JP4595830B2 - Anodized processing method and apparatus, and anodized processing system - Google Patents
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本発明は、アルマイト処理技術に関し、さらに詳しく述べると、アルミニウム又はアルミニウム合金を素材として作製された物品を表面処理して陽極酸化皮膜を形成する方法及び装置に関する。本発明はまた、本発明のアルマイト処理方法及び処理装置を実施するのに好適なアルマイト処理システムに関する。 The present invention relates to an alumite treatment technique, and more particularly, to a method and apparatus for forming an anodized film by surface-treating an article made of aluminum or an aluminum alloy. The present invention also relates to an alumite treatment system suitable for implementing the alumite treatment method and treatment apparatus of the present invention.
アルミニウムは、そのままの状態では柔らかくて実用に適さないので、アルミニウムを素材として作製された物品（以下、「被処理物」あるいは「ツール」という）の表面を陽極酸化して硬度、耐食性、耐摩耗性、密着性、均一性、着色性などに優れた陽極酸化皮膜を形成することが、広く行われている。アルミニウムツールの陽極酸化は、電解液中に入れたアルミニウムツールを陽極で電解し、酸化させることによって実施でき、所望とする陽極酸化皮膜の形状、性状等に応じていろいろな電解液（例えば、硫酸、蓚酸等）を使用することができる。得られるアルミニウムの陽極酸化皮膜は、一般的には「アルマイト皮膜」と呼ばれている。 Since aluminum is soft as it is and not suitable for practical use, the surface of an article made of aluminum (hereinafter referred to as “processed object” or “tool”) is anodized to provide hardness, corrosion resistance, and wear resistance. It is widely practiced to form an anodic oxide film having excellent properties, adhesion, uniformity, and colorability. Anodization of an aluminum tool can be performed by electrolyzing an aluminum tool placed in an electrolytic solution with an anode and oxidizing it. Various electrolytic solutions (for example, sulfuric acid) are used depending on the desired shape and properties of the anodized film. Succinic acid, etc.) can be used. The obtained anodized film of aluminum is generally called “alumite film”.
アルマイト皮膜の形成において、陽極酸化を高速で実施するとともに、得られる皮膜の生成効率や均一性などを改良するため、いろいろに改良されたアルマイト処理装置が提案されている。例えば、図１に模式的に示すアルマイト処理装置１００は、複数個の被処理物（アルミニウム製の円筒形ツール）１２０を同時にアルマイト処理するためのものであって、ＦＲＰ製の処理槽１１０とそれに収容された希硫酸からなる電解液１１５とを有している。被処理物１２０は、それぞれ、治具１１２に枝状に取り付けられた陽極兼用のサポート１１３によって支持されている。本例では、被処理物１２０が円筒体であるので、その中央部の空間にサポート１１３が差し込まれている。電解液１１５にはまた、アルミニウム板からなる陰極１１４が浸漬されている。このようなアルマイト処理装置１００を使用して電解液１１５に電流を流すと、陽極１１３に支持された被処理物１２０が電気分解を受け、それによる酸化の結果として被処理物１２０の表面に薄い陽極酸化皮膜（アルマイト皮膜）を生成する。アルマイト皮膜は、バリヤー層と無数の微細な細孔とからなる多孔質の皮膜である。
In the formation of an alumite film, various anodized treatment apparatuses have been proposed in order to perform anodization at high speed and improve the production efficiency and uniformity of the obtained film. For example, an
また、図１のアルマイト処理装置１００では、陽極酸化の促進のためにエアレーションシステムが導入されている。すなわち、処理槽１１０の底部に取り付けられたセラミック製のエアパイプ１１１から微細な気泡１１６を上昇させることによって電解液１１５を攪拌できるとともに、気泡１１６が被処理物１２０の表面に接触し、処理効率が高められるからである。しかし、図示のようなアルマイト処理装置では、エアレーションによる電解液の攪拌は可能であるけれども、多数の被処理物を同時に処理しているので、攪拌効率が十分ではなく、また、上方の被処理物と下方の被処理物との間で処理効果に差が出るという問題もある。
Further, in the
また、エアレーションシステムの導入の他に、電流密度の上昇もアルマイト処理の高速化に寄与し得るということが知られている。しかし、電流密度を上昇させた場合には、水の電気分解によって発生した酸素ガスが被処理物の表面に付着して絶縁膜を生成し、この絶縁膜が被処理物と電極の接触部での発熱を引き起こし、最終的には得られるアルマイト皮膜において「焼きつき」の問題が発生する。 In addition to the introduction of an aeration system, it is known that an increase in current density can also contribute to speeding up the anodizing process. However, when the current density is increased, oxygen gas generated by electrolysis of water adheres to the surface of the object to be processed to form an insulating film, and this insulating film is formed at the contact portion between the object to be processed and the electrode. The alumite film finally obtained has a problem of “burn-in”.
ここで、本発明について記載していないが、従来のアルマイト処理方法及び装置について記載した特許文献をいくつか紹介する。 Here, although not describing the present invention, some patent documents describing a conventional anodizing method and apparatus will be introduced.
