TWI426974B

TWI426974B - Surface treatment method of welded parts of metal parts

Info

Publication number: TWI426974B
Application number: TW97110367A
Authority: TW
Inventors: Sakae Inayoshi; Fumiaki Ishigure; Katsunobu Ishizawa; Takeru Nomura
Original assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2014-02-21
Also published as: KR101489977B1; KR20090122429A; JP5072398B2; CN101622099A; TW200920536A; JP2008229803A; WO2008123147A1

Description

金屬製構件之焊接部的表面處理方法

本發明係有關金屬製構件之焊接部的表面處理方法，更詳細者係有關於真空氛圍下，所形成之金屬製構件之焊接部的表面處理方法。

使用於真空裝置之各種形狀之金屬製構件藉由焊接進行接合後，於焊接敲擊部產生焊接焦部。此焊接焦部於真空氛圍下放置後，產生不必要的氣體、灰塵。為了不產生該不必要的氣體等，只要去除焊接焦部即可。

對於此，先行技術係藉由電解研磨、化學研磨等之濕式去除法、銼刀、噴塗等之機械性去除法、或氟酸之噴塗或含氟酸之塗漿之去除法。

惟，濕式去除法中，焊接焦部之外亦被磨削，其表面粗糙產生不必要氣體，銼刀中複雜形狀無法去除，噴塗中務必具備去除粉塵之設備，因此不夠方便之問題存在。又，上述方法均極耗費時間。

另外，作為不鏽鋼之表面處理技術者，有相關不鏽鋼帶之表面鋼垢、表面損傷的去除者，如：專利文獻1中，有併用該濕式研磨與機械研磨之研磨方法，惟，使用氟酸、硫酸，進行洗淨，故於真空氛圍下，由焊接部之表面產生HF、SO、SO₂ 之不必要氣體，用於真空裝置時，無法取得所期待之真空處理性能之問題產生。甚至，使用後氟酸之去除、廢液處理有其困難點之問題存在。

專利文獻1：特開平7-227763號公報

因此，本發明之目的係為提供一種於真空氛圍下，可使造成不必要氣體產生原因之焊接焦部，有效安全的進行之金屬製構件之焊接部的表面處理方法。

為解決上述課題，本發明者進行精密研討後結果，發現將含有磨削粒之溶液於高壓下進行噴塗，不僅快速去除所期待厚度之焊接焦部，更藉由電解研磨、電解酸洗、磷酸進行酸洗滌、或化學研磨後，去除表面的微細粉塵、造成產生不必要氣體原因之酸性溶液之去除，之後，藉由水洗滌，即可快速、安全處理表面，進而發現下述之解決方法。

亦即，本發明金屬製構件之焊接部之表面處理方法如申請項1所載，其特徵係於金屬製構件之焊接部中，以1MPa~15MPa之壓力，進行噴塗含有磨削粒之溶液，藉由電解研磨、電解酸洗、磷酸進行酸洗滌、或化學研磨。

又，申請項2所載之本發明係於申請項1所載之金屬製構件之焊接部的表面處理方法中，該溶液以含有防鏽劑為其特徵。

另外，申請項3所載之本發明係於申請項1或2所載之金屬製構件之焊接部的表面處理方法中，該金屬製構件的不鏽鋼所構成者為其特徵。

本發明可於短時間內進行焊接焦部之機械性的去除。又，使用磨削粒去除焊接焦部，因此，相較於使用氟酸時，其較可安全作業。

且，無需於乾式噴塗處理中設置必要的粉塵去除設備，而可現場作業。更於焊接焦部去除後，藉由電解研磨、電解酸洗、磷酸進行酸洗滌、或化學研磨、去除磨削粒，經由清淨化後，於真空氛圍下，可防止不必要氣體的產生。

[發明實施之最佳形態]

本發明之處理對象之金屬製構件只要為具有經由電弧焊接等之焊接部即可。具體例如：真空氛圍下所使用之金屬製容器等例。作為該材料者，如：不鏽鋼、鋁合金、鈦合金、鐵等之活性金屬之例。另外，本說明書中真空氛圍係指低於大氣壓之壓力範圍之意。

該金屬製構件之焊接部中，首先，使含有磨削粒之溶液以1~15MPa壓力進行噴塗，磨削焊接焦部份之表面。有關磨削量，只要去除焊接焦部即可，並未特別限定，一般之電弧焊接為磨削50μm以上之厚度為宜。

