JPH0635680B2

JPH0635680B2 - 金属材表面の局部電解処理装置

Info

Publication number: JPH0635680B2
Application number: JP63278656A
Authority: JP
Inventors: 司今津; 幹夫近藤; 芳夫宮野; 延芳石渡; 光男木村
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH02125900A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、金属材表面あるいは構造物の溶接部などの部
分脱スケール、部分めっきなどを簡便に行う装置に関す
る。

＜従来の技術＞従来、金属材表面あるいは構造物の脱スケール法として
は、電解液を満たした容器を処理部に取り付け通電する
方法、ショットブラスト、水溶液による酸洗などの方法
が用いられている。

＜発明が解決しようとする課題＞しかし、前述の電解液を用いた方法の場合、金属表面が
平滑でなかったり、角部や端部であったりすると、電解
液がこぼれたり流失してしまい処理は困難であった。ま
た、垂直面、対地面に関しては、なおさら難しかった。

また、ショットブラストを行なうには、粉塵、騒音の問
題が、また酸洗をするには下水の汚濁等の環境問題等が
あり、なおかつショットブラストでは表面に加工硬化層
が残在し、機械的性質の低下、処理に長時間が必要など
の問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、金属
材の部分表面処理技術、特に現場において効率良く、か
つ高品質な種々の局部的処理が可能な、電解処理装置を
提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞すなわち本発明者らは、前記目的を達成するために研究
を重ね、部分表面処理技術において従来処理できなかっ
た溶接部や垂直面、対地面などの部分について、電極形
状およびペーストの適量供給などに工夫を重ね、安定し
た電解電流を確保し、現場において高品質な部分表面処
理を可能にした装置の開発に成功した。

すなわち、本発明は、複数のペースト状電解液噴出口お
よびペースト状電解液供給口を有する中空電極と、この
中空電極をカバーし、かつ前記ペースト状電解液噴出口
から噴出するペースト状電解液を浸出させるパッドと、前記中空電極の噴出孔の開口量を調節するペースト状電
解液調整手段と、前記中空電極の中空部に前記ペースト状電解液供給口を
経て任意量のペースト状電解液を送給するペースト状電
解液送供給装置と、前記中空電極と表面処理すべき金属材料との間に通電す
る電源装置とを有することを特徴とする金属材表面の局
部電解処理装置を提供する。

そして、前記中空電極の形状がＬ字形または球形である
のが好ましい。

また、本発明は、複数のペースト状電解液噴出口および
ペースト状電解液供給口を有し、その形状がＬ字形また
は球形である中空電極と、この中空電極をカバーし、か
つ前記ペースト状電解液噴出口から噴出するペースト状
電解液を浸出させるパッドと、前記中空電極の中空部に
前記ペースト状電解液供給口を経て任意量のペースト状
電解液を送給するペースト状電解液送供給装置と、前記
中空電極と表面処理すべき金属材料との間に通電する電
源装置とを有する金属材表面の局部電解処理装置を提供
するものである。

そして、前記中空電極とペースト状電解液送給装置とを
絶縁体を介して接続するのが好ましい。

また、本発明は、複数のペースト状電解液噴出口および
ペースト状電解液供給口を有する中空電極と、この中空
電極をカバーし、かつ前記ペースト状電解液噴出口から
噴出するペースト状電解液を浸出させるパッドと、前記
中空電極と絶縁体を介して接続され、前記中空電極の中
空部に前記ペースト状電解液供給口を経て任意量のペー
スト状電解液を送給するペースト状電解液送供給装置
と、前記中空電極と表面処理すべき金属材料との間に通
電する電源装置とを有する金属材表面の局部電解処理装
置を提供するものである。

また、前記ペースト状電解液送給装置にペースト状電解
液流量調整手段を付加するのがよい。

また、前記パッドは、金属材料と接する面が曲面である
のがよい。

また、前記中空電極の供給口に剛性パイプを接続してな
るのがよい。

最初に本発明の好適実施例に基づき本発明の部分電解処
理装置について説明する。

第１図には溶接部の局部電解処理例を、第３図および第
５図には、被処理材の異なった部位、すなわち垂直、対
地溶接部および円状溶接部における局部電解処理の例を
示す。

