JP3105975B2

JP3105975B2 - 硬化鋼部材用光沢化学研磨処理液および該材の化学研磨処理方法

Info

Publication number: JP3105975B2
Application number: JP03339904A
Authority: JP
Inventors: 憲一鈴木; 正樹梶野; 峯雄荻野; 秀雄相原
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 2000-11-06
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JPH0525664A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硬化鋼部材用の光沢化
学研磨処理液および該材の化学研磨処理方法に関するも
ので、さらに詳しくは、トランスミッションやデファレ
ンシャルにおいて用いられる浸炭歯車等の複雑形状を有
する焼入れ鋼材等の硬化鋼部材の光沢研磨処理に適した
光沢化学研磨処理液および該材の化学研磨処理方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車のトランスミッション
歯車のように高強度が要求される鋼部材においては、焼
入れ処理、特に浸炭焼入れ処理等の熱処理が施されて実
用に供されている。

【０００３】このように浸炭焼入れされた鋼部材には、
表面から５〜５０μｍにわたって異常層と呼ばれる不完
全焼入れ層が存在する。この異常層は、その直下に存在
する正規の焼入れ層に較べて硬さが低く、最表面部の圧
縮残留応力を低下させる作用が働くため、疲労強度を引
き下げる原因となっている。また、このような異常層が
存在しない焼入れ鋼材においても、表面粗さが大きい場
合にはやはり疲労強度が低下する原因となっている。

【０００４】これら従来技術の問題点を解決する方法と
して、表面硬化処理を行った後ショットピーニングを行
い立方晶窒化ホウ素ホイールで研削して仕上歯切を行う
「高強度歯車の製造方法」（特開平１−２６４７２７号
公報）等の機械的研磨法が提案されている。

【０００５】また、上記以外の方法として、研磨すべき
歯車の歯底に向かって電解研磨液を噴射して歯底部分を
エッチングする「歯車の電解研磨法」（特開昭６２−２
４０００号公報：他に特開平２−１２９４２１号公報、
特開平２−１２９４２２号公報等）などの電解研磨法が
試みられている。

【０００６】また、鋼材の化学研磨法としては、「鉄、
亜鉛、またはそれら合金の化学光沢処理法」（米国特許
第３３６９９１４号）がある。この方法は、処理液とし
て過酸化水素とフッ酸のモル比が３〜７の水溶液を用い
ることが特徴であり、１分間程度の浸漬処理により光沢
表面が得られる旨の記述がなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−２６４７２７号公報に開示されている機械的研磨法
では、焼入れ鋼材の硬さが硬いため加工効率が低く、特
に歯車等の形状が複雑な部品の場合には、疲労強度向上
が問題となる歯底付近を精度よく研磨しようとすると加
工効率が著しく低下するという問題を有している。

【０００８】また、特開昭６２−２４０００号公報など
で提案されている電解研磨法では、実際の機械部品にこ
の方法を適用する場合、加工精度を確保するためには対
極の配置等を部品毎に細かく変える必要があり、非常に
複雑な装置を必要するという問題点を有している。

【０００９】また、米国特許第３３６９９１４号に開示
されている化学光沢処理法は、研磨速度あるいは研磨量
を問題としないめっき下地用処理、または耐蝕性向上、
あるいは光沢処理の用途には適用可能である。しかしな
がら、この方法を焼入れ歯車等の厳密な寸法精度を要求
される部品の精密研磨処理等の研磨処理に適用しようと
した場合、研磨処理への適用方法および必要な諸条件が
開示されておらず、当業者が、この従来の化学研磨処理
法を部品の加工、取り分け研磨方法に適用することがで
きない。また、研磨液の組成が、フッ酸に対して過酸化
水素のモル比が３〜７と大きいため、液の放置時に過酸
化水素の分解が起こりやすく、その結果高価な過酸化水
素を浪費するばかりでなく、研磨液の安定性の観点から
工業的規模での研磨処理には難しいという問題があっ
た。

【００１０】そこで、本発明者らは、上述の如き従来技
術の問題点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験
を重ねた結果、本発明を成すに至ったものである。

