JP2632235B2

JP2632235B2 - アルミニウム製品の連続電解処理装置および方法

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Publication number: JP2632235B2
Application number: JP25185090A
Authority: JP
Inventors: 修芳金子; 勤掛井
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH04176899A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、長尺のアルミニウムまたはその合金製の、
帯板状、線状、または箔状等の製品を連続的に電解処理
する方法および処理に使用する装置に関し、ラインの高
速運転時や高皮膜厚製品の電解処理時に発生する諸問題
を解決することが出来る電解処理装置および方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、長尺のアルミニウムまたはその合金製品（以
下、アルミニウム製品と略記する。）の連続電解処理
は、平版印刷用支持体、アルマイト電線、電解コンデン
サーの製造などに用いられる陽極酸化処理をはじめ、電
解着色処理、電解研磨処理、電解エッチング処理等広い
範囲に実用化されている。

従来、アルミニウム製品の連続電解処理には、第３図
に示すような電解処理装置が広く用いられている。例え
ば、特開昭48−26638号、特公昭58−24517号、および特
開昭47−18739号各公報に示されている製造装置を用い
る電解処理方法である。この方法は、いわゆる液中給電
方式と呼ばれている給電方法で給電し、処理する電解処
理方法である。例えば、従来の製造装置を用いた直流に
よる陽極酸化法では、第３図において、被処理物である
アルミニウム製品（１）は、図面の左から右方向へ走行
する。電解処理槽はアルミニウム製品（１）を負に帯電
させるための給電部（２）、その負に帯電したアルミニ
ウム製品（１）を電解処理するための電解部（４）およ
び給電部（２）と電解部（４）との間の液中での電流の
短絡を防止するために設けられる中間部（３）の三つの
部分によって成り立っている。この場合，直流電源（7
a）〜（7d）からの電流は、給電部（２）で給電電極
（５）から電解液を介してアルミニウム製品（１）に流
れ、その電流がアルミニウム製品（１）上を電解部
（４）方向へ流れ、電解部（４）においてアルミニウム
製品（１）から電解液を介して電解電極（6a）〜（6d）
に流れる。この電解部（４）でアルミニウム製品（１）
の表面に陽極酸化皮膜が生成するのである。この液中給
電法によれば、従来の直接給電法のように被処理物を電
極などに接触させることが無いので、給電時のスパーク
の発生、キズ故障の発生などが防止でき、安定性の高い
電解処理ラインを実現できる。

しかし、この方法では、生産性向上のために電解処理
ラインを高速化する際や、品質性能を向上させるために
陽極酸化皮膜量を増加する際には、供給電流量を上げる
必要がある。供給電流量を上げると、アルミニウム製品
（１）内でのオーム損による電圧降下が増加するので、
電源の電解電圧を増大することが必要となる。

このように供給電流量を増加、かつそのための電圧降
下の補強のための電解電圧の上昇の結果として供給電力
量が増大し、ランニングコストの増加につながり、ま
た、電源能力もアップする必要が生ずるので、これが設
備費の増大にもつながる。さらにまた、電解電圧が大き
くなることから、給電電極（５）と各電解電極間とのア
ルミニウム製品（１）内でジュール熱の発生量が大きく
なり、アルミニウム製品（１）および電解液を定常の規
定温度にまで冷却するための冷却費もまた増大すること
になる。

給電部（２）と電解部（４）の間の中間部（３）で
は、アルミニウム製品（１）内に供給される全電流が流
れるため、線状、箔状または薄物の帯板状のもの等断面
積の小さいものでは、必要以上に発熱し、アルミニウム
製品（１）の溶断が起こる。このため供給電流量を増量
させることには限度があり、従来はこれらの被処理物の
処理を高速化することは困難であった。

また、電解処理の後工程として、塗装工程のような有
機溶剤を使用する工程を持つ場合など、これらの後工程
におけるアルミニウム製品の電位が高くなることによる
爆発、引火などの発生を防止するため、一般的に、電解
処理工程後のアルミニウム製品を、例えば第４図に示し
た如くアースロール（８）などの手段により接地するこ
とが行われる。

