WO2020250784A1 - 水性組成物、これを用いたステンレス鋼表面の粗化処理方法、ならびに粗化処理されたステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents

水性組成物、これを用いたステンレス鋼表面の粗化処理方法、ならびに粗化処理されたステンレス鋼およびその製造方法 Download PDF

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stainless steel
roughened
aqueous composition
roughening
jis
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池田　和彦
智子 藤井
裕嗣 松永
聡 玉井
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三菱瓦斯化学株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/28—Acidic compositions for etching iron group metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/669—Steels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an aqueous composition, particularly an aqueous composition used for surface treatment of stainless steel, a method for roughening the surface of stainless steel, and the like.
  • stainless steel has excellent durability and weather resistance, so in recent years, its development in various fields has been considered.
  • stainless steel is being increasingly used in housings for electronic parts, battery current collector foils, and automobile parts.
  • the surface of the stainless steel is roughened for the purpose of adhering a dielectric substance or an organic substance.
  • the surface of the stainless steel is roughened for the purpose of promoting heat dissipation.
  • Patent Document 2 a method for roughening the surface of stainless steel, a method combining wet peening and roughening treatment with a chemical solution has been found (for example, Patent Document 2), but according to these methods, a plurality of steps can be performed. Needed. Therefore, there is room for improvement in improving the efficiency of the roughening process.
  • the roughening level is not always sufficient, and the treatment time and cost are increased because a complicated process is required. Therefore, a method has been desired that enables a sufficient roughening treatment to be efficiently applied to the surface of stainless steel in a simple process.
  • the present inventors efficiently roughen the surface of stainless steel with sufficient and few steps by using an aqueous composition having a specific composition. It was found that this was possible, and the present invention was completed.
  • the present invention is as follows.
  • the aqueous composition according to the above [1] which comprises at least one of copper sulfate and copper chloride as the compound that supplies the copper ions.
  • the aqueous composition is It contains hydrogen peroxide in an amount of 0.1 to 3.0% by mass based on the total amount of the aqueous composition. It contains 1.5 to 10% by mass of copper ions based on the total amount of the aqueous composition.
  • a method for roughening a stainless steel which comprises a roughening step of roughening the surface of the stainless steel using the aqueous composition according to any one of the above [1] to [4].
  • [15] A stainless steel whose surface has been roughened using the aqueous composition according to any one of the above [1] to [4].
  • [16] The stainless steel according to the above [15], wherein the maximum height (Rz) of the surface of the roughened stainless steel is 2.0 ⁇ m or more.
  • [17] The stainless steel according to the above [15] or [16], wherein the maximum height (Rz) of the surface of the roughened stainless steel is 10.0 ⁇ m or less.
  • Chromium-nickel stainless steel containing SUS304, SUS316, SUS321, SUS347, and SUS329J1; Ferritic stainless steel (chrome stainless steel) containing SUS405, SUS430, SUS434, SUS447, SUSXM27; and Precipitation hardening system (chromium / nickel stainless steel) containing SUS630, SUS631, and SUH660; The stainless steel according to any one of the above [15] to [19], which is at least one of the above. [21] The roughened stainless steel according to any one of [15] to [20] above, wherein the stainless steel is a stainless steel foil.
  • Manufacturing method. [24] The method for producing roughened stainless steel according to the above [23], wherein the maximum height (Rz) of the surface of the roughened stainless steel is 2.0 ⁇ m or more.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel is 0.1 ⁇ m or more larger than the arithmetic mean roughness (Ra) of the flat surface of the untreated stainless steel.
  • the stainless steel is defined by JIS G4305 standard.
  • Chromium-nickel stainless steel containing SUS304, SUS316, SUS321, SUS347, and SUS329J1; Ferritic stainless steel (chrome stainless steel) containing SUS405, SUS430, SUS434, SUS447, SUSXM27; and Precipitation hardening system (chromium / nickel stainless steel) containing SUS630, SUS631, and SUH660; The method for producing roughened stainless steel according to any one of [23] to [29] above, which is at least one of the above. [31] The method for producing roughened stainless steel according to any one of [23] to [30] above, wherein the stainless steel is a stainless steel foil.
  • a battery collecting foil For a battery collecting foil, a solar cell base material, a flexible substrate for an electronic device, and a power storage device, including the roughened stainless steel manufactured by the manufacturing method according to any one of the above [23] to [31].
  • the surface of stainless steel can be sufficiently roughened by an efficient method with a small number of steps.
  • SEM 9 is a scanning electron microscope (SEM) image showing the surface of stainless steel after the roughening treatment of Example 1.
  • 6 is a scanning electron microscope (SEM) image showing the surface of stainless steel after the roughening treatment of Comparative Example 1.
  • the aqueous composition of the present invention is suitably used for a roughening treatment of a metal surface, that is, a treatment for roughening the metal surface and expanding unevenness.
  • Preferred objects for roughening treatment with the aqueous composition of the present invention include various stainless steels whose details will be described later.
  • the aqueous compositions of the present invention are all based on the total amount of the aqueous composition, 0.1 to 20% by mass of hydrogen peroxide, 0.25 to 40% by mass of copper ions, and 1 to 30% by mass of halogen. Contains compound ions.
  • the aqueous composition comprises water, in particular ion-exchanged water or ultrapure water. Each component of the aqueous composition will be described below.
  • Hydrogen peroxide The hydrogen peroxide contained in the aqueous composition of the present invention is usually mixed with other components as an aqueous solution having an appropriate concentration.
  • concentration of hydrogen peroxide in the aqueous hydrogen peroxide solution used for producing the aqueous composition is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 90%, and 35% to 60% in accordance with industrial standards. Is preferable.
  • hydrogen peroxide may contain a stabilizer up to about 0.01% by mass, and examples of an acceptable stabilizer include sulfuric acid and phosphoric acid.
  • the production process and acquisition route of hydrogen peroxide are not limited, and for example, those produced by the anthraquinone method and the like are used.
  • the concentration of hydrogen peroxide contained in the aqueous composition is 0.1 to 20% by mass, preferably 0.12 to 15% by mass, and more preferably 0.15 to 10% by mass. , Particularly preferably 0.18 to 8% by mass.
  • the lower limit of the concentration of hydrogen peroxide contained in the aqueous composition is, for example, 0.2% by mass
  • the upper limit of the concentration of hydrogen peroxide contained in the aqueous composition is, for example, 5% by mass. It may be 3% by mass and 2% by mass.
  • the range of the concentration of hydrogen peroxide is, for example, 0.1 to 5.0% by mass, 0.1 to 3.0% by mass, 0.1 to 2.0% by mass, 0.2 to 20% by mass, and 0. .2 to 5.0% by mass, 0.2 to 3.0% by mass, 0.2 to 2.0% by mass, and the like can be appropriately selected.
  • Copper Ions Copper ions contained in the aqueous composition of the present invention can be generated by mixing a copper compound as a copper ion source with other components.
  • the type of copper ion source is not particularly limited as long as it is a copper compound capable of supplying copper ions in the aqueous composition.
  • it may be anhydrous or pentahydrate, copper sulfate such as cupric sulfate, copper chloride such as cupric chloride, copper tetrafluoroborate, cupric bromide, oxidation. Examples thereof include cupric cupric, copper phosphate, copper acetate, copper formate, copper nitrate and the like.
  • copper sulfate or copper chloride is preferable, and cupric sulfate or cupric chloride is more preferable, from the viewpoints of more effectively and surely exerting the action and effect of the present invention, ease of handling, and economy. Copper sulfate is more preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the copper ions contained in the aqueous composition cause a substitution reaction with nickel and chromium, which are components of stainless steel, in the roughening treatment, and then the roughened shape is formed by removing the substitution reaction product derived from the copper ions. Is presumed to be obtained.