作為該處理中所使用之磨削粒者，只要可去除焊接部之表面即可，其材質、形狀等並未特別限定，可使用如：由矽砂、氧化鋁、SiC等材質所構成之粒徑為數100μm左右者。又，作為磨削粒所添加之溶液者，可使用如，純水、自來水等。該溶液為含有苯並***等之防鏽劑者宜。

上述處理後，藉由電解研磨、磷酸進行金屬製構件表面之酸洗滌或化學研磨處理。經由此處理，可進行磨削粒等之去除，於真空氛圍下，可防止粉塵等之產生。

該處理中，藉由磷酸之酸洗滌，可依下述進行之。經由磷酸之電解研磨係於室溫~50℃中，於不鏽鋼等之被處理物上施加正電壓之狀態下，經由濃度10%~80%之磷酸，進行洗淨。又，藉由磷酸之酸洗滌係於室溫~50℃中，使鋁合金、鐵等之被處理物經由濃度10%~80%之磷酸，進行洗淨，另外，針對磷酸之濃度，由其未達10%時，溶解率將遲緩，超出80%則成本變高之理由視之，為10~80%者宜。又，有關處理溫度，同樣的，未達室溫則溶解率遲緩，超出50℃則加溫而提高成本，因此為室溫~50℃者宜。

作為該電解研磨、化學研磨所使用之電解液者，只要至少任意含有無機酸、有機酸、無機酸鹽、及有機酸鹽者宜，具體例如，磷酸、氟酸、硫酸、檸檬酸銨、氯化銨、磷酸2氫銨、硫酸銨、硝酸鈉、檸檬酸等例。又，電解研磨中電解電流密度依其構成金屬製構件之材料而異，一般，如：不鏽鋼者為0.1~0.5A/cm² 。

又，本發明中酸洗滌係藉由磷酸進行之。若經由該磨削粒殘留氟硝酸、硫酸於焊接部表面之凹凸部內後，於真空氛圍下，釋出HF、SO、SO₂ 等氣體將不理想。

又，進一步藉由純水等洗淨金屬製構件，洗淨經由該處理所附著之電解液等，則即使於真空氛圍下，仍不會產生不必要氣體之理想狀態。

[實施例]

以下，針對本申請發明之實施例與圖面同時進行說明，而針對各例所使用之試料1與試料2，預先進行說明。

試料1係如圖1所示，於100mm×100mm×3mm之尺寸之板1的略中心線上，形成焊接波紋2。

又，試料2係如圖2所示，於內徑250mm、高380mm之圓筒狀容器3之兩側設置070合併法蘭盤4，於其上面設置306合併法蘭盤之構造的真空容器。該容器之內周面的底部係底面與全周相互被電弧焊接所成。

另外，有關試料1及試料2之材質係記載於以下之各例中。

(實施例1)

試料1及2之材質為不鏽鋼。

於上水混入磨削粒6號矽砂，將此以3MPa噴塗於各試料，使其表面進行平均30μm磨削，藉由70%磷酸與30%硫酸之混酸進行試料表面之電解研磨處理，使試料表面進行約15μm溶解。之後，依RO水噴射洗滌、RO水浸漬、純水浸漬、50℃之溫純水浸漬、35%硝酸浸漬、純水浸漬之順序將試料洗淨，噴塗氮乾燥之。

(實施例2)

試料1及2之材質為鋁。

於上水混入磨削粒之#150氧化鋁與防鏽劑之苯並*** ，將此以3MPa噴塗於各試料，其表面進行平均50μm之磨削，藉由加熱至80℃之80%磷酸與20%硫酸之混酸進行試料表面之化學研磨處理，使試料表面進行約10μm溶解。之後，依RO水噴射洗滌、RO水浸漬、純水浸漬、50℃之溫純水浸漬、35%硝酸浸漬、純水浸漬之順序洗淨試料，噴塗氮乾燥之。

(實施例3)

試料1及2之材質為鐵。

於上水混入磨削粒之#150 SiC與防鏽劑之磷酸鈉，將此以3MPa噴塗於各試料，使其表面進行50μm磨削，藉由常溫之20%磷酸，進行試料表面之酸洗滌，使試料表面進行約4μm溶解。之後，依RO水噴射洗滌、RO水浸漬、純水浸漬、50℃之溫純水浸漬、35%硝酸浸漬、純水浸漬之順序洗淨試料，噴塗氮乾燥之。

(實施例4)