【００１１】（発明の目的）本発明の目的は、複雑形状
を有する焼入れ鋼材などの硬化鋼部材の光沢研磨処理に
適した光沢化学研磨処理液を提供するにある。また、本
発明の他の目的は、特殊な装置を必要とせず、簡便で高
精度かつ高能率の加工ができる硬化鋼部材の光沢化学研
磨処理液を提供するにある。

【００１２】本発明の目的は、複雑形状を有する焼入れ
鋼材を、特殊な装置を必要とせず、簡便で高精度かつ高
能率の加工をすることができる硬化鋼部材の光沢化学研
磨処理方法を提供するにある。

【００１３】本発明者らは、上述の従来技術の問題に関
し、以下のことに着眼した。すなわち、先ず、上記従来
技術である機械的研磨法や電解研磨法の前記問題点を克
服する手段として化学研磨処理液に着目した。

【００１４】そこで、複雑形状を有する焼入れ鋼材表面
を、特殊組成からなる化学研磨液の強力な化学的溶解作
用および平滑化作用を利用して、該特殊組成の化学研磨
液への浸漬処理のみで高精度の研磨処理を可能にすると
ともに、装置の簡易化、加工効率の向上および研磨品質
の向上を実現した。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

【００１６】（第１発明）本第１発明の硬化鋼部材用光
沢化学研磨処理液は、硬化鋼部材用の光沢化学研磨処理
液であって、濃度が0.２〜２ mol／ｌのフッ酸と濃度が
0.４〜４ mol／ｌの過酸化水素とを含んでなり、該フッ
酸と過酸化水素の濃度の比率がモル比で１：1.５〜2.8
であることを特徴とする。

【００１７】（第２発明）本第２発明の硬化鋼部材の光
沢化学研磨処理方法は、鋼部材を硬化する工程と、濃度
が0.２〜２ mol／ｌのフッ酸と濃度が0.４〜４ mol／ｌ
の過酸化水素とを含んでなり，該フッ酸と過酸化水素の
濃度の比率がモル比で１：1.５〜2.8 である光沢化学研
磨処理液中で前記硬化鋼部材を化学研磨する工程と、か
らなることを特徴とする。

【００１８】

【作用】

【００１９】第１発明の硬化鋼部材用光沢化学研磨処理
液および第２発明の硬化鋼部材の光沢化学研磨処理方法
が優れた効果を発揮するメカニズムについては、未だ必
ずしも明らかではないが、次のように考えられる。

【００２０】（第１発明の作用）本発明の硬化鋼部材用
光沢化学研磨処理液は、濃度が0.２〜２ mol／ｌのフッ
酸と濃度が0.４〜４ mol／ｌの過酸化水素とからなり、
かつ該フッ酸と過酸化水素の濃度の比率がモル比で１：
1.５〜2.8 である。金属が酸に溶解する際の電気化学モ
デルによると、過酸化水素が共存するフッ酸溶液中で
は、被処理材との接触面で過酸化水素が接触分解反応を
起こし、生じた発生期の酸素は強い酸化力を発揮し、前
記処理面では所謂過不動態溶解が進行すると考えられ
る。この過不動態溶解では、処理面の金属組織等に基づ
く不均一な溶解は防止され、光沢面が出現する。このと
き、過不動態の形成は、フッ酸の溶解力と過酸化水素の
酸化力に強く依存し、フッ酸と過酸化水素水のモル比が
１：1.５〜2.8 の領域では、安定な過不動態が維持され
るので、前記光沢面が得られるものと考えられる。この
ように、上記構成の化学研磨処理液が有する化学的な溶
解作用のため、該研磨処理液と接する焼入れ鋼材等の硬
化鋼部材からなる被処理材の表面では形状によらず均一
な研磨が進行する。また、化学研磨処理液中の過酸化水
素が適度な濃度を有し、かつフッ酸と過酸化水素のモル
比が適度であるので、被処理材の表面に安定的に光沢面
を得ることができるとともに、被処理材の硬さには無関
係に実用速度で硬質の焼入れ鋼材の研磨を行うことがで
きる。さらに、化学研磨処理液中のフッ酸の濃度が適度
な濃度を有しているので、研磨速度を必要な速度に制御
ができる。

