와, 제1 송액로(71)와, 제2 송액로(72)를 구비하는 화성 처리액 재생 장치(1)를 이용해도, 본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법을 실시할 수 있다. 이 경우, 처리액 재생 공정에 있어서, 제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72)를 이용하여, 처리액 재생조(2)와 화성 처리조(5)의 사이에서 옥살산 처리액(4)을 순환시킨다.
[제4 실시 형태]
상술한 바와 같이, 화성 처리조(5)는 복수여도 된다. 예를 들면, 화성 처리조(5)는, 제1 화성 처리조(51)와 제2 화성 처리조(52)를 포함해도 된다. 또한, 어느 화성 처리조 내의 옥살산 처리액(4)을 순환시킬지, 배출구 전환 기구 및 유입구 전환 기구를 이용하여 전환해도 된다. 이 경우, 제1 화성 처리조(51)와 제2 화성 처리조(52)를 번갈아 순환시킬 수 있다.
도 7은, 도 3~도 6과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 화성 처리조(5)가 제1 화성 처리조(51)와 제2 화성 처리조(52)를 포함하는 경우, 제1 송액로 본체(710)는, 화성 처리조(5)측에 2개의 단부를 포함해도 된다. 제1 송액로 본체(710)의 화성 처리조(5)측의 2개의 단부에는 각각 배출구가 형성된다. 구체적으로는, 제1 송액로(71)는, 제1 송액로 본체(710)와, 제1 화성 처리조측 배출구(714)와, 제2 화성 처리조측 배출구(715)를 포함한다. 제1 화성 처리조측 배출구(714)는, 제1 송액로 본체(710)의 화성 처리조(5)측의 단부 중 한쪽에 형성되어, 제1 송액로 본체(710) 내의 옥살산 처리액(4)을 제1 화성 처리조(51) 내에 배출한다. 제2 화성 처리조측 배출구(715)는, 제1 송액로 본체(710)의 화성 처리조(5)측의 단부 중 다른 쪽에 형성되어, 제1 송액로 본체(710) 내의 옥살산 처리액(4)을 제2 화성 처리조(52) 내에 배출한다. 제1 송액로(71)의 화성 처리조(5)측의 2개의 단부는, 도 7에 나타내는 바와 같이 제1 송액로 본체(710)가 도중에 분기함으로써 형성되어도 되고, 제1 송액로(71)가 2개 배치되어, 2개의 제1 송액로(71) 각각의 단부여도 된다.
화성 처리조(5)가 제1 화성 처리조(51)와 제2 화성 처리조(52)를 포함하는 경우, 제2 송액로 본체(720)는, 화성 처리조(5)측에 2개의 단부를 포함해도 된다. 제2 송액로 본체(720)의 화성 처리조(5)측의 2개의 단부에는 각각 유입구가 형성된다. 구체적으로는, 제2 송액로(72)는, 제2 송액로 본체(720)와, 제1 화성 처리조측 유입구(724)와, 제2 화성 처리조측 유입구(725)를 포함한다. 제1 화성 처리조측 유입구(724)는, 제2 송액로 본체(720)의 화성 처리조(5)측의 단부 중 한쪽에 형성되어, 제1 화성 처리조(51) 내의 옥살산 처리액(4)을 제2 송액로 본체(720) 내에 유입시킨다. 제2 화성 처리조측 유입구(725)는, 제2 송액로 본체(720)의 화성 처리조(5)측의 단부 중 다른 쪽에 형성되어, 제2 화성 처리조(52) 내의 옥살산 처리액(4)을 제2 송액로 본체(720) 내에 유입시킨다. 제2 송액로(72)의 2개의 단부는, 도 7에 나타내는 바와 같이 제2 송액로 본체(720)가 도중에 분기함으로써 형성되어도 되고, 제2 송액로(72)가 2개 배치되어, 2개의 제2 송액로(72) 각각의 단부여도 된다.
도 7을 참조하여, 유동 기구(7)는 추가로, 배출구 전환 기구(716)와, 유입구 전환 기구(726)를 구비하는 것이 바람직하다. 배출구 전환 기구(716)는, 제1 화성 처리조측 배출구(714) 또는 제2 화성 처리조측 배출구(715) 중 어느 하나로부터 제1 송액로 본체(710) 내의 옥살산 처리액(4)을 배출시킬지 전환한다. 유입구 전환 기구(726)는, 제1 화성 처리조측 유입구(724) 또는 제2 화성 처리조측 유입구(725) 중 어느 하나로부터 옥살산 처리액(4)을 제2 송액로 본체(720) 내에 유입시킬지 전환한다.
배출구 전환 기구(716) 및 유입구 전환 기구(726)는, 옥살산 처리액(4)의 흐름을 전환할 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다. 배출구 전환 기구(716)는 예를 들면, 밸브이다. 도 7을 참조하여, 2개의 밸브를, 분기한 제1 송액로 본체(710) 상의 제1 화성 처리조(51)측과, 제2 화성 처리조(52)측에 배치한다. 배출구 전환 기구(716)는 그 외에는, 펌프여도 된다. 이 경우, 제1 송액로 구동원(713)(펌프)은 불필요하다.
유입구 전환 기구(726)는 예를 들면, 밸브이다. 도 7을 참조하여, 2개의 밸브를, 분기한 제2 송액로 본체(720) 상의 제1 화성 처리조(51)측과, 제2 화성 처리조(52)측에 배치한다. 유입구 전환 기구(726)는 그 외에는, 펌프여도 된다. 이 경우, 제2 송액로 구동원(723)(펌프)은 불필요하다.
