説明

非シアン系電解研磨液及びそれを用いた電解研磨方法

【課題】シアン系電解研磨液と遜色ない仕上がり表面が得られ、複雑形状の装身具であっても短時間で電解研磨することのできる非シアン系電解研磨液を提供すること。
【解決手段】水100質量部に対して、スルファミン酸10〜14質量部、チオ尿素3〜4質量部及び乳酸1〜6質量部を含有することを特徴とする非シアン系電解研磨液である。上記非シアン系電解研磨液は、水100質量部に対して、リン酸1〜4質量部を更に含有することが好ましい。また、上記非シアン系電解研磨液が、界面活性剤を更に含有することも好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金、金合金等の貴金属の電解研磨に用いる非シアン系電解研磨液及びそれを用いた電解研磨方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電解研磨法は、指輪、ペンダント、ブレスレット等の装身具の仕上げ研磨または色出しに多用されている手法である。従来、この電解研磨法には、シアン系化合物を含む電解研磨液が用いられてきた。ところが、近年、シアン系化合物の毒性や環境面の問題から、非シアン系電解研磨液が開発され、使用されるようになってきている。
【0003】
このような非シアン系電解研磨液としては、スルファミン酸、チオ尿素及び酒石酸又は尿素を特定の割合で水に溶解させたもの(例えば、特許文献1参照)、酢酸、塩酸及び水を特定の割合で含有するもの(例えば、特許文献2参照)、スルファミン酸、チオ尿素及び酒石酸塩又はシュウ酸塩を含む水溶液を主成分とするもの(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。
【0004】
【特許文献1】特開昭54−77239号公報
【特許文献2】特開昭60−77997号公報
【特許文献3】特開昭62−247100号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記のような従来の非シアン系電解研磨液は、シアン系電解研磨液に比べて、十分な鏡面光沢が得られないばかりか、研磨表面が赤変したり、複雑形状の装身具の研磨に時間が掛かるといった問題があった。
従って、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、シアン系電解研磨液と遜色ない仕上がり表面が得られ、複雑形状の装身具であっても短時間で電解研磨することのできる非シアン系電解研磨液及びそれを用いた電解研磨方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
そこで、本発明者らは、無機酸や有機酸の種類および添加量を変えた非シアン系電解研磨液ついて鋭意検討した結果、水100質量部に対して、スルファミン酸10〜14質量部、チオ尿素3〜4質量部及び乳酸1〜6質量部を添加した非シアン系電解研磨液を用いることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0007】
即ち、本発明は、水100質量部に対して、スルファミン酸10〜14質量部、チオ尿素3〜4質量部及び乳酸1〜6質量部を含有することを特徴とする非シアン系電解研磨液である。
前記非シアン系電解研磨液は、水100質量部に対して、リン酸1〜4質量部を更に含有することが好ましい。
前記非シアン系電解研磨液は、アニオン系、ノニオン系及びカチオン系界面活性剤から選択される界面活性剤を更に含有することが好ましい。
前記アニオン系界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸又はその塩であることが望ましい。
前記ノニオン系界面活性剤は、ポリエチレングリコールモノ−4−ノニルフェニルエーテルであることが望ましい。
前記カチオン系界面活性剤は、ポリアクリル酸エステル4級トリメチル塩であることが望ましい。
また、本発明は、前記非シアン系電解研磨液を用いて、貴金属を電解研磨することを特徴とする電解研磨方法である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、シアン系電解研磨液と遜色ない仕上がり表面が得られ、複雑形状の装身具であっても短時間で電解研磨することのできる非シアン系電解研磨液及び電解研磨方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明の電解研磨方法の対象とする貴金属は、金および金合金であり、不純物として鉄、水銀、鉛などを含有するものも含まれる。また、本発明においては電解研磨する前の貴金属の成形法は特に限定されず、ダイカストのような鋳造法でもよいし、圧延法でもよい。なお、成形後の表面をエタノール、アセトン等による脱脂などの予備的な表面処理を行ってもよい。
【0010】
