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化学抛光液

阅读:354发布:2021-03-03

IPRDB可以提供化学抛光液专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明提供了一种化学抛光液,其不含有硝酸,通过化学抛光对铝或其合金表面进行平滑化,同时对化学抛光面赋予充分的光泽。该化学抛光液,是配合除了硝酸的无机酸和钨化合物而构成的。作为无机酸优选的是使用硫酸和磷酸,进而也可以配合铜离子和铁离子等。,下面是化学抛光液专利的具体信息内容。

1、铝或其合金的化学抛光液,其特征是配合除了硝酸的无机酸和钨 化合物而构成。

2、根据权利要求1所述的化学抛光液,其特征是对于化学抛光液的 总量100质量份,配合以金属钨换算为0.01~5.0质量份的钨化合物。

3、根据权利要求1所述的化学抛光液,其特征是配合作为无机酸的 磷酸及硫酸。

4、根据权利要求3所述的化学抛光液,其特征是,对于化学抛光液 的总量100质量份,配合70~30质量份的磷酸、30~70质量份的硫酸。

5、根据权利要求1所述的化学抛光液,其特征是含有铜离子。

6、根据权利要求5所述的化学抛光液,其特征是对于化学抛光液的 总量100质量份,配合0.001~0.1质量份的铜离子。

7、根据权利要求1所述的化学抛光液,其特征是含有铁离子。

8、根据权利要求7所述的化学抛光液,其特征是对于化学抛光液的 总量100质量份,配合0.01~0.50质量份的铁离子。

9、根据权利要求1~8任何一项所述的化学抛光液,其特征是至少含 有钙离子及钼离子中的一种。

10、根据权利要求1~8任何一项所述的化学抛光液,其特征是配合 有偏磷酸钠。

说明书全文

技术领域

本发明涉及对铝或其合金施以化学研磨的化学抛光液,更详细地是涉 及没有配合硝酸,而将铝及其合金的表面平滑化的同时,可以赋予充分光 泽的化学抛光液。

背景技术

以往,将铝或其合金(以下,有时称其为“铝等”)的表面平滑化的 同时,可以赋予充分光泽的化学抛光液,一般是使用配合了磷酸和硝酸的 液体。使用这样的化学抛光液对铝等进行化学抛光的机理,目前还没有研 究清楚,但一般可认为是通过硝酸对铝的氧化作用和磷酸对铝的溶解作用 而进行化学抛光的。
可是,使用这样的含有硝酸的化学抛光液时,在化学抛光的过程中, 因硝酸分解而会产生有毒的氮氧化物。另外,由于这样的硝酸的分解,液 体中的硝酸浓度会减少,必须向化学抛光液补充硝酸来维持硝酸的浓度。 另外,象铝制的拉链的金属配件安装在布的状态下进行化学抛光时,用于 染色布的颜料在遇到硝酸会产生变色的问题。
因此,现在正开发着不含有硝酸的化学抛光液,但是这样的不含有硝 酸的抛光液,不能对铝等的抛光面给予充分的光泽。