【００２１】ここで、フッ酸および過酸化水素水の濃
度、フッ酸と過酸化水素の濃度の比率の数値限定理由に
ついて説明する。

【００２２】フッ酸の濃度は、0.２〜２ mol／ｌであ
る。このフッ酸の濃度は、浴温とともに研磨速度に影響
を及ぼす。処理液温度が一定の場合は、フッ酸が高濃度
ほど研磨速度が大きくなるが、同時に反応熱による浴温
の上昇が激しくなるためさらに研磨速度は上昇し、２ m
ol／ｌを超える場合は、研磨速度の維持・制御が困難に
なる。一方、0.２ mol／ｌ未満では、１μｍ／分以下の
研磨速度となり、能率が悪い。工業的には、研磨速度が
１〜１００μｍ／分であることが望ましく、この研磨速
度を達成するフッ酸の濃度として、0.２〜２ mol／ｌが
選択される。

【００２３】過酸化水素の濃度は、0.４〜４ mol／ｌで
ある。これは、該濃度が0.４ mol／ｌ未満の場合には光
沢が低下し、また該濃度が４ mol／ｌを越える場合には
反応熱による分解作用が激しくなり処理液の制御が難し
くなる。該濃度を0.４〜４ mol／ｌすることにより、安
定的に光沢面を得ることができる。なお、該濃度は、前
記範囲内で前記フッ酸の濃度との関係で主に決定され
る。

【００２４】フッ酸と過酸化水素の濃度の比率は、モル
比で１：１.5〜２.8である。該モル比が１.5未満の場合
は、被処理材の処理面の光沢が欠如、すなわち微視的平
滑化が不十分となる。また、該モル比が２.8を超える場
合は、光沢が低下することはないが、本領域における優
位性はなく、高価な過酸化水素を浪費し、かつ浴組成の
変動が起こり易くなる。該モル比を１：１.5〜２.8とす
ることにより、実用速度で光沢研磨処理を行うことがで
きる。

【００２５】（第２発明の作用）本発明の硬化鋼部材の
光沢化学研磨処理方法は、焼入れ処理等の硬化処理を施
した鋼材を、特定濃度のフッ酸と特定濃度の過酸化水素
を特定モル比に調製した化学研磨処理液に浸漬して化学
研磨処理を行う方法である。これより、特殊構成の化学
研磨処理液が有する化学的な溶解作用のため、該研磨処
理液と接する前記鋼材からなる被処理材の表面では形状
によらず均一な研磨が進行する。また、化学研磨処理液
中の過酸化水素が適度な濃度を有し、かつフッ酸と過酸
化水素のモル比が適度であるので、被処理材の表面に安
定的に光沢面を得ることができるとともに、被処理材の
硬さには無関係に実用速度で硬質の焼入れ鋼材等の硬化
鋼部材の研磨を行うことができる。さらに、本発明方法
は、化学研磨処理液中のフッ酸の濃度が適度な濃度を有
しているので、研磨速度を必要な速度に制御ができる。
以上により、焼入れ鋼材等の硬質の硬化鋼部材の研磨効
率を向上することができる。なお、化学研磨処理液のフ
ッ酸および過酸化水素の濃度、フッ酸と過酸化水素の濃
度の比率の数値限定理由については前記第１発明の作用
の説明で述べた通りである。

【００２６】

【発明の効果】

（第１発明の効果）本第１発明の硬化鋼部材用光沢化学
研磨処理液は、焼入れ鋼材等の硬化鋼部材の接触面に安
定的に光沢面を形成することができるとともに、該被処
理物の硬さには無関係に実用速度で硬質の焼入れ鋼材の
研磨を行うことができる。また、被処理材の形状によら
ず均一な研磨をすることができる。

【００２７】（第２発明の効果）本第２発明の硬化鋼部
材の光沢化学研磨処理方法により、複雑形状を有する焼
入れ鋼材を、特殊な装置を必要とせず、簡便で高精度か
つ高能率の加工をすることができる。その結果、浸炭焼
入れ歯車等においては、浸炭異常層が除去され、また表
面粗さが減少し、疲労強度を大幅に向上させることがで
きる。さらに、表面は光沢仕上げとなるため、外観上の
商品価値が向上するとともに、表面の電気化学的な不均
一性が緩和される結果、錆発生に対する抵抗力が向上す
るという効果も有する。