  • the concentration of copper ions contained in the aqueous composition is 0.25 to 40% by mass, preferably 0.25 to 30% by mass or 1.0 to 30% by mass, and more preferably 0. It is 5 to 25% by mass or 3.0 to 25% by mass, and particularly preferably 1.5 to 20% by mass or 5.0 to 20% by mass.
  • the lower limit of the concentration of copper ions contained in the aqueous composition may be 1.0% by mass, 1.5% by mass, or the like among the above values, and the concentration of copper ions contained in the aqueous composition.
  • the upper limit value of may be, for example, 15% by mass, 10% by mass, 9% by mass, or the like.
  • the range of the concentration of copper ions is, for example, 1.0 to 9% by mass, 1.0 to 10% by mass, 1.5 to 9% by mass, 1.5 to 10% by mass, and the like.
  • Halide ion (halogen ion)
  • the type of halide ion contained in the aqueous composition of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, or iodide ion, but chloride ion is easy to handle. It is more preferable from the viewpoint of sex and economy.
  • the halogen compound that gives a halide ion is not particularly limited, but for example, a halide of an alkali metal such as sodium halide and potassium halide, a halide of an alkaline earth metal such as calcium halide, and a halogen.
  • Examples include ammonium oxide, copper halide, and hydrogen halide.
  • a halide of an alkali metal or a hydrogen halide is preferable, and hydrochloric acid or sodium chloride is more preferable, from the viewpoint of more effectively and surely exerting the action and effect of the present invention.
  • the halogen compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the halogen compound may overlap with the above copper compound.
  • the copper halide also corresponds to the copper compound as the copper ion source described above.
  • copper chloride is preferable.
  • Halogen compounds (halide ions) cause pitting corrosion on the passivation film in the roughening treatment of the stainless steel surface.
  • the concentration of the halide ion contained in the aqueous composition is 1 to 30% by mass, preferably 2.0 to 25% by mass, more preferably 3.0 to 20% by mass, and particularly. It is preferably 5.0 to 15% by mass, and more preferably 8 to 15% by mass.
  • any one of 1.0% by mass, 2.0% by mass, 3.0% by mass, 5.0% by mass and 8% by mass is the lower limit value. Any of 30% by mass, 25% by mass, 20% by mass, 15% by mass and 10% by mass may be set as the upper limit value.
  • the aqueous composition of the present invention contains additives as components other than the above-mentioned hydrogen peroxide, copper ions, and halide ions within the range in which the effects of the present invention are exhibited. May be good.
  • the additive include a heterocyclic nitrogen compound (azole compound), an organic solvent and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • examples of the additive include a surfactant and a pH adjuster, but these should not be included in the aqueous composition of the present invention.
  • the concentration of the additive that may be contained in the aqueous composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 5.0% by mass or less, and more preferably 2.0% by mass or less. , Particularly preferably 1.0% by mass or less.
  • Aqueous compositions containing the above-mentioned components are considered to function as follows in the roughening treatment of the stainless steel surface.
  • Halide ions play a role in pitting the oxide film normally formed on the surface of stainless steel.
  • the copper ion has an action of causing a substitution reaction with nickel and chromium, which are components of the stainless steel, and then the substitution reaction product derived from the copper ion is removed, and Rz is formed on the surface of the stainless steel. It is considered that large irregularities, that is, roughened shapes are formed.
  • hydrogen peroxide serves to remove the substitution reaction product derived from the copper ion after the above-mentioned substitution reaction.
  • the aqueous composition of the present invention is prepared by adding the above-mentioned hydrogen peroxide-containing component, copper ion supply component, halide ion supply component and water, if necessary, and other components and stirring until uniform. Will be done.
  • the properties of the aqueous composition are not particularly limited, but the pH value is preferably ⁇ 1.0 to 4.0, more preferably ⁇ 0.5 to 3.0, and even more preferably. It is ⁇ 0.25 to 2.5, and particularly preferably 0.0 to 2.0.
  • the pH value can be measured by the method described in Examples.
  • a roughening step of roughening the surface of stainless steel using the above-mentioned aqueous composition means bringing the aqueous composition into contact with the surface of the stainless steel.
  • the method for roughening stainless steel of the present invention includes at least a step of bringing the aqueous composition into contact with the surface of the stainless steel.
  • the temperature of the roughening treatment is preferably 20 to 60 ° C., more preferably 25 to 55 ° C., and particularly preferably 30 to 50 ° C.
  • the method for roughening the stainless steel of the present invention is excellent in that the surface of the stainless steel is roughened even at room temperature of 25 ° C. even if the temperature is not so high.
  • the temperature of the roughening treatment refers to the temperature at which the aqueous composition is brought into contact with the surface of the stainless steel, particularly the temperature at which the aqueous composition is brought into contact with the surface of the stainless steel.
  • the roughening treatment time is preferably 30 seconds to 120 seconds, more preferably 40 seconds to 100 seconds, and particularly preferably 50 seconds to 90 seconds.
  • the method for roughening stainless steel of the present invention is excellent in that the roughening of stainless steel proceeds even if it does not take a very long time.
  • the roughening treatment time refers to the time for contacting the aqueous composition with the surface of the stainless steel.
  • it is the time for immersing the stainless steel in the aqueous composition, the time from spraying the aqueous composition on the surface of the stainless steel to the time for removing the aqueous composition with water or the like.
  • the method of contacting the aqueous composition with the surface of the stainless steel is not particularly limited, and for example, the method of contacting the aqueous composition of the present invention with the stainless steel by a form such as dropping or spraying (spraying), or A method of immersing stainless steel in the aqueous composition of the present invention can be adopted. In the present invention, any method may be adopted.
  • a method of spraying the aqueous composition of the present invention on stainless steel processed into a specific shape to obtain a roughened stainless steel or a dropping device or spray of the aqueous composition of the present invention between stainless steel foil rolls.
  • An aqueous composition is passed through the vicinity of the device while the device or dipping device is installed and the stainless steel foil is spread and moved from the roll on which the untreated stainless steel foil is wound by the roll-to-roll method.
  • Examples thereof include a method of supplying an article and winding a roughened stainless steel foil to obtain a roll.
  • roughened stainless steel also referred to as roughened stainless steel in the present specification, roughened stainless steel foil (film or sheet) is also available.
  • the maximum surface height (Rz) of (included in stainless steel) can be 2.0 ⁇ m or more, for example, 3.0 ⁇ m or more.
  • the maximum height (Rz) of the stainless steel surface can be preferably 4.0 ⁇ m or more, more preferably 4.5 ⁇ m or more, and 5.0 ⁇ m or more. More preferably, it is particularly preferable that the thickness can be 5.5 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the maximum height (Rz) of the roughened stainless steel surface is not particularly limited, but may be, for example, 10.0 ⁇ m or less and 7.0 ⁇ m or less.
  • the maximum surface height (Rz) of the stainless steel (untreated stainless steel) that has not been roughened is not particularly limited, but is, for example, 0.2 to 2.0 ⁇ m. Etc., which is about 1.0 to 1.5 ⁇ m.
  • the roughening treatment method for stainless steel of the present invention it is possible to make the value 2.0 ⁇ m or more larger than the value of the maximum height (Rz) of the untreated stainless steel surface, and the untreated stainless steel.
  • the value is preferably 3.0 ⁇ m or more larger than that of steel.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel can be set to 0.5 ⁇ m or more.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel is preferably 0.6 ⁇ m or more, more preferably 0.7 ⁇ m or more, and 0.8 ⁇ m or more. It is even more preferable to be able to.