また、第１図、第３図および第５図のように、局部電解
処理をする時に用いる中空電極、パッドの断面をそれぞ
れ第２図、第４図および第６図に示し、順を追って説明
する。

まず、局部電解処理装置の構成を、第１図を用いて説明
する。

本発明で用いられるペースト状電解液（以下単にペース
トという）は目的とする処理に応じて異なるが、電解酸
洗用ペーストとしては、硫酸系、中性塩系などがある。

めっき用ペーストとしては、通常のめっき溶液、各種金
属塩と酸あるいはアルカリとの混合溶液などのめっき種
を含有する溶液を用い、例えばポリアクリル酸ソーダ、
アルギン酸ナトリウム、ザンサンガム等の有機増粘剤お
よび／またはゼオライト、水ガラス、コロイダルシリ
カ、コロイダルアルミナ、珪弗化ソーダ等の無機増粘剤
などを加えてペースト化したものであればどのような方
法で製造されたものでも用いることができる。

発色用ペーストとしては、カ性ソーダ、カ性カリ、アン
モニア等のアルカリ、もしくは塩酸、硫酸、硝酸、しゅ
う酸、ふっ酸、クロム酸、重クロム酸、リン酸、ぎ酸、
酢酸、マロン酸、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸等の
酸、あるいは上記のアルカリもしくは酸の塩類を単独ま
たは混合した発色用水溶液を用い、たとえばポリアクリ
ル酸ソーダ、アルギン酸ナトリウム、ザンサンガム等の
有機増粘剤および／またはゼオライト、水ガラス、コロ
イダルシリカ、コロイダルアルミナ、珪弗化ソーダ等の
無機増粘剤などを加えてペースト化したものであればど
のような方法で製造されたものでも用いることができ
る。

エッチング用、加工用ペーストとしては、カ性ソーダの
アルカリ、もしくは塩酸、硫酸、硝酸、クロム酸、重ク
ロム酸、ふっ酸等の酸および／または上記のアルカリも
しくは酸の塩類を単独または混合した物について、その
まままたは水を加えてペースト化されるものは勿論、さ
らにポリアクリル酸ソーダ、あるいは二酸化ケイ素、ア
ルミナ、水ガラス、アルギン酸ソーダの如きペースト化
材を加えて成るペーストであればどのような方法で製造
されたものでも用いることができる。

そして、金属材上に部分的に供給しても供給された幅以
上に拡散していくことのないタッキネス、粘度を有する
ものである。したがって、溶接部、鋼管等の局部的な部
分の加工であっても特に確実にしかも簡単に電解処理を
行うことができる。

また、本発明を適用することのできる金属材とは、平
板、カップ、つぼ、皿などのステンレス、チタン、金、
銀、銅のような金属製品、少なくとも表面が金属である
積層製品などおよび溶接部、鋼管等の局部を含め広い範
囲可能である。

局部電解に用いられるペーストは、ペースト状電解液送
給装置１のペースト槽２からペースト供給ポンプ３によ
ってパイプ４を伝って供給される。

ペーストの流量はパイプ４の途中に設置されたペースト
状電解液流量調整手段であるペースト流量調節バルプ５
およびペースト供給ポンプ３によって調整され、過剰に
流出されたペーストは、バイパス配管１８を経由してペ
ースト槽２に戻る。

パイプ４を使って流れ込む必要量のペーストは、接続管
６を経て、後述する中空電極の中にはいりこみ、中空電
極表面のパッド８より浸出される。

このとき、パッド８表面と被処理材である金属材９とを
接触させ、電流を流しつつ中空電極と連動するパイプ４
を移動することによって電解処理をすることができる。
すなわち図中に示すような２枚の金属材の垂直溶接部１
０のような電解処理しにくい局所部分においても電解処
理することが可能である。