【００２８】

【実施例】以下に、前記第１発明および第２発明をさら
に具体的にした具体例（第２発明について説明する。

【００２９】まず、本第１発明の具体例（第１具体例）
の硬化鋼部材用光沢化学研磨処理液について、以下に説
明する。

【００３０】本第１具体例の硬化鋼部材用光沢化学研磨
処理液において、フッ酸は、まず通常の酸としての働き
により、鋼材表面を化学的に溶解除去させる役割を果た
すものである。一般に、化学研磨液は酸＋酸化剤とから
構成される。本発明において、酸としてフッ酸を採用し
たのは、研磨により溶出するＦｅイオンがＦｅＦ₆ ^3-等
の錯イオンとして浴中で安定化するためである。この結
果、過酸化水素がＦｅイオンの触媒作用により自然分解
することが抑制され、工業規模での処理が可能となる。

【００３１】本第１具体例において用いるフッ酸は、具
体的には、無水フッ酸（９９％以上）、希フッ酸の何れ
でもよいが、処理液調整時の取扱い性や工業薬品として
の入手の容易性等の観点より、濃度５０％前後の希フッ
酸が好ましい。前記第１発明において用いるフッ酸の濃
度は、0.２〜２ mol／ｌである。なお、本具体例におい
て、該フッ酸の濃度は、 0.3 mol／ｌ〜 1.5 mol／ｌで
あることが好ましい。該範囲内とすることにより、処理
温度によっても異なるが、研磨速度が２〜５０μｍ／分
程度と十分な研磨速度が得られるとともに、研磨速度の
維持・制御がよりし易くなる。

【００３２】過酸化水素は、Ｆｅの溶解を促進するとと
もに、化学研磨面の光沢化、すなわち微視的平滑化を奏
する酸化剤である。本第１具体例において、酸化剤とし
て過酸化水素を用いたのは、その強い酸化力に加え、処
理後の生成物が水（Ｈ₂Ｏ）と酸素ガス（Ｏ₂ ）となる
ためである。この結果、生成物の妨害効果がなく長時間
の処理を行い易く、また、廃液処理等においても極めて
好都合である。この過酸化水素は、その種類は特に限定
されるものではないが、通常工業薬品として入手可能な
３０〜６０％濃度の過酸化水素水が好適である。

【００３３】また、該過酸化水素水の濃度は、0.６〜
３.0 mol／ｌであることが好ましい。これは、該濃度が
0.６ mol／ｌ以上の場合には、安定的に十分な光沢面を
得ることができるので好ましい。また、該濃度が３.0 m
ol／ｌ以下の場合には、反応熱による分解が起こりにく
いので好ましい。該濃度範囲を、0.６〜３.0 mol／ｌ内
とすることにより、特に、連続処理により長時間使用す
る場合には、より安定的に用いることができるという特
有の効果を奏することができる。

【００３４】本具体例の光沢化学研磨処理液は、酸とし
ての前記フッ酸および酸化剤としての前記過酸化水素、
さらに必要に応じて水や添加剤の適切な組合せによりな
り、実用速度での光沢研磨を可能にするものである。

【００３５】ここで、フッ酸と過酸化水素の濃度の比率
は、モル比で１：１.6〜２.4であることが好ましい。該
モル比が１.6以上の場合は、よりきれいな光沢面が得ら
れる。また、連続処理をする場合、消耗物を補給した時
に濃度の変動が起こっても、十分な光沢面が得られる。
また、該モル比が２.4以下の場合は、処理液の組成変動
をより抑えられ、また、高価な過酸化水素の浪費も防止
できる。

【００３６】次に、本第２発明の具体例（第２具体例）
の硬化鋼部材の光沢化学研磨処理方法について、以下に
説明する。

【００３７】第２発明および本第２具体例は、前記第１
発明または第１具体例の硬化鋼部材用光沢化学研磨処理
液を用いた鋼部材の光沢化学研磨処理方法に関する発明
である。