  • the upper limit of the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel is not particularly limited, but may be, for example, 1.0 ⁇ m or less and 0.9 ⁇ m or less.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the untreated stainless steel is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 0.3 ⁇ m.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel is 0.1 ⁇ m higher than the arithmetic mean roughness (Ra) of the flat surface of the untreated stainless steel.
  • Ra arithmetic mean roughness
  • the above-mentioned maximum height (Rz) and arithmetic mean roughness (Ra) are calculated according to JIS B 0601-2001.
  • the device used for the measurement is not particularly limited, but for example, a laser microscope can be used.
  • the etching rate of the stainless steel in the roughening treatment is not particularly limited, but is, for example, 0.5 ⁇ m / min or more, preferably 0.7 ⁇ m / min or more, and more preferably 1.0 ⁇ m / min.
  • the above is more preferably 1.2 ⁇ m / min or more, and particularly preferably 1.4 ⁇ m / min or more.
  • a substantially one-step treatment that is, a roughening treatment in which the aqueous composition of the present invention is brought into contact with the surface of the stainless steel to be treated. It is possible to obtain stainless steel with enlarged surface irregularities only by further performing appropriate cleaning (for example, water cleaning) according to the above. Further, as described above, the treatment conditions in the roughening treatment are mild and the required time is short. Therefore, according to the present invention, the roughening treatment of stainless steel can be efficiently performed.
  • the type of stainless steel to be roughened by the aqueous composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the following. That is, chrome-nickel stainless steel containing SUS304, SUS316, SUS321, SUS347, and SUS329J1; ferritic stainless steel (chrome stainless steel) including SUS405, SUS430, SUS434, SUS447, and SUSXM27; and SUS630, SUS631 as defined in the JISG4305 standard. , SUH660-containing precipitation hardening system (chromium / nickel stainless steel) and the like.
  • the size, thickness, and shape of the stainless steel to be roughened are not particularly limited, and for example, it can be applied to stainless steel foil.
  • the thickness of the stainless steel foil to be roughened is not particularly limited, but is, for example, 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the maximum height (Rz) on the surface of the roughened stainless steel is, for example, 2.0 ⁇ m or more, preferably 3.0 ⁇ m or more, and more preferably 4.0 ⁇ m or more. It is preferably 4.5 ⁇ m or more, more preferably 5.0 ⁇ m or more, and particularly preferably 5.5 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the maximum height (Rz) of the roughened stainless steel surface is not particularly limited, but may be, for example, 10.0 ⁇ m or less and 7.0 ⁇ m or less.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel is, for example, 0.5 ⁇ m or more, preferably 0.6 ⁇ m or more, more preferably 0.7 ⁇ m or more, and 0.8 ⁇ m or more. Is more preferable.
  • the upper limit of the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel is not particularly limited, but may be, for example, 1.0 ⁇ m or less and 0.9 ⁇ m or less.
  • the method for producing stainless steel of the present invention has at least the above-mentioned roughening step. According to the method for producing stainless steel of the present invention, it is possible to produce stainless steel having a surface that is rougher than that before the roughening treatment, that is, has a surface in which irregularities are enlarged than the surface before the treatment.
  • the stainless steel that is the target of the method for producing stainless steel of the present invention is described in [3.
  • Stainless steel] is as described in the column.
  • the maximum height (Rz) and arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the roughened stainless steel obtained by the method for producing stainless steel of the present invention are determined in the above [3.
  • Stainless steel] is as described in the column.
  • the roughened stainless steel obtained by the method for producing stainless steel of the present invention is, for example, a current collecting foil for batteries such as solid-state batteries and lithium-ion batteries, a solar cell base material, a flexible substrate for electronic devices, and a power storage device. It can be used as a substrate, a carrier such as an exhaust gas purification catalyst, an electromagnetic wave shielding member, and a heat radiating member.
  • the roughened stainless steel foil obtained by the method for producing stainless steel of the present invention is suitably used as, for example, a current collector foil for a battery.
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • the Rz of the stainless steel foil and Ra of the stainless steel foil measured according to the above-mentioned "Measurement of Surface Roughness of Stainless Steel Foil" were 1.2 ⁇ m and 0.2 ⁇ m.
  • hydrogen peroxide is finally added to 0.2% by mass (0.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), and copper sulfate pentahydrate is added to 6% by mass (12.0 g).
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil.
  • the obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. The microscope image is shown in FIG. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 5.9 ⁇ m and the Ra value was 0.6 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • the amount of hydrogen peroxide that finally becomes 2% by mass (6.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), 6% by mass (12.0 g) of copper sulfate pentahydrate,
  • An aqueous composition was prepared by adding 29% by mass (57.1 g) of a 35 wt% aqueous solution of hydrochloric acid.
  • the concentration of the copper ions from the copper sulphate in the composition (Cu 2+) is 1.5 wt% in the aqueous composition the total amount of halide ions derived from hydrochloric acid (Cl -) concentration of the aqueous composition It was 10% by mass based on the total amount.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil. The obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 5.1 ⁇ m and the Ra value was 0.9 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • hydrogen peroxide is finally added to 0.2% by mass (0.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), and copper sulfate pentahydrate is added to 36% by mass (72.0 g).
  • copper sulfate pentahydrate is added to 36% by mass (72.0 g).
  • 29% by mass (57.1 g) of a 35 wt% aqueous solution of hydrochloric acid were added to prepare an aqueous composition.
  • the concentration of the copper ions from the copper sulphate in the composition (Cu 2+) is 9.0 wt% in the aqueous composition the total amount of halide ions derived from hydrochloric acid (Cl -) concentration of the aqueous composition It was 10% by mass based on the total amount.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil. The obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 3.1 ⁇ m and the Ra value was 0.5 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • hydrogen peroxide is finally added to 0.2% by mass (0.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), and copper sulfate pentahydrate is added to 6% by mass (12.0 g).
  • copper sulfate pentahydrate is added to 6% by mass (12.0 g).
  • 23% by mass (45.7 g) of a 35 wt% aqueous solution of hydrochloric acid were added to prepare an aqueous composition.
  • the concentration of the copper ions from the copper sulphate in the composition (Cu 2+) is 1.5 wt% in the aqueous composition the total amount of halide ions derived from hydrochloric acid (Cl -) concentration of the aqueous composition It was 8% by mass based on the total amount.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil. The obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 3.0 ⁇ m and the Ra value was 0.5 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • hydrogen peroxide is finally added to 0.2% by mass (0.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), and copper sulfate pentahydrate is added to 6% by mass (12.0 g).
  • 43% by mass (85.7 g) of a 35 wt% aqueous solution of hydrochloric acid were added to prepare an aqueous composition.
  • the concentration of the copper ions from the copper sulphate in the composition (Cu 2+) is 1.5 wt% in the aqueous composition the total amount of halide ions derived from hydrochloric acid (Cl -) concentration of the aqueous composition It was 15% by mass based on the total amount.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil. The obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 3.2 ⁇ m and the Ra value was 0.5 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • hydrogen peroxide is finally added to 0.2% by mass (0.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), and copper sulfate pentahydrate is added to 23% by mass (46.4 g).
  • copper sulfate pentahydrate is added to 23% by mass (46.4 g).
  • 29% by mass (57.1 g) of a 35 wt% aqueous solution of hydrochloric acid were added to prepare an aqueous composition.
  • the concentration of the copper ions from the copper sulphate in the composition (Cu 2+) is 5.8 wt% in the aqueous composition the total amount of halide ions derived from hydrochloric acid (Cl -) concentration of the aqueous composition It was 10% by mass based on the total amount.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil. The obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 3.0 ⁇ m and the Ra value was 0.5 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • An aqueous composition was prepared by adding 6% by mass (12.0 g) of copper sulfate pentahydrate and 29% by mass (57.1 g) of a 35 wt% aqueous solution of hydrochloric acid to 131 ml of ultrapure water.
