説明

電解研磨による酸化スケール除去方法およびその装置

【課題】ブラシ状の電極部を採択しかつ有毒ガスを発生させない電解研磨による酸化スケール除去方法およびその装置を提供する。
【解決手段】酸化スケール除去装置は、ステンレス鋼5の溶接部分50に発生する酸化スケールを電解研磨により除去するためのもので、装置本体1と電解液10とから成る。電解液10として、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いている。装置本体1は、電源供給部2と、電源供給部2の出力端子21,22より引き出される2本のコード線23,24の先端にそれぞれ設けられる電極部3,4とを有する。一方の電極部3はステンレス鋼5に接続可能である。他方の電極部4は、電解液を含ませることが可能なように炭素繊維をブラシ状に束ねて形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ステンレス鋼の溶接部分に発生する酸化スケールを電解研磨により除去する方法とその装置とに関する。
【背景技術】
【0002】
ステンレス鋼に溶接を施すと、その溶接部分に「溶接焼け」と呼ばれる酸化スケールが発生する。この酸化スケールは種々のトラブル要因となるため、除去する必要があり、これを電気化学的に除去する「電解研磨」が広く用いられている。
【0003】
図4は、電解研磨による酸化スケール除去方法の一例を示すもので、ホルダー9の先端より突き出たステンレス製の棒状電極90に不織布などの布体91を巻き付けて固定し、布体91に電解液を含浸させてステンレス鋼92の溶接部分93に押し当て通電し、これにより溶接部分93に発生した酸化スケールを除去する(例えば、特許文献1参照)。電解液として、硫酸、リン酸、フッ酸、硝酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、酢酸、コハク酸などの種々の酸や、これらのアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩などの中性塩水溶液が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−213550号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記した酸化スケール除去方法では、布体91を棒状電極90に巻き付けて固定する必要があり、準備に手間がかかり、作業中に布体91が外れるおそれもある。また、布体91を溶接部分93の凹凸面にむらなく接触させるのが容易でなく、溶接部分93より酸化スケールを完全に除去するのが困難である。
【0006】
上記の問題を解決するため、発明者は、検討を重ねた結果、棒状電極90に代えて柔軟な炭素繊維をブラシ状に束ねて形成した電極を用い、その電極の炭素繊維の束に電解液を直接含ませることを案出した。この方法によれば、布体を巻き付ける必要がなく、溶接部分93の凹凸面に電極を構成する炭素繊維の束をむらなく接触させることが可能である。しかし、その種の電極を用いた場合、炭素繊維の通電性がきわめて良好であるため、通電によってステンレス鋼と電極との接触部分が発熱して高温となり、電解液によってはそれが原因で有毒ガスを発生させるおそれがあり、これが炭素繊維による電極を用いることの障害となっている。
【0007】
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、炭素繊維をブラシ状に束ねた電極部を採用し、かつその種の電極部を用いても有毒ガスを発生させることがない電解研磨による酸化スケール除去方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明による電解研磨による酸化スケール除去方法は、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を電解液として用いるもので、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成された電極部に前記電解液を含ませてステンレス鋼の溶接部分に押し当て通電することにより前記溶接部分の酸化スケールを除去することを特徴とする。
【0009】
この発明によると、電極部を構成する炭素繊維の束は溶接部分の凹凸面にむらなく接触させることが可能であるので、酸化スケールを確実に除去できる。また、電極部を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であることから、通電によってステンレス鋼と電極部との接触部分が発熱して高温になるが、電解液としてクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いるので、電解液より有毒ガスが生成されることがない。
【0010】
この発明の好ましい実施態様においては、前記電解液として、酒石酸、または酒石酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いる。
【0011】