[제5 실시 형태]
제3 및 제4 실시 형태에서는, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 화성 처리조(5)를 구비하고, 유동 기구(7)는, 화성 처리조(5)와 처리액 재생조(2)의 사이에서, 전체적으로 옥살산 처리액(4)을 순환시켰다. 한편, 유동 기구(7)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 순환시켜도 된다.
도 8은, 도 3~도 7과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 8을 참조하여, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2)와, 광조사 장치(3)와, 유동 기구(7)를 구비한다. 유동 기구(7)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 순환시키는 재생 중 처리액 순환로(73)를 구비한다.
[재생 중 처리액 순환로]
재생 중 처리액 순환로(73)는, 재생 중 처리액 순환로 본체(730)와, 재생 중 처리액 유입구(731)와, 재생 중 처리액 배출구(732)를 포함한다. 재생 중 처리액 유입구(731)와 재생 중 처리액 배출구(732)의 사이에는, 광원 부재(31) 중 적어도 1개가 배치된다. 재생 중 처리액 순환로(73)는 추가로, 재생 중 처리액 순환 구동원(733)을 구비한다.
재생 중 처리액 순환로(73)에 의하여, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)은, 재생 중 처리액 배출구(732)로부터 재생 중 처리액 유입구(731)를 향하여 반복하여 흘러가게 된다. 따라서, 옥살산 처리액(4)은, 재생 중 처리액 배출구(732)와 재생 중 처리액 유입구(731)의 사이에 배치되는 광원 부재(31)로부터의 광에 조사될 기회가 늘어난다. 그 결과, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다.
[재생 중 처리액 순환로 본체]
재생 중 처리액 순환로 본체(730)의 형상은, 특별히 한정되지 않는다. 재생 중 처리액 순환로 본체(730)의 형상은 예를 들면, 관 형상이다. 재생 중 처리액 순환로 본체(730) 내에는, 침전물이나 그 외 이물을 회수하기 위한 필터나, 옥살산 처리액(4)의 역류를 억제하는 밸브가 설치되어 있어도 된다.
[재생 중 처리액 유입구]
재생 중 처리액 유입구(731)는, 재생 중 처리액 순환로 본체(730)의 한쪽의 단부에 형성되어, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 재생 중 처리액 순환로 본체(730)에 유입시킨다. 재생 중 처리액 유입구(731)에는 침전물이 재생 중 처리액 순환로 본체(730)에 유입하는 것을 억제하기 위한 필터나, 옥살산 처리액(4)의 역류를 억제하는 밸브가 설치되어 있어도 된다.
[재생 중 처리액 배출구]
재생 중 처리액 배출구(732)는, 재생 중 처리액 순환로 본체(730)의 다른 단부에 형성되어, 재생 중 처리액 순환로 본체(730) 내의 옥살산 처리액(4)을 배출한다. 재생 중 처리액 배출구(732)는, 도 8에 나타내는 바와 같이 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)에 침지 가능하게 배치되어도 되고, 처리액 재생조(2)의 측면으로 관통한 구멍을 형성하고 그 구멍에 접속하여 배치되어도 되며, 처리액 재생조(2)의 상방에 배치되어도 된다. 재생 중 처리액 배출구(732)에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 옥살산 처리액(4)의 배출 속도를 높이기 위한 분사 노즐이 설치되어 있어도 된다.
[재생 중 처리액 구동원]
재생 중 처리액 순환 구동원(733)은, 재생 중 처리액 순환로 본체(730) 내의 옥살산 처리액(4)을 재생 중 처리액 유입구(731)로부터 재생 중 처리액 배출구(732)까지 이동시킨다. 재생 중 처리액 순환 구동원(733)은 예를 들면, 펌프이다.
재생 중 처리액 배출구(732)와 재생 중 처리액 유입구(731)의 사이에는, 광원 부재(31) 중 적어도 1개가 배치된다. 광원 부재(31)가 복수 배치되는 경우, 바람직하게는, 재생 중 처리액 배출구(732)와 재생 중 처리액 유입구(731)의 사이에 모든 광원 부재(31)가 배치된다. 이 경우, 재생 중 처리액 배출구(732)로부터 재생 중 처리액 유입구(731)까지 옥살산 처리액(4)이 흐르는 동안에, 광이 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양이 증가한다.
재생 중 처리액 순환로(73)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 재생 중 처리액 순환로(73)는, 도 8에 나타내는 바와 같이 1개여도 되고, 복수여도 된다. 복수의 재생 중 처리액 순환로(73)가 배치되는 경우, 각각의 재생 중 처리액 순환로(73)에 의하여 옥살산 처리액(4)이 순환되는 방향은 같아도 되고, 상이해도 된다. 복수의 재생 중 처리액 순환로(73)가 배치되는 경우, 각각의 재생 중 처리액 순환로(73)는, 동시에 가동해도 되고, 따로 따로 가동해도 된다.
[제6 실시 형태]
유동 기구(7)가 재생 중 처리액 순환로(73)를 구비하는 경우도, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2) 외에 화성 처리조(5)를 설치하여, 합금재(6)의 화성 처리와 옥살산 처리액(4)의 재생 처리를 따로 따로 행할 수 있는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 순환시키는 재생 중 처리액 순환로(73)와, 화성 처리조(5)를 포함시킨 전체의 옥살산 처리액(4)을 순환시키는 제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72)를 구비하는 것이 바람직하다.