特許文献１は、中空状のワークの内面に表面処理を施す表面処理方法であって、処理液を貯留する処理槽内にワークを設置し、この処理槽内の処理液にワークを浸漬させるようにした状態で、処理液送給用のポンプにより圧送した処理液を、処理槽に設けた液流入部からワークの中空部に流入させ、ワークの中空部を流通した処理液を、処理槽に設けた液流出部から流出させることを特徴とする表面処理方法を記載している。
特許文献２は、被処理物に対する電解浴流速を３０ｃｍ／ｓｅｃ以上３００ｃｍ／ｓｅｃ以下に規制した電解浴循環攪拌の流速管理下において所定の初期電流密度を低減制御して被処理物に陽極酸化を施すことを特徴とする高速陽極酸化方法を記載している。
特許文献３は、アルマイト処理すべき筒状内面の筒の軸に沿って電極を挿入し、筒状内面を陽極電源側に、電極を陰極電源側に接続し、電極と筒状内面との間に電解液を流してこれを循環させ、循環する電解液を冷却することを特徴とする筒状内面を有する物品のアルマイト処理方法を記載している。
In
特許文献４は、金属の陽極酸化工程において、（Ａ）振動モーターを含む振動発生手段、振動棒に一段又は多段の固定した振動羽根の振動流動を発生させる振動流動攪拌手段、インバーター及び振動応力分散手段を設けた処理浴に対する振動流動攪拌装置、（Ｂ）気孔径が１０〜４００μｍ、気孔率が３０〜４０％であるセラミック製散気管を用いたエアレーション装置を同時に作動させることを特徴とする金属の陽極酸化処理システムを記載している。
In
上記したように、従来のアルマイト処理方法及び処理装置では、アルマイト処理の高速化のためにエアレーションによる攪拌を行ったとしても、攪拌効率が十分ではなく、また、上方の被処理物と下方の被処理物との間で処理効果に差が出るという問題がある。また、電流密度を上昇させた場合には、アルマイト皮膜の焼きつきという重大な問題が発生する。さらに、従来のアルマイト処理装置は、構成が複雑であり、操作が煩雑であるばかりでなく、製造コストも増加する。 As described above, in the conventional alumite treatment method and treatment apparatus, even if aeration is performed for speeding up the alumite treatment, the stirring efficiency is not sufficient, and the upper workpiece and the lower workpiece are not treated. There is a problem in that there is a difference in processing effect between the processed products. Further, when the current density is increased, a serious problem of seizure of the alumite film occurs. Furthermore, the conventional alumite processing apparatus is not only complicated in configuration and complicated in operation, but also increases in manufacturing cost.
本発明の目的は、したがって、アルマイト処理の高速化に有用であり、但し、エアレーションに依存しなくとも良好な攪拌効率を達成することができ、かつ電流密度の上昇に伴ってアルマイト皮膜の焼きつきを生じることがないアルマイト処理方法及び処理装置を提供することにある。 The object of the present invention is therefore useful for speeding up the alumite treatment, provided that good agitation efficiency can be achieved without depending on aeration, and anodization of the alumite film as the current density increases. It is an object to provide an alumite treatment method and a treatment apparatus that do not cause any problems.
また、本発明の目的は、特に円筒形の被処理物について均一にかつ高速でアルマイト処理が可能なアルマイト処理方法及び処理装置を提供することにある。 It is another object of the present invention to provide an alumite treatment method and a treatment apparatus that can perform anodize uniformly and at high speed, particularly on a cylindrical workpiece.
さらに、本発明の目的は、アルマイト処理時間を短縮でき、したがって装置を大型化したり大規模な排液処理設備を設けたりする必要のないアルマイト処理方法及び処理装置を提供することにある。 Furthermore, an object of the present invention is to provide an alumite treatment method and a treatment apparatus that can shorten the alumite treatment time, and therefore do not require an increase in the size of the apparatus or provision of a large-scale drainage treatment facility.
さらにまた、本発明の目的は、本発明のアルマイト処理方法及び処理装置を実施するのに有用なアルマイト処理システムを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an alumite treatment system useful for carrying out the anodizing method and treatment apparatus of the present invention.