しかし、この方法では、電解処理部の後側にアルミニ
ウム製品の電位は、ほぼアース電位に保たれるが、電解
処理部より前側のアルミニウム製品の電位はそれに比べ
て高くなる。そのために、電解処理部よりアルミニウム
製品内を通過してラインの前方向へ流れる電流が発生す
る。この電流のために電解処理装置の前処理として行わ
れる各種の処理装置において、配管や送液ポンプに用い
られている金属部品の腐食、スパークの故障の発生、漏
電の発生等様々な弊害が発生する。

更に、これらの弊害の発生を防止するためには、非腐
食性の材料を用いたり、絶縁材を用いたりする必要があ
るので、設備が複雑になり、設備コストやメンテナンス
コストが増大するなどの問題点が生ずる。とくに、生産
性向上のために電解処理ラインを高速にする際や品質性
能を向上させるために陽極酸化皮膜量を増加する際に
は、供給電流量を上げる必要があるので、電解処理部よ
り前側のアルミニウム製品の電位がより高くなり、これ
らの問題点は顕著になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、これらの問題点を解決し、電力コス
トや冷却のための工程コスト等のランニングコストを大
幅に低減でき、均一、良質な電解処理が可能で、かつそ
の処理量の制御が容易な、電解処理装置を提供すること
にある。また、本発明の他の目的は、設備費やメンテナ
ンスコストが安くコンパクトで生産性の高い電解処理を
実行できる電解処理方法および装置を提供することにあ
る。本発明のもう一つの目的は、線状、箔状または薄物
の帯状のものなど、断面積の小さなものでも、アルミニ
ウム製品が溶断する懸念が無く高速での処理が可能な電
解処理方法および装置を提供することにある。本発明の
更にもう一つの目的は、電解処理の高速化や高電解量化
しても、製造が安定し、また、前処理装置での金属部品
の腐食、スパークや漏電の発生などの懸念のない電解処
理方法および装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記の目的は、長尺のアルミニウムまたはそ
の合金製品を、少なくとも電解部と給電部とよりなる電
解処理装置を用いて連続的に電解処理する装置におい
て、一つの電解部に対応して、二つ以上の給電部を設
け、給電部を電解部の長尺の製品の長手方向に沿って前
後に設置し、電解部の前半の電極は電源を介して前側の
給電部の電極に接続し、電解部の後半の電極は電源を介
して後側の給電部の電極に接続することを特徴とする電
解処理装置を用いて達成することが出来る。

本発明の今一つの態様は上記電解処理装置において、
処理装置の前後の長尺の製品の電位差を検出し、その電
位差が実質的に零となるように前側給電部および後側給
電部に供給する電流値を制御し、要すれば、上記前側給
電部および後側給電部に供給する電流値の和を一定値に
制御可能にする電解処理方法、従って、上記処理方法に
おいて使用する電解処理装置が、上記前側給電部および
後側給電部に供給する電流値の和を一定値に制御可能に
する制御手段を備えていることによって達成することが
出来る。

また更に、好ましい態様として、上記電解処理装置の
前後何れか一方に接地手段を設けることが出来る。第１
図は、本発明の目的を達成するための電解処理装置の一
態様すなわち、一つの電解部に対応して、二つの給電部
を設けて、経済的なかつ、薄物の処理のような微妙な電
解処理を可能にする装置の側面図である。

第１図において、被処理物であるアルミニウム製品
（１）は、図面の左から右方向へ走行する。この電解処
理装置は、第１給電部（2a）、第１中間部（3a）、電解
部（４）、第２中間部（3b）、第２給電部（2b）の５つ
の部分から構成されている。この中で、中間部（3a）、
（3b）は必要のない場合には設けなくてもよい。

また、この例で示した部分を１ユニットとして２つ以
上の複数のユニットを長手方向に連結させて使用しても
よい。

給電部（2a）、（2b）および電解部（４）には、電解
液が満たされている。電解液としては、代表的なものに
硫酸、燐酸、シュウ酸またはそれらの塩の水溶液、ある
いは、それらの混合液などがあるが、所望の品質を得る
ために最適なものを選べばよい。電解液の濃度、温度も
自由に選択できる。また、二つの給電部と電解部の電解
液の条件は同一でもよいし、異なっていてもよい。