【００３８】本第２具体例の硬化鋼部材の光沢化学研磨
処理方法において、先ず、鋼部材を硬化する（鋼部材硬
化処理工程）。この工程では、被処理材としての鋼部材
を、浸炭焼入れ、高周波焼入れ、炎焼入れ等の方法によ
り硬化処理を施す。なお、予め硬化処理を施したものを
用いてもよく、また焼入れ処理等の処理の後に通常の焼
戻し処理が施されたものでもよい。ただし、金属組織的
には、生地の大部分が所謂マルテンサイト組織となって
いるものが好ましい。

【００３９】該鋼部材の鋼種としては、炭素鋼、クロム
鋼、ニッケル−クロム−モリブデン鋼等、酸に対して容
易に溶解するものであれば何れの鋼種でも適用可能であ
る。但し、ステンレス鋼のように酸に対する抵抗力が極
めて大きい一部の鋼種については、化学的溶解が事実上
進行しないため本発明の適用は難しい。また、生地中に
酸に対して安定な各種の炭化物等の析出粒子が存在する
鋼材では、析出粒子径が小さいものであることが好まし
い。

【００４０】該鋼材の形状は、如何なるものでもよい
が、本具体例の研磨処理液中に浸漬された場合に研磨所
望部が液と十分に接触し、かつ液の攪拌作用を受けるこ
とができる形状・構造であることが望ましい。従って、
研磨所望部が極端に狭い隙間あるいは袋部でない構造で
あることが好ましい。なお、鋼材がこのような好適な形
状・構造でない場合には、研磨液の噴流を研磨所望部に
供給するなど、処理雰囲気が活性状態となるようにする
ことが好ましい。

【００４１】次いで、光沢化学研磨処理液中で前記硬化
鋼部材を化学研磨する（化学研磨処理工程）。ここで、
光沢化学研磨処理液は、第１発明または第１具体例で説
明した処理液を用いる。すなわち、濃度が0.２〜２ mol
／ｌのフッ酸と濃度が0.４〜４ mol／ｌの過酸化水素と
からなり、かつ該フッ酸と過酸化水素の濃度の比率がモ
ル比で１：1.５〜2.8 からなる処理液である。または、
濃度が0.３〜１.5 mol／ｌのフッ酸と濃度が0.６〜３ m
ol／ｌの過酸化水素とからなり、かつ該フッ酸と過酸化
水素の濃度の比率がモル比で１：1.６〜2.４からなる処
理液であることが好ましい。なお、フッ酸、過酸化水
素、それらの濃度、および濃度の比率は、前記第１発明
または第１具体例で説明した通りである。

【００４２】次に、本具体例の硬化鋼部材の光沢研磨処
理方法について、その具体的一例を簡単に説明すると以
下のようである。すなわち、先ず、本方法で用いる光沢
研磨処理液を用意する。該研磨処理液は、フッ酸および
過酸化水素を所定のモル濃度で含有する水溶液として調
整される。該調整法としては、特に限定されるものでは
ないが、通常最も容易な方法としては、工業薬品として
の希フッ酸および過酸化水素水を重量法若しくは容量法
で所定の量計量した後、両者を混合し、さらにこれに不
足分の水を添加して所定の濃度の水溶液とするものであ
る。使用する薬品および希釈用の水は、特に不純物が多
くなければ処理に支障をきたすことはないが、薬品は試
薬１級以上、水はイオン交換水を用いることが好まし
い。

【００４３】なお、本第２具体例の光沢化学研磨処理方
法において、硬化処理された鋼部材が清浄な状態である
場合には直ちに化学研磨処理を施してもよいが、通常の
焼入れ鋼材等の硬化鋼部材では油分等の汚れが付着して
おり、このような場合には、本化学研磨処理に入る前に
それらの汚れを除去する清浄化処理を施すことが好まし
い。該清浄化処理としては、有機溶剤あるいはアルカリ
性の洗浄液などにより清浄化を施すなど、通常の清浄化
処理で用いられる方法を適用することができる。また、
表面に酸化スケール等が存在する焼入れ鋼材の場合は、
該酸化スケールが極端に厚い皮膜でなければ、特に除去
する必要がないが、厚く、かつ極端に強固に付着してい
る場合には、ショットブラスト等の機械的強制剥離法あ
るいは酸エッチング等の方法により除去しておくことが
好ましい。