本発明は、その１つの面において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる円筒形の被処理物を電解液中で陽極酸化してアルマイト皮膜を形成する方法であって、下記の工程：
上壁部、底壁部及び側壁部によって円筒形処理空間が規定されたものであって、その処理空間のほぼ中央部に配置された直立のロッド状陰極及びその処理空間の内壁に配置された円筒状陰極ならびにその処理空間の上部及び下部のそれぞれに設置された陽極を備え、そして電解液装入口を側壁部にかつ電解液排出口を上壁部及び底壁部にそれぞれ有する処理槽に前記被処理物を配置し、その際、前記陽極を前記被処理物に接続するとともに、前記ロッド状陰極を前記被処理物の内周面に対向させかつ前記円筒状陰極を前記被処理物の外周面に対向させること、
前記処理槽の電解液装入口から前記電解液を装入すること、
前記電解液を、前記被処理物と前記処理槽の側壁部とによって規定されるリング状流路及び前記被処理物の内部空間によって規定されるシリンダー状流路を予め定められた循環パターンで循環させるとともに、前記電解液に電流を流して前記被処理物の表面にアルマイト皮膜を形成すること、及び
循環後の前記電解液を前記電解液排出口から系外に排出すること
を含んでなることを特徴とするアルマイト処理方法にある。
One aspect of the present invention is a method for forming an alumite film by anodizing a cylindrical workpiece made of aluminum or an aluminum alloy in an electrolytic solution, the following steps:
A cylindrical processing space is defined by an upper wall portion, a bottom wall portion, and a side wall portion, and is arranged on an upright rod-shaped cathode disposed substantially at the center of the processing space and an inner wall of the processing space. A treatment tank having a cylindrical cathode and anodes installed at the upper and lower portions of the processing space, and having an electrolyte solution inlet on the side wall and an electrolyte outlet on the upper wall and the bottom wall, respectively. An object to be processed is disposed, and at that time, the anode is connected to the object to be processed, the rod-shaped cathode is opposed to the inner peripheral surface of the object to be processed, and the cylindrical cathode is disposed on the outer periphery of the object to be processed. Facing the surface,
Charging the electrolytic solution from the electrolytic solution inlet of the treatment tank;
The electrolyte solution is circulated in a predetermined circulation pattern through a ring-shaped channel defined by the object to be processed and a side wall of the processing tank and a cylindrical channel defined by the internal space of the object to be processed. And forming an alumite film on the surface of the object to be processed by passing an electric current through the electrolyte, and discharging the electrolyte after circulation out of the system from the electrolyte outlet. An alumite treatment method characterized by the above.
また、本発明は、そのもう１つの面において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる円筒形の被処理物を電解液中で陽極酸化してアルマイト皮膜を形成する装置であって、
上壁部、底壁部及び側壁部によって電解液循環用円筒形処理空間が規定された処理槽を含むとともに、該処理槽が、
前記処理空間のほぼ中央部に配置された直立のロッド状陰極及びその処理空間の内壁に配置された円筒状陰極と、
前記処理空間の上部及び下部のそれぞれに設置された、前記被処理物に接続可能な陽極と、
その側壁部に配置された電解液装入口と、
その上壁部及び底壁部にそれぞれ配置された電解液排出口とを備え、そして
前記被処理物を前記処理槽に配置したとき、前記ロッド状陰極が前記被処理物の内周面に対向せしめられかつ前記円筒状陰極が前記被処理物の外周面に対向せしめられ、
前記被処理物と前記処理槽の側壁部とによってリング状流路が規定され、かつ
前記被処理物の円筒形内部空間によってシリンダー状流路が規定されること
を特徴とするアルマイト処理装置にある。
In another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for forming an alumite film by anodizing a cylindrical workpiece made of aluminum or an aluminum alloy in an electrolytic solution,
The treatment tank includes a treatment tank in which a cylindrical treatment space for electrolyte circulation is defined by the upper wall part, the bottom wall part, and the side wall part.
An upright rod-shaped cathode disposed substantially at the center of the processing space, and a cylindrical cathode disposed on the inner wall of the processing space;
An anode installed in each of the upper and lower portions of the processing space and connectable to the object to be processed;
An electrolyte charging inlet disposed on the side wall,
And an electrolyte solution discharge port disposed on each of the upper wall portion and the bottom wall portion, and when the object to be treated is disposed in the treatment tank, the rod-shaped cathode faces the inner peripheral surface of the object to be treated. And the cylindrical cathode is opposed to the outer peripheral surface of the workpiece,
A ring-shaped flow path is defined by the object to be processed and a side wall of the processing tank, and a cylindrical flow path is defined by a cylindrical inner space of the object to be processed. .
さらに、本発明は、そのもう１つの面において、
上記し、以下に詳細に説明する本発明のアルマイト処理装置と、
前記リング状流路及び（又は）シリンダー状流路に配置された電解液用温度センサと、
前記処理槽の電解液排出口に接続された電解液排出導管と、
前記電解液排出導管に接続された、電解液を貯留しかつ必要に応じて電解液を補充する電解液貯留槽と、
前記電解液貯留槽と前記処理槽の電解液装入口とを接続した電解液装入導管と、
前記電解液装入導管の電解液貯留槽側に配置された電解液循環ポンプと、
前記電解液装入導管の処理槽側に配置された電解液冷却装置と
を含んでなることを特徴とするアルマイト処理システムにある。
Furthermore, in another aspect of the present invention,
The anodizing apparatus of the present invention described above and described in detail below,
An electrolyte temperature sensor disposed in the ring-shaped flow path and / or the cylindrical flow path;
An electrolyte outlet conduit connected to the electrolyte outlet of the treatment tank;
An electrolyte storage tank connected to the electrolyte discharge conduit for storing the electrolyte and replenishing the electrolyte as necessary;
An electrolyte charging conduit connecting the electrolyte storage tank and the electrolyte charging inlet of the treatment tank;
An electrolyte circulation pump disposed on the electrolyte storage tank side of the electrolyte charging conduit;
An alumite treatment system comprising an electrolyte cooling device arranged on the treatment tank side of the electrolyte charging conduit.