  • the concentration of the copper ions from the copper sulphate in the composition (Cu 2+) is 1.5 wt% in the aqueous composition the total amount of halide ions derived from hydrochloric acid (Cl -) concentration of the aqueous composition It was 10% by mass based on the total amount.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil.
  • the obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. The microscope image is shown in FIG. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 2.5 ⁇ m and the Ra value was 0.3 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • hydrogen peroxide is finally added to 0.2% by mass (0.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), and copper sulfate pentahydrate is added to 6% by mass (12.0 g).
  • Each added aqueous composition was prepared.
  • the concentration of copper ions (Cu 2+ ) derived from copper sulfate in this composition was 1.5% by mass based on the total amount of the aqueous composition.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil.
  • the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", it was not seen that the surface was roughened, and the values of Ra and Rz were treated. It hasn't changed since before.
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • the amount of hydrogen peroxide that finally becomes 0.2% by mass 0.7 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution
  • 29% by mass 57.1 g
  • Each added aqueous composition was prepared.
  • the concentration of the halide ion (Cl ⁇ ) derived from hydrochloric acid in this composition was 10% by mass based on the total amount of the aqueous composition.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil. The obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 0.7 ⁇ m and the Ra value was 0.1 ⁇ m. ..
  • a stainless steel foil having a thickness of 20 ⁇ m, a length and a width of 30 mm ⁇ 30 mm, and a material of SUS304 was prepared.
  • hydrogen peroxide is finally added to 0.05% by mass (0.2 g of 60 wt% hydrogen peroxide aqueous solution), and copper sulfate pentahydrate is added to 6% by mass (12.0 g).
  • copper sulfate pentahydrate is added to 6% by mass (12.0 g).
  • 29% by mass (57.1 g) of a 35 wt% aqueous solution of hydrochloric acid were added to prepare an aqueous composition.
  • the concentration of the copper ions from the copper sulphate in the composition (Cu 2+) is 1.5 wt% in the aqueous composition the total amount of halide ions derived from hydrochloric acid (Cl -) concentration of the aqueous composition It was 10% by mass based on the total amount.
  • the stainless steel foil was first immersed in the aqueous composition having a liquid temperature of 40 ° C. for 60 seconds. Then, the stainless steel foil after immersion was thoroughly washed with ultrapure water and then sufficiently dried to obtain a surface-treated foil. The obtained surface-treated foil was observed according to the above-mentioned "Stainless steel foil surface observation”. Further, when the maximum height of the surface of the obtained surface-treated foil was measured according to the above-mentioned "Measurement of surface roughness of stainless steel foil", the Rz value was 2.4 ⁇ m and the Ra value was 0.3 ⁇ m. ..
  • the surface of stainless steel can be efficiently roughened with sufficient, few steps and a short time by using an aqueous composition having a specific composition. If stainless steel having a rough surface is used for a battery current collector foil, an automobile component housing, or the like, dielectric substances and organic substances can be effectively attached and retained. Further, as a member for dissipating heat, stainless steel having a roughened surface can be preferably used. Therefore, the present invention has industrial applicability in the field of surface roughening treatment of material members, for example, stainless steel used in the above products.

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Abstract

ステンレス鋼の表面を、十分に、かつ少ない工程で効率的に粗化させられる水性組成物、ステンレス鋼の粗化処理方法等を提供する。　上述の課題は、ステンレス鋼の表面を粗化するための水性組成物であって、　過酸化水素を、前記水性組成物の全量基準で、０．１～２０質量％含み、　銅イオンを、前記水性組成物の全量基準で、０．２５～４０質量％含み、　ハロゲン化物イオンを、前記水性組成物の全量基準で、１～３０質量％含む、水性組成物により解決された。

Description

水性組成物、これを用いたステンレス鋼表面の粗化処理方法、ならびに粗化処理されたステンレス鋼およびその製造方法
 本発明は、水性組成物、特に、ステンレス鋼の表面処理に用いられる水性組成物、ステンレス鋼表面の粗化処理方法等に関する。
　ステンレス鋼は耐久性や耐候性に優れる特性から、近年、様々な分野への展開が検討されている。例えば、電子部品や電池集電箔、自動車部品の筐体において、ステンレス鋼の採用が進んでいる。具体的には、電池集電箔や自動車部品筐体にステンレス鋼が使用される場合には、誘電物質や有機物を付着させる目的でステンレス鋼の表面が粗化される。また、放熱用途としてステンレス鋼が使用される場合には、放熱を促進させる目的で、ステンレス鋼表面が粗化される。
　このような用途でステンレス鋼が各製品にて使用される場合に、表面積を増大させる要望がある。そこで、ステンレス鋼の表面を、例えば塩化鉄を含む処理液で処理する方法等が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、この処理方法によれば、処理後のステンレス鋼の表面にも平坦な面が多く存在するため、上記の用途に用いるためには必ずしも十分に粗化されているとはいえない。
　また、ステンレス鋼の表面を粗化する方法として、ウェットピーニングと薬液による粗化処理を組み合わせたものが見出されているが（例えば、特許文献２）、これらの方法によれば複数の工程が必要とされる。このため、粗化処理の効率化に関して改善の余地が認められる。
特開２０１１－１６８０１７号公報 特開２０１５－１８３２３９号公報
　上述のように、従来のステンレス鋼表面の粗化処理においては、粗化レベルが必ずしも十分ではなく、また、複雑な工程を要するために処理時間やコストが増大していた。そこで、ステンレス鋼の表面に対して、十分な粗化処理を簡素な工程で効率的に施すことを可能にする方法が望まれていた。
　本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の組成の水性組成物を用いることにより、ステンレス鋼の表面を、十分に、かつ少ない工程で効率的に粗化させられることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は下記のとおりである。
［１］ステンレス鋼の表面を粗化するための水性組成物であって、
　過酸化水素を、前記水性組成物の全量基準で、０．１～２０質量％含み、
　銅イオンを、前記水性組成物の全量基準で、０．２５～４０質量％含み、
　ハロゲン化物イオンを、前記水性組成物の全量基準で、１～３０質量％含む、水性組成物。