发明内容

本发明鉴于以上所存在的问题,其目的在于提供不含有硝酸的、通过 化学抛光将铝或其合金的表面进行平滑化,同时在进行化学抛光的表面上 给予充分的光泽的铝或其合金的化学抛光液。
即,本发明的化学抛光液,其特征是配合除了硝酸的无机酸和钨化合 物而构成。
按照本发明,只要将铝或铝合金浸渍在上述的化学抛光液中,就可使 表面平滑化,同时在化学抛光面上给予光泽。而且由于在液体中没有配合 硝酸,所以在化学抛光过程中不会由于硝酸的分解而产生有害的氮氧化 物,而能够安全地进行化学抛光。进而,由于没有必要为了保持硝酸浓度 而在液体中追加硝酸,无需频繁地进行液体管理,所以可长期地连续性的 进行化学抛光。
在上述的化学抛光液中,作为无机酸,优选的是使用磷酸及硫酸。此 时,可提供具有优良的抛光力,同时在抛光面上给予良好的光泽,进而可 提高钨化合物或其他金属离子等对化学抛光液中的溶解性,且稳定的化学 抛光液。另外,从进一步提高抛光力的观点看,对于化学抛光液的总量 100质量份,优选的是配合70~30质量份的磷酸、30~70质量份的硫酸。
在上述化学抛光液中,对于化学抛光液的总量100质量份,优选的是 配合以金属钨换算为0.01~5.0质量份的钨化合物。此时,可进一步提 高化学抛光后的铝或铝合金的表面的光泽,同时,可防止一部分的钨化合 物在化学抛光液中不溶解而残留下来的现象。
另外,在上述化学抛光液中,优选的是至少含有铜离子、铁离子、钙 离子及钼离子的一种。
含有铜离子的化学抛光液,通过化学抛光能够在铝或铝合金的表面给 予优良的光泽,同时可有效地防止黑色的析出物的发生。再有,对于化学 抛光液的总量100质量份,优选的是配合0.001~0.1质量份的铜离子。
另外,含有铁离子的化学抛光液,在化学抛光后,对于防止铝或其合 金的表面上发生光泽的斑点是有效的。再有,对于化学抛光液的总量100 质量份,优选的是配合0.01~0.50质量份的铁离子。
进而,含有钙离子和/或钼离子的化学抛光液,在铝或铝合金的化学 抛光面上给予更为优良的光泽是有效的。
另外,上述化学抛光液,优选的是含有偏磷酸钠。此时,通过化学研 磨能够在铝或铝合金的表面给予更优良的光泽,同时可提高钨化合物或其 他金属离子等在化学抛光液中的溶解性,提供稳定的化学抛光液。
本发明进一步特征及其得到的效果,从以下的发明的详细的说明及实 施例可明确理解。

具体实施方式

以下,对于本发明的化学抛光液进行详细地说明。
如上所述,本发明的化学抛光液是对铝或其合金进行化学抛光的化学 抛光液,其特征是配合除了硝酸以外的无机酸和钨化合物而构成。
作为化学抛光液中配合的无机酸,特别优选的是并用磷酸和硫酸。此 时,化学抛光液具有优良的抛光力,同时即使连续地进行抛光,抛光力的 持续性也高,另外,加入后述的无机酸以外的成分时,可使各成分良好地 溶解。关于磷酸及硫酸的配合量,为了给予铝等的平滑化和光泽,对于化 学抛光液的总量100质量份,优选的是配合70~30质量份的磷酸、30~ 70质量份的硫酸。在磷酸的配合量超过上述范围时或硫酸的配合量不足 上述范围时,就有抛光力的持续性不足,不能给予充分的平滑化和光泽的 担心。另外,在磷酸的配合量不足上述范围时或硫酸的配合量超过上述范 围时,就有钨化合物等的溶解性降低而产生析出或者抛光力过度,抛光面 变成粗造而不能给予平滑化和光泽的担心。另外,磷酸和硫酸的配合量的 总量,优选的是对于化学抛光液的总量100质量份,形成60~95质量份 的范围。
作为钨化合物,例如可使用磷钨酸或钨酸钠等。钨化合物的配合总量, 以金属钨换算,优选的是对于化学抛光液的总量100质量份,使用0.01~ 5.0质量份。钨化合物的配合量不足此范围时,就有对于铝等的表面不能 给予所希望的光泽的危险。另一方面,若钨化合物的配合量超过此范围时, 就有在化学抛光液中一部分钨化合物不溶解而沉淀的危险。
为了对于铝或其合金给予更好的光泽,优选的是在化学抛光液中配合 铜离子。铜离子的配合,例如只要在化学抛光液中配合硫酸铜就可以。铜 离子的配合量,以金属铜换算,优选的是对于化学抛光液的总量100质量 份,使用0.001~0.1质量份。若铜离子的配合量不足此范围时,就不能 充分得到进一步提高化学抛光面的光泽的效果,另一方面,若配合量超过 此范围时,就有在化学抛光处理后的铝等的表面上产生黑色的析出物的危 险。
另外,为了在铝等的表面上给予均匀的光泽,优选的是在化学抛光液 中配合铁离子。作为铁离子,特别是使用3价铁离子时,能够提高氧化力, 进一步提高光泽的均匀性。铁离子的配合,例如可以在化学抛光液中配合 硫酸亚铁、硫酸铁、磷酸铁等。铁离子的配合量,以金属铁换算,优选的 是对于化学抛光液的总量100质量份,使用0.01~0.5质量份,铁离子 的配合量不足此范围或配合量超过此范围时,就有对于铝等的表面产生光 泽斑的危险。
进而,在化学抛光液中也可配合其他的各种金属离子。例如若使其含 有钙离子和/或钼离子的话,可达到化学抛光面的进一步的平滑性和给予 光泽。另外,也可配合铬离子、镍离子、钠离子等类的各种金属离子。例 如,钠离子,作为钨化合物配合钨酸钠时,也必然就配合了钠离子。
另外,在化学抛光液中,优选的是添加偏磷酸钠等的偏磷酸盐。此时, 也能够实现化学抛光面的进一步的平滑性和给予光泽。偏磷酸盐的添加达 到上述效果的机理虽然并不明白,但可认为通过化学抛光液对铝等的化学 抛光,是与在铝等的表面形成比较厚的表面层和铝等的表面的金属离子的 分布有关,可认为通过偏磷酸盐促进表面层的形成,同时通过偏磷酸,金 属离子螯合,在铝等的金属表面分布金属离子,促进铝等的表面抛光。另 外,通过这样的金属离子螯合,可提高在化学抛光液中配合金属离子时的 溶解性,成为稳定的化学抛光液。作为偏磷酸盐,特别是使用具有称为超 磷酸盐的无定型立体网孔结构时,可达到进一步的平滑性和给予光泽。这 可认为通过超磷酸盐进一步促进在铝等的表面形成表面层。这样的偏磷酸 盐(超磷酸盐)的平均分子量,优选的是使用5000~10000的范围的物质。
在配制本发明的化学抛光液时,是按规定量配合上述列举的各种成 分,进行搅拌混合,由此便可得到化学抛光液。
通过使用这样配制的化学抛光液,在加温该化学抛光液的状态下,预 先进行机械抛光等,同时根据需要将预热了的铝等浸渍在化学抛光液中, 可进行铝等的表面的化学抛光。此时的化学抛光液的液温,优选的是60 ℃~150℃。若化学抛光液的液温不足60℃,难以充分给予光泽,另外, 若超过150℃,抛光面容易变得粗造。特别是液温在80~120℃时,可具 有良好的抛光性的同时,给予充分的光泽。另外,对于化学抛光液的浸渍 时间是根据铝合金等的组成或尺寸、有无预热、液温等适当设定的,但优 选的是在20~240秒间的范围内。另外,即使对于铝等的化学抛光液的 一次浸渍时间控制在20秒左右的短时间,同时,重复实施数次此操作, 也可在化学抛光面上得到优良的光泽。
若用本发明的化学抛光液对于铝或其金属进行这样的化学抛光时,可 通过高抛光力使表面平滑化的同时,在化学抛光面上给予优良的光泽。而 且,由于在液体中没有配合硝酸,所以在化学抛光过程中不会由于硝酸分 解发生有害的氮氧化物,另外,也不需要为了维持硝酸浓度,而在液体中 追加硝酸。进而,由于不用硝酸,所以不会使颜色变色,例如,即使在将 拉链配件装在布上的状态下进行化学抛光的情况下,也可避免染色的布的 变色。
实施例
以下,通过实施例具体地说明本发明。 实施例1~23及比较例
作为化学抛光液的原料,可按照表1及表2所示的配合量将硫酸水溶 液、磷酸水溶液、磷酸铁水溶液、硫酸铜、磷钨酸、硫酸钙、钼酸铵、偏 磷酸钠(超磷酸钠;平均分子量7000)及水进行混合,制作出各实施例及 比较例的化学抛光液。表1及表2中的配合量是对于化学抛光液100质量 份的用量。再有,将硫酸铜及磷钨酸溶解在水中作成水溶液后,与其他的 原料进行混合。 抛光性评价试验
在各实施例及比较例的化学抛光液中,浸渍以JIS规格规定的A1070 (工业用纯铝,99.7%)、A1050(工业用纯铝,99.5%)、A6063(铝 -镁-硅合金)形成的各试验片进行化学抛光。试验片使用具有 50mm×70mm×1mm的形状的物体。在将这些试验片浸渍于保持在100℃的 500g的化学抛光液中60秒后,根据以下的标准对于化学抛光液的抛光力、 化学抛光面的光泽及化学抛光面的光泽斑点进行各种评价。其结果见表1 及表2。 化学抛光液的抛光力
使用化学抛光后的试验片的重量和试验前的重量来算出重量减少率, 根据重量减少率的数值进行4级评价。
◎:重量减少率大于2%
○:重量减少率大于1%但小于2%
△:重量减少率大于0.1%但小于1%
×:重量减少率小于0.1% 化学抛光面的光泽
用目视观察各试验片的化学抛光面,进行以下的4级评价。
◎:具有优良的光泽
○:具有良好的光泽
△:光泽稍弱
×:光泽不充分 化学抛光面的光泽斑点
计数在各试验片的化学抛光面上观察到的斑点的个数,根据其个数进 行以下的4级评价。
◎:斑点数0个
○:斑点数1~5个
△:斑点数6~19个
×:斑点数20个以上
 表1                                                                      实施例     1     2     3     4     5     6     7     8     9     10     11     12 配 合 量 / 质 量 份 硫酸    39.2    39.2    39.2    39.2    39.2    39.2    37.2    39.2    39.2    39.2    39.2    37.2 磷酸    49.5    49.5    49.5    49.5    49.5    49.5    47.0    49.5    49.5    49.5    49.5    47.0 铁离子(金属Fe换算)    0.350    0.290    0.230    0.050    0.450    0.450    0.013    0.013    0.008    0.550    0.230    0.230 铜离子(金属Cu换算)    0.0250    0.0180    0.0100    0.0050    0.0900    0.0900    0.0015    0.0015    0.0150    0.0150    0.0150    0.0150 钨化合物(金属W换算)    0.100    0.330    0.840    1.000    0.070    0.015    4.800    1.600    0.670    0.670    0.005    5.200 钼离子(金属Mo换算)     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0 钙离子(金属Ca换算)     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0 偏磷酸钠     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0 评 价 A1070 抛光力     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○ 光泽     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     △     ○ 光泽斑点     ◎     ◎     ◎     ◎     ○     ○     ○     ○     △     △     ◎     ◎ A1050 抛光力     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○ 光泽     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     △     ○ 光泽斑点     ◎     ○     ◎     ◎     ○     ○     ○     ○     △     △     ◎     ◎ A6030 抛光力     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○ 光泽     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ○     △     ○ 光泽斑点     ◎     ◎     ◎     ◎     ○     ○     ○     ○     △     △     ◎     ◎ 备注   钨化合   物部分   不溶解
表2                                                            实施例    比较例     13     14     15     16     17     18     19     20     21     22     23 配 合 量 / 质 量 份  硫酸   39.2   39.2   39.2   17.7   35.3   49.0   72.0   39.2   39.2   35.0   35.0   39.2  磷酸   49.5   49.5   49.5   72.0   49.3   37.4   17.7   49.5   49.5   40.0   40.0   49.5  铁离子(金属Fe换算)   0.230   0.230   0.23   0.230   0.230   0.230   0.230   0.230   0.230   0.230   0.230   0.230  铜离子(金属Cu换算)   0.0008   0.1200   0.0150   0.0150   0.0150   0.0150   0.0150   0.0150   0.0150   0.0150   0.015   0.0150  钨化合物(金属W换算)   0.670   0.670   0.670   0.670   0.670   0.670   0.670   0.800   0.800   0.800   0.800     0  钼离子(金属Mo换算)     0     0     0     0     0     0     0   0.2     0     0   0.2     0  钙离子(金属Ca换算)     0     0     0     0     0     0     0     0     0.1     0   0.1     0  偏磷酸钠     0     0     0     0     0     0     0     0     0     15.0   15.0     0 评 价  A1070 抛光力     ○     ○     ○     △     ○     ○     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     △ 光泽     ○     ○     ○     △     ○     ○     △     ◎     ◎     ◎     ◎     × 光泽斑点     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ○  A1050 抛光力     ○     ○     ○     △     ○     ○     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     △ 光泽     △     ○     ○     △     ○     ○     △     ◎     ◎     ◎     ◎     × 光泽斑点     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ○  A6030 抛光力     ○     ○     ○     △     ○     ○     ◎     ○     ○     ○     ○     △ 光泽     △     ○     ○     △     ○     ○     △     ○     ○     ○     ○     × 光泽斑点     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ○  备注   表面产   生黑色   析出物   钨化合   物部分   不溶解
从上述评价结果可以表明,除了作为无机酸的硫酸及磷酸之外,还含 有钨化合物的实施例1~23的化学抛光液与不含有钨化合物的比较例的 抛光液比较,可提供具有高的抛光力的同时,还可提供具有良好的光泽的 化学抛光面。
另外,在固定磷酸及硫酸的配合量,变动铁离子、铜离子及钨化合物 的配合量的实施例1~15中,在钨化合物的配合量多的实施例12中,钨 化合物一部分不溶解而残存下来。另外,在钨化合物的配合量少的实施例 11中,存在着光泽稍微降低的趋势。另外,在铁离子的配合量多的实施 例10中或铁离子的配合量少的实施例9中,可确认在光泽上有一些斑点。 进而,在铜离子的配合量少的实施例13中,存在着光泽稍微降低的趋势, 而在铜离子的配合量多的实施例14中,虽然可得到优良的光泽,但在试 验片的表面上可以观察到有微少的黑色的析出物。
在变动硫酸和磷酸的配合量的实施例15~19中,在硫酸的配合量多, 磷酸的配合量少的实施例19中,虽然抛光力高,但光泽有稍微降低的趋 势。另外,钨化合物一部分不溶解而残存。而另一方面,在硫酸的配合量 少,磷酸的配合量多的实施例16中,抛光力降低,光泽也有稍微降低的 趋势。
在配合了钼离子、钙离子或偏磷酸钠的实施例20~23中,抛光力及 光泽都良好,也没有观察到光泽斑点。特别是在配合了钼离子、钙离子或 偏磷酸钠的实施例23中,确认了抛光力、化学抛光面的光泽及防止光泽 斑点的方面都有很高的效果。 连续操作性评价试验
准备好实施例15的化学抛光液、并且准备好在该抛光液中以各种浓 度溶解了铝的抛光液,在各化学抛光液中浸渍按照JIS规格所规定的 A1070(工业纯铝,99.7%)以及A6063(铝-镁-硅合金),进行化学 抛光。作为试验片,对于A1070是使用尺寸为50mm×70mm×1mm(9.3~ 9.4g)的试验片,对于A6063是使用尺寸为50mm×70mm×3mm(27.0~ 27.2g)的试验片。将该试验片浸渍于保持在100℃的500g的化学抛光液 中,浸渍时间为60秒。测定处理后的各试验片的重量,计算出重量减少 率、单位面积的重量减量及抛光厚度,进而按照与上述相同的评价标准进 行光泽性评价。其结果表示在表3中。
表3 铝溶解量(质量%)     0     0.5     1.0     1.5     2.0   A1070 重量减少率(质量%)     2.66     3.16     2.47     1.85     0.97 单位面积减量(g/m2)     34.1     40.48     31.74     23.73     12.4 抛光厚度(μm)     12.63     14.99     11.76     8.79     4.59 光泽性     ○     ○     ◎     ◎     △   A6063 重量减少率(质量%)     0.88     1.01     0.71     0.53     0.25 单位面积减量(g/m2)     30.76     35     24.91     18.35     8.61 抛光厚度(μm)     11.39     12.96     9.23     6.8     3.19 光泽性     ○     ○     ◎     ◎     △
从表3可以看出,化学抛光液中的铝的溶解量,在达到1.5质量%之 前,化学抛光液维持了良好的抛光性能。该结果显示了,通过连续地进行 化学抛光,即使化学抛光液中的铝的溶解量增大,也不需要调节化学抛光 液中的成分,可以长时间连续进行抛光。
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