JP3949504B2 - 母材表面の活性化処理方法および活性化処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適で、金属等母材表面の脱脂洗浄と酸化被膜除去と乾燥とを同時かつ効率良く合理的に行なえ、生産性の向上を図れるとともに、その使用処理流体を効率良く回収し、その再利用を図るようにした母材表面の活性化処理方法および活性化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、電気メッキ等の電気化学的処理では、その前処理工程の脱脂洗浄や酸洗いによって、被処理物である金属表面の油脂分や酸化皮膜を除去し、金属表面を活性化処理して、良好な金属皮膜を被覆するようにしている。
【0003】
前記脱脂洗浄は、アルカリ水溶液に被処理物を浸漬し、前記酸洗いは、硫酸または塩酸を希釈した酸性水溶液に被処理物を浸漬して行なわれ、この後これらを水洗いし、その排液に酸性またはアルカリ性薬剤を投入して中和し、これを工場から排出していた。
【0004】
したがって、従来の前処理工程は専用の浴槽と水洗い槽を要し、設備が大掛かりになるとともに、種々の薬剤と多量の水を要して処理コストが嵩み、しかも脱脂処理と酸洗いとの間に水洗いが介在して時間が掛かり、生産性が悪いばかりか、前記中和処理では鉛や亜鉛、スズ等の重金属を除去できず、そのための排水処理設備を要する等して、設備費が増大していた。
【0005】
更に、従来の前処理工程は、処理液の飛散や有害なガスが発生する状況下での作業を強いられて作業環境が悪く、しかも前記酸洗い工程で発生する水素ガスによって、被処理物が水素脆性を起す惧れがあり、この水素脆性の除去に別途の手段を要する等の問題があった。
【0006】
このような問題を解決するものとして、特開2000−73191号公報では、有機溶媒であるホスフィンを含有させた溶液を用い、該溶液中に被処理物を浸漬し、若しくはこれを刷毛やスプレ−で塗布して、強酸やシアン等の危険な薬剤や有毒な薬剤を要せず、実質的に母材を浸すことなく、油脂分や酸化皮膜を除去するようにしている。
しかし、前記ホスフィンは高価で生産コストの上昇を助長するとともに、油脂分や酸化皮膜を十分に除去できない、という問題があった。
【0007】
ところで、半導体や精密機械部品等の洗浄方法として、超臨界や亜臨界の高密度流体を洗浄溶媒に用いる洗浄方法は、例えば特開平11−207276号公報等で提案されている。
前記公報のものは、超臨界二酸化炭素を生成可能な圧縮機と、加熱器と、被処理物を収納可能な反応容器と、超臨界状態を解除し、かつ内部に油脂分回収部材を充填した油脂分回収塔とを備え、これらを循環パイプで接続して構成していた
【0008】
そして、超臨界二酸化炭素を反応容器へ送り込み、被処理物の油脂分を除去し、前記油脂分が溶解している超臨界二酸化炭素を油脂分回収塔へ送り込み、該回収塔で減圧して超臨界状態を解除し、油脂分を回収する一方、油脂分を回収した液状若しくはガス状の二酸化炭素を圧縮機へ送り込み、再度超臨界二酸化炭素を生成して再利用するようにしていた。
【0009】
しかし、前記方法は、機械部品等に付着した油脂分の除去には対応できるが 、機械部品等の酸化被膜の除去には対応できず、その場合は別途に酸化被膜の 除去処理を要して生産性が悪く、設備費の上昇を助長する問題があった。また 、油脂分回収塔の油脂分回収部材は、経時的に目詰まりを起こして交換しなけ ればならない等の不具合があった。
【0010】
また、他の方法として、洗浄媒体である二酸化炭素を加圧し、これを洗浄ガンから噴出して断熱膨張させ、粒子状のドライアイスを被洗浄部材の表面に吹き付け、前記部材表面の油脂分を吹き飛ばす方法が知られている。
しかし、この方法も前述と同様で、油脂分の除去には対応できるが、酸化皮膜の除去には対応できず、またドライアイスは昇華後、空気中に放出されてしまう等の問題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決し、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適で、金属等母材表面の脱脂洗浄と酸化被膜除去と乾燥とを同時かつ効率良く合理的に行なえ、生産性の向上を図れるとともに、その使用処理流体を効率良く回収し、その再利用を図るようにした母材表面の活性化処理方法および活性化装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、移動する被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け、前記被処理部材の表面を脱脂洗浄後に酸化皮膜除去し、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面を乾燥する母材表面の活性化処理方法において、前記被処理部材を直線的に移動し、該被処理部材の表面に加圧二酸化炭素を被処理部材の移動方向の上下流側方向に離間して吹き付け、前記加圧二酸化炭素の吹き付け位置の間に、酸化皮膜除去液を吹き付けるようにして、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて脱脂洗浄し、被処理部材の表面の下流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥させ、それらの間に酸化皮膜除去液を吹き付けて被処理部材の表面を酸化皮膜除去し、直線的に移動する被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に行ない、生産性の向上を図るようにして、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適にしている。