도 9는, 도 3~도 8과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 9를 참조하여, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2)와, 광조사 장치(3)와, 화성 처리조(5)와, 유동 기구(7)를 구비한다. 유동 기구(7)는, 제1 송액로(71)와, 제2 송액로(72)와, 재생 중 처리액 순환로(73)를 구비한다.
화성 처리액 재생 장치(1)가, 화성 처리조(5)를 구비하고, 유동 기구(7)가 제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72)에 더하여, 재생 중 처리액 순환로(73)를 구비하는 경우, 처리액 재생조(2) 내에서 반복하여 광을 조사한 옥살산 처리액(4)을 화성 처리조(5)에 순환시킬 수 있다. 이 경우, 옥살산 처리액(4)이 광원 부재(31)로부터의 광에 조사될 기회가 늘어나, 광이 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양이 증가하기 때문에, 화성 처리성의 저하를 보다 억제할 수 있다.
제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72)의 유속과, 재생 중 처리액 순환로(73)의 유속은 같아도 되고, 상이해도 된다. 재생 중 처리액 순환로(73)를 구비함으로써, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)은, 반복하여 광이 조사된다. 그 때문에, 제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72)의 유속이 느린 경우이더라도, 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다. 또한, 제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72) 및/또는 재생 중 처리액 순환로(73)의 유속을 빠르게 하는 것에 의해서도 광이 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양을 증가시켜, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다. 예를 들면, 재생 중 처리액 순환로(73)의 유속을 빠르게 한 경우, 제1 송액로(71) 및 제2 송액로(72)의 유속이 느린 경우여도 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다.
[제7 실시 형태]
처리액 재생조(2)의 바닥면은 경사져 있어도 된다. 옥살산 처리액(4)에 광을 조사하면, 상술한 바와 같이 난용성의 옥살산 철(II)이 생긴다. 옥살산 철(II)은 침전물이 되어 처리액 재생조(2) 내에 침전한다. 처리액 재생조(2)의 바닥면이 경사져 있으면, 경사져 있는 바닥면의 보다 낮은 개소에 침전물이 집적된다. 이 경우, 침전물의 회수가 용이해진다.
도 10~도 12는 바닥면이 경사진 처리액 재생조(2)의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 10을 참조하여, 처리액 재생조(2)의 바닥면(21)은, 양단으로부터 중앙을 향하여 직선적으로 하방으로 경사져 있다. 이 경우, 처리액 재생조(2)의 중앙 부분에 침전물이 집적된다.
처리액 재생조(2)의 바닥면(21)의 경사는, 도 10에 한정되지 않는다. 처리액 재생조(2)의 바닥면(21)은, 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이 일단으로부터 다른 쪽의 단을 향하여 직선적으로 하방으로 경사져도 된다. 경사진 방향은 도 11과 반대 방향이어도 된다. 처리액 재생조(2)의 바닥면(21)은, 중앙이 볼록해지도록 중앙으로부터 양단을 향하여 직선적으로 하방으로 경사져도 된다. 처리액 재생조(2)의 바닥면(21)은, 직선적으로 경사지지 않고, 예를 들면 도 12에 나타내는 바와 같이 만곡하여 경사져도 된다.
[제8 실시 형태]
처리액 재생조(2)는, 칸막이 부재에 의하여, 광조사실 및 침전실로 구획되어도 된다. 도 13은, 도 3~도 12와는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 13을 참조하여, 처리액 재생조(2)는, 칸막이 부재(22)에 의하여, 광조사실(23) 및 침전실(24)로 구획된다. 칸막이 부재(22)는, 광조사실(23)과 침전실(24)을 연결하는 개구부(220)를 갖는다. 1 또는 복수의 광원 부재(31)는, 광조사실(23)에 배치된다.
처리액 재생조(2)가, 광조사실(23)과 침전실(24)로 구획되면, 광조사와 침전물의 회수를 별도의 구획에서 행할 수 있다. 이 경우, 침전물의 회수를 보다 효율적으로 행할 수 있다.
칸막이 부재(22)의 크기, 형상 및 위치는 특별히 한정되지 않는다. 칸막이 부재(22)는 처리액 재생조(2)의 상면으로부터 하방으로 연장되는 판 형상 부재여도 된다. 또한, 칸막이 부재(22)의 방향은, 수직 방향이어도 되고, 수직 방향에 대하여 경사져 있어도 된다.
광조사실(23) 및 침전실(24)을 연결하는 개구부(220)는, 칸막이 부재(22)의 하단에 배치되는 것이 바람직하다. 개구부(220)는, 칸막이 부재(22)의 하단에만 배치되어도 되고, 칸막이 부재(22)의 하단에 더하여 하단 이외의 위치에 배치되어도 된다. 개구부(220)의 크기, 수 및 위치는, 옥살산 처리액(4)의 원하는 유속이 얻어지는 범위, 및, 침전물로 막혀 옥살산 처리액(4)의 흐름을 저해하지 않는 범위에서 적절히 조정할 수 있다.