給電部（2a）、（2b）には給電電極（5a）、（5b）
が、また、電解部（４）には電解電極（6a）、（6b）、
（6a）、（6d）が各々設けられている。この実施例にお
いては、直流電源が（7a）、（7b）、（7c）、（7d）と
４台設置されており、電解部（４）の前半部の電極（6
a）、（6b）については、直流電源（7a）、（7b）を介
して、第一給電部（2a）の給電電極（5a）と接続され、
電解部（４）の後半部の電極（6c）、（6d）について
は、直流電源（7c）、（7d）を介して、第二給電部（2
b）の給電電極（5b）と接続されている。これによりア
ルミニウム製品（１）内の電流は、前半部については図
面の左から右へ走行し、後半部については図面の右から
左へ走行することになる。

電源（7a）、（7b）では、給電電極を流れる電流が半
減されているため、電解時の電圧が減少し、また、電源
（7c）、（7d）では上記理由に加えて、第３図との対比
でわかるように、給電電極、電解電極間の距離が短くな
るため、さらに電解電圧が低くてすむ。

電源波形としては直流の場合を示したが、交流波形や
交直重波形など、所望の品質を得るために最適なものを
選択できる。

電源の台数は４台の場合を示したが２台以上であれば
何台でもよい。また、電源１台当たりの供給電流値をす
べて同一にしてもよいし、例えば、次第に電流密度を上
げていくような構成にしてもよい。

特に、アルミニウム製品（１）表面の電解処理量を、
既定の量になるようにする必要が生じた場合、あるいは
電解部の前半と後半の電解量をなるだけ同一にして、電
解槽内の電解液の成分が均一性を保つようにする場合な
ど、電源一台当たりの供給電流値を変更する必要がある
場合、供給電流値を制御出来る構造にする事も可能であ
る。

電解処理量は多くの場合、該電解槽内の電解電流値の
総和が等しければ電解処理量は同じである。従って、好
ましい電解処理法の一態様として該電解槽内の前側給電
部および後側給電部に供給する電流量の和が一定となる
ように制御出来ることが望ましい。

また、第一給電部と第二給電部に接続する電源の組合
せは、この場合のように電源数を同じにしてもよいし、
異なってもよい。一般に、第一給電部に与える電流値の
総和と第二給電部に与える電流値の総和を等しくするの
が、もっとも本発明の効果を発揮するが、これに制限さ
れるものではない。

第１図には、給電側、電解側共にアルミニウム製品の
同一面側に電極が配置されている場合をしめしたが、そ
れらの一方、あるいは両方でアルミニウム製品の反対面
または両面に電極を設置してもよい。

また、本発明の今一つの目的である、製造の高速化や
高電解量化をしても、製造が安定し、既定の電解処理量
を均一かつ良質に処理出来るよう電解処理電流の制御が
可能で、更に前処理装置での金属部品の腐食、スパーク
や漏電の発生などの懸念のない電解処理が可能な電解処
理装置の一態様の側面図を第２図に示した。

第２図において、被処理物であるアルミニウム製品
（１）は、図面の左から右方向へ走行する。この電解処
理槽は第一給電部（2a）、第一中間部（3a）、電解部
（４）、第二中間部（3b）、第二給電部（2b）の５つの
部分から構成されている。この中で、中間部（3a）、
（3b）は必要のない場合には設けなくてもよい。また、
この例で示した部分を１ユニットとして２つ以上の複数
のユニットを長手方向に連結させて使用してもよい。

給電部（2a）、（2b）には給電電極（5a）、（5b）
が、また電解部（４）には電解電極（6a）、（6b）が各
々設けられている。この実施例においては、直流電源が
（7a）、（7b）と２台設置されており、電解部（４）の
前半部の電極（6a）については、電流電源（7a）を介し
て、第一給電部（2a）の給電電極（5a）と接続され、電
解部（４）の後半部の電極（6b）については、直流電源
（7b）を介して、第二給電部（2b）の給電電極（5b）と
接続されている。これによりアルミニウム製品（１）内
の電流は、前半部については図面の左から右へ走行し、
後半部については図面の右から左へ走行することにな
る。

電源波形としては直流の場合を示したが、交流波形や
交直重畳波形など、所望の品質を得るために最適なもの
を選択できる。

第２図では、電源の台数は２台の場合を示したが、第
１図の場合の如く４台でも支障なく、１台以上であれば
何台でもよい。また、第一給電部と第二給電部に接続す
る電源の組合せは、この場合のように電源数を同じにし
てもよいし、異なっていてもよい。

第２図には、給電側、電解側共にアルミニウム製品の
同一面側に電極が配置されている場合を示したが、それ
らの一方、あるいは両方でアルミニウム製品の反対面又
は両面に電極を配置してもよい。

電解処理槽より後側のラインには、アースロール
（８）が設けられており、アルミニウム製品（１）の電
位を接地電位に保っている。また、電解処理槽より前側
のアルミニウム製品（１）（Ａ点）と電解処理槽より後
側のアルミニウム製品（１）（Ｂ点）の間の電位差は、
検出部（９）で検出され、その情報は制御部（10）に送
られる。制御部（10）では、検出部（９）からの情報を
基に演算が行われ、Ａ点とＢ点の間の電位差が実質的に
零になるように、２台の直流電源（7a）、（7b）に供給
する電流値が制御される。

また、一般的に、直流電源（7a）、（7b）に供給する
電流値の和の値により、アルミニウム製品（１）に生成
する酸化皮膜量が決定されるので、２台の直流電源（7
a）、（7b）に供給する電流値の和は、一定値となるよ
うに制御部（10）で制御されるのが望ましい。この方法
によりＡ点とＢ点の電位を等しくすることができるの
で、アルミニウム製品（１）の電位は電解処理槽の前
側、後側共に実質的に接地電位に保たれることとなり、
電解処理槽からアルミニウム製品を通って他の工程に流
れる電流の発生を防止できる。

本発明の更に他の好ましい態様は、（１）請求項２に記載の電解処理方法において、電解部
の前側給電部及び後側給電部に供給する電流値の和が一
定となるように制御することを特徴とする電解処理方
法。

（２）請求項３に記載の電解処理装置において、電解処
理装置を通る長尺の製品の長手方向に沿って該装置の前
側または後側の少なくとも一方に接地手段を設置するこ
とを特徴とする電解処理装置。

である。

〔実施例〕

以下に第１図を用いて本発明の電解処理方法を具体的
に実施できる例を示して説明するが、具体的実施例は本
発明の理解を深めるための記載で、本発明がこれら具体
例によって制限されるものではない。

（実施例−１）電解部の槽の長さ12m、第一および第二給電部の槽の
長さ5mである第１図に示す構造の電解装置により、帯板
状の長尺アルミニウム製品（厚さ0.2mm、幅1000mm）を
電解処理ライン搬送速度100m/分で搬送し、電流密度50A
/dm²で陽極酸化処理をおこない、膜厚２μｍの酸化皮膜
を生成させた。電解液は、電解部、給電部共に硫酸水溶
液を使用し、液濃度は15 vol％、液温は25℃であった。
その結果、電源（7a）、（7b）、（7c）、（7d）での電
解電圧は、それぞれ48V、52V、52V、48Vであり、合計電
力は2500kWであった。また、槽内での合計発熱量は220
万kcal/hr、第一および第二中間部でのアルミニウム製
品の表面温度は50℃であり、長時間経過しても安定に処
理がおこなわれた。

（比較例−１）電解部の槽の長さ12m、給電部の槽の長さ5mである第
３図に示す構造の電解装置により、陽極酸化処理をおこ
ない、膜厚２μｍの酸化皮膜を生成させた。その他の条
件は実施例と同一であった。

その結果、電源（7a）、（7b）、（7c）、（7d）での
電解電圧は、それぞれ70V、83V、92V、98Vであり、合計
電力は4500kWであった。また、槽内での合計発熱量は38
0万kcal/hr、中間部でのアルミニウム製品の表面温度は
90℃であり、処理開始後２分間でアルミニウム製品が溶
断し処理を継続することができなかった。