【００４４】前記のように必要により前処理が施された
焼入れ鋼材などの硬化鋼部材は、所定の濃度に調整され
た前記第１発明または第１具体例にかかる処理液に浸漬
される。該処理は、酸素ガスの発生を伴って進行するの
で、発生ガスによる自然攪拌効果が大きく、特に攪拌手
段を付加する必要はない。また、処理の進行に伴う反応
熱により、浴温が上昇傾向となるが、浴温の上昇は研磨
速度の上昇を伴うため処理精度を確保するためには、で
きるだけ浴温を一定に保つことが好ましい。このように
して所定の時間、すなわち所望の研磨量が得られるまで
浸漬処理された後、引上げ、洗浄、乾燥処理を行う。こ
の時、処理面が錆色に変色し、使用目的によっては不都
合となる場合があるが、この時は洗浄工程の前に薄い
酸、具体的には２〜３％程度の塩酸等による後酸洗工
程、さらにアルカリ中和工程を付加することにより解消
される。

【００４５】本具体例の光沢化学研磨処理方法は、一般
の焼入れ鋼部品等の硬化鋼部材の研磨等に広く適用可能
であるが、特に従来の機械的研磨法、あるいは電解研磨
法の適用が難しい複雑形状の部品の研磨に威力を発揮
し、例えば、自動車関連部品では各種歯車類、ベアリン
グ類、スプリング類、等の疲労強度の向上あるいは摩擦
摩耗特性の向上等の用途に効果的に使用することができ
る。

【００４６】なお、本具体例の硬化鋼部材の光沢化学研
磨処理方法において、特に連続的に、及び／又は大量に
化学研磨処理を施す場合により好適な方法について、以
下に説明する。

【００４７】すなわち、化学研磨工程において、濃度の
比較的濃い（高い）化学研磨処理液で被処理材の光沢化
学研磨を行った後、さらに、濃度の比較的薄い（低い）
化学研磨処理液で処理する硬化鋼部材の光沢化学研磨処
理方法である。

【００４８】高濃度の化学研磨処理液で処理したあと、
所定時間経過後に水洗をすると、被処理材表面に付着し
た高濃度処理液により反応が進行し、光沢が低下するこ
とがある。このように二段化学研磨処理することによ
り、すなわち、低濃度処理液で再処理することにより、
前記反応の進行により低下した光沢を回復することがで
きる。また、処理後、水洗までの保持の間、被処理材表
面の付着処理液による反応が余り進まないので、より優
れた光沢面を発現することができる。従って、この方法
は、連続的に、及び／又は大量に化学研磨処理を施す場
合には、特に好適である。

【００４９】該方法は、さらに、鋼部材を硬化する工程
と、モル濃度が 0.8〜1.5mol／ｌのフッ酸と，モル濃度
が 1.6〜 3.0mol／ｌの過酸化水素とからなり，前記フ
ッ酸と前記過酸化水素とのモル比が１： 1.6〜 2.4の高
い濃度の化学研磨処理液で前記硬化鋼部材を化学研磨処
理する第１化学研磨処理工程と、モル濃度が 0.2〜0.8m
ol／ｌのフッ酸と，モル濃度が 0.4〜 1.6 mol／ｌの過
酸化水素とからなり，前記フッ酸と前記過酸化水素との
モル比が１：1.5〜 2.8の低い濃度の化学研磨処理液で
前記一次化学研磨処理した硬化鋼部材を化学研磨処理す
る第２化学研磨処理工程と、からなることを特徴とする
硬化鋼部材の光沢化学研磨処理方法であることが好適で
ある。

【００５０】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００５１】第１実施例 JIS SCr 420H クロム鋼からなる被処理材（大きさ：15
mm×10mm×50mm）を準備した。表面は切削加工により３
〜４μＲ_z仕上げとした。次に、この被処理材を、表１
に示す条件で浸炭焼入れを行い、研磨試料とした。