[제9 실시 형태]
바람직하게는, 광조사실(23)의 바닥면은, 광조사실(23)로부터 침전실(24)을 향하여 낮아진다. 도 14는, 도 3~도 13과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 14의 화성 처리액 재생 장치(1)는, 도 13의 화성 처리액 재생 장치(1)와 비교하여 추가로, 재생 중 처리액 순환로(73)를 구비한다. 도 14의 화성 처리액 재생 장치(1)의 처리액 재생조(2)의 광조사실(23)의 바닥면(230)은, 광조사실(23)로부터 침전실(24)을 향하여 직선적으로 하방으로 경사져 있다.
광조사실(23)의 바닥면(230)이, 광조사실(23)로부터 침전실(24)을 향하여 낮아지고 있는 경우, 광조사실(23)에서 생긴 침전물은, 광조사실(23)의 바닥면(230)에 침전한 후, 자중에 의하여 침전실(24)을 향하여 이동한다. 침전물은, 칸막이 부재(22)의 개구부(220)를 통과하여 침전실(24)에 집적된다. 그 때문에, 침전물의 회수를 보다 효율적으로 행할 수 있다.
도 14에서는, 침전실(24)의 바닥면(240)도 경사져 있다. 이것에 의하여, 침전실(24) 내로 이동해 온 침전물은, 침전실(24)의 바닥면(240)의 경사에 따라서, 자중에 의하여 이동해 보다 낮은 개소에 집적된다. 이 경우, 침전물의 회수가 더욱 용이해진다. 그러나, 침전실(24)의 바닥면(240)은 경사져 있지 않아도 된다.
[제10 실시 형태]
바람직하게는, 처리액 재생조(2)는 추가로, 유향 변화 부재를 구비한다. 유향 변화 부재는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)에 침지 가능하게 배치되어, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향을 변화시킨다.
도 15는, 유향 변화 부재(25)의 배치를 나타내는, 처리액 재생조(2)의 평면도이다. 도 15 중의 화살표는, 옥살산 처리액(4)이 흐르는 방향을 나타낸다. 도 15를 참조하여, 처리액 재생조(2)는, 유향 변화 부재(25)를 구비한다. 처리액 재생조(2)가 유향 변화 부재(25)를 구비하면, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향이 일정 방향으로 맞춰지지 않아, 난류를 발생시키기 쉬워진다. 난류가 발생하면, 광이 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양이 증가한다. 그 때문에, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다.
유향 변화 부재(25)의 수, 형상, 크기는, 유향 변화 부재(25)가 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향을 변화시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 유향 변화 부재(25)는, 1개여도 되고, 2여도 되며, 도 15에 나타내는 바와 같이 3개 이상이어도 된다. 유향 변화 부재(25)의 형상은, 판 형상이어도 되고, 봉 형상이어도 되며, 구 형상이어도 되고, 상자 형상이어도 되며, 관 형상이어도 된다. 예를 들면, 유향 변화 부재(25)의 형상이 판 형상인 경우, 유향 변화 부재(25)는 만곡하고 있어도 되고, 만곡하고 있지 않아도 된다.
유향 변화 부재(25)의 배치는, 옥살산 처리액(4)의 흐름을 완전하게 막지 않는 범위에서 적절히 조정할 수 있다. 유향 변화 부재(25)는, 도 15에 나타내는 바와 같이 복수의 광원 부재(31)의 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 보다 많은 옥살산 처리액(4)이, 보다 많은 광원 부재(31)의 근방을 통과한다. 그 때문에, 광이 조사되는 옥살산 처리액(4)의 양이 증가한다. 유향 변화 부재(25)는, 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 복수의 판 형상의 유향 변화 부재(25)를 규칙성을 갖고 배열해도 되고, 불규칙하게 배열해도 된다.
[제11 실시 형태]
화성 처리액 재생 장치(1)는, 상술의 실시 형태의 특징을 조합하여 가져도 된다. 도 17은, 도 3~도 16과는 상이한 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 17을 참조하여, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2)와, 광조사 장치(3)와, 제1 화성 처리조(51) 및 제2 화성 처리조(52)를 포함하고, 제1 화성 처리조(51) 및 제2 화성 처리조(52)와 처리액 재생조(2)의 사이에서 전체적으로 옥살산 처리액(4)을 순환시키고, 또한, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 순환시킨다.
화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2)와, 제1 화성 처리조(51) 및 제2 화성 처리조(52)와, 광조사 장치(3)와, 유동 기구(7)를 구비한다. 처리액 재생조(2)는 칸막이 부재(22)에 의하여 광조사실(23) 및 침전실(24)로 구획되어 있다. 광조사실(23)의 바닥면(230) 및 침전실(24)의 바닥면(240)은 모두, 옥살산 처리액(4)의 흐름의 상류로부터 하류를 향하여 낮아지도록 경사져 있다. 광조사 장치(3)의 광원 부재(31)는, 광조사실(23) 내의 옥살산 처리액(4)에 침지 가능하게 배치되어 있다.