本発明による非シアン系電解研磨液は、水100質量部に対して、スルファミン酸10〜14質量部、チオ尿素3〜4質量部及び乳酸1〜6質量部を含有する。この非シアン系電解研磨液に含まれるスルファミン酸の量を、水100質量部に対して10〜14質量部としたのは、10質量部未満であると研磨表面に曇りが生じ、14質量部を超えると研磨表面が変色するためである。チオ尿素の量を、水100質量部に対して3〜4質量部としたのは、3質量部未満であると十分な研磨性能が得られず、4質量部を超えると複雑な形状を有する部分の研磨が不十分となるためである。また、乳酸の量を、水100質量部に対して1〜6質量部としたのは、1質量部未満であると研磨表面に曇りが生じ、6質量部を超えると、研磨表面に傷が生じるためである。
また、本発明による非シアン系電解研磨液には、水100質量部に対して、1〜4質量部のリン酸を更に添加してもよい。上記範囲内のリン酸を添加することにより、より光沢のある研磨表面を得ることができる。
【0011】
また、本発明による非シアン系電解研磨液には、界面活性剤を更に添加することもできる。この界面活性剤としては、アニオン系、ノニオン系及びカチオン系界面活性剤を制限なく用いることができる。アニオン系界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸及びその塩、ポリアクリルアミド・アクリル酸ソーダ、具体的にはカヤフロック株式会社製のA−230、A−195が挙げられ、ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレングリコールモノ−4−ノニルフェニルエーテル、ポリアクリルアミド・アクリル酸ソーダ、具体的にはカヤフロック株式会社製のN−100、N−200が挙げられ、カチオン系界面活性剤としては、ポリアクリル酸エステル4級トリメチル塩、具体的にはカヤフロック株式会社製のC−599−1Rシリーズが挙げられる。これらの中でも、研磨表面の仕上がりの観点から、ドデシルベンゼンスルホン酸及びその塩、並びにポリエチレングリコールモノ−4−ノニルフェニルエーテルが好ましい。
これら界面活性剤の添加量は、水100質量部に対して、1.0×10−4〜2.0×10−3質量部であることが好ましい。特に添加する界面活性剤がドデシルベンゼンスルホン酸、その塩又はポリエチレングリコールモノ−4−ノニルフェニルエーテルである場合には、水100質量部に対して、4.0×10−4〜2.0×10−3質量部であることが好ましい。この範囲内であれば、より光沢のある研磨表面を得ることができる。
【0012】
以下、図面を用いて本発明の電解研磨方法について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電解研磨方法を適用する電解研磨装置1の構成を示す図である。
この電解研磨装置1は、非シアン系電解研磨液2が収容された電解研磨槽3と、直流電源装置4と、直流電源装置4の負端子に接続され、非シアン系電解研磨液2に浸漬された研磨用電極としてのチタン電極5と、直流電源装置4の正端子に接続され、非シアン系電解研磨液2に浸漬された被研磨材としての貴金属板6と、非シアン系電解研磨液2の温度を調節するためのホットプレート7と、非シアン系電解研磨液2の温度を測定するための温度計8とを備えている。
【0013】
このように構成された電解研磨装置1による電解研磨方法について説明する。まず、ホットプレート7を作動させ、非シアン系電解研磨液2の温度を70℃〜90℃に調節する。非シアン系電解研磨液2の温度が70℃より低いと、良好な研磨表面が得られ難くなり、90℃より高いと非シアン系電解研磨液2が不安定になるため好ましくない。次いで、チタン電極5と貴金属板6との間に、例えば、10〜15Vの電圧を直流電源装置4により印加して、電解研磨を開始する。ここで、電解研磨時間は1〜3分、好ましくは1分30秒〜2分である。電解研磨時間が1分未満であると、研磨表面の仕上がりが不十分となる場合があり、また、3分を超える処理時間は実用上好ましくない。電解研磨後、貴金属板を電解研磨槽3から取り出し、水洗した後、風乾する。
【0014】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【0015】
まず、下記の表1に示す組成にて、実施例1〜18及び比較例1〜7の非シアン系電解研磨液を調製した。なお、比較例8の市販電解研磨液Aとしては(有)モリモトにより販売されているピカゴールド#4、比較例9の市販電解研磨液Bとしては(株)ハープにより販売されているハープブライトを用いた。
次に、大きさ150mm×70mm×2mmのK18合金(Au75.0wt%、Ag12.5wt%、Cu12.5wt%)を冷間圧延し、0.3mm厚の板状に加工した。これを50mm×25mmの大きさに切断し、被研磨材とした。これを片面につき20mm×25mmの露出範囲となるように、被研磨材をマスキングした。
そして、図1と同様の構成の電解研磨実験装置において、電解研磨槽として1Lのビーカーを用い、電解研磨液として実施例1〜18及び比較例1〜7の非シアン系電解研磨液を用いて、上記被研磨材を電圧13V、電流17A、液温度80℃、時間120秒という条件でそれぞれ電解研磨を行った。また、比較例8及び9は、電解条件を電圧13V、電流18A、液温度80℃、時間120秒とする以外は、実施例1〜18及び比較例1〜7と同様に電解研磨を行った。
【0016】
【表1】