［２］前記銅イオンを供給する化合物として、硫酸銅または塩化銅のいずれか１種以上を含む、上記［１］に記載の水性組成物。
［３］前記ハロゲン化物イオンを供給する化合物として、塩酸、塩化ナトリウム、及び塩化銅からなる群より選択される１種以上を含む、上記［１］又は［２］に記載の水性組成物。
［４］前記水性組成物が、
　過酸化水素を、前記水性組成物の全量基準で、０．１～３．０質量％含み、
　銅イオンを、前記水性組成物の全量基準で、１．５～１０質量％含み、
　ハロゲン化物イオンを、前記水性組成物の全量基準で、８～１５質量％含む、上記［１］～［３］のいずれかに記載の水性組成物。
［５］上記［１］～［４］のいずれか一項に記載の水性組成物を用いてステンレス鋼表面の粗化処理を行う粗化工程を含む、ステンレス鋼の粗化処理方法。
［６］前記粗化処理の温度が、２０～６０℃である、上記［５］載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［７］前記粗化処理の時間が、３０秒間～１２０秒間である、上記［５］又は［６］に記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［８］粗化処理されたステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以上である、上記［５］～［７］のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［９］粗化処理されたステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）が１０．０μｍ以下である、上記［５］～［８］のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［１０］粗化処理されたステンレス鋼表面の最大高さ（Ｒｚ）の値が、未処理のステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）の値よりも２．０μｍ以上大きい、上記［５］～［９］のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［１１］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上である、上記［５］～［１０］のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［１２］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下である、上記［５］～［１１］のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［１３］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、未処理のステンレス鋼の平面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも０．１μｍ以上大きい、上記［５］～［１２］のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［１４］前記粗化処理における前記ステンレス鋼のエッチングレートが０．５μｍ／分以上である、上記［５］～［１３］のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
［１５］上記［１］～［４］のいずれか一項に記載の水性組成物を用いて表面が粗化処理されたステンレス鋼。
［１６］粗化処理されたステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以上である、上記［１５］に記載のステンレス鋼。
［１７］粗化処理されたステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）が１０．０μｍ以下である、上記［１５］又は［１６］に記載のステンレス鋼。
［１８］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上である、上記［１５］～［１７］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼。
［１９］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下である、上記［１５］～［１８］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼。
［２０］前記ステンレス鋼が、ＪＩＳＧ４３０５規格にて定められる、
　ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３４７，およびＳＵＳ３２９Ｊ１を含むクロム・ニッケルステンレス；
　ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４４７，ＳＵＳＸＭ２７を含むフェライト系ステンレス（クロムステンレス）；および、
　ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＨ６６０を含む析出硬化系（クロム・ニッケルステンレス）；
の少なくともいずれかである、上記［１５］～［１９］のいずれかに記載のステンレス鋼。
［２１］前記ステンレス鋼が、ステンレス鋼箔である、上記［１５］～［２０］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼。
［２２］上記［１５］～［２１］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼を含む、電池用集電箔、太陽電池基材、電子デバイス用フレキシブル基板、蓄電デバイス用基板、触媒担体、電磁波シールド部材、又は放熱部材。
［２３］上記［１］～［４］のいずれか一項に記載の組成物を用いてステンレス鋼表面の粗化処理を行う粗化工程を有する、表面が粗化処理された粗化ステンレス鋼の製造方法。
［２４］粗化処理されたステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以上である、上記［２３］に記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［２５］粗化処理されたステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）が１０．０μｍ以下である、上記［２３］又は［２４］に記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［２６］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上である、上記［２３］～［２５］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［２７］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下である、上記［２３］～［２６］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［２８］粗化処理されたステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、未処理のステンレス鋼の平面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも０．１μｍ以上大きい、上記［２３］～［２７］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［２９］前記粗化処理における前記ステンレス鋼のエッチングレートが０．５μｍ／分以上である、上記［２３］～［２８］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［３０］前記ステンレス鋼が、ＪＩＳＧ４３０５規格にて定められる、
　ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３４７，およびＳＵＳ３２９Ｊ１を含むクロム・ニッケルステンレス；
　ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４４７，ＳＵＳＸＭ２７を含むフェライト系ステンレス（クロムステンレス）；および、
　ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＨ６６０を含む析出硬化系（クロム・ニッケルステンレス）；
の少なくともいずれかである、上記［２３］～［２９］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［３１］前記ステンレス鋼が、ステンレス鋼箔である、上記［２３］～［３０］のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
［３２］上記［２３］～［３１］のいずれかに記載の製造方法で製造された粗化ステンレス鋼を含む、電池用集電箔、太陽電池基材、電子デバイス用フレキシブル基板、蓄電デバイス用基板、触媒担体、電磁波シールド部材、又は放熱部材。
　本発明によれば、工程数の少ない効率的な方法により、ステンレス鋼の表面を十分に粗化させることができる。
実施例１の粗化処理後のステンレス鋼の表面を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 比較例１の粗化処理後のステンレス鋼の表面を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
　以下、本発明について詳細に説明するが、本発明は下記に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
　［１．水性組成物］
　本発明の水性組成物は、金属表面の粗化処理、すなわち、金属表面を粗くして凹凸を拡大するための処理に好適に用いられる。本発明の水性組成物で粗化処理を行う好ましい対象としては、詳細を後述する各種のステンレス鋼が挙げられる。
　本発明の水性組成物は、いずれも水性組成物の全量基準で、０．１～２０質量％の過酸化水素、０．２５～４０質量％の銅イオン、および、１～３０質量％のハロゲン化物イオンを含む。これらの成分以外にも、水性組成物は、水、特に、イオン交換水または超純水を含む。
　以下に、水性組成物の各成分について説明する。
　１－１．過酸化水素
　本発明の水性組成物に含まれる過酸化水素は、通常、適度な濃度の水溶液として他の成分と混合される。水性組成物の製造に用いられる過酸化水素水溶液における過酸化水素の濃度は、特に限定されるものではなく、例えば、１０～９０％であってよく、工業用規格に沿った３５％～６０％であることが好ましい。
　また、過酸化水素には、０．０１質量％程度までの安定剤が含まれていてもよく、許容され得る安定剤として、硫酸、リン酸等が挙げられる。過酸化水素の製造工程、入手の経路に限定はなく、例えば、アントラキノン法により製造されたもの等が用いられる。
　水性組成物に含まれる過酸化水素の濃度は、０．１～２０質量％であるが、好ましくは、０．１２～１５質量％であり、より好ましくは、０．１５～１０質量％であり、特に好ましくは、０．１８～８質量％である。また、水性組成物に含まれる過酸化水素の濃度の下限値は、例えば、０．２質量％であり、水性組成物に含まれる過酸化水素の濃度の上限値は、例えば、５質量％、３質量％、２質量％であってもよい。過酸化水素の濃度の範囲は、例えば、０．１～５．０質量％、０．１～３．０質量％、０．１～２．０質量％、０．２～２０質量％、０．２～５．０質量％、０．２～３．０質量％、０．２～２．０質量％など、適宜選択することができる。
　１－２．銅イオン
　本発明の水性組成物に含まれる銅イオンは、銅イオン源としての銅化合物を他の成分と混合させることにより生じさせることができる。銅イオン源の種類については、水性組成物において銅イオンを供給できる銅化合物であれば、特に限定されるものではない。