유동 기구(7)는, 제1 송액로(71)와, 제2 송액로(72)와, 재생 중 처리액 순환로(73)를 구비한다. 제1 송액로(71)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 제1 화성 처리조(51) 및 제2 화성 처리조(52)에 반송한다. 제1 송액로(71)의 제1 송액로 본체(710)의 화성 처리조(5)측은 2개로 분기되고, 제1 송액로 본체(710)의 2개의 단부에는 각각 제1 화성 처리조측 배출구(714)와, 제2 화성 처리조측 배출구(715)가 형성된다. 제2 송액로(72)는, 제1 화성 처리조(51) 및 제2 화성 처리조(52) 내의 옥살산 처리액(4)을 처리액 재생조(2)에 반송한다. 제2 송액로(72)의 제2 송액로 본체(720)의 화성 처리조(5)측은 2개로 분기되고, 제2 송액로 본체(720)의 2개의 단부에는 각각 제1 화성 처리조측 유입구(724)와, 제2 화성 처리조측 유입구(725)가 형성된다. 유동 기구(7)는 추가로, 배출구 전환 기구(716) 및 유입구 전환 기구(726)를 구비한다. 이것에 의하여, 제1 화성 처리조(51) 및/또는 제2 화성 처리조(52)의 옥살산 처리액(4)을 순환시키거나 조정할 수 있다.
재생 중 처리액 순환로(73)는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)을 순환시킨다. 이것에 의하여, 광조사되는 옥살산 처리액(4)의 양을 늘릴 수 있어, 효율적으로 옥살산 처리액(4)이 재생된다. 도 17에서는, 재생 중 처리액 순환로(73)는, 침전실(24) 내의 옥살산 처리액(4)을 광조사실(23)에 반송한다.
처리액 재생 공정 후의 옥살산 처리액(4)은, 화성 처리조(5)에 옮겨진다. 화성 처리조(5)에서는, 처리액 재생 공정 후의 옥살산 처리액(4)을 이용하여, 다시 화성 처리가 행해진다. 화성 처리조(5)에 옮겨진 후의 화성 처리조(5) 내의 옥살산 처리액(4)은, 처리액 재생 공정 후의 옥살산 처리액(4)이어도 되고, 미사용의 옥살산 처리액(4)과 처리액 재생 공정 후의 옥살산 처리액(4)의 혼합물이어도 된다. 즉, 처리액 재생 공정 후의 옥살산 처리액(4)을 포함하는, 옥살산 처리액(4)이어도 된다.
[그 외의 실시 형태]
본 개시의 화성 처리 합금재의 제조 방법은, 상술의 제조 방법에 한정되지 않는다. 전개예를 이하에 나타낸다.
[광원 부재의 위치]
광원 부재(31)는, 옥살산 처리액(4)에 침지 가능하게, 처리액 재생조(2) 내에 배치되는 것이 바람직하다. 광원 부재(31)의 배치는, 적절히 변경할 수 있다.
도 18은, 광원 부재(31)의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2)의 외측 근방에 배치되어도 된다. 예를 들면, 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2)의 상방에 배치되어도 된다. 이 경우, 처리액 재생조(2)의 상면은, 개구하고 있거나, 광원 부재(31)와 대향하는 개소는 투광성을 갖는 부재로 이루어지는 천판이 장착되어 있다. 광원 부재(31)를 처리액 재생조(2)의 상방에 배치하는 경우, 광원 부재(31)는, 대기 중을 전파할 때의 광의 감쇠를 억제하기 위하여 처리액의 액면으로부터 가능한 한 근처에 배치되는 것이 바람직하다.
그 외에는, 처리액 재생조(2)의 측면의 일부에 투광성을 갖는 부재를 이용하고, 광원 부재(31)를 처리액 재생조(2)의 측방에 배치해도 된다. 도 19는, 도 18과는 상이한, 광원 부재(31)의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다. 예를 들면, 도 19에 나타내는 바와 같이, 원기둥 형상의 광원 부재(31)가, 복수의 광원 부재(31)의 축방향을 처리액 재생조(2)의 외측의 측면의 장변을 따라 배치되어도 된다.
광원 부재(31)를 처리액 재생조(2)의 상방에 배치하는 경우는, 바람직하게는, 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2)에 수용되는 처리액의 액면으로부터 200mm의 범위 내, 보다 바람직하게는 100mm의 범위 내, 더 바람직하게는 50mm의 범위 내에 위치하도록 배치된다. 또한, 광원 부재(31)를 처리액 재생조(2)의 측방에 배치하는 경우는, 바람직하게는, 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2)의 측면의 투광성을 갖는 부재의 표면으로부터 100mm의 범위 내, 보다 바람직하게는 투광성을 갖는 부재의 표면에 장착된다.
도 20은, 도 18~도 19와는 상이한, 광원 부재(31)의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 20을 참조하여, 원기둥 형상의 광원 부재(31)는, 광원 부재(31)의 축방향을 처리액 재생조(2)의 폭방향과 맞추어 광원 부재(31)의 전체를 처리액 재생조(2)의 내부에 배치해도 된다.
도 21은, 도 18~도 20과는 상이한, 광원 부재(31)의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 21은, 처리액 재생조(2)를 위에서 본 도면이다. 도 21 중의 화살표는, 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향을 나타낸다. 옥살산 처리액(4)이 유동하는 경우이며, 처리액 재생조 내에 복수의 광원 부재(31)를 구비하는 경우, 도 21에 나타내는 바와 같이, 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향에 직교하는 방향으로 직렬로 배열되어도 되고, 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향에 대하여 랜덤으로 배열되어도 된다.
[처리액 재생조의 형상]
처리액 재생조(2)의 형상은, 옥살산 처리액(4)에 광을 조사할 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다.