【0013】
請求項2の発明は、前記酸化皮膜除去液がpH3〜4の炭酸水とし、安価かつ安全な酸化皮膜除去液によって、安全かつ容易に酸洗いし得るようにしている。
請求項3の発明は、前記加圧二酸化炭素の下流側の吹き付け位置より上流側位置から、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを一緒に回収するようにして、それらの回収を合理的かつ容易に行なうようにしている。
請求項4の発明は、前記加圧二酸化炭素の圧力を、前記酸化皮膜除去液の圧力よりも高圧に設定するようにして、加圧二酸化炭素による一種のエア−カ−テンを形成し得るようにしている。
【0014】
請求項5の発明は、前記加圧二酸化炭素の吹き出し流によって、前記酸化皮膜除去液の吹き付け流の外側と、前記使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液の回収流の外側とに、エア−カ−テンを形成するようにして、前記酸化皮膜除去液の飛沫を防止するとともに、前記回収流体の飛散を防止して、作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収し得るようにしている。
請求項6の発明は、前記上流側の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の移動方向の下流側方向へ斜め下向きに吹き付け、前記下流側の加圧二酸化炭素を、被処理部材の移動方向の上流側方向へ斜め下向きに吹き付けるようにして、加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の特定表面に集中的に吹き付け、当該表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去と乾燥を効率良く行なうとともに、回収流体の回収を容易に行なうようにしている。
請求項7の発明は、前記被処理部材を開放空間で移動し、一連の表面処理を効率良く合理的に行ない、生産性の向上を図るようにしている。
【0015】
請求項8の発明は、移動可能な被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け可能な各噴射ガイドを設け、前記被処理部材の表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去とを処理可能に設け、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面に気体を吹き付けて乾燥可能にした母材表面の活性化処理装置において、前記被処理部材を直線的に移動可能に設け、前記被処理部材の移動方向の上下流側方向の離間位置に加圧二酸化炭素を吹き付け可能な噴射ガイドを設け、該噴射ガイドの間に酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを設けるようにして、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側に配置した噴射ガイドを介し、加圧二酸化炭素を吹き付けて脱脂洗浄可能にするとともに、被処理部材の表面の下流側に配置した噴射ガイドを介し加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥可能にし、更にそれらの間に配置した噴射ガイドを介し、酸化皮膜除去液を吹き付けて酸化皮膜除去可能にし、被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に実行可能にし、生産性の向上を図るようにして、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適にしている。
【0016】
請求項9の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドの上流側位置に、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収可能な回収ガイドの導入口を配置して、回収流体を容易に回収し得るようにしている。
請求項10の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な上流側の噴射ガイドに、酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを近接して配置し、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドに、前記回収ガイドを近接して配置し、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを近接して吹き付け、また回収ガイドに近接して乾燥流体を吹き付けて、加圧二酸化炭素によるエア−カ−テンによって酸化皮膜除去液の飛沫を防止するとともに、前記回収流体の飛散を防止し、作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収し得るようにしている。