本発明によれば、以下の詳細な説明から理解されるように、高められた電流密度の適用下にアルマイト処理を高速で実施することができ、よって、硬度、耐食性、耐摩耗性、密着性、均一性、着色性などに優れた良質なアルマイト皮膜を短時間にかつ高い処理効率で形成することができる。また、アルマイト皮膜は、所望の膜厚に応じて均一に形成することができる。 According to the present invention, as will be understood from the following detailed description, alumite treatment can be performed at high speed under the application of increased current density, and thus hardness, corrosion resistance, wear resistance, adhesion It is possible to form a high-quality alumite film excellent in uniformity and colorability in a short time and with high processing efficiency. Moreover, an alumite film can be formed uniformly according to a desired film thickness.
特に本発明によれば、電解液の攪拌を安定化する治具形状及び循環システムを用い、被処理物との距離を短縮して電極を配置したので、電解液を予め定められた循環スケジュールで良好に循環させることができる。本発明によれば、従来の技術で必要であったエアレーションや振動を電解液に対して適用しなくても、良好な攪拌効率を安定に達成することができ、また、したがって、高められた電流密度の適用に原因したアルマイト皮膜の焼きつきが発生することもない。 In particular, according to the present invention, since the electrode is arranged by shortening the distance to the object to be processed using the jig shape and the circulation system that stabilize the stirring of the electrolytic solution, the electrolytic solution can be placed on a predetermined circulation schedule. It can be circulated well. According to the present invention, good agitation efficiency can be stably achieved without applying aeration and vibration required in the prior art to the electrolyte, and therefore, an increased current can be achieved. Anodizing of the alumite film due to the application of density does not occur.
本発明の場合、電解液の良好な循環によって、アルマイト処理中に被処理物の表面に付着した不所望なガス（絶縁膜形成性ガス等）を取り除くことと、電解液の適正な温度管理（槽内温度の一定保持）とが、高密度電流で処理し、アルマイト皮膜を短時間で成膜することに大きく関与している。また、本発明の場合、処理槽内において半径方向に延在する溝を追加することで、処理槽内における電解液のよどみに原因したガスの滞留を防止し、効率よくガス抜きを行うことができる。 In the case of the present invention, the good circulation of the electrolytic solution removes undesired gases (insulating film forming gas, etc.) adhering to the surface of the object to be treated during anodizing, and appropriate temperature control of the electrolytic solution ( The constant maintenance of the temperature in the tank) is greatly related to the treatment with a high-density current to form the alumite film in a short time. In addition, in the case of the present invention, by adding a groove extending in the radial direction in the processing tank, it is possible to prevent gas retention due to stagnation of the electrolyte in the processing tank and to perform degassing efficiently. it can.
さらに、本発明によれば、いろいろな形状及び寸法をもった被処理物に対して良好なアルマイト皮膜を形成することができるが、特に円筒形の被処理物について、均一にかつ高速でアルマイト処理が可能である。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to form a good anodized film on an object to be processed having various shapes and dimensions. Is possible.
さらにまた、本発明によれば、アルマイト処理時間を短縮できるばかりでなく、処理装置を小型にかつコンパクトに抑えることができ、大規模な排液処理設備を設ける必要もない。 Furthermore, according to the present invention, not only the alumite processing time can be shortened, but also the processing apparatus can be reduced in size and size, and there is no need to provide a large-scale drainage processing facility.
さらに加えて、本発明によれば、本発明のアルマイト処理をより効率的に実施し得るアルマイト処理システムが提供される。 In addition, according to the present invention, there is provided an alumite treatment system capable of more efficiently performing the alumite treatment of the present invention.
本発明によるアルマイト処理方法及び処理装置ならびにアルマイト処理システムは、それぞれ、いろいろな形態で有利に実施することができる。以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。 The alumite treatment method, treatment apparatus, and alumite treatment system according to the present invention can be advantageously implemented in various forms. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面にアルマイト皮膜を形成する場合に、アルマイト皮膜生成速度は、電流密度に比例し、生成効率と電流密度の積で表される。また、生成効率は、使用される電解液の温度、電解液の攪拌条件、電解液の組成や濃度などに応じて変動可能である。本発明は、被処理物が円筒形物品であることと、かかる生成効率の要因である電解液の温度と攪拌条件に着目してなされたものであり、例えば図２（本発明によるアルマイト処理装置の好ましい１形態を示した断面図である）に示すように構成することにより、被処理物から発生するガスを除去するとともに、温度制御下に電解液をくまなく均一に循環させることにより、アルマイト皮膜を高電流密度でかつ短時間で成膜することが可能となる。 Generally, when an alumite film is formed on the surface of aluminum or an aluminum alloy, the alumite film formation rate is proportional to the current density, and is represented by the product of the generation efficiency and the current density. Further, the production efficiency can vary depending on the temperature of the electrolytic solution used, the stirring conditions of the electrolytic solution, the composition and concentration of the electrolytic solution, and the like. The present invention has been made paying attention to the fact that the object to be treated is a cylindrical article and the temperature and stirring conditions of the electrolyte that are the factors of the production efficiency. For example, FIG. 2 (an alumite treatment apparatus according to the present invention). (A cross-sectional view showing a preferred embodiment of the present invention), by removing the gas generated from the object to be processed and uniformly circulating the electrolyte under temperature control, anodizing The film can be formed at a high current density and in a short time.