試料1及2之材質為不鏽鋼。

於上水混入磨削粒之6號矽砂，將此以3MPa噴塗各試料，使其表面進行平均30μm磨削，藉由70%磷酸與30%硫酸之混酸，進行試料表面之電解研磨處理，將試料表面進行約4μm溶解。之後，依RO水噴射洗滌、RO水浸漬、純水浸漬、50℃之溫純水浸漬、35%硝酸浸漬、純水浸漬之順序，洗淨試料，噴塗氮乾燥之。

(實施例5)

試料1及2之材質為不鏽鋼。

於上水混入磨削粒之6號矽砂，將此以3MPa噴塗於各試料，使其表面進行平均30μm磨削，藉由20%磷酸進行試料表面之部份電解研磨處理，使試料表面進行約5μm溶解。之後，依RO水噴射洗滌、RO水浸漬、純水浸漬、50℃之溫純水浸漬、螫合劑去污、純水浸漬之順序，洗淨試料、噴塗氮、乾燥之。

(比較例1)

試料1及2之材質為不鏽鋼。

藉由含氟酸之塗漿，去除各試料之焊接焦部，經由上水洗淨塗漿。之後，依純水浸漬、50℃之溫純水浸漬順序，進行洗淨，噴塗氮，乾燥之。

(比較例2)

試料1及2之材質為不鏽鋼。

於上水混入磨削粒之6號矽砂，將此以3MPa噴塗於各試料，使該表面進行平均30μm磨削。之後，依RO水噴射洗淨、RO水浸漬、純水浸漬、50℃之溫純水浸漬、35%硝酸浸漬、純水浸漬之順序，進行洗淨試料，噴塗氮，乾燥之。

(比較例3)

試料1及2之材質為不鏽鋼。

利用銼刀，磨削各試料表面之約50μm，藉由上水洗淨磨削渣。之後，依常溫之純水浸漬、50℃之溫純水浸漬之順序，進行洗淨，噴塗氮，乾燥之。

上述結果示於表1。另外，表1中之焊接焦部去除之評定係藉由目測進行，○：可充分去除者，△：幾乎可去除者，×：無法有效去除。

由表1顯示，使添加磨削粒之溶液，以高壓噴塗之實施例1~5、比較例2及3，可於短時間內確實去除焊接焦部。相對於此，比較例1去除焊接焦部耗費了10倍以上之時間。且，因使用氟酸，故務必收集藥劑之洗滌流動時之廢水，其廢水處理之費用與時間均大。

接著，圖3顯示實施例1之試料1之表面SEM像，圖 4顯示比較例2之試料1之表面SEM像。

由圖3證明，實施例1可充分去除表面之磨削粒。相對於此，由圖4顯示試料表面整體存在黑點之磨削粒，無法有效去除。

接著，使用各實施例及各比較例所處理之試料2，進行由大氣壓之排氣，排氣1小時後(10^-3 ~10^-5 Pa)之每單位面積之氣體釋放速度示於下述表2。

由表2證明，經由本實施例處理之試料2相較於經由比較例2，3處理之試料，其由其表面之氣體釋放速度較少。又，比較例1之氣體釋放速度相較於不同材質之實施例2，3其氣體釋放速度較小，而殘留氣體中卻含HF為水之1/3。HF係腐蝕性氣體，故漂浮於真空容器內而不理想，不適於真空容器之表面處理。

1‧‧‧板

2‧‧‧焊接波紋

3‧‧‧圓筒狀容器

4‧‧‧070合併法蘭盤

5‧‧‧306合併法蘭盤

[圖1]試料1之概略圖、(a)為側面圖、(b)為平面圖。

[圖2]試料2之概略圖。

[圖3]實施例1之表面SEM像。

[圖4]比較例2之表面SEM像。

Claims

一種金屬製構件之焊接部的表面處理方法，其特徵係於真空氛圍下所使用之金屬製構件之焊接部中，以1MPa~15MPa之壓力，進行噴塗含有粒徑數100μm的磨削粒之溶液，藉由濃度10%~80%磷酸進行電解研磨、電解酸洗，酸洗滌、或化學研磨者。
如申請專利範圍第1項之真空氛圍下所使用之金屬製構件之焊接部的表面處理方法，其中該溶液為含有防鏽劑。
如申請專利範圍第1項或第2項之真空氛圍下所使用之金屬製構件之焊接部的表面處理方法，其中該金屬製構件係由不鏽鋼所成。