請求項11の発明は、前記酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドと前記回収ガイドの各噴出口の間に噴出ヘッドを配置し、該噴出ヘッドの下端面を前記被処理部材の表面の直上に配置して、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを噴出ヘッドの下端面と被処理部材との間に移動させ、それらを回収ガイドに円滑に誘導し精密に回収し得るようにしている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電気メッキ(ニッケルメッキ)の前処理である脱脂および酸化皮膜除去(以下、酸洗いと云う)およびそれらの乾燥工程に適用した図示の実施形態について説明すると、図1及至図4において1は酸化皮膜流体供給源であるステンレス鋼製の有底筒状の耐圧かつ耐食性の液溜槽で、その上側の開口部に蓋体2が気密かつ着脱可能に装着され、その内部に酸化皮膜除去液(以下、酸洗い液と云う)3が収容されている。
【0018】
前記液溜槽1の上下部周面に給水管4とガス導管5とが接続され、このうち給水管4は開閉弁6を介して、水道水や純水等の給水源7に連通している。また、前記ガス導管5は開閉弁8と加圧ポンプ9を介してメインガス導管10に連通し、該管10の一端が脱脂洗浄流体供給源である安全で安定した加圧液体若しくは加圧気体の、例えば二酸化炭素を収容したガス容器11に連通している。
【0019】
前記加圧ポンプ9は、前記二酸化炭素を所定圧、実施形態では大気圧以上、望ましくは2気圧以上から二酸化炭素の亜臨界若しくは超臨界圧以上の範囲で、可及的に高圧に加圧して液溜槽1に供給し、前記水に対する溶解度を高め、所定の酸性濃度の炭酸(H2CO3)水を生成可能にしている。すなわち、前記二酸化炭素の圧力値は、酸洗い液3の酸性度に関係し、後述する被処理部材の酸化皮膜の状況に応じて最適に調整されている。
【0020】
図中、12は前記液溜槽1内の酸洗い液3中に浸漬したPHセンサで、酸洗い液3のPH濃度を計測可能にされ、その検出信号を前記加圧ポンプ9へ入力し、液溜槽1に対する二酸化炭素の吐出圧や吐出量を制御して、前記槽1内の酸洗い液3のPH濃度を調製可能にしている。
【0021】
図中、13は前記液溜槽1の周面に装着したヒーターで、前記水ないし酸洗い液3を所定温度、実施形態では50〜150℃に加熱可能にして、前記水に対する高圧の二酸化炭素の溶解度を保進可能にしている。なお、この場合、前記水を加熱する代わりに、前記温度に加温した温水を液溜槽1へ供給してもよい。
前記液溜槽1の下部に酸洗い液供給管14が接続され、その下流側端部が噴射ガイド15に接続されている。図中、16は酸洗い液供給管14に介挿した開閉弁である。
【0022】
前記メインガス導管10の下流部は前期加圧ポンプ9と分岐し、この分岐路の一方に脱脂洗浄流体供給管17が接続されている。前記供給管17の上流部に加圧ポンプ18が前記加圧ポンプ9と並列に介挿され、該管17の下流側端部が分流管19を介して、一対の噴射ガイド20、21に接続されている。図中、22は前記噴射ガイド21の内側に配置した回収ガイド、23は脱脂洗浄流体供給管17に介挿した逆止弁で、該管17内の脱脂洗浄流体の逆流を防止可能にしている
【0023】
前記噴射ガイド15,20,21および回収ガイド22は、図示のように略同形の板状に形成され、これらを噴出ヘッド24の両側に近接して配置している。すなわち、噴出ヘッド24の一側に噴射ガイド15,20を隣接して配置し、この他側に噴射ガイド21と回収ガイド22を隣接して配置し、かつそれぞれの外側に二酸化炭素を噴出可能な噴射ガイド20,21を配置している。
【0024】
前記噴出ヘッド24は、脱脂洗浄、酸洗い並びに乾燥処理対象である金属板等の被処理部材25の直上に直交配置され、これは図2のように台形柱状に形成されていて、その長さを被処理部材25の幅と略同幅に形成している。
また、前記噴出ヘッド24の斜状の両側面に沿って、前述の噴射ガイド15,20,21および回収ガイド22を配置し、それらの噴射位置と回収位置の指向性を与えている。図中、26は前記噴出ヘッド24の内部に設けたヒータで、その加熱を介して噴出流体の活性化を図るとともに、断熱膨張による噴出流体の凍結を防止するようにしている。
【0025】
前記噴射ガイド15,20,21および回収ガイド22の内部に、それらの厚さ方向と直交方向に複数の通路27〜30が形成されている。
前記通路27〜30は何れも下向きに開口され、その開口部から酸洗い液3および二酸化炭素を被処理部材25に向けて下向きに噴出し、また通路30の開口部、つまり回収口から、使用後の酸洗い液3および二酸化炭素、並びに洗浄後の油脂成分と酸化被膜を上向きに吸入可能にしている。
【0026】
前記被処理部材25は、帯状シート若しくは裁断した金属板を適宜手段を介して矢視方向へ移動可能にされ、その移動時に活性化処理が厳密には順次行なわれ、大略的には略同時に実行可能にされている。
すなわち、前記被処理部材25は、その移動方向の最上流側の噴射ガイド20の直下で、二酸化炭素を吹き付けられて脱脂洗浄され、次に噴射ガイド15の直下で炭酸水を吹き付けられて酸洗いされ、また回収ガイド22の直下で、除去した油脂成分と酸化皮膜、塵埃等の異物、使用後の炭酸水と二酸化炭素等を押し込まれ若しくは吸い込んで、それらを回収し、更に噴射ガイド21の直下で、二酸化炭素を吹き付けられて乾燥可能にされている。
