JP2004043850A

JP2004043850A - チタンまたはチタン合金のエッチング方法

Info

Publication number: JP2004043850A
Application number: JP2002200515A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takahashi; 高橋　健一; Naoki Kogure; 木暮　直毅
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】チタンまたはチタン合金の表面スケール除去と平滑化を同時に行うためのエッチング方法を提供する。
【解決手段】（ａ）過酸化水素５〜３０重量、（ｂ）フッ化物１〜２０重量、（ｃ）硫酸、硝酸及び燐酸から選ばれた少なくとも一種を１〜１０重量％、並びに（ｄ）フッ素系界面活性剤０．００１〜０．１重量％を含有し、且つ［（ａ）過酸化水素濃度］／［（ｂ）フッ化物のフッ素濃度］が重量比で１．５〜３．０である水溶液で処理することを特徴とするチタンまたはチタン合金のエッチング方法。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタンまたはチタン合金の表面スケール除去と平滑化を同時に行うためのエッチング方法に関する。本発明のエッチング方法は、装飾品や電子部品の製造に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にチタンまたはチタン合金は、熱間圧延加工や切削加工時の摩擦熱により表面に強固な酸化スケールが発生し易い。そのようなスケールを除去する方法として、機械的なバフ研磨処理やフッ酸−硝酸混合液による酸洗処理が知られている。バフ研磨処理の場合、形状が複雑なものには適用出来ず、またフッ酸−硝酸混合液による酸洗処理では、スケールは除去出来るが、金属表面が荒れてしまうという欠点がある。さらに、該酸洗処理は処理温度が７０℃以上と高温であるため、酸化窒素ガスが発生して作業環境上好ましくない。また、特開昭６２−１６７８９５号公報、特開平１−２７２７８５号公報に記載されている方法では、スケール除去および平滑化が不十分である。従って、チタンまたはチタン合金の表面スケール除去と平滑化を同時に行うためのエッチング方法の早急な実用化が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、チタンまたはチタン合金の表面スケール除去と平滑化を同時に行うためのエッチング方法を提供することである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、過酸化水素、フッ化物、無機酸およびフッ素系界面活性剤を添加した水溶液でエッチングすることで、チタンまたはチタン合金の表面スケール除去と平滑化が同時に出来ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は、（ａ）過酸化水素５〜３０重量、（ｂ）フッ化物１〜２０重量、（ｃ）硫酸、硝酸及び燐酸から選ばれた少なくとも一種を１〜１０重量％、並びに（ｄ）フッ素系界面活性剤０．００１〜０．１重量％を含有し、且つ［（ａ）過酸化水素濃度］／［（ｂ）フッ化物のフッ素濃度］が重量比で１．５〜３．０である水溶液で処理することを特徴とするチタンまたはチタン合金のエッチング方法に関するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の過酸化水素の濃度は、５〜３０重量％であり、好ましくは１０〜２０重量％である。濃度が５重量％未満では酸化効果が不十分なため十分な溶解力が得られず、また濃度が３０重量％を越えるとそれ以上の酸化効果が得られず経済上好ましくない。
【０００７】
フッ化物は、フッ酸、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、フッ化マンガン、フッ化鉄、フッ化銅、フッ化錫、フッ化アルミニウム、フッ化チタン、フッ化タンタル、フッ化アンチモン、フッ化アンモニウム、ホウフッ酸、ホウフッ酸ナトリウム、ホウフッ酸カリウム、ホウフッ酸アンモニウム、ケイフッ酸、ケイフッ酸ナトリウム、ケイフッ酸カリウム、ケイフッ酸アンモニウム、酸性フッ化ナトリウム、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化アンモニウム等が挙げられるが、これらのうち好ましいものは、フッ酸、ホウフッ酸、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化アンモニウムであり、より好ましいものはフッ酸、酸性フッ化アンモニウムである。
【０００８】
フッ化物の濃度は、１〜２０重量％であり、好ましくは５〜１５重量％である。濃度が１重量％未満では十分な溶解力が得られず、また濃度が２０重量％を越えると金属表面が荒れて平滑性が損なわれるので好ましくない。
【０００９】
更に、チタンおよびチタン合金の表面スケール除去と平滑化を同時に行うためには、［過酸化水素濃度］／［フッ化物のフッ素濃度］の比が重量比として１．５〜３．０であることが好ましい。該重量比が１．５未満では、金属表面が荒れて平滑性が損なわれ、また該重量比が３．０を越えると金属表面スケール除去が不十分となり好ましくない。
【００１０】