【0017】
(評価方法)
電解研磨後の被研磨材について、目視による観察により評価を行った。結果を表1に示した。なお、目視による観察は、下記の判断基準により評価した。
(判断基準)
◎:鏡面光沢
○:鏡面光沢(わずかに曇り有り)
△:光沢有り
×:研磨不十分
【0018】
さらに、実施例11〜14、比較例8及び9で得られた被研磨材について、光沢度及び表面粗さを測定した。光沢度は、日本電色工業(株)光沢計VGS−1Dを用い、鏡面光沢度測定方法(JIS−Z8741−1983)に基づいて測定した。表面粗さは、(株)小坂研究所デジタルサーフコーダDSF1000を用いて測定した。結果を表2に示した。
【0019】
【表2】

【0020】
表1から明らかなように、実施例1〜18では、十分な鏡面光沢を有する研磨表面を得ることができた。なかでも界面活性剤を添加した実施例11〜18では、市販の電解研磨液A及びBと比べても、遜色のない研磨表面を得ることができた。これは、アニオン系界面活性剤の添加により、電解研磨時に貴金属板表面に形成される分極抵抗が安定化するためであると考えられる。
また、表2から分かるように、実施例11〜14では、電解研磨の前後で光沢度および表面粗さが著しく改善されており、市販の電解研磨液A及びBと比べても、遜色のない研磨表面が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施形態に係る電解研磨方法を適用する電解研磨装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【0022】
1 電解研磨装置、2 非シアン系電解研磨液、3 電解研磨槽、4 直流電源装置、5 チタン電極、6 貴金属板、7 ホットプレート、8 温度計。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水100質量部に対して、スルファミン酸10〜14質量部、チオ尿素3〜4質量部及び乳酸1〜6質量部を含有することを特徴とする非シアン系電解研磨液。
【請求項2】
水100質量部に対して、リン酸1〜4質量部を更に含有することを特徴とする請求項1に記載の非シアン系電解研磨液。
【請求項3】
アニオン系、ノニオン系及びカチオン系界面活性剤から選択される界面活性剤を更に含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の非シアン系電解研磨液。
【請求項4】
前記アニオン系界面活性剤が、ドデシルベンゼンスルホン酸又はその塩であることを特徴とする請求項3に記載の非シアン系電解研磨液。
【請求項5】
前記ノニオン系界面活性剤が、ポリエチレングリコールモノ−4−ノニルフェニルエーテルであることを特徴とする請求項3に記載の非シアン系電解研磨液。
【請求項6】
前記カチオン系界面活性剤が、ポリアクリル酸エステル4級トリメチル塩であることを特徴とする請求項3に記載の非シアン系電解研磨液。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか一項に記載の非シアン系電解研磨液を用いて、貴金属を電解研磨することを特徴とする電解研磨方法。

【図1】
image rotate


【公開番号】特開2006−131970(P2006−131970A)
【公開日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−323843(P2004−323843)
【出願日】平成16年11月8日(2004.11.8)
【出願人】(391017849)山梨県 (19)