【００５２】

【表１】

【００５３】次に、市販の試薬４７％フッ化水素酸、３
０％過酸化水素水およびイオン交換水を用い、表２に示
す組成となるように混合し、各５００ｍｌの化学研磨処
理液を調製した。

【００５４】

【表２】

【００５５】次いで、用意した研磨試料をアルカリ脱脂
液で脱脂した後、第２表に示す温度に保持された各研磨
処理液中に浸漬し、２分間の処理を施した。続いて、洗
浄、水切り、乾燥を行い、表面光沢の有無および研磨深
さの測定を行い、研磨速度を算出した。その結果を、表
２に示す。

【００５６】なお、比較のために、処理液の組成が異な
るほかは、本実施例と同様の条件により化学研磨処理を
施し、同様の性能評価を行った（試料番号Ｃ１〜Ｃ
６）。その結果を、表３に併せて示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】表２および表３より明らかの如く、フッ酸
濃度0.2 〜２mol／ｌ、過酸化水素濃度0.４〜４ mol／
ｌ、およびフッ酸と過酸化水素のモル比が１：１.5〜
２.8の組成を有する処理液で研磨された試料番号１〜１
０の本実施例の場合は、いずれも表面は光沢を有し、か
つ研磨速度は１.2〜９８.5μｍ／分の値を有していた。
これに対して、比較用試料Ｃ１では表面光沢がなく、試
料番号Ｃ２と共に研磨速度は１μｍ／分以下と遅かっ
た。また、試料番号Ｃ３では研磨速度が著しく大きくな
り、研磨処理の制御不能となった。また、試料番号Ｃ４
およびＣ５では、表面の光沢のない梨地状であった。さ
らに、試料番号Ｃ６では、研磨速度および表面光沢とも
に本実施例と同様の値が得られているが、処理液の分解
が激しく、それに伴い研磨速度が大きく低下した。

【００５９】第２実施例

【００６０】JIS SCM420H クロム・モリブデン鋼（試料
番号１１）および SNCM420H ニッケル・クロム・モリブ
デン鋼（試料番号１２）の丸棒（15mmφ、長さ 100mm）
を用意し、前記第１実施例と同様に第１表に示す条件に
て浸炭焼入れを施した。また、同様寸法の JIS S55C 炭
素鋼材（試料番号１３）を用意し、周波数１５０ＫＨ_Z
にて有効硬化深さ１〜２mmの高周波焼入れ処理を行っ
た。次に、この三種類の焼入れ鋼材を表面粗さが４μＲ
_z程度となるように研削加工し、研磨試料とした。

【００６１】次に、フッ酸１ mol／ｌ、過酸化水素２ m
ol／ｌ、フッ酸と過酸化水素のモル比が１：２.0の化学
研磨処理液を調製した。

【００６２】次いで、研磨試料をアルカリ脱脂したの
ち、４０℃に保持した上記化学研磨処理液に浸漬し、３
分間の研磨処理を施した。

【００６３】得られた研磨試料の表面は、何れも鏡面状
の光沢を有していた。次いで、この研磨試料について、
研磨深さ、研磨速度および表面粗さの測定を行った。そ
の結果を、表４に示す。

【００６４】

【表４】

【００６５】第４表より明らかの如く、表面粗さは３分
間の化学研磨処理により大幅に向上しており、また研磨
深さ、すなわち研磨速度は、試料の種類によらずほとん
ど同一の値を有しており、高能率の加工であることが確
認された。

【００６６】第３実施例

【００６７】JIS ＳCr420H クロム鋼製歯車（モジュー
ル：２.7５、ピッチ円半径：８５mm、歯数２８）を用意
し、前記第１実施例と同様に表１に示す条件にて浸炭焼
入れを施した。次に、前記第２実施例で用いたものと同
様の化学研磨処理液を用意し、処理温度４０℃にて前記
歯車を浸漬し、２分３０秒の研磨処理を施した。これに
より、研磨部は、光輝仕上げとなった。次いで、歯車の
寸法の変化、すなわち研磨深さを、歯元、歯中央、歯先
部の各部において測定を行った。得られた結果を、表５
に示す。