도 22는, 처리액 재생조(2)의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 22 중의 화살표는, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향을 나타낸다. 도 22를 참조하여, 처리액 재생조(2)는, 측면 중 하나가 계단 형상으로 형성된 상자 형상이어도 된다. 이 경우 예를 들면, 원기둥 형상의 복수의 광원 부재(31)가, 축방향을 처리액 재생조(2)의 폭방향을 따라, 계단 형상의 측면의 1단씩에 배치되어도 된다. 이 경우, 광원 부재(31)에 의하여 광을 조사할 수 있는 면적이 증가한다. 그 결과, 보다 효율적으로 옥살산 처리액(4)을 재생 처리할 수 있다.
도 23은, 도 22와는 상이한, 처리액 재생조(2)의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다. 처리액 재생조(2)는, 송액로의 일부여도 된다. 도 23의 처리액 재생조(2)는 송액로 본체(720)의 일부이다. 도 23에 있어서, 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2)의 외측 근방에 배치된다. 이 경우, 처리액 재생조(2) 중 적어도 광원 부재(31)가 대향하는 면은 투광성을 갖는 부재로 이루어진다. 광원 부재(31)는, 도 23에 나타내는 바와 같이, 처리액 재생조(2)의 상방 및 하방에 배치되어도 되고, 송액로인 처리액 재생조(2)의 외측을 둘러싸고 배치되어도 된다. 도 23에 있어서, 처리액 재생조(2)의 하류에는, 침전조(8)가 배치되어 있지만, 없어도 된다.
도 24는, 도 22~도 23과는 상이한, 처리액 재생조(2)의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 24를 참조하여, 처리액 재생조(2)는 예를 들면, 타워형이어도 된다. 구체적으로는, 처리액 재생조(2)는, 상하 방향으로 연장되는 장변을 갖는 직육면체 형상이고, 내부에 광원 부재(31)가 배치된다. 광원 부재(31)는, 원기둥 형상이며, 길이 방향이, 처리액 재생조(2) 내의 옥살산 처리액(4)의 흐름의 방향에 수직이 되도록 복수 배치되어 있다. 옥살산 처리액(4)은, 처리액 재생조(2)의 하부로부터, 처리액 재생조(2) 내에 유입하여, 처리액 재생조(2)의 하부로부터 상부를 향하여 흐른다. 처리액 재생조(2)의 상부로부터 배출된 옥살산 처리액(4)은, 송액로(82)를 통과하여, 송액로(82)의 끝에 설치된 침전조(8) 내에 배출된다. 침전조(8)의 하부는 개구 가능하고, 침전조(8)의 하방에는, 침전물을 회수하기 위한 회수 장치(81)가 배치된다. 침전조(8)의 측면은 구멍을 갖고, 침전조(8) 내의 옥살산 처리액(4)은, 침전조(8) 측면의 구멍으로부터 배출된다.
도 25는, 도 22~도 24와는 상이한, 처리액 재생조(2)의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 25를 참조하여, 처리액 재생조(2)는, 상부로부터 하부를 향하여 옥살산 처리액(4)이 흐르는 타워형이어도 된다. 이 경우, 처리액 재생조(2)는, 상부에 옥살산 처리액(4)이 유입하는 개구부를 가지며, 하부에는 옥살산 처리액(4)이 배출되는 개구부를 갖는다. 처리액 재생조(2)와 침전조(8) 사이의 송액로(82) 상에는, 송액하기 위한 구동원(83)이 배치되어도 된다. 도 25의 그 외의 구성은, 도 24와 같다.
[그 외의 배치예]
화성 처리액 재생 장치(1)가, 화성 처리조(5)를 구비하는 경우, 처리액 재생조(2) 및 화성 처리조(5)의 배치는, 적절히 변경할 수 있다.
도 26은, 도 3~도 25와는 상이한, 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 26을 참조하여, 화성 처리액 재생 장치(1)는, 처리액 재생조(2) 및 화성 처리조(5)를 구비한다. 처리액 재생조(2)와 화성 처리조(5)는 연결되어 있지 않다. 광원 부재(31)는, 처리액 재생조(2) 내에 배치되어 있다.
도 26의 화성 처리액 재생 장치(1)를 이용하는 경우, 재생 처리한 옥살산 처리액(4)을 수송 수단에 의하여 화성 처리조(5)로 되돌려 다시 화성 처리를 한다. 수송 수단이란 예를 들면 컨테이너에 의한 수송이다. 이 경우, 화성 처리조(5) 내의 옥살산 처리액(4)은, 처리액 재생 공정 후의 옥살산 처리액(4), 또는, 미사용의 옥살산 처리액(4) 및 처리액 재생 공정 후의 옥살산 처리액(4)의 혼합물이다.