【0027】
前記回収ガイド22の上端部に各通路30に連通する回収管31が接続され、その他端部が分離槽32に接続されている。前記分離槽32は、前記除去した油脂成分と酸化皮膜、塵埃等の異物、使用後の炭酸水と二酸化炭素等を収容可能にしている。これらの収容物は分離槽32で減圧されて、酸洗い液3と二酸化炭素33の気液二層に分離可能にされている。
【0028】
図中、34は回収管31に介挿したフィルタ、35は分離槽32の下部に設けたフィルタ、36は分離槽32の周面に装着したヒータで、略50℃に加熱可能にされ、回収液中の炭酸水を水と二酸化炭素に分離可能にしている。37は分離槽32の底部に取り付けた排出管で、該管37に開閉弁38が介挿されている。
【0029】
前記分離槽32の周面の上下位置にリターンパイプ39,40の一端が接続され、それらの他端が前記逆止弁23および液溜槽1に接続されていて、前記分離した二酸化炭素33と炭酸水3とを還流可能にしている。図中、41,42は前記リターンパイプ39,40に介挿した循環ポンプ、43,44は前記リターンパイプ39,40に介挿した脱水フィルタおよびフィルタ、45は前記液溜槽1の底部に収容したスターラ等の撹拌子である。
【0030】
なお、この実施形態は噴出ヘッド24を被処理部材25の直上の定位置に設置し、被処理部材25を移動させているが、この反対に構成しても良い。ただ、前記実施形態のようにすれば、噴出ヘッド24の移動機構や各噴射ガイド15,20,21、回収ガイド22の同動手段を省略できるから、構成が簡単になる利点がある。
【0031】
このように構成した母材表面の活性化処理方法と処理装置は、加熱した水に加圧した二酸化炭素を溶解して所定の酸性濃度の酸洗い液3を生成する液溜槽1と、該液溜槽1で生成した酸洗い液3を所定位置へ移送する酸洗い液供給管14と、加圧した二酸化炭素を所定位置へ移送する脱脂洗浄流体供給管17と、前記酸洗い液供給管14と脱脂洗浄流体供給管17と回収管31の各端部に位置し、かつ前記被処理部材25の真上に配置する噴出ヘッド24と前期回収管に連通する分離槽32と、該分離槽32に一端を接続し他端を液溜槽1または脱脂洗浄流体供給管17に接続するリターンパイプ39,40とを備えている。
【0032】
前記噴出ヘッド24の両側、つまり被処理部材25の移動方向の前後方向に、酸洗い液供給管14と、脱脂洗浄流体供給管17とに連通する噴射ガイド15,20,21および回収ガイド22を配置し、このうち噴射ガイド20,21は噴出ヘッド24の外側に配置し、それらの噴口または回収口を被処理部材25の表面に向けて配置する。
【0033】
したがって、従来のように専用の脱脂槽や酸洗い槽、各水洗槽および中和槽、並びに乾燥装置を要しないから、設備が簡潔で設備費の低減と設置スペースのコンパクト化を図れ、しかも構成が簡単であるから、容易かつ安価に製作できる。また、後述のように使用後の酸洗い液3や二酸化炭素は、一括して分離槽32へ送り込まれ、該槽32で酸化被膜等の夾雑物を除去後、炭酸水3や二酸化炭素33と水に分離し、これらをリターンパイプ39,40に送り出して再利用しているから、それらの有効利用を図れる。
【0034】
次に、前記処理装置によって、被処理部材25を脱脂洗浄および酸化被膜除去並びに乾燥処理する場合は、先ず液溜槽1に蓋2を装着し内部を密閉して、給水源7から水を液溜槽1へ所定量供給する。
この後、ガス容器11を開弁し、充眞した二酸化炭素を加圧ポンプ9で加圧し、これを液溜槽1へ供給する。同時に撹拌子45を作動し、前記水を撹拌するとともに、ヒータ13を作動して前記水を加熱する。
【0035】
このようにすることで、二酸化炭素が微粒化して水中を高速移動し、かつこれがバブリング状態で上昇して水に速やかに溶解し、二酸化炭素の溶解度が促進される。
したがって、酸洗いに十分な酸性(PH3〜4)濃度の炭酸(H2CO3)が速やかに生成される。この場合、前記圧力と温度を作業条件に応じて調製することで、作業条件に応じた最適濃度の酸洗い液3が生成可能になる。
【0036】
なお、前記方法の代わりに、前記水を液溜槽1内に霧状に噴霧し、同時に前記二酸化炭素を供給して、それらを混合すれば、それらの接触面積が更に増大して、二酸化炭素の溶解度が上昇する。また、前記酸洗い液3を生成後、ヒータ13と加圧ポンプ9の作動を続行し、前記酸性状態を維持する。
【0037】
こうして、酸洗い液3を生成後、開閉弁16を開弁し、酸洗い液3を酸洗い液供給管14を介して噴射ガイド15へ供給する。また、ガス容器11を開弁し、充眞した二酸化炭素を加圧ポンプ18で加圧し、これを脱脂洗浄供給管17を介して噴射ガイド20,21へ供給する。
その際、噴出ヘッド24のヒータ26を加熱し、噴出流体の断熱膨張による凍結を防止するとともに、脱脂洗浄供給管17内の二酸化炭素の圧力を、酸洗い液供給管14内の酸洗い液3の圧力よりも高圧に設定して置く。
【0038】
このようにすると、噴射ガイド15の各通路27から酸洗い液3が吹き出され、また噴射ガイド20,21の各通路28,29から二酸化炭素が吹き出され、これらが噴出ヘッド24直下の被処理部材25に向かって、勢い良く吹き付けられる。
この状況は、図2,3のようで、前記二酸化炭素が噴出ヘッド24の両側から吹き出され、これらが被処理部材25の表面に付着した油脂成分を分解し、これを吹き飛ばして脱脂洗浄する。
【0039】
また、前記噴出ヘッド24の一側で、被処理部材25の移動方向の後方位置では、前記酸洗い液3が二酸化炭素の噴流の内側から吹き出され、これが被処理部材25の表面に付着した酸化被膜を分解して吹き飛ばす。