図２を参照すると、本発明によるアルマイト処理装置１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる円筒形の被処理物（ツール）を電解液中で陽極酸化してアルマイト皮膜を形成する装置である。ここで、被処理物１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、円筒形の形状を有していればよく、その材料の詳細な組成や円筒の形状及びサイズが特に限定されるものではない。例えば、円筒形の被処理物１は、内燃機関で使用される、アルミニウム合金の低圧鍛造、ダイカスト等によって成形されたシリンダブロックである。被処理物１は、通常、酸又はアルカリを使用した脱脂処理、水洗処理などの後に使用される。
Referring to FIG. 2, an
被処理物と同様に、陽極酸化のために使用される電解液もまた特に限定されるものではない。電解液は、アルマイト皮膜の形成に常用されている電解液をそのまま使用してもよく、さもなければ、被処理物の材質や得られるアルマイト皮膜に求められている硬さ、色調、特性などに応じて、組成を任意に変更した後に使用してもよい。電解液は、通常、硫酸又は硫酸及び蓚酸からなり、必要に応じてクエン酸などを添加してもよい。 Similar to the object to be processed, the electrolytic solution used for anodization is not particularly limited. As the electrolytic solution, an electrolytic solution commonly used for the formation of an alumite film may be used as it is, otherwise the hardness, color tone, characteristics, etc. required for the material of the object to be processed and the obtained anodized film will be used. Accordingly, it may be used after arbitrarily changing the composition. The electrolytic solution is usually composed of sulfuric acid or sulfuric acid and oxalic acid, and citric acid or the like may be added as necessary.
アルマイト処理装置１０は、電解液２を収容し、循環させるための処理槽１１を有しており、また、図示されるように、その上壁部、底壁部及び側壁部によって電解液循環用円筒形処理空間が規定されている。処理槽１１の内径は、通常、３０ｍｍ程度である。処理槽１１は、通常、上壁部、底壁部及び側壁部の３パーツを液密に合体させることによって形成することができ、液密処理のため、О−リングなどを併用することができる。処理槽の各パーツは、例えば、塩化ビニル樹脂、ガラスなどの電気絶縁性の材料から形成することができる。
The
アルマイト処理装置１０には、陽極と陰極を配置しなければならない。本発明の実施において、陽極及び陰極は、それぞれ、いろいろな材料からいろいろな形状及びサイズで形成することができるが、陽極酸化処理などを効率的に行うため、円筒形の被処理物及び処理槽にあわせて設計し、形成することが好ましい。
The
好ましくは、陰極は、図２に示すように、処理槽１１によって規定される通常円筒形である処理空間のほぼ中央部に配置された直立のロッド状陰極３（１）と、処理空間の内壁に配置された円筒状陰極３（２）とからなる。円筒状陰極３（２）は、処理槽１１の側壁部にライニングしたり取付けたりして形成することができる。また、どちらの陰極も、例えばアルミニウムやカーボンなどから形成することができる。
Preferably, as shown in FIG. 2, the cathode is an upright rod-shaped cathode 3 (1) disposed in a substantially central portion of the processing space which is generally cylindrical and defined by the
陽極は、好ましくは、処理槽１１によって規定される処理空間の上部及び下部のそれぞれに、例えば図示するようなパターンで設置することができ、また、電流の供給のため、図示されるようにして被処理物１に電気的に接続される。どちらの陽極も、例えばチタンなどから形成することができる。
The anode can preferably be installed in the upper and lower portions of the processing space defined by the
また、アルマイト処理装置１０には、電解液の循環と被処理物の表面で発生したガスの排出などのため、追加の手段を設けることが好ましい。例えば、処理槽１１の側壁部には電解液装入口５が配置され、かつ処理槽１１の上壁部及び底壁部にそれぞれ電解液排出口が配置される。ここで、処理槽１１の上壁部には電解液排出口６（１）が配置され、その底壁部には電解液排出口６（２）が配置される。
Moreover, it is preferable to provide an additional means in the
さらに、アルマイト処理装置１０では、被処理物１を処理槽１１に配置したとき、ロッド状陰極３（１）が被処理物１の内周面に対向せしめられかつ円筒状陰極３（２）が被処理物１の外周面に対向せしめられる。それぞれの陰極が被処理物に接近して配置されているので、所望の厚みに均一にアルマイト処理を実施することができる。
Further, in the