〔発明の効果〕

実施例より明らかなように、本発明の方法によれば、
従来より低い電解電圧で目的とする電解処理をおこなう
ことができるので、供給電力が少なくてすみ、工程中の
発熱量も低減するので冷却負荷が小さくなり、工程に要
するコストが激減する。また、電源電圧の昇圧能力の大
きいものを使用する必要がないので、コンパクトで設備
費がすくなくてすむ電源設備とすることができる。

また、線状、箔状または薄物の帯状のものなど、断面
積の小さなアルミニウム製品の場合でも、アルミニウム
製品が溶断する懸念が無く安定した電解処理が実現でき
る。

更にまた、本発明の方法によれば、電解処理槽からア
ルミニウム製品を通って他の工程に流れる電流の発生を
防止できるので、電解処理の前処理装置での金属部品の
腐食、スパークや漏電の発生等の懸念のない安定した電
解処理が実現する。そしてこれらの問題点の発生がない
ので、電解処理装置の設備費やメンテナンスコストが安
くなる。更に、製造の高速化や高電解量化を実施して
も、安定した電解処理が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法により、長尺の製品の長手方向
に沿って給電部を電解部の前後に設置した実施態様の電
解処理装置を概念的に示した側面図である。第２図は、本発明の方法により、供給する電流値制御可
能にする制御手段を備え、処理装置の前後何れか一方に
接地手段を設けた別の実施態様の電解処理装置を概念的
に示した側面図である。第３図は従来法による電解処理装置を概念的に示した側
面図、第４図は、従来法の電解処理装置の電解部の後に
接地手段を設けた一実施態様の電解処理装置を概念的に
示した側面図である。各図において、 1:アルミニウム製品 2:給電部 2a:第一給電部、2b:第二給電部 3:中間部 3a:第一中間部、3b:第二中間部 4:電解部 5,5a,5b:給電電極 6a,6b,6c,6d:電解電極 7a,7b,7c,7d:直流電源 8:アースロール、9:検出部 10:制御部Ａ点およびＢ点は電位を測定する位置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺のアルミニウムまたはその合金製品
を、少なくとも電解部と給電部とよりなる電解処理装置
を用いて連続的に電解処理する装置において、一つの電
解部に対応して、二つ以上の給電部を設け、給電部を電
解部の長尺の製品の長手方向に沿って前後に設置し、電
解部の前半の電極は電源を介して前側の給電部の電極に
接続し、電解部の後半の電極は電源を介して後側の給電
部の電極に接続することを特徴とする電解処理装置。
【請求項２】長尺のアルミニウムまたはその合金製品
を、少なくとも電解部と給電部とよりなる電解処理装置
を用いて連続的に行う電解処理において、一つの電解部
に対応して、二つ以上の給電部を設け、給電部を電解部
の長尺の製品の長手方向に沿って前後に設置し、電解部
の前半の電極は電源を介して前側の給電部の電極に接続
し、電解部の後半の電極は電源を介して後側の給電部の
電極に接続し、更に電解処理装置の前後の長尺の製品の
電位差を検出し、その電位差が実質的に零となるように
前側給電部および後側給電部に供給する電流値を制御す
ることを特徴とする電解処理方法。
【請求項３】長尺のアルミニウムまたはその合金製品の
連続電解処理に使用する、少なくとも電解部と給電部と
よりなる電解処理装置において、一つの電解部に対応し
て、二つ以上の給電部を設け、給電部を電解部の長尺の
製品の長手方向に沿って前後に設置し、電解部の前半の
電極は電源を介して前側の給電部の電極に接続し、電解
部の後半の電極は電源を介して後側の給電部の電極に接
続し、また、電解処理装置の前後の長尺の製品の電位差
を検出する検出手段と、その電位差が実質的に零であ
り、かつ、前側給電部および後側給電部に供給する電流
値の和が一定値となるように前側給電部および後側給電
部に供給する電流値を制御する制御手段を備えているこ
とを特徴とする電解処理装置。