　例えば、無水物であってもよく五水和物であってもよい、硫酸第二銅等の硫酸銅、塩化第二銅等の塩化銅、テトラフルオロホウ酸銅、臭化第二銅、酸化第二銅、リン酸銅、酢酸銅、蟻酸銅、硝酸銅等が挙げられる。これらの中で、本発明の作用効果をより有効かつ確実に奏する点、取扱い容易性、経済性の観点から、硫酸銅または塩化銅が好ましく、硫酸第二銅または塩化第二銅がより好ましく、硫酸第二銅がさらに好ましい。これらは、１種を単独で、又は、２種以上を組み合わせて用いられる。
　水性組成物に含まれる銅イオンにより、粗化処理において、ステンレス鋼の成分であるニッケルとクロムに対して置換反応が起こり、その後、銅イオン由来の置換反応生成物を除去することで粗化形状が得られるものと推測される。
　水性組成物に含まれる銅イオンの濃度は、０．２５～４０質量％であるが、好ましくは、０．２５～３０質量％あるいは１．０～３０質量％であり、より好ましくは、０．５～２５質量％あるいは３．０～２５質量％であり、特に好ましくは、１．５～２０質量％あるいは５．０～２０質量％である。また、水性組成物に含まれる銅イオンの濃度の下限値は、上述の値のうち１．０質量％、１．５質量％等であってもよく、水性組成物に含まれる銅イオンの濃度の上限値は、例えば、１５質量％、１０質量％、９質量％等であってもよい。銅イオンの濃度の範囲は、例えば、１．０～９質量％、１．０～１０質量％、１．５～９質量％、１．５～１０質量％などである。
　１－３．ハロゲン化物イオン（ハロゲンイオン）
　本発明の水性組成物に含まれるハロゲン化物イオンの種類は、特に限定されず、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンであってよいが、塩化物イオンが、取扱い容易性、経済性の観点から、より好ましい。 
　ハロゲン化物イオンを与えるハロゲン化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、ハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化カリウム等のアルカリ金属のハロゲン化物、ハロゲン化カルシウム等のアルカリ土類金属のハロゲン化物、ハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化銅、ハロゲン化水素が挙げられる。これらの中で、本発明の作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、アルカリ金属のハロゲン化物またはハロゲン化水素が好ましく、塩酸または塩化ナトリウムがより好ましい。
　ハロゲン化合物は、１種を単独で、又は、２種以上を組み合わせて用いられる。なお、ハロゲン化合物は、上記の銅化合物と重複してもよい。例えば、ハロゲン化物イオンの供給源としてハロゲン化銅を用いる場合、そのハロゲン化銅は上記の銅イオン源としての銅化合物にも該当する。ハロゲン化銅としては、塩化銅が好ましい。ハロゲン化合物（ハロゲン化物イオン）は、ステンレス鋼表面の粗化処理において、不働態皮膜に対する孔食作用を引き起こす。
　水性組成物に含まれるハロゲン化物イオンの濃度は、１～３０質量％であるが、好ましくは、２．０～２５質量％であり、より好ましくは、３．０～２０質量％であり、特に好ましくは、５．０～１５質量％であり、さらに好ましくは８～１５質量％である。また、水性組成物に含まれるハロゲン化物イオンの濃度の範囲として、１．０質量％、２．０質量％、３．０質量％、５．０質量％及び８質量％のいずれかを下限値とし、３０質量％、２５質量％、２０質量％、１５質量％及び１０質量％のいずれかを上限値としてもよい。
　１－４．水性組成物に含まれる添加剤
　本発明の水性組成物は、本発明の効果を発揮する範囲で、上述の過酸化水素、銅イオン、及びハロゲン化物イオン以外の成分として、添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、複素環窒素化合物（アゾール系化合物）、有機溶剤等が挙げられる。これらは１種を単独で、又は、２種以上を組み合わせて用いられる。また、添加剤として界面活性剤、ｐＨ調整剤等も挙げられるが、これらは本発明の水性組成物に含まれない方が良い。
　水性組成物に含まれていてもよい添加剤の濃度は、１０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは５．０質量％以下であり、より好ましくは、２．０質量％以下であり、特に好ましくは、１．０質量％以下である。
　１－５．水性組成物の機能および性状
　上述の各成分を含む水性組成物は、ステンレス鋼表面の粗化処理において、以下のように機能するものと考えられる。
　ハロゲン化物イオンは、ステンレス鋼の表面に通常、形成されている酸化膜を孔食する役割を担う。銅イオンは、上述のように、ステンレス鋼の成分であるニッケルとクロムに対する置換反応を生じさせる作用があり、その後、銅イオン由来の置換反応生成物が除去されて、ステンレス鋼の表面にＲｚの大きな凹凸、すなわち、粗化形状が形成されると考えられる。
　また、過酸化水素は、上述の置換反応後の銅イオン由来の置換反応生成物を除去する役目を果たす。
　本発明の水性組成物は、上述した、過酸化水素含有成分、銅イオン供給成分、ハロゲン化物イオン供給成分および水と、必要に応じてその他の成分を加えて均一になるまで攪拌することで調整される。
　水性組成物の性状については、特に限定されないが、ｐＨ値は、－１．０～４．０であることが好ましく、より好ましくは、－０．５～３．０であり、さらに好ましくは、－０．２５～２．５であり、特に好ましくは、０．０～２．０である。ｐＨ値は、実施例に記載の方法で測定することができる。
　［２．ステンレス鋼の粗化処理方法］
　本発明のステンレス鋼の粗化処理方法においては、上述の水性組成物を用いてステンレス鋼表面の粗化処理を行う粗化工程が行われる。ここで、水性組成物を用いてステンレス鋼表面の粗化処理を行うとは、水性組成物とステンレス鋼表面とを接触させることをいう。このことからも明らかであるように、本発明のステンレス鋼の粗化処理方法は、少なくとも、水性組成物とステンレス鋼表面とを接触させる工程を含む。
　粗化工程においては、粗化処理の温度が、２０～６０℃であることが好ましく、２５～５５℃であることがさらに好ましく、３０～５０℃であることが特に好ましい。このように、さほど高温でなくとも、例えば、２５℃の室温下でもステンレス鋼表面の粗化が進行する点で、本発明のステンレス鋼の粗化処理方法は優れている。ここで、粗化処理の温度とは、水性組成物とステンレス鋼表面とを接触させるときの温度、特に、ステンレス鋼の表面に接触させる水性組成物の液温をいう。
　また、粗化工程においては、粗化処理の時間が、３０秒間～１２０秒間であることが好ましく、４０秒間～１００秒間であることがさらに好ましく、５０秒間～９０秒間であることが特に好ましい。このように、さほど長時間でなくともステンレス鋼の粗化が進行する点で、本発明のステンレス鋼の粗化処理方法は優れている。ここで、粗化処理の時間とは、水性組成物とステンレス鋼表面とを接触させる時間のことをいう。例えば、ステンレス鋼を水性組成物に浸漬させている時間や、ステンレス鋼の表面に水性組成物を噴霧したときから、水等により水性組成物を除去するときまでの時間である。
　水性組成物とステンレス鋼表面とを接触させる方法は、特に限定されず、例えば、本発明の水性組成物を、滴下またはスプレー（噴霧処理）などの形式により、ステンレス鋼に接触させる方法、あるいは、ステンレス鋼を本発明の水性組成物に浸漬させる方法などを採用することができる。本発明においては、いずれの方法を採用してもよい。例えば、特定形状に加工されたステンレス鋼に本発明の水性組成物を噴霧して粗化処理されたステンレス鋼を得る方法や、ステンレス鋼箔ロール間に本発明の水性組成物の滴下装置、噴霧装置または浸漬装置を設置して、ロールｔｏロールの手法により、未処理のステンレス鋼箔が巻き付けられていたロールからステンレス鋼箔を広げて移動させる間に、上記装置の付近を通過させて水性組成物を供給し、粗化処理されたステンレス鋼箔を巻き取ってロールを得る方法などが挙げられる。
　本発明のステンレス鋼の粗化処理方法によれば、粗化処理されたステンレス鋼（本明細書においては、粗化ステンレス鋼ともいい、粗化処理されたステンレス鋼箔（フィルムあるいシート）もステンレス鋼に含まれる）の表面の最大高さ（Ｒｚ）を２．０μｍ以上、例えば、３．０μｍ以上とすることが可能である。本発明のステンレス鋼の粗化処理方法により、ステンレス鋼表面の最大高さ（Ｒｚ）は、４．０μｍ以上にできることが好ましく、４．５μｍ以上にできることがより好ましく、５．０μｍ以上にできることがさらに好ましく、５．５μｍ以上にできることが特に好ましい。　また、粗化処理されたステンレス鋼表面の最大高さ（Ｒｚ）の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば、１０．０μｍ以下であり、７．０μｍ以下であってもよい。
　なお、粗化処理が施されていない状態のステンレス鋼（未処理のステンレス鋼）の表面の最大高さ（Ｒｚ）は、特に限定されるものではないが、例えば、０．２～２．０μｍ等であり、１．０～１．５μｍほどである。
　本発明のステンレス鋼の粗化処理方法によれば、未処理のステンレス鋼表面の最大高さ（Ｒｚ）の値よりも２．０μｍ以上、大きい値とすることが可能であり、未処理のステンレス鋼よりも３．０μｍ以上、大きい値とすることが好ましい。
　本発明のステンレス鋼の粗化処理方法によれば、粗化ステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以上とすることが可能である。本発明のステンレス鋼の粗化処理方法により、粗化ステンレス鋼表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．６μｍ以上にできることが好ましく、０．７μｍ以上にできることがより好ましく、０．８μｍ以上にできることがさらに好ましい。
　また、粗化ステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば、１．０μｍ以下であり、０．９μｍ以下であってもよい。
　なお、未処理のステンレス鋼の算術平均粗さ（Ｒａ）は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１～０．３μｍである。
　本発明のステンレス鋼の粗化処理方法によれば、粗化ステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を、未処理のステンレス鋼の平面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも０．１μｍ以上、大きい値とすることが可能であり、未処理のステンレス鋼よりも０．２μｍ以上、大きい値とすることが好ましく、０．３μｍ以上、大きい値とすることがさらに好ましい。
　上述した最大高さ（Ｒｚ）及び算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１に準じて算出される。測定に用いる装置は、特に限定されるものではないが、例えば、レーザー顕微鏡を用いることができる。
　粗化処理におけるステンレス鋼のエッチングレートは、特に限定されるものではないが、例えば０．５μｍ／分以上であり、好ましくは０．７μｍ／分以上であり、より好ましくは、１．０μｍ／分以上であり、さらに好ましくは、１．２μｍ／分以上であり、特に好ましくは１．４μｍ／分以上である。
　上述のステンレス鋼の粗化処理方法によれば、実質的に一段階の処理、すなわち、本発明の水性組成物を処理対象となるステンレス鋼の表面と接触させる粗化処理のみにより、あるいは、必要に応じて適度な洗浄（例えば、水洗浄）をさらに行うだけで、表面の凹凸が拡大されたステンレス鋼を得ることができる。また、上述のように、粗化処理における処理条件は穏やかであり、所要時間も短いため、本発明によれば、ステンレス鋼の粗化処理を効率的に行うことができる。
　［３．ステンレス鋼］
　本発明の水性組成物による粗化処理の対象となるステンレス鋼の種類については、特に限定されないが、例えば、以下のものが挙げられる。