その際、前記二酸化炭素は前述のように酸洗い液3よりも高圧に加圧され、これが酸洗い液3の噴出部や該酸洗い液3の回収路の外側に位置するから、一種のエアーカーテンを形成し、噴出ヘッド24の一側では酸洗い液3の飛沫を防止し、また噴出ヘッド24の他側では、前記吹き飛ばした油脂成分や酸化被膜、異物等の飛散を防止する。
【0040】
この場合、前記二酸化炭素の一部が、断熱膨張時の気化熱によってはドライアイス状になり得るが、前記ヒータ26の予熱によって前記事態を可及的に防止され、また仮にドライアイスが噴出した場合、その噴出圧力を炭酸水3よりも高圧に設定しているから、前記エアーカーテンと同等な作用効果を得られ、またドライアイスの微粒子が被処理部材25の油脂成分や汚れに衝突してこれを剥離し、脱脂洗浄する。
【0041】
前記吹き飛ばした油脂分や酸化被膜、異物等は、一旦、噴出ヘッド24の直下に移動し、それが前記ヘッド24の一側から吹き出された酸洗い液3や二酸化炭素と一緒に、回収ガイド22の通路30に押し込まれて矢視方向へ移動し、回収管31およびフィルタ34を経て分離槽32へ導かれる。
したがって、使用後の二酸化炭素や酸洗い液3を精密に回収できるとともに、油脂分や酸化被膜、異物等の飛散を防止して、作業環境の低下を防止できる。
【0042】
このように、噴出ヘッド24の直下では被処理部材25の脱脂洗浄と酸化被膜除去と乾燥とが略同時に行なわれ、かつそれらの処理位置は、厳密には若干位置を異にする。
すなわち、図2,3のように噴出ヘッド24の直下で、被処理部材3の移動方向の最上流側位置で、二酸化炭素による脱脂洗浄が行なわれ、該脱脂部に隣接する下流側位置で炭酸水による酸化被膜除去が行なわれる。
また、噴射ガイド15の噴口部直下より離間した下流側位置で、使用後の酸洗い液3や二酸化炭素の回収が行なわれ、該回収部に隣接する下流側位置で二酸化炭素による乾燥が行なわれる。
【0043】
したがって、被処理部材25が矢視方向へ移動することで、前記各処理が順次行なわれる。すなわち、被処理部材25は前記通路28の噴口直下で脱脂洗浄され、通路27の噴口直下で酸洗いされ、前記通路30の回収口直下で噴出した酸洗い液3と二酸化炭素、並びに異物等が回収され、通路29の直下で乾燥されて、一連の処理を終了する。
【0044】
こうして、分離槽26に収容された酸洗い液3や二酸化炭素、および油脂成分や酸化被膜等は、それらの比重の差によって略酸洗い液3と二酸化炭素33との気液二層に分離する。すなわち、二酸化炭素33が上位に位置し、酸洗い液3が下位に位置する。
この場合、酸洗い液3は大気中に噴出して既に減圧されているから、二酸化炭素の溶解度が低下し、その酸性濃度が低下しており、また二酸化炭素33も大気中に噴出して減圧され、内部に空気が混在して純度が低下している。
【0045】
このような状況の下で循環ポンプ41,42を駆動し、前記二酸化炭素33と酸洗い液3とをリターンパイプ39、40へ吸い出し、それらの水分や夾雑物をフィルタ43,44で除去後、前記ポンプ41,42で加圧する。
このうち、二酸化炭素33は循環ポンプ41で加圧され冷却液化されて、脱脂洗浄流体供給管17の高圧かつ新鮮な二酸化炭素と合流し、該供給管14に導かれて噴射ガイド20、21へ移動し、通路28,29から噴出する。
【0046】
このように再利用の二酸化炭素33を加圧することで水分の溶解度が低下し、換言すれば水分を排除して乾燥した二酸化炭素33を生成し、前述の乾燥効果の実効を高められる。
一方、酸洗い液3は、循環ポンプ42で加圧されて液溜槽1に送り込まれ、該槽1内の高圧かつ所定濃度の酸洗い液3が供給管14へ送りだされ、噴射ガイド15へ移動して通路27から噴出する。
【0047】
この場合、リターンパイプ40から前記使用後の酸洗い液3が液溜槽1に還流し、該液溜槽1内の酸性濃度が低下すると、当該状況がPHセンサ12で検出され、その信号が加圧ポンプ9へ入力される。
このため、加圧ポンプ9が駆動し、所定量の二酸化炭素を液溜槽1へ送り込み、これを水に溶解させて、液溜槽1内の酸洗い液3の酸性濃度を調製する。
【0048】
このように、本発明は被処理部材25の脱脂洗浄や酸化被膜除去および乾燥を同時に行ない、それらの間の煩雑な水洗いを要しないから、この種の処理作業を容易かつ迅速に行なえ、生産性の向上を図れる。
また、脱脂洗浄や酸化被膜除去媒体として、従来の有害なアルカリや酸性の薬剤の使用を要しないから、有害なガス発生下の作業環境を改善し、これを安全で迅速かつ容易に行なえる。
【0049】
しかも、一旦使用した二酸化炭素や酸洗い液3を精密かつ速やかに回収し、それらの汚損を除去するとともに、その機能低下を補正して所期の機能を回復し、合理的で安価な設備を提供し得るようにしたものである。
【0050】
なお、前記酸洗い液3や二酸化炭素の回収時、分離槽32は減圧されて二酸化炭素の溶解度が低下するため、その酸性濃度が低下し実害の惧れがなくなるので、開閉弁38を開弁し、酸洗い液3を排出管37から下水へそのまま排出することができる。
また、前述の各通路27〜29からの噴出流体の噴出時間や圧力、被処理部材25の移動速度等を制御可能にし、また噴出ヘッド24と被処理部材25との空隙を調製し得るようにすれば、被処理部材25の表面状態に応じて、きめ細かな活性化処理が得られる。
【0051】
図5乃至図8は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分には同一の符号を用いている。