【００６８】

【表５】

【００６９】表５より明らかの如く、歯元、歯中央、歯
先部のそれぞれの研磨深さはほぼ一致しており、このよ
うな複雑形状を有する焼入れ鋼材においても高精度の研
磨加工が可能であることが確認された。

【００７０】第４実施例

【００７１】前記第１実施例と同様の被処理材を用い、
同様に浸炭焼入れを行い、研磨試料とした（試料番号１
５〜１９）。

【００７２】次に、市販の試薬４７％のフッ化水素酸、
３０％過酸化水素水およびイオン交換水を用い、表６に
示す組成となるように混合し、各５００mlの化学研磨処
理液を調整した。

【００７３】次いで、用意した研磨試料をアルカリ脱脂
した後、表６に示す温度に保持された各研磨処理液中に
浸漬し、２分間の処理を施した。続いて、前記第１実施
例と同様にして、洗浄、水切り、乾燥を行い、表面光沢
の有無および研磨深さの測定を行い、研磨速度を算出し
た。その結果を、表６に示す。

【００７４】

【表６】

【００７５】第５実施例

【００７６】前記第１実施例と同様の被処理材を用い、
同様に浸炭焼入れを行い、研磨試料とした。

【００７７】次に、前記第１実施例の試料番号２と同組
成の処理液（高濃度処理液）、および同実施例の試料番
号１と同組成の処理液（低濃度処理液）を用意した。

【００７８】次いで、該高濃度処理液に前記研磨試料を
３分間浸漬し化学研磨処理した後、研磨試料を引上げ、
約２０秒間保持した。その後、さらに、前記低濃度処理
液に１０秒間浸漬し、研磨試料を引上げ、約２０秒間保
持した。

【００７９】次に、前記第１実施例と同様にして、洗
浄、水切り、乾燥を行った。その結果、表面光沢のより
優れたものが得られた。

【００８０】比較のために、本実施例と同様にして高濃
度処理液で化学研磨処理したのち、研磨試料を引上げ約
２０秒間保持し、低濃度処理液で処理せずに、洗浄、水
切り、乾燥を行った。その結果、化学研磨処理により光
沢が得られているものの、水洗処理の前の保持時間が長
いため反応がより進んだせいか、ややくすんだ状態であ
った。

フロントページの続き (72)発明者相原秀雄愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内審査官鈴木毅 (56)参考文献特開昭59−173279（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−6691（ＪＰ，Ｂ２) 国際公開91／5079（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 3/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化鋼部材用の光沢化学研磨処理液であ
って、濃度が0.２〜２ mol／ｌのフッ酸と濃度が0.４〜４ mol
／ｌの過酸化水素とを含んでなり、該フッ酸と過酸化水
素の濃度の比率がモル比で１：1.５〜2.8 であることを
特徴とする硬化鋼部材用光沢化学研磨処理液。
【請求項２】鋼部材を硬化する工程と、濃度が0.２〜２ mol／ｌのフッ酸と濃度が0.４〜４ mol
／ｌの過酸化水素とを含んでなり、該フッ酸と過酸化水
素の濃度の比率がモル比で１：1.５〜2.8 である光沢化
学研磨処理液中で前記硬化鋼部材を化学研磨する工程
と、からなることを特徴とする硬化鋼部材の光沢化学研
磨処理方法。
【請求項３】鋼部材を硬化する工程と、モル濃度が 0.8〜1.5mol／ｌのフッ酸と、モル濃度が
1.6〜 3.0 mol／ｌの過酸化水素とからなり、前記フッ
酸と前記過酸化水素とのモル比が１： 1.6〜 2.4の高い
濃度の化学研磨処理液で前記硬化鋼部材を化学研磨処理
する第１化学研磨処理工程と、モル濃度が 0.2〜0.8mol／ｌのフッ酸と、モル濃度が
0.4〜 1.6 mol／ｌの過酸化水素とからなり、前記フッ
酸と前記過酸化水素とのモル比が１： 1.5〜 2.8の低い
濃度の化学研磨処理液で前記一次化学研磨処理した硬化
鋼部材を化学研磨処理する第２化学研磨処理工程と、か
らなることを特徴とする硬化鋼部材の光沢化学研磨処理
方法。