　すなわち、ＪＩＳＧ４３０５規格にて定められる、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、およびＳＵＳ３２９Ｊ１を含むクロム・ニッケルステンレス；ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４７、ＳＵＳＸＭ２７を含むフェライト系ステンレス（クロムステンレス）；および、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＨ６６０を含む析出硬化系（クロム・ニッケルステンレス）等である。
　また、粗化処理の対象となるステンレス鋼のサイズ、厚さ、形状は特に限定されず、例えば、ステンレス鋼箔に対して行うこともできる。粗化処理の対象となるステンレス鋼箔の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、１μｍ以上５００μｍ以下であり、好ましくは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。
　そして上述のように、粗化処理されたステンレス鋼表面における最大高さ（Ｒｚ）は、例えば２．０μｍ以上であり、３．０μｍ以上であることが好ましく、４．０μｍ以上であることがより好ましく、４．５μｍ以上であることがさらに好ましく、５．０μｍ以上であることがことさら好ましく、５．５μｍ以上であることが特に好ましい。
　また、粗化処理されたステンレス鋼表面の最大高さ（Ｒｚ）の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば、１０．０μｍ以下であり、７．０μｍ以下であってもよい。
　粗化ステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば、０．５μｍ以上であり、０．６μｍ以上であることが好ましく、０．７μｍ以上であることがより好ましく、０．８μｍ以上であることがさらに好ましい。
　また、粗化ステンレス鋼の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば、１．０μｍ以下であり、０．９μｍ以下であってもよい。
　［４．ステンレス鋼の製造方法］
　本発明のステンレス鋼の製造方法は、少なくとも、上述の粗化工程を有する。本発明のステンレス鋼の製造方法によれば、粗化処理の前よりも表面が粗い、すなわち、凹凸が処理前の表面よりも拡大された表面を有するステンレス鋼が製造できる。
　本発明のステンレス鋼の製造方法の対象となるステンレス鋼は、上記［３．ステンレス鋼］の欄で述べたとおりである。
　本発明のステンレス鋼の製造方法によって得られる粗化処理されたステンレス鋼表面の最大高さ（Ｒｚ）及び算術平均粗さ（Ｒａ）は、上記［３．ステンレス鋼］の欄で述べたとおりである。
　本発明のステンレス鋼の製造方法によって得られる粗化処理されたステンレス鋼は、例えば、固体電池やリチウムイオン電池などの電池用集電箔、太陽電池基材、電子デバイス用フレキシブル基板、蓄電デバイス用基板、排気ガス浄化触媒等の担体、電磁波シールド部材、及び放熱部材などの用途に用いることができる。本発明のステンレス鋼の製造方法によって得られる粗化処理されたステンレス鋼箔は、例えば、電池用集電箔として好適に用いられる。
　以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（ステンレス鋼箔の表面粗さの測定）
　原料のステンレス鋼箔、ならびに、実施例および比較例で得られた表面処理箔について、レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製、製品名「ＶＫ－Ｘ２５０」）を用いて、ＪＩＳ Ｂ　０６０１－２００１に準じた最大高さ（Ｒｚ）及び算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。
（ステンレス鋼箔の表面観察）
　実施例および比較例で得られた表面処理箔について、走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製、製品名「Ｓ－３４００Ｎ」）を用いて、表面形状を観察した。
（ｐＨ値の測定）
　実施例および比較例における水性組成物のｐＨ値は、２５℃にて、ｐＨメーター（株式会社堀場製作所製ｐＨメーターＦ－５２）を使用して測定した。
（エッチングレート（Ｅ．Ｒ．）の測定）
　実施例および比較例で得られた表面処理箔について、水性組成物による処理前後のステンレス鋼箔の質量差（Ｄ）を、用いたステンレス鋼箔の面積Ｓ（水性組成物による処理面積）、ステンレス鋼箔の密度（ρ）、及び、処理時間（Ｔ）で除することにより、Ｅ．Ｒ．の値（μｍ／分）を算出した。
　すなわち、下記式（１）の通りである。なお、式（１）により直接、算出されるＥ．Ｒ．の値の単位は（ｃｍ／分）であるが、（μｍ／分）の単位に変換した値を下記表１等に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定した、当該ステンレス鋼箔のＲｚは、１．２μｍ、Ｒａは、０．２μｍであった。
　１３０ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．７ｇ）、硫酸銅五水和物を６質量％（１２．０ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２９質量％（５７．１ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で１．５質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１０質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。その顕微鏡画像を図１に示す。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が５．９μｍ、Ｒａの値が０．６μｍであった。
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　１２４ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を６．７ｇ）、硫酸銅五水和物を６質量％（１２．０ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２９質量％（５７．１ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で１．５質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１０質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が５．１μｍ、Ｒａの値が０．９μｍであった。
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　７０ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．７ｇ）、硫酸銅五水和物を３６質量％（７２．０ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２９質量％（５７．１ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で９．０質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１０質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が３．１μｍ、Ｒａの値が０．５μｍであった。
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　１４２ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．７ｇ）、硫酸銅五水和物を６質量％（１２．０ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２３質量％（４５．７ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で１．５質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で８質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が３．０μｍ、Ｒａの値が０．５μｍであった。
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　１０２ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．７ｇ）、硫酸銅五水和物を６質量％（１２．０ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を４３質量％（８５．７ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で１．５質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１５質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が３．２μｍ、Ｒａの値が０．５μｍであった。
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　９６ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．７ｇ）、硫酸銅五水和物を２３質量％（４６．４ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２９質量％（５７．１ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で５．８質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１０質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が３．０μｍ、Ｒａの値が０．５μｍであった。
比較例１
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　１３１ｍｌの超純水に、硫酸銅五水和物を６質量％（１２．０ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２９質量％（５７．１ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で１．５質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１０質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。その顕微鏡画像を図２に示す。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が２．５μｍ、Ｒａの値が０．３μｍであった。
比較例２
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　１８７ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．７ｇ）、硫酸銅五水和物を６質量％（１２．０ｇ）それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で１．５質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、表面が粗化されている様子が見られず、Ｒａ、Ｒｚの値は処理前から変化していなかった。
比較例３