さらに加えて、アルマイト処理装置１０では、被処理物１と処理槽１１の側壁部とによってリング状流路１２が規定され、かつ被処理物１の内部（円筒形内部空間）によってシリンダー状流路１４が規定されている。これらの流路は、電解液２を効率的にまんべんなく循環させるのに有効であり、均一なアルマイト皮膜の短時間における処理を可能とするばかりでなく、被処理物１の表面の発生ガスを除去するのにも有効である。
In addition, in the
処理槽１１内における電解液２の循環及び発生ガスの除去は、被処理物１の円筒形側壁に少なくとも１個の切り込み部、開口部など（以下、「開口部」という）１３を設けることによってさらに促進することができる。開口部１３は、もちろん、被処理物１に追加的に設けなくてもよく、通常、被処理物１に本来備わっている任意の開口を利用することができる。被処理物１に開口部１３があると、流れのパターンを単純に示すことができないので図示しないが、電解液装入口５から入った電解液２、通常、リング状流路１２、開口部１３、そしてシリンダー状流路１４を順次循環せしめられ、最後に電解液排出口６（１）及び６（２）から排出される。
Circulation of the
また、処理槽１１では、被処理物１と陽極４（１）又は４（２）とが接触する部位（必要に応じて、導体金属からなる接点が存在してもよい）において、ロッド状陰極３（１）から見て半径方向に延在する電解液通過溝１９をさらに設けることが好ましい。電解液通過溝１９は、被処理物１と陽極４（１）又は４（２）の接触部位での電解液のよどみによるガスの停滞を防止し、効率よくガス抜きすることができる。なお、電解液通過溝１９の形状及びサイズは特に限定されるものではない。
Further, in the
アルマイト処理装置１０は、それに付属して、例えば図３に示すような追加の装置を任意に有することができる。例えば、アルマイト処理装置１０は、リング状流路１２、シリンダー状流路１４又はその両方に電解液用温度センサ１５を有することができ、また、温度センサ１５に組み合わせて、温度センサ１５の計測値に応じて電解液２を冷却可能な冷却装置１８（アルマイト処理装置１０の系外に配置される）をさらに有することができる。このように構成することによって、電解液２の温度を温度センサ１５で計測した後、その計測値に応じて、冷却装置１８によって電解液２を所望の温度まで冷却することができる。電解液２の正確な温度制御が容易に可能であり、また、作動中は冷却装置１８によってシステムの温度が一定に保持されているため、電極部での発熱エネルギーを効率よく冷却することができる。
The
さらに、アルマイト処理装置１０の系外に循環ポンプ１７を配置することができる。循環ポンプ１７は、電解液２を循環させるためのものであり、この循環ポンプ１７による電解液の流れにより、陽極及び陰極において発生するガス（絶縁膜形成性ガス等）を系外に排出することができ、堆積する可能性のあった絶縁物を除去できる。
Furthermore, the
本発明は、アルマイト処理装置１０に加えて、アルマイト処理装置１０を備えたアルマイト処理システムにある。本発明のアルマイト処理システムは、好ましくは、例えば図３に模式的に示すように、
本発明のアルマイト処理装置１０と、
処理槽１１のリング状流路１２及び（又は）シリンダー状流路１４に配置された電解液用温度センサ１５と、
処理槽１１の電解液排出口６（１）及び６（２）に接続された電解液排出導管２Ａ及び２Ｂと、
電解液排出導管２Ａ及び２Ｂに接続された、電解液２を貯留しかつ必要に応じて電解液２もしくはその構成成分を補充する電解液貯留槽１６と、
電解液貯留槽１６と処理槽１１の電解液装入口５とを接続した電解液装入導管２Ｃと、
電解液装入導管２Ｃの電解液貯留槽側に配置された電解液循環ポンプ１７と、
電解液装入導管２Ｃの処理槽側に配置された電解液冷却装置１８と
を含んで構成される。
The present invention resides in an alumite processing system provided with an
An
An
An electrolytic
An
An
And an electrolytic
また、本発明のアルマイト処理システムは、被処理物１と陽極４（１）及び４（２）とが接触する部位において、半径方向に延在する電解液通過溝１９をさらに有していてよい。
本発明によれば、上述のようなアルマイト処理装置及びアルマイト処理システムを使用して、例えば次のような手順でアルマイト処理を実施することができる。なお、下記の工程は、必要に応じて順序を変更してもよい。
（１）アルミニウム又はアルミニウム合金からなる円筒形の被処理物を用意すること、
（２）上記した構成をもった処理槽に被処理物を配置すること、
（３）処理槽の電解液装入口から電解液を装入すること、
（４）電解液を、被処理物と処理槽の側壁部とによって規定されるリング状流路及び被処理物の内部空間によって規定されるシリンダー状流路を予め定められた循環スケジュールで循環させるとともに、電解液に電流を流して被処理物の表面にアルマイト皮膜を形成すること、
（５）循環後の電解液を電解液排出口から系外に排出すること、
（６）系外に排出された電解液を電解液貯留槽に集めるとともに、必要に応じて新品の電解液あるいはその構成成分を補充したり電解液を精製したりすること、
（７）処理槽のリング状流路及び（又は）シリンダー状流路において電解液の温度を温度センサにより計測し、必要に応じて、電解液貯留槽から処理槽に循環させる過程で、電解液冷却装置で所望の温度まで冷却すること、及び
（８）循環ポンプを使用して、電解液貯留槽から処理槽に電解液を循環させること。
The alumite treatment system of the present invention may further include an
According to the present invention, an alumite treatment can be performed, for example, in the following procedure using the alumite treatment apparatus and the alumite treatment system as described above. In addition, you may change the order of the following process as needed.