도 27은, 도 3~도 26과는 상이한, 다른 실시 형태에 따른 화성 처리액 재생 장치(1)의 모식도이다. 도 27을 참조하여, 처리액 재생조(2)에서 재생 처리된 옥살산 처리액(4)은 반드시 동일한 화성 처리조(5)로 되돌아오지 않아도 된다. 도 27에서는, 화성 처리조(5) 내의 옥살산 처리액(4)은, 처리액 재생조(2) 내에서 재생 처리된 후, 화성 처리조(5)와는 상이한 화성 처리조(53)에 배출된다. 예를 들면, 화성 처리조(53) 내의 옥살산 처리액(4)은, 도시하지 않은 송액로에 의하여 화성 처리조(5)로 되돌려져도 된다. 이 경우, 화성 처리액은, 화성 처리조(53)와 화성 처리조(5)의 양쪽 모두에서 사용한 후에 재생되는 형태가 된다. 이것에 의하여, 화성 처리조(5) 및 화성 처리조(53)에서는, 반복하여 화성 처리한 경우이더라도, 화성 처리성의 저하가 억제된다. 그 외에는, 화성 처리조(5)에는 미사용의 옥살산 처리액(4)을 보급하고, 화성 처리조(53) 내의 옥살산 처리액(4)은, 화성 처리 후에 폐기해도 된다. 이 경우, 화성 처리조(5) 내에서 화성 처리한 후의 옥살산 처리액(4)을 이용해도, 화성 처리조(53) 내의 화성 처리성의 저하가 억제된다.
[실시예]
실시예로서, 광조사에 의한 철 이온의 저감 시험을 실시했다. 이하의 조성을 갖는 옥살산 처리액을 준비했다.
·페르본드(FERRBOND) 3819A(니혼 파커라이징 주식회사 제조)
옥살산: 92%
불화 수소 나트륨: 1~8%
·페르본드 3819B(니혼 파커라이징 주식회사 제조)
질산 나트륨: 40~50%
시험에는, 페르본드 3819A:페르본드 3819B=4:1의 질량비로 혼합한 옥살산 처리액을 이용했다.
준비한 옥살산 처리액을 이용하여, Cr을 25%, Ni를 7%, Mo를 3%, W를 2% 함유하는 이상(二相) 스테인리스 강재(ASTM UNS S39274)에 대하여 화성 처리를 실시했다. 화성 처리의 조건은, 90℃, 20분이었다.
[광조사 시험]
화성 처리 후의 옥살산 처리액에 대하여, 자외선을 조사하고, 전후의 옥살산 처리액의 철 이온 함유량을 측정했다. 자외선의 조사 조건은, 파장: 365nm, 조사 시간: 6분이었다. 자외선 조사 전의 옥살산 처리액, 및, 자외선 조사 후의 옥살산 처리액을, 각각 주식회사 히타치 하이테크 사이언스 제조, 발광 분광 분석 장치(ICP-OES) PS7800을 이용하여 분석했다. 측정 결과를 도 1에 나타낸다.
[화성 처리 시험]
미사용의 옥살산 처리액, 사용 후의 옥살산 처리액, 및, 자외선 조사 후에 있어서의 사용 후의 옥살산 처리액을 이용하여, 화성 처리 시험을 실시했다. 화성 처리한 합금재는 Cr 함유량 25%의 합금재였다. 화성 처리의 조건은, 90℃, 20분이었다. 화성 처리 중의 합금재 표면의 전위를, 포화 칼로멜 전극을 참조 전극으로 하여, 포텐쇼스탯을 이용하여 측정했다. 결과를 도 2에 나타낸다.
[시험 결과]
도 1을 참조하여, 사용 후의 옥살산 처리액에 자외선 조사한 경우, 철 이온 함유량이 감소했다. 또한, 도 2를 참조하여, 사용 후의 옥살산 처리액에 자외선 조사함으로써(도 2 중, 재생 처리액), 미사용의 옥살산 처리액(도 2 중, 미사용액)과 동등하게까지 화성 처리성이 회복되었다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했다. 그러나, 상술한 실시 형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 일 없이, 그 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 상술한 실시 형태를 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
1 화성 처리액 재생 장치
2 처리액 재생조
3 광조사 장치
4 옥살산 처리액
6 합금재
31 광원 부재

Claims (18)

  1. 화성 처리 합금재의 제조 방법으로서,
    옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하는 옥살산 처리액에, 합금재를 침지하여 화성 처리하는 공정과,
    상기 화성 처리 중의 상기 옥살산 처리액 및/또는 상기 화성 처리 후의 상기 옥살산 처리액에 광을 조사하는 처리액 재생 공정을 구비하는, 화성 처리 합금재의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리액 재생 공정에 있어서,
    상기 옥살산 처리액을 유동시키면서 상기 옥살산 처리액에 광을 조사하는, 화성 처리 합금재의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 처리액 재생 공정에 있어서,
    상기 광의 파장은, 자외선 영역의 파장을 포함하는, 화성 처리 합금재의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로,
    상기 옥살산 처리액에 옥살산 이온을 추가하는 공정을 구비하는, 화성 처리 합금재의 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 옥살산 처리액은 추가로, 질산 이온을 함유하는, 화성 처리 합금재의 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 옥살산 처리액은 추가로, 티오황산 이온을 함유하는, 화성 처리 합금재의 제조 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합금재는 Cr을 10.5% 이상 함유하는, 화성 처리 합금재의 제조 방법.
  8. 화성 처리액 재생 장치로서,
    옥살산 이온 및 불소 이온을 함유하고, 합금재의 화성 처리 중 또는 상기 화성 처리 후의 옥살산 처리액을 수용 가능한 처리액 재생조와,
    1 또는 복수의 광원 부재를 포함하고, 상기 광원 부재 중 적어도 일부가 상기 처리액 재생조의 내부 또는 외측 근방에 배치되며, 상기 화성 처리 중 또는 상기 화성 처리 후의 상기 옥살산 처리액에 광을 조사 가능한 광조사 장치를 구비하는, 화성 처리액 재생 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 광원 부재는, 상기 광원 부재 중 적어도 일부가 상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액 내에 침지 가능한, 화성 처리액 재생 장치.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    추가로,
    상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액을 유동시키는 유동 기구를 구비하는, 화성 처리액 재생 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    추가로,
    상기 처리액 재생조에서 상기 광조사 장치에 의하여 상기 광이 조사된 후의 상기 옥살산 처리액을 수용 가능하고, 수용된 상기 옥살산 처리액 중에 상기 합금재를 침지시켜 상기 화성 처리를 실시 가능한 화성 처리조를 구비하며,
    상기 유동 기구는,
    상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액을, 상기 화성 처리조에 반송하는 제1 송액로와,
    상기 화성 처리조 내의 상기 옥살산 처리액을, 상기 처리액 재생조에 반송하는 제2 송액로를 구비하는, 화성 처리액 재생 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 화성 처리조는,
    제1 화성 처리조와 제2 화성 처리조를 포함하고,
    상기 제1 송액로는,
    상기 화성 처리조측에 2개의 단부를 갖는 제1 송액로 본체와, 상기 제1 송액로 본체의 상기 화성 처리조측의 상기 단부 중 한쪽에 형성되어, 상기 제1 송액로 본체 내의 상기 옥살산 처리액을 상기 제1 화성 처리조 내에 배출하는 제1 화성 처리조측 배출구와, 상기 제1 송액로 본체의 상기 화성 처리조측의 상기 단부 중 다른 쪽에 형성되어, 상기 제1 송액로 본체 내의 상기 옥살산 처리액을 상기 제2 화성 처리조 내에 배출하는 제2 화성 처리조측 배출구를 포함하며,
    상기 제2 송액로는,
    상기 화성 처리조측에 2개의 단부를 갖는 제2 송액로 본체와, 상기 제2 송액로 본체의 상기 화성 처리조측의 단부 중 한쪽에 형성되어, 상기 제1 화성 처리조 내의 상기 옥살산 처리액을 상기 제2 송액로 본체 내에 유입시키는 제1 화성 처리조측 유입구와, 상기 제2 송액로 본체의 상기 화성 처리조측의 단부 중 다른 쪽에 형성되어, 상기 제2 화성 처리조 내의 상기 옥살산 처리액을 상기 제2 송액로 내에 유입시키는 제2 화성 처리조측 유입구를 포함하고,
    상기 유동 기구는 추가로,
    상기 제1 화성 처리조측 배출구 또는 상기 제2 화성 처리조측 배출구 중 어느 것으로부터 상기 제1 송액로 본체 내의 상기 옥살산 처리액을 배출시킬지 전환하는 배출구 전환 기구와,
    상기 제1 화성 처리조측 유입구 또는 상기 제2 화성 처리조측 유입구 중 어느 것으로부터 상기 제2 송액로 본체 내에 상기 옥살산 처리액을 유입시킬지 전환하는 유입구 전환 기구를 구비하는, 화성 처리액 재생 장치.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 기구는,
    상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액을 순환시키는 재생 중 처리액 순환로를 구비하고,
    상기 재생 중 처리액 순환로는,
    상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액의 일부를 수용 가능하고, 양단부를 갖는 재생 중 처리액 순환로 본체와,
    상기 재생 중 처리액 순환로 본체의 한쪽의 단부에 형성되어, 상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액을 상기 재생 중 처리액 순환로 본체에 유입시키는 재생 중 처리액 유입구와,
    상기 재생 중 처리액 순환로 본체의 다른 단부에 형성되어, 상기 재생 중 처리액 순환로 본체 내의 상기 옥살산 처리액을 상기 처리액 재생조 내에 배출시키는 재생 중 처리액 배출구와,
    상기 재생 중 처리액 순환로 본체 내의 상기 옥살산 처리액을 상기 재생 중 처리액 유입구로부터 상기 재생 중 처리액 배출구까지 이동시키는 재생 중 처리액 순환 구동원을 구비하며,
    상기 재생 중 처리액 유입구와 상기 재생 중 처리액 배출구의 사이에 상기 광원 부재 중 적어도 1개가 배치되는, 화성 처리액 재생 장치.
  14. 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액 재생조의 바닥면의 적어도 일부가 경사져 있는, 화성 처리액 재생 장치.
  15. 청구항 8 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액 재생조는, 칸막이 부재에 의하여, 광조사실 및 침전실로 구획되고,
    상기 칸막이 부재는, 상기 광조사실과 상기 침전실을 연결하는 개구부를 가지며,
    상기 1 또는 복수의 광원 부재는, 상기 광조사실에 배치되는, 화성 처리액 재생 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 광조사실의 바닥면은, 상기 광조사실로부터 상기 침전실을 향하여 낮아지는, 화성 처리액 재생 장치.
  17. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액 재생조는 추가로, 상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액에 침지 가능하게 배치되고, 상기 처리액 재생조 내의 상기 옥살산 처리액의 흐름의 방향을 변화시키는 유향(流向) 변화 부재를 구비하는, 화성 처리액 재생 장치.
  18. 청구항 8 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광조사 장치는 자외선 조사 장치인, 화성 처리액 재생 장치.
KR1020207018143A 2017-11-24 2018-11-21 화성 처리 합금재의 제조 방법 및 화성 처리 합금재의 제조 방법에 사용하는 화성 처리액 재생 장치 KR102451532B1 (ko)

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