このうち、図5は本発明の第2の実施形態を示し、この実施形態は噴出ヘッド24の下面に長さ方向に沿って複数の噴孔46を形成し、これらの噴孔46を前記酸化被膜除去流体供給管14に連通し、該噴孔46から酸洗い液3を直接噴出させている。
そして、このように酸洗い液3の噴出部を噴出ヘッド24に増設することで、酸化被膜除去を精密かつ能率良く行なえ、また前記噴出部を噴出ヘッド24の内部に設けることで、噴射ガイド15を要することなく、構成を簡潔化している。
【0052】
図6は本発明の第3実施形態を示し、この実施形態は噴出ヘッド24の一側に酸化被膜流体供給管14に連通する噴出ガイド47を増設し、該ガイド47に複数の通路48を設けている。
この実施形態は噴出ヘッド24の一側に炭酸水の噴出部を増設し、酸化被膜除去を精密かつ能率良く行なうとともに、回収ガイド22の回収口に臨ませて切欠部49を設けて、増量した酸洗い液3の回収を能率良く行なうようにしている。
【0053】
図7は本発明の第4の実施形態を示し、この実施形態は分離槽32とリターンパイプ39,40を省略し、代わりに回収管31を延設して液溜槽1に接続し、該管31に真空ポンプ50とフィルタ51を介挿している。
そして、被処理部材25に吹き付けた酸洗い液3や二酸化炭素、除去した脱脂成分や酸化被膜等を真空ポンプで一緒に吸引し、これらを回収管31へ導くとともにこのうちの脱脂成分や酸化皮膜等をフィルタ34,51で除去し、残りの酸洗い液3と二酸化炭素を液溜槽1へ送り込む。
【0054】
前記液溜槽1に送り込まれた酸洗い液3は、前記槽1内の酸洗い液3と混合して所定の酸性濃度を回復し、酸化被膜除去流体供給管14へ移動する。一方、前記液溜槽1に送り込まれた二酸化炭素は、加熱かつ加圧されて槽1内の水に溶解し、酸洗い液3の酸性濃度を向上する。したがって、使用した酸洗い液3や二酸化炭素を分離して再利用する不具合を廃し、これを合理的な形態で再利用するようにしている。
【0055】
このように、この実施形態は分離槽32を省略し、構成を簡単にして、この種装置を容易かつ安価に製作できるとともに、使用した酸洗い液3や二酸化炭素を仕分けることなく直接液溜槽1へ送り込み、該液溜槽1で酸洗い液3を再生し、二酸化炭素を酸洗い液3の生成に使用している。
そして、前記再生した酸洗い液3と新鮮な二酸化炭素を使用して、被処理部材25の活性化処理を実現するようにしている。
【0056】
図8は本発明の第5の実施形態を示し、この実施形態は斜め上向きに外筒52を設置し、該外筒52の内部に内筒53を回転可能に設け、該内筒53に粒状若しくは塊状の多数の被処理部材25を収容している。
前記内筒53は周囲にメッシュ若しくは多数の小孔を形成し、その上部に開口部54を設け、該開口部54に酸化被膜除去流体供給管14と脱脂洗浄流体供給管17とを配置し、これらから被処理部材25に向けて酸洗い液や二酸化炭素を噴出し、その使用済み流体を回収管31を介して、分離槽32または液溜槽1へ還流させている。
すなわち、この実施形態は粒状若しくは塊状の被処理部材25を回転しながら、酸洗い液や二酸化炭素を吹き付け、それらの脱脂洗浄や酸化被膜除去を同時に行なうようにしている。
【0057】
なお、前述の実施形態において、噴射ガイド20,21から吹き出す二酸化炭素を高圧高温に設定し、その噴射時に二酸化炭素を断熱膨張し、その気化熱によってドライアイスを生成し、このドライアイスを勢い良く噴出して微粒状化し、これを被処理部材25に衝突させれば、該部材25の表面の油脂分を確実に剥離することができる。
更に、別の手段として前記二酸化炭素を超臨界状態にし、これを被処理部材25に吹き付ければ、被処理部材25に付着した脱脂成分を精密に分解し除去し得る。
【0058】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明は、被処理部材を直線的に移動し、該被処理部材の表面に加圧二酸化炭素を被処理部材の移動方向の上下流側方向に離間して吹き付け、前記加圧二酸化炭素の吹き付け位置の間に、酸化皮膜除去液を吹き付けるから、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて脱脂洗浄し、被処理部材の表面の下流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥させ、それらの間に酸化皮膜除去液を吹き付けて被処理部材の表面を酸化皮膜除去し、直線的に移動する被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に行なうことができ、生産性の向上を図れるから、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適な効果がある。
【0059】
請求項2の発明は、前記酸化皮膜除去液がpH3〜4の炭酸水としたから、安価かつ安全な酸化皮膜除去液によって、安全かつ容易に酸洗いすることができる。
請求項3の発明は、前記加圧二酸化炭素の下流側の吹き付け位置より上流側位置から、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを一緒に回収するから、それらの回収を合理的かつ容易に行なうことができる。
請求項4の発明は、前記加圧二酸化炭素の圧力を、前記酸化皮膜除去液の圧力よりも高圧に設定するから、加圧二酸化炭素による一種のエア−カ−テンを形成することができる
【0060】
請求項5の発明は、前記加圧二酸化炭素の吹き出し流によって、前記酸化皮膜除去液の吹き付け流の外側と、前記使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液の回収流の外側とに、エア−カ−テンを形成するから、前記酸化皮膜除去液の飛沫を防止するとともに、前記回収流体の飛散を防止して、作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収することができる。
請求項6の発明は、前記上流側の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の移動方向の下流側方向へ斜め下向きに吹き付け、前記下流側の加圧二酸化炭素を、被処理部材の移動方向の上流側方向へ斜め下向きに吹き付けるから、加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の特定表面に集中的に吹き付け、当該表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去と乾燥を効率良く行なうことができるとともに、回収流体の回収を容易に行なうことができる。
請求項7の発明は、前記被処理部材を開放空間で移動するから、一連の表面処理を効率良く合理的に行なえ、生産性の向上を図ることができる。
【0061】
請求項8の発明は、被処理部材を直線的に移動可能に設け、前記被処理部材の移動方向の上下流側方向の離間位置に加圧二酸化炭素を吹き付け可能な噴射ガイドを設け、該噴射ガイドの間に酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを設けたから、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側に配置した噴射ガイドを介して、加圧二酸化炭素を吹き付け、脱脂洗浄可能にするとともに、被処理部材の表面の下流側に配置した噴射ガイドを介し、加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥可能にし、更にそれらの間に配置した噴射ガイドを介し、酸化皮膜除去液を吹き付けて酸化皮膜除去可能にし、被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に実行可能にして、生産性の向上を図り、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適な効果がある。
【0062】
請求項9の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドの上流側位置に、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収可能な回収ガイドの導入口を配置したから、回収流体を容易に回収することができる。
請求項10の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な上流側の噴射ガイドに、酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを近接して配置し、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドに、前記回収ガイドを近接して配置したから、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを近接して吹き付け、また回収ガイドに近接して乾燥流体を吹き付けて、加圧二酸化炭素によるエア−カ−テンによって酸化皮膜除去液の飛沫を防止できるとともに、前記回収流体の飛散を防止して作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収することができる。
請求項11の発明は、前記酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドと前記回収ガイドの各噴出口の間に噴出ヘッドを配置し、該噴出ヘッドの下端面を前記被処理部材の表面の直上に配置したから、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを噴出ヘッドの下端面と被処理部材との間に移動させ、それらを回収ガイドに円滑に誘導し精密に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す説明図で、使用後の脱脂洗浄流体と酸化皮膜除去流体とを分離槽で気液分離して、各流体の供給源または供給手段へ還流させている。
【図2】前記実施形態に適用した噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に配置した各流体の供給手段と、回収管の配管状況を示す斜視図である。
【図3】前記実施形態に適用した噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に設けた各流体の噴射ガイドと、回収ガイドの配置状況を拡大して示す断面図である。
【図4】図2のA−A線に沿う拡大断面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態を示し、噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に設けた各流体の噴射ガイドと、回収ガイドの配置状況を拡大して示す断面図で、噴出ヘッドの中央に酸化皮膜除去流体(炭酸水)の供給路を設けている。
【図6】本発明の第3の実施形態を示し、噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に設けた各流体の噴射ガイドと、回収ガイドの配置状況を拡大して示す断面図で、噴出ヘッドの一側に酸化皮膜除去流体(炭酸水)の供給路を内外に配置し、それらの供給路の間に脱脂洗浄流体(二酸化炭素)の供給路を設けている。
【図7】本発明の第4の実施形態を示し、前述の分離槽を省略し、使用後の各流体を直接酸化皮膜除去流体供給源へ還流させている。
【図8】本発明の第5の実施形態を示し、粒状の被処理部材を内筒に収納して回転させ、これに酸化皮膜除去流体(炭酸水)と脱脂洗浄流体(二酸化炭素)を供給して、活性化処理している状況を示す断面図である。
【符号の説明】
1 酸化皮膜流体供給源(液溜槽)
3 酸化皮膜除去流体(酸洗い液、炭酸水)
11 脱脂洗浄流体供給源(ガス容器)
14 酸化皮膜除去流体供給手段
17 脱脂洗浄流体供給手段
24 噴出ヘッド
25 被処理部材
31 回収管
32 分離槽
33 脱脂洗浄流体(二酸化炭素)
39 リターンパイプ
40 リターンパイプ
Claims (11)
- 移動する被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け、前記被処理部材の表面を脱脂洗浄後に酸化皮膜除去し、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面を乾燥する母材表面の活性化処理方法において、前記被処理部材を直線的に移動し、該被処理部材の表面に加圧二酸化炭素を被処理部材の移動方向の上下流側方向に離間して吹き付け、前記加圧二酸化炭素の吹き付け位置の間に酸化皮膜除去液を吹き付けることを特徴とする母材表面の活性化処理方法。
- 前記酸化皮膜除去液はpH3〜4の炭酸水である請求項1記載の母材表面の活性化処理方法。
- 前記加圧二酸化炭素の下流側の吹き付け位置より上流側位置から、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収する請求項1記載の母材表面の活性化処理方法。
- 前記加圧二酸化炭素の圧力を、前記酸化皮膜除去液の圧力よりも高圧に設定する請求項1記載の母材表面の活性化処理方法。
- 前記加圧二酸化炭素の吹き出し流によって、前記酸化皮膜除去液の吹き付け流の外側と、前記使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液の回収流の外側とに、エア−カ−テンを形成する請求項3または請求項4記載の母材表面の活性化処理方法。
- 前記上流側の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の移動方向の下流側方向へ斜め下向きに吹き付け、前記下流側の加圧二酸化炭素を、被処理部材の移動方向の上流側方向へ斜め下向きに吹き付ける請求項1記載の母材表面の活性化処理方法。
- 前記被処理部材を開放空間で移動する請求項1記載の母材表面の活性化処理方法。
- 移動可能な被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け可能な各噴射ガイドを設け、前記被処理部材の表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去とを処理可能に設け、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面に気体を吹き付けて乾燥可能にした母材表面の活性化処理装置において、前記被処理部材を直線的に移動可能に設け、前記被処理部材の移動方向の上下流側方向の離間位置に加圧二酸化炭素を吹き付け可能な噴射ガイドを設け、該噴射ガイドの間に酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを設けたことを特徴とする母材表面の活性化処理装置。
- 前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドの上流側位置に、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収可能な回収ガイドの導入口を配置した請求項8記載の母材表面の活性化処理装置。
- 前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な上流側の噴射ガイドに、酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを近接して配置し、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドに、前記回収ガイドを近接して配置した請求項8または請求項9記載の母材表面の活性化処理装置。
- 前記酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドと前記回収ガイドの各噴出口の間に噴出ヘッドを配置し、該噴出ヘッドの下端面を前記被処理部材の表面の直上に配置した請求項8または請求項10記載の母材表面の活性化処理装置。
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