無機酸は、硫酸、硝酸、燐酸、塩酸、硼酸等が挙げられるが、これらのうち硫酸、硝酸、燐酸が好ましい。無機酸の濃度は、１〜１０重量％であり、好ましくは１〜５重量％である。濃度が１重量％未満では十分な溶解力が得られず、また濃度が１０重量％を越えると金属表面が荒れて平滑性が損なわれるので好ましくない。
【００１１】
フッ素系界面活性剤は、フルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。フッ素系界面活性剤の濃度は、０．００１〜０．１重量％であり、好ましくは０．００５〜０．０５重量％である。濃度が０．００１重量％未満では十分なチタン金属表面の濡れ性が得られず平滑性が劣り、また濃度が０．１重量％を越えるとそれ以上の濡れ性向上が得られず経済上好ましくない。
【００１２】
本発明の処理温度に関しては、３０〜６０℃が好ましい。処理温度が高いほどスケール除去性および平滑性は向上するが、６０℃を越えると過酸化水素の分解が激しくなり好ましくない。
【００１３】
本発明では、溶解した金属による過酸化水素の分解を抑制して、エッチング効果を持続させるために、エチレンジアミン四酢酸等のキレート剤を過酸化水素の安定剤として添加しても構わない。
【００１４】
また、本発明の処理時間に関しては、被処理物の表面状態や形状が一定ではないため制限することは出来ないが、実用的には３０秒〜５分が好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下に実施例及び比較例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１６】
実施例１
過酸化水素２０重量％、酸性フッ化アンモニウム１０重量％、硫酸５重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％を含有する水溶液であるエッチング液に、熱間圧延処理された純チタン板（１００×１００×５ｍｍ）を４０℃で１分間浸漬させた。光沢度および表面粗さの測定結果を表１に示す。
【００１７】
実施例２
過酸化水素１７重量％、フッ酸７重量％、硝酸２重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００１８】
実施例３
過酸化水素２０重量％、酸性フッ化アンモニウム１２重量％、燐酸５重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００１９】
実施例４
過酸化水素２０重量％、フッ酸１０重量％、硫酸３重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％含有する剥離液を用いる以外は実施例１と同様である。結果を表１に示す。
【００２０】
比較例１
酸性フッ化アンモニウム１０重量％、硫酸５重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２１】
比較例２
過酸化水素２０重量％、硫酸５重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２２】
比較例３
過酸化水素２０重量％、酸性フッ化アンモニウム１０重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％添加されたエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２３】
比較例４
過酸化水素２０重量％、酸性フッ化アンモニウム１０重量％、硫酸５重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２４】
比較例５
フッ酸１０重量％、硝酸１０重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２５】
比較例６
過酸化水素１５重量％、フッ酸５重量％、ポリビニルアルコール１０重量％、安息香酸ナトリウム５重量％、アルキルフェニル系非イオン界面活性剤０．０５重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２６】
比較例７
過酸化水素１５重量％、酸性フッ化アンモニウム２０重量％、硫酸５重量％、フッ素系界面活性剤（旭硝子（株）製　商品名：サーフロンＳ−１４５）０．０１重量％添加されたエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

※重量比：［過酸化水素濃度］／［フッ化物のフッ素濃度］の重量比
※表面粗さはＲｚ値（十点平均粗さ）
【００２８】
表１に示されるように、本発明のエッチング方法はチタン表面の酸化スケールが完全に除去されているため光沢性があり、かつ表面は平滑である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のエッチング方法により、チタンまたはチタン合金の表面酸化スケール除去と平滑化が同時に出来る。

Claims

（ａ）過酸化水素５〜３０重量、（ｂ）フッ化物１〜２０重量、（ｃ）硫酸、硝酸及び燐酸から選ばれた少なくとも一種を１〜１０重量％、並びに（ｄ）フッ素系界面活性剤０．００１〜０．１重量％を含有し、且つ［（ａ）過酸化水素濃度］／［（ｂ）フッ化物のフッ素濃度］が重量比で１．５〜３．０である水溶液で処理することを特徴とするチタンまたはチタン合金のエッチング方法。
フッ化物が、フッ酸または酸性フッ化アンモニウムである請求項１記載のエッチング方法。