また、パイプ４と電極間で回転させながら、電解処理を
行ってもよい。すなわち、接続管６としてロータリージ
ョイント等を用いてパイプと電極間を接続し、かつペー
ストをパッド８全体に浸み込ませるようにすればパッド
表面を有効に利用することができ、また処理操作も簡単
である。

パッド８の材質としては、電解処理の種類によって異な
るが電解酸洗であれば、例えば、ポリエステル繊維、ガ
ラス繊維、ナイロン繊維、アルミナ繊維などの織布、編
布などの絶縁体等がある。

電解めっきの場合には、電解研磨のように比較的硬いパ
ッドは必要ないのでめっきペーストの酸に耐えられるよ
うな、スポンジ状の材質でもよい。具体的には、ナイロ
ン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。

また、発色処理の場合にはセルロース等を用いるのが好
ましいが、目的に応じ前述したものに限定することな
く、好ましいものを選択して用いればよい。

また、電解処理する際の電源は、電源装置１１より配線
１２をのばし、一方を金属材９に、また一方を中空電極
に取り付ければよく、必要量の電流を流すことで所望の
電解処理をすることができる。

このとき配線極性を変えたり、ペーストの適宜な選択を
することにより酸洗、めっき、発色等の処理を自在に行
なうことができる。

次に第２ａ図において、前記中空電極７内のペースト供
給手段の一構成例を示す。

前述したようにペーストはペースト状電解液送給装置１
のパイプ４を通り、パイプ４と中空電極７とを連結する
接続管６を経て、ペースト供給口１４より中空電極７中
に入り、中空電極７の有する電極孔１５ａから噴出しパ
ッド８より浸出される。

さらに第２ａ図ではペーストの浸出量を調整するため
に、中空電極７の内部に、図示の例では直管状のペース
ト浸出調節手段１３を内接させ、これをペースト浸出調
節ハンドル１６と作動的に連結されている。そしてペー
スト浸出調節ハンドル１６とペースト浸出調節手段１３
とは相対回転あるいは相対移動により、電極孔１５ａと
ペースト浸出調節手段の孔１５ｂの位置をずらせてそれ
らの間の開口部を調整することによりペーストの浸出量
を調整するように構成されている。

このペースト浸出量を調整する際の具体例を第２ｂ図、
第２ｃ図および第２ｄ図に示す。

すなわち、第２ｂ図は、中空電極７およびペースト浸出
調節手段１３の噴出口１５を最大にしたものの一例であ
る。この中空電極７およびペースト浸出調節手段１３の
噴出口１５は被処理材の形状・面積に応じ、１つあるい
は複数個設けることができる。

第２ｃ図および第２ｄ図にペーストの浸出量を第２ｂ図
と比べ減らした場合の例を示す。これらはペースト浸出
口を減らしたものであるが、中空電極の電極孔１５ａと
ペースト浸出調節手段の孔１５ｂをずらして両者による
開口部を調節して浸出量を調整することも可能である。
また第２ａ図において、矢印ａで示したように左右方向
に移動してもよく、本発明装置は、特にこれらの調整方
法に限定されるものではない。

また中空電極７とパイプ４とをつなぐ接続管６内に絶縁
体１７を設け、中空電極７の電流はパイプ等に流れない
ようにするほうが好ましい。絶縁体としてはテフロン、
塩化ビニル、シリコンゴムなどを用いるのが好ましい。
絶縁体１７を設置することで電解処理において安定した
電流効率が得られるためである。

中空電極およびパッドの組立体を上述したような形状と
することにより溶接部等の異形部や細部はもちろん、そ
れ以外の鋼板の、例えば平面部などにおける部分電解処
理が可能である。

さらに金属材間の溶接部がＬ字形であったり、球面であ
ったりした場合には、それぞれ第３図および第５図に示
すようにパッドの形状に工夫を加えて用いるのがよい。

このＬ字形および球形の電極−パッド組立体についての
断面図を第４図および第６図にそれぞれ示す。

第４ａ図に示すようなＬ字形のパッド例８では前述した
筒状の中空電極７を所望の角度、位置で曲げ加工するこ
とができる。Ｌ字形の場合、第４ａ図のIV−IV線での断
面図である第４ｂ図に示すように、中空電極の外側のみ
にペースト噴出口１５を設ければほとんどの場合足りる
が、この内部の構造は第２ｂ図〜第２ｄ図に示したよう
に、目的、用途に応じ噴出口の大きさ、位置を変えるの
が好ましい。

また、第５図は、鋼板に鋼管を溶接した場合のように、
溶接部が球面である場合の例である。中空電極７および
パッド８を球形にすることで第６図に示すように球形の
パッド８全面からペーストを浸出させ、球面状局部の電
解処理を容易に行うことができる。

次に本発明の局部電解処理装置の作用について第１図の
部分電解処理装置に基づいて説明する。

本発明の部分電解処理装置は、電解酸洗、めっき、発
色、エッチング処理等の電解処理について用いることが
できる。

第１図に示すように、所定のペーストは、ペースト状電
解液送給装置１のペースト槽２より、ペースト供給ポン
プ３によってパイプ４を経てペースト供給口１４より中
空電極７へと送られる。

ペーストの流量は、被処理材である金属材の面積、形状
およびペーストを浸出するパッドの大きさ、形状によっ
て異なるが、パイプ４の途中に設置されたペースト状電
解液流量調整手段であるペースト供給ポンプ３および／
またはペースト流量調節バルプ５によって、調整され
る。

もし過剰にペーストが流出された場合、バイパス配管１
８を経由してペースト槽２に戻ることにより、ペースト
の有効利用を図ることができる。

また、パイプ４は中空電極−パッド組立体を溶接部等へ
の押付移動が可能なように剛性のある、すなわちステン
レス鋼、高合金鋼の材質のものが好ましい。

パイプ４と中空電極７は、第２ａ図に示すように、接続
管６でつなぎ、絶縁体１７をこれらの間にいれる方が好
ましい。これは電極に電流を流した場合、パイプ４に電
流が流れ、さらには供給されるペーストにまで電流が流
れることを防止し、電流効率よく電解処理を行なうこと
ができる効果がある。

ペースト供給口１４より供給されたペーストは、中空電
極の電極孔１５ａより噴出し、パッド８より浸出され
る。

また、第２図では、ペースト状電解量調整手段として中
空電極７と内接するペースト浸出調節手段１３を設けて
いる。

このペースト浸出調節手段１３には、前記電極孔１５ａ
と同様にペースト浸出量調節手段の孔１５ｂが設けられ
ている。

このペースト浸出調整手段１３は、ペースト浸出調節ハ
ンドル１６と一体になっており、このハンドル１６を回
転、あるいは左右方向に移動させ、電極孔１５ａとペー
スト浸出量調節手段の孔１５ｂの開口位置をずらすこと
により、ペースト排出口１５より排出されるペースト量
を自由に調整することができる。その一例を第２ｂ〜ｄ
図に示す。

ここで、ペースト浸出調節手段１３は、電極と同質のス
テンレス鋼でできているものがよい。

ペースト排出口１５より排出されたペーストはパッド８
により含浸浸出され、前記中空電極と金属材間に通電す
ることにより所望の電解処理をすることができる。

また、金属材料９と接するパッド８の表面は、曲面加工
されているのが好ましい。曲面とすることで金属材料と
接する面積は広くなり、処理効率がよく好ましい。

また、電解処理を行なう溶接部等の局所部分がＬ字形で
あったり、球面であったりした場合は、前述していた中
空電極７およびパッド８の形状をもＬ字形または球面等
に加工し、電解処理を行なうのが好ましい。

すなわちＬ字形とすれば、地面と垂直な面とはもちろん
のこと、対地面、角地のように従来電解処理しにくいと
ころでも、また、溶接部のように局所部分においても、
容易に処理することが可能である。

＜実施例＞以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（実施例１）：ステンレス鋼溶接部の電解酸洗（脱スケール）ＳＵＳ３０４ステンレス鋼板（１２mm厚×３００mm×
１，０００mm）２枚をＴ形に隅肉溶接し、溶接部に本発
明の部分電解処理装置を用いて電解酸洗を行なった。用
いたペーストの組成は、硫酸１０wt%、ポリアクリル酸
ソーダ５wt%、水８５wt%からなる。

電解酸洗条件は、後記第１表中に示す。

また電極およびパッドの形は、円筒状、Ｌ形、あるいは
球形とそれぞれの形状を用いて行った。

電解酸洗後、各Ｔ形試片を１００×１００×１００mmの
形状に切り出し、塩水噴霧試験により耐食性を調べた。

結果を同第１表に示す。

なお、電流密度は流れる電流と相対する電極のおおよそ
の面積から計算したものであり、処理時間は溶接部３０
cm当りに要した時間である。

（比較例１）比較例としてグラインダー仕上げによるものと１０％硫
酸による酸洗、溶接のままのものを挙げた。

評価としては、表面の仕上り状況と塩水噴霧試験１５０
時間による耐食性とし、結果を第１表に示す。

表１に示す結果よりわかるように、本発明例では、電
極、パットの形状により、処理時間の差はあるものの、
表面仕上げむら、脱スケール度とも良好であり、脱スケ
ールと同時にＳＵＳ３０４ステンレス鋼表面および溶接
部には、強固な不働態化被膜が形成され、優れた耐食性
を示した。

比較例のグラインダー仕上げでは表面むらが少しあり、
１０％硫酸溶液での酸洗では、ブラッシングしないとス
ケールの除去はできず、１時間以上経過してもスケール
は完全に除去できず、能率も悪かった。

（実施例２）：普通鋼溶接部の部分電解Ｎｉめっき１２mm厚の普通鋼をショットブラストにより除錆し、種
々の電極、パットでＮｉめっきし、ガス切断後、Ｔ形に
隅肉溶接し、溶着金属部および溶接部近傍のＮｉめっき
のダメージ部を部分電解めっきを行なった。

Ｎｉめっき液の組成は次の通りである。

硫酸ニッケル３３０ｇ／、塩化ニッケル４５ｇ／、
ホウ酸３８ｇ／、残部水に５wt%のポリアクリル酸ソ
ーダを添加した、Ｎｉめっきペーストである。

第２表にＮｉめっき処理条件とその結果をあわせて示
す。

溶接部近傍のＮｉめっきの確認は、溶接部の断面を切断
し、顕微鏡で観察した。

なお、Ｎｉめっきの前処理としては、電解酸洗を実施例
１と同じペーストを用いて行なっている。前処理および
電解Ｎｉめっきの電流密度は実施例１と同様に、被処理
面に相対するおおよその面積によるものである。

処理時間も実施例１同様に溶接ビード３０cm当りの時間
である。

電極およびパッドも実施例１と同様３種を用いた。

いずれの電極、パッドでも溶着金属部および溶接部近傍
にＮｉめっきを施すことができることがわかる。

＜発明の効果＞以上詳述したように、本発明の金属材表面の部分電解処
理装置を用いれば、あらゆる金属材の表面処理を現場で
しかも低コストでかつ小型の装置で行なうことができ
る。

従って、特にステンレスクラッド鋼などのように片面側
の溶接部の処理を行なったり、構造物の一部分の除錆、
めっき処理する場合には本発明の特徴が発揮される。

また、本発明は、電解設備の固定化の必要がなく、適切
な電極形状とペーストを選択することにより、あらゆる
金属構造物、金属製品の表面処理（電解酸洗、不働態化
処理、電解研磨、電解めっき、電解着色など）が簡単か
つ、迅速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図および第５図は、筒状、Ｌ字形あるいは
球形電極をそれぞれ用いて行なう際の本発明の部分電解
処理装置の模式図である。第２ａ図は、本発明の直管状の電極−パッド組立体を有
する部分電解処理装置の部分縦断面図である。第２ｂ図、第２ｃ図および第２ｄ図は、ペースト噴出開
口の開口度を調節した種々の例を示す横断面図である。第４ａ図は、本発明のＬ字形の電極−パッド組立体を有
する電解処理装置の部分縦断面図である。第４ｂ図は、第４ａ図のIV−IV線での横断面図である。第６図は、本発明の球形の電極−パッド組立体を有する
電解処理装置の部分縦断面図である。符号の説明１……ペースト状電解液送給装置、２……ペースト槽、３……ペースト供給ポンプ、４……パイプ、５……ペースト流量調節バルプ、６……接続管、７……中空電極、８……パッド、９……金属材、１０……溶接部、１１……電源装置、１２……配線、１３……ペースト浸出量調節手段、１４……ペースト供給口、１５……ペースト噴出口、１５ａ……中空電極電極孔、１５ｂ……ペースト浸出量調節手段の孔、１６……ペースト浸出量調節ハンドル、１７……絶縁体、１８……バイパス配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２５Ｆ 7/00 Ｋ 8414−4Ｋ (72)発明者石渡延芳千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者木村光男千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (56)参考文献特開昭57−171689（ＪＰ，Ａ) 特開平１−294899（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のペースト状電解液噴出口およびペー
スト状電解液供給口を有する中空電極と、この中空電極をカバーし、かつ前記ペースト状電解液噴
出口から噴出するペースト状電解液を浸出させるパッド
と、前記中空電極の噴出孔の開口量を調節するペースト状電
解液調整手段と、前記中空電極の中空部にペースト状電解液供給口を経て
任意量のペースト状電解液を送給するペースト状電解液
送供給装置と、前記中空電極と表面処理すべき金属材料との間に通電す
る電源装置とを有することを特徴とする金属材表面の局
部電解処理装置。
【請求項２】前記中空電極の形状がＬ字形または球形で
ある請求項１に記載の金属材表面の局部電解処理装置。
【請求項３】複数のペースト状電解液噴出口およびペー
スト状電解液供給口を有し、その形状がＬ字形または球
形である中空電極と、この中空電極をカバーし、かつ前記ペースト状電解液噴
出口から噴出するペースト状電解液を浸出させるパッド
と、前記中空電極の中空部に前記ペースト状電解液供給口を
経て任意量のペースト状電解液を送給するペースト状電
解液送供給装置と、前記中空電極と表面処理すべき金属材料との間に通電す
る電源装置とを有することを特徴とする金属材表面の局
部電解処理装置。
【請求項４】前記中空電極とペースト状電解液送給装置
とを絶縁体を介して接続する請求項１ないし３のいずれ
かに記載の金属材表面の局部電解処理装置。
【請求項５】複数のペースト状電解液噴出口およびペー
スト状電解液供給口を有する中空電極と、この中空電極をカバーし、かつ前記ペースト状電解液噴
出口から噴出するペースト状電解液を浸出させるパッド
と、前記中空電極と絶縁体を介して接続され、前記中空電極
の中空部に前記ペースト状電解液供給口を経て任意量の
ペースト状電解液を送給するペースト状電解液送供給装
置と、前記中空電極と表面処理すべき金属材料との間に通電す
る電源装置とを有することを特徴とする金属材表面の局
部電解処理装置。
【請求項６】前記ペースト状電解液送給装置にペースト
状電解液流量調整手段を付加する請求項１ないし５のい
ずれかに記載の金属材表面の局部電解処理装置。
【請求項７】前記パッドは、金属材料と接する面が曲面
である請求項１ないし６のいずれかに記載の金属材表面
の局部電解処理装置。
【請求項８】前記中空電極の供給口に剛性パイプを接続
してなる請求項１ないし７のいずれかに記載の金属材表
面の局部電解処理装置。