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　１４２ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．２質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．７ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２９質量％（５７．１ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１０質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が０．７μｍ、Ｒａの値が０．１μｍであった。
比較例４
　厚さが２０μｍ、縦と横の長さが３０ｍｍ×３０ｍｍであり、材質がＳＵＳ３０４であるステンレス鋼箔を準備した。
　１３１ｍｌの超純水に、過酸化水素を最終的に０．０５質量％となる量（６０ｗｔ％の過酸化水素水溶液を０．２ｇ）、硫酸銅五水和物を６質量％（１２．０ｇ）、塩酸の３５ｗｔ％水溶液を２９質量％（５７．１ｇ）、それぞれ添加した水性組成物を準備した。この組成物中の硫酸銅に由来する銅イオン（Ｃｕ２＋）の濃度は、水性組成物全量基準で１．５質量％、塩酸に由来するハロゲン化物イオン（Ｃｌ－）の濃度は、水性組成物全量基準で１０質量％であった。
　上記ステンレス鋼箔を、まず、液温４０℃の上記水性組成物に６０秒間、浸漬した。次いで、浸漬後のステンレス鋼箔を超純水で十分に水洗した後、十分に乾燥させて、表面処理箔を得た。得られた表面処理箔を上記「ステンレス鋼箔の表面観察」に従って観察した。また、得られた表面処理箔の表面の最大高さを上記「ステンレス鋼箔の表面粗さの測定」に従って測定したところ、Ｒｚの値が２．４μｍ、Ｒａの値が０．３μｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
産業上の利用可能性
　本発明によれば、特定の組成の水性組成物を用いることにより、ステンレス鋼の表面を、十分に、かつ少ない工程と短い時間で効率的に粗化させることができる。そしてこのように、表面を粗くしたステンレス鋼を、電池集電箔、自動車部品筐体等に用いれば、誘電物質や有機物を効果的に付着、及び、保持させることができる。また放熱させるための部材においても、表面が粗化されたステンレス鋼が好適に用いられ得る。
　よって本発明は、材料の部材、例えば上記製品にて用いられるステンレス鋼の表面の粗化処理の分野において、産業上の利用可能性がある。
 

Claims (32)

  1. 　ステンレス鋼の表面を粗化するための水性組成物であって、
    　過酸化水素を、前記水性組成物の全量基準で、０．１～２０質量％含み、
    　銅イオンを、前記水性組成物の全量基準で、０．２５～４０質量％含み、
    　ハロゲン化物イオンを、前記水性組成物の全量基準で、１～３０質量％含む、水性組成物。
  2. 　前記銅イオンを供給する化合物として、硫酸銅または塩化銅の少なくとも１種を含む、請求項１に記載の水性組成物。
  3. 　前記ハロゲン化物イオンを供給する化合物として、塩酸、塩化ナトリウム、及び塩化銅からなる群より選択される１種以上を含む、請求項１又は２に記載の水性組成物。
  4. 　前記水性組成物が、
    　過酸化水素を、前記水性組成物の全量基準で、０．１～３．０質量％含み、
    　銅イオンを、前記水性組成物の全量基準で、１．５～１０質量％含み、
    　ハロゲン化物イオンを、前記水性組成物の全量基準で、８～１５質量％含む、
    請求項１～３のいずれかに記載の水性組成物。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載の水性組成物を用いてステンレス鋼表面の粗化処理を行う粗化工程を含む、ステンレス鋼の粗化処理方法。
  6. 　前記粗化処理の温度が、２０～６０℃である、請求項５に記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  7. 　前記粗化処理の時間が、３０秒間～１２０秒間である、請求項５又は６に記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  8. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以上である、請求項５～７のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  9. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）が１０．０μｍ以下である、請求項５～８のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  10. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）の値が、未処理のステンレス鋼の表面の最大高さ（Ｒｚ）の値よりも２．０μｍ以上大きい、請求項５～９のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  11. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上である、請求項５～１０のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  12. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下である、請求項５～１１のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  13. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が、未処理のステンレス鋼の平面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも０．１μｍ以上大きい、請求項５～１２のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  14. 　前記粗化処理における前記ステンレス鋼のエッチングレートが０．５μｍ／分以上である、請求項５～１３のいずれかに記載のステンレス鋼の粗化処理方法。
  15. 　請求項１～４のいずれかに記載の水性組成物を用いて表面が粗化処理された、粗化ステンレス鋼。
  16. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以上である、請求項１５に記載の粗化ステンレス鋼。
  17. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）が１０．０μｍ以下である、請求項１５又は１６に記載の粗化ステンレス鋼。
  18. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上である、請求項１５～１７のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼。
  19. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下である、請求項１５～１８のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼。
  20. 　前記ステンレス鋼が、ＪＩＳＧ４３０５規格にて定められる、
    　ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３４７，およびＳＵＳ３２９Ｊ１を含むクロム・ニッケルステンレス；
    　ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４４７，ＳＵＳＸＭ２７を含むフェライト系ステンレス（クロムステンレス）；および、
    　ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＨ６６０を含む析出硬化系（クロム・ニッケルステンレス）；
    の少なくともいずれかである、請求項１５～１９のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼。
  21. 　前記ステンレス鋼が、ステンレス鋼箔である、請求項１５～２０のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼。
  22. 　請求項１５～２１のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼を含む、電池用集電箔、太陽電池基材、電子デバイス用フレキシブル基板、蓄電デバイス用基板、触媒担体、電磁波シールド部材、又は放熱部材。
  23. 　請求項１～４のいずれかに記載の水性組成物を用いてステンレス鋼表面の粗化処理を行う粗化工程を有する、表面が粗化処理された粗化ステンレス鋼の製造方法。
  24. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以上である、請求項２３に記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  25. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）が１０．０μｍ以下である、請求項２３又は２４に記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  26. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上である、請求項２３～２５のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  27. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下である、請求項２３～２６のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  28. 　粗化処理されたステンレス鋼の表面のＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が、未処理のステンレス鋼の平面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも０．１μｍ以上大きい、請求項２３～２７のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  29. 　前記粗化処理における前記ステンレス鋼のエッチングレートが０．５μｍ／分以上である、請求項２３～２８のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  30. 　前記ステンレス鋼が、ＪＩＳＧ４３０５規格にて定められる、
    　ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３４７，およびＳＵＳ３２９Ｊ１を含むクロム・ニッケルステンレス；
    　ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４４７，ＳＵＳＸＭ２７を含むフェライト系ステンレス（クロムステンレス）；および、
    　ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＨ６６０を含む析出硬化系（クロム・ニッケルステンレス）；
    の少なくともいずれかである、請求項２３～２９のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  31. 　前記ステンレス鋼が、ステンレス鋼箔である、請求項２３～３０のいずれかに記載の粗化ステンレス鋼の製造方法。
  32. 　請求項２３～３１のいずれかに記載の製造方法で製造された粗化ステンレス鋼を含む、電池用集電箔、太陽電池基材、電子デバイス用フレキシブル基板、蓄電デバイス用基板、触媒担体、電磁波シールド部材、又は放熱部材。
     
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