(1) preparing a cylindrical workpiece made of aluminum or an aluminum alloy;
(2) Arranging an object to be processed in a processing tank having the above-described configuration;
(3) charging the electrolyte from the electrolyte inlet of the treatment tank;
(4) The electrolytic solution is circulated through a ring-shaped channel defined by the object to be processed and the side wall of the processing tank and a cylindrical channel defined by the internal space of the object to be processed according to a predetermined circulation schedule. And forming an alumite film on the surface of the workpiece by passing an electric current through the electrolyte,
(5) discharging the electrolyte after circulation out of the system from the electrolyte outlet;
(6) Collecting the electrolyte discharged out of the system in the electrolyte storage tank and replenishing a new electrolyte or its constituent components or purifying the electrolyte as necessary,
(7) In the process of measuring the temperature of the electrolytic solution with a temperature sensor in the ring-shaped flow path and / or the cylindrical flow path of the processing tank and circulating it from the electrolytic solution storage tank to the processing tank as necessary, Cool to a desired temperature with a cooling device, and (8) circulate the electrolyte from the electrolyte reservoir to the treatment tank using a circulation pump.
本発明のアルマイト処理は、好ましくは、初期状態において、被処理物を処理槽内にセットすることによって開始することができる。次いで、循環ポンプを運転し、処理槽内に電解液を装入し、満杯とする。その後、電極部に通電し、皮膜生成工程を開始する。この際、処理槽に付属する温度センサにより冷却装置を制御し、電解液温度を一定に管理する。処理完了後、処理槽より電解液を排出し、被処理物を取り出す。以上の一連の処理によって、短時間のうちにアルマイト皮膜を形成することができる。また、すでに説明したように、電極部での発熱エネルギーを効率よく冷却し、電極部で発生するガスを排出して絶縁物を除去することができ、さらにはガス抜きを効率よく行って、電解液のよどみによるガスの停滞を防止することができる。さらに、本発明方法によれば、５０Ａ／ｄｍ２のもしくはそれ以上の電流密度を与えることができる。 The alumite treatment of the present invention can be preferably started by setting an object to be treated in a treatment tank in an initial state. Next, the circulation pump is operated, and the electrolytic solution is charged into the treatment tank to fill it up. Thereafter, the electrode portion is energized to start the film generation process. At this time, the cooling device is controlled by a temperature sensor attached to the treatment tank, and the electrolyte temperature is controlled to be constant. After the treatment is completed, the electrolytic solution is discharged from the treatment tank and the workpiece is taken out. An alumite film can be formed in a short time by the series of processes described above. In addition, as already explained, it is possible to efficiently cool the heat generation energy at the electrode part, exhaust the gas generated at the electrode part, and remove the insulator, and also perform the degassing efficiently to perform electrolysis. Stagnation of gas due to liquid stagnation can be prevented. Furthermore, according to the method of the present invention, a current density of 50 A / dm 2 or more can be provided.
引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、この実施例によって限定されるものでない。 Subsequently, the present invention will be described with reference to examples thereof. In addition, this invention is not limited by this Example.
ワークの製造：
アルミニウム合金のダイカストによってシリンダブロックを製造した。シリンダブロックのサイズは、高さ６３ｍｍ×外径１８ｍｍ×内径１０ｍｍ（肉厚４ｍｍ）であった。アルカリ処理及び混酸処理を順次実施して脱脂処理を行った後、脱イオン水で水洗し、乾燥した。
Workpiece manufacturing:
Cylinder blocks were manufactured by die casting of aluminum alloy. The size of the cylinder block was 63 mm high × 18 mm outer diameter × 10 mm inner diameter (
アルマイト処理用電解液の調製：
本例で使用した電解液は、硬質アルマイト皮膜を形成するためのもので、その組成は、
硫酸 ２０ｇ／Ｌ
蓚酸 ４０ｇ／Ｌ
であった。浴温は、約１５℃であった。
Preparation of anodizing electrolyte:
The electrolyte used in this example is for forming a hard alumite film, and its composition is
Sulfuric acid 20g / L
Succinic acid 40g / L
Met. The bath temperature was about 15 ° C.
アルマイト処理の実施：
本例では、図３に示したアルマイト処理システムを使用した。処理槽は塩化ビニル樹脂製、陽極はチタン製、陰極はアルミニウム製であった。アルマイト処理システムの処理槽内にシリンダブロックをセットした後、循環ポンプの運転を開始した。循環流量５Ｌ／分で処理槽内に電解液を装入し続けた。処理槽内に電解液が充填された後、電流密度５０Ａ／ｄｍ２で電極部に通電し、アルマイト皮膜の生成工程を開始した。生成工程の間、処理槽内の電解液の温度を温度センサで測定し、１５℃を上回ったときには水冷式のクーラーで１５℃まで冷却した。約１０秒間にわたって処理を行った後、処理槽より電解液を排出し、シリンダブロックを取り出した。アルマイト皮膜の膜厚を測定したところ、約６〜９μｍであり、ほぼ均一であった。なお、アルマイト処理中、電極部の近傍においてガスの発生は認められなかった。
Implementation of anodizing:
In this example, the alumite treatment system shown in FIG. 3 was used. The treatment tank was made of vinyl chloride resin, the anode was made of titanium, and the cathode was made of aluminum. After setting the cylinder block in the treatment tank of the alumite treatment system, the operation of the circulation pump was started. The electrolytic solution was continuously charged into the treatment tank at a circulation flow rate of 5 L / min. After the treatment tank was filled with the electrolytic solution, the electrode part was energized at a current density of 50 A / dm 2 to start the alumite film production process. During the production process, the temperature of the electrolytic solution in the treatment tank was measured with a temperature sensor, and when the temperature exceeded 15 ° C, it was cooled to 15 ° C with a water-cooled cooler. After processing for about 10 seconds, the electrolytic solution was discharged from the processing tank, and the cylinder block was taken out. When the film thickness of the alumite film was measured, it was about 6-9 μm and was almost uniform. During the alumite treatment, no gas was generated in the vicinity of the electrode portion.