電解液として、酒石酸、または酒石酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いてステンレス鋼を処理した場合、ステンレス鋼と電極部との接触部分に火花が発生しても、処理部分は耐食性が低下せず、未処理部分より耐食性が高いことを確認した。これに対して、その他の電解液を用いた場合、ステンレス鋼と電極部との接触部分に火花が発生すると、処理部分であっても耐食性が著しく低下することを確認した。なお、耐食性試験は試験片を塩化第二鉄水溶液へ浸漬後、減量比を比べることで判断した。
【0012】
この発明による電解研磨による酸化スケール除去装置は、装置本体と電解液とから成るもので、前記電解液として、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いている。前記装置本体は、電源供給部と、電源供給部の出力端子より引き出される2本のコード線の先端にそれぞれ設けられる電極部とを有し、一方の電極部はステンレス鋼に接続可能であり、他方の電極部は、電解液を含ませることが可能なように炭素繊維をブラシ状に束ねて形成されている。
【0013】
上記した構成の酸化スケール除去装置を用いて溶接部分に発生した酸化スケールを除去するには、一方の電極部をステンレス鋼に接続し、他方の電極部を構成する炭素繊維の束に電解液を含ませてステンレス鋼の溶接部分に押し当て、電源供給部より供給される電圧を電極部間に印加して通電する。電極部を構成する炭素繊維の束は柔軟であり、溶接部分の凹凸面にむらなく接触させることが可能であるので、溶接部分の酸化スケールが確実に除去される。また、電極部を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であることから、通電によってステンレス鋼と電極部との接触部分が発熱して高温になるが、電解液として、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いているので、電解液より有毒ガスが生成されることはない。
【発明の効果】
【0014】
この発明によれば、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成された電極部に電解液を直接含ませて溶接部分に押し当て通電するから、電極部に布体を巻き付けるなどの作業は不要であり、溶接部分の凹凸面に電極部を構成する炭素繊維の束をむらなく接触させることができ、酸化スケールを確実に除去できる。また、通電によりステンレス鋼と電極部との接触部分が発熱して高温になっても、電解液より有毒ガスが生成されることはない。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】この発明の酸化スケール除去方法を実施するための装置構成を示す斜視図である。
【図2】電極を示す正面図である。
【図3】図2のA−A線に沿う断面図である。
【図4】従来の酸化スケール除去方法を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1は、この発明の一実施例である酸化スケール除去装置の構成と、その装置を用いて
ステンレス鋼5の溶接部分50に発生した酸化スケール(図中、斜線で示す)を除去する方法を示している。
図示例の酸化スケール除去装置は、電解研磨により酸化スケールを除去するもので、装置本体1と電解液10とで構成されている。装置本体1は、筐体が箱形の電源供給部2と、電源供給部2の前面の出力端子21,22より引き出される2本のコード線23,24と、各コード線23,24の先端にそれぞれ設けられる電極部3,4とを有している。電源供給部2の出力端子21,22には、スイッチの切替えによって交流、直流、交直重畳の電圧が出力可能になっている。作業者は出力電圧の形式を選択し、処理対象のステンレス鋼5の状態を目視しながらボリューム25を回して出力電圧を調節する。出力電圧は例えば15〜40ボルトの範囲で調節し、5〜50アンペアの電流を流す。
【0017】
一方の電極部3は、処理対象のステンレス鋼5に電気的、機械的に接続可能な構成のもので、この実施例では、ステンレス鋼5の種々の厚みに対応できかつステンレス鋼5に対する着脱が容易なようにクリップ30を用いて構成されている。
【0018】
他方の電極部4は、柔軟な線状をなす極細の炭素繊維をブラシ状に密に束ねて形成されたものであり、電解液が炭素繊維間の隙間に保持されるようになっている。この炭素繊維の束42の基端部は、図2に示すように、ステンレス製のパイプ40の先端の開口部41に挿入されて一体固定されている。なお、炭素繊維として、線膨張係数が小さく、酸、塩基、各種溶媒に侵されにくく、化学的安定性に優れたものであって、引張強度や摩耗特性などに優れたものを用いる。
【0019】
パイプ40の後端面にはネジ軸43が突設され、このネジ軸43を手持ち操作が可能なホルダー44の先端部に設けられた電極接続部(図示せず)のネジ孔にネジ込むことにより電極部4がホルダー44に固定されかつコード線24と導通する。パイプ40の外周面には、図2および図3に示すように、合成ゴムなどより成る筒状カバー45が熱収縮させて被着されている。筒状カバー45の先端縁はパイプ40の先端より突出して炭素繊維の束42の基端部を囲んでおり、これにより炭素繊維の束42の基端部が撓んでもパイプ40の先端の開口縁に触れて傷つくことがない。
【0020】
上記したブラシ形態の電極部4は、ネジ軸43をねじ込んでホルダー44に取り付けられるので、他の電極部4と交換することが可能である。例えば、炭素繊維の線径、長さ、密度などが異なる複数種の電極部4をあらかじめ用意しておき、使用する電解液に応じて、或いは、処理対象に応じて、いずれかを選択して用いるようにしてもよい。
【0021】
前記電解液10として種々のものを用いることが可能であるが、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液のいずれかを用いる。前記電極部4を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であるため、通電によってステンレス鋼5と電極部4との接触部分が発熱して高温となるが、上記したいずれかの電解液であれば、発熱に起因して有毒ガスが生成されることはない。ここで、「有毒ガス」とは、リン化水素、硫酸ガス、塩素ガス、フッ化水素ガスなどであり、硫酸、リン酸、もしくはそれらのナトリウム、アンモニウム、カリウムなどの中性塩水溶液やフッ酸や酸性タイプの溶液にフッ化物などの中性塩を添加したものなど、有毒ガスが生成するおそれのある電解液の使用は避ける必要がある。
【0022】
また、実験によれば、電解液10として、酒石酸、または酒石酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いてステンレス鋼5を処理した場合、ステンレス鋼と電極部との接触部分に火花が発生しても、処理部分は耐食性が低下せず、未処理部分より耐食性が高いことを確認している。因みに、その他の電解液を用いた場合、ステンレス鋼5と電極部4との接触部分に火花が発生すると、処理部分であっても耐食性が著しく低下することを確認している。
【0023】
上記した構成の酸化スケール除去装置を用いてステンレス鋼5の溶接部分50に発生した酸化スケールを除去するには、一方の電極部3をステンレス鋼5に接続し、他方の電極部4を構成する炭素繊維の束42に電解液を含ませてステンレス鋼5の溶接部分50に押し当て、電源供給部2より供給された電圧を電極部3,4間に印加して通電する。電極部4の炭素繊維の束42は柔軟であり、溶接部分50の凹凸面にむらなく接触させることが可能であり、溶接部分50の酸化スケールが確実に除去される。
【0024】
また、電極部4を構成する炭素繊維は通電性がきわめて良好であるため、通電によってステンレス鋼5と電極部4との接触部分が発熱して高温となるが、電解液としてクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いることで、電解液10より有毒ガスが生成されることはない。
【符号の説明】
【0025】
1 装置本体
2 電源供給部
3,4 電極部
5 ステンレス鋼
21,22 出力端子
23,24 コード線
42 炭素繊維の束
50 溶接部分

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステンレス鋼の溶接部分に発生する酸化スケールを電解研磨により除去する方法であって、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を電解液として用い、炭素繊維をブラシ状に束ねて形成した電極部に前記電解液を含ませてステンレス鋼の溶接部分に押し当て通電することにより前記溶接部分の酸化スケールを除去することを特徴とする電解研磨による酸化スケール除去方法。
【請求項2】
前記電解液として、酒石酸、または酒石酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いる請求項1に記載された電解研磨による酸化スケール除去方法。
【請求項3】
ステンレス鋼の溶接部分に発生する酸化スケールを電解研磨により除去するための装置であって、装置本体と電解液とから成り、前記電解液として、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のうちの1種または2種以上を組み合わせた中性塩水溶液を用いており、前記装置本体は、電源供給部と、電源供給部の出力端子より引き出される2本のコード線の先端にそれぞれ設けられる電極部とを有し、一方の電極部はステンレス鋼に接続可能であり、他方の電極部は、電解液を含ませることが可能なように炭素繊維をブラシ状に束ねて形成されて成る電解研磨による酸化スケール除去装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−241227(P2012−241227A)
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−111845(P2011−111845)
【出願日】平成23年5月18日(2011.5.18)
【出願人】(511121388)株式会社日本科学エンジニアリング (2)