１ 被処理物（ワーク）
２ 電解液
３ 陰極
４ 陽極
５ 電解液装入口
６ 電解液排出口
１０ アルマイト処理装置
１１ 処理槽
１２ リング状流路
１３ 開口部
１４ シリンダー状流路
１５ 温度センサ
１６ 電解液貯留槽
１７ 循環ポンプ
１８ 電解液冷却装置
１９ 電解液通過溝
1 Workpiece (work)
2
Claims (14)
上壁部、底壁部及び側壁部によって円筒形処理空間が規定されたものであって、その処理空間のほぼ中央部に配置された直立のロッド状陰極及びその処理空間の内壁に配置された円筒状陰極ならびにその処理空間の上部及び下部のそれぞれに設置された陽極を備え、そして電解液装入口を側壁部にかつ電解液排出口を上壁部及び底壁部にそれぞれ有する処理槽に前記被処理物を配置し、その際、前記陽極を前記被処理物に接続するとともに、前記ロッド状陰極を前記被処理物の内周面に対向させかつ前記円筒状陰極を前記被処理物の外周面に対向させること、
前記処理槽の電解液装入口から前記電解液を装入すること、
前記電解液を、前記被処理物と前記処理槽の側壁部とによって規定されるリング状流路及び前記被処理物の内部空間によって規定されるシリンダー状流路を予め定められた循環パターンで循環させるとともに、前記電解液に電流を流して前記被処理物の表面にアルマイト皮膜を形成すること、及び
循環後の前記電解液を前記電解液排出口から系外に排出すること
を含んでなることを特徴とするアルマイト処理方法。 A method of forming an alumite film by anodizing a cylindrical workpiece made of aluminum or an aluminum alloy in an electrolytic solution, comprising the following steps:
A cylindrical processing space is defined by an upper wall portion, a bottom wall portion, and a side wall portion, and is arranged on an upright rod-shaped cathode disposed substantially at the center of the processing space and an inner wall of the processing space. A treatment tank having a cylindrical cathode and anodes installed at the upper and lower portions of the treatment space, and having an electrolyte solution inlet on the side wall and an electrolyte outlet on the upper wall and the bottom wall, respectively. An object to be processed is disposed, and at that time, the anode is connected to the object to be processed, the rod-shaped cathode is opposed to the inner peripheral surface of the object to be processed, and the cylindrical cathode is disposed on the outer periphery of the object to be processed. Facing the surface,
Charging the electrolytic solution from the electrolytic solution inlet of the treatment tank;
The electrolytic solution is circulated in a predetermined circulation pattern through a ring-shaped channel defined by the object to be processed and a side wall portion of the processing tank and a cylindrical channel defined by an internal space of the object to be processed. And forming an alumite film on the surface of the workpiece by passing an electric current through the electrolytic solution, and discharging the electrolytic solution after circulation out of the system from the electrolytic solution outlet. Anodizing method characterized by the above.
上壁部、底壁部及び側壁部によって電解液循環用円筒形処理空間が規定された処理槽を含むとともに、該処理槽が、
前記処理空間のほぼ中央部に配置された直立のロッド状陰極及びその処理空間の内壁に配置された円筒状陰極と、
前記処理空間の上部及び下部のそれぞれに設置された、前記被処理物に接続可能な陽極と、
その側壁部に配置された電解液装入口と、
その上壁部及び底壁部にそれぞれ配置された電解液排出口とを備え、そして
前記被処理物を前記処理槽に配置したとき、前記ロッド状陰極が前記被処理物の内周面に対向せしめられかつ前記円筒状陰極が前記被処理物の外周面に対向せしめられ、
前記被処理物と前記処理槽の側壁部とによってリング状流路が規定され、かつ
前記被処理物の円筒形内部空間によってシリンダー状流路が規定されること
を特徴とするアルマイト処理装置。 An apparatus for forming an alumite film by anodizing a cylindrical workpiece made of aluminum or an aluminum alloy in an electrolytic solution,
The treatment tank includes a treatment tank in which a cylindrical treatment space for electrolyte circulation is defined by the upper wall part, the bottom wall part, and the side wall part.
An upright rod-shaped cathode disposed substantially at the center of the processing space, and a cylindrical cathode disposed on the inner wall of the processing space;
An anode installed at each of the upper and lower portions of the processing space and connectable to the workpiece;
An electrolyte charging inlet disposed on the side wall,
And an electrolyte solution discharge port disposed on each of the upper wall portion and the bottom wall portion, and when the object to be treated is disposed in the treatment tank, the rod-shaped cathode faces the inner peripheral surface of the object to be treated. And the cylindrical cathode is opposed to the outer peripheral surface of the workpiece,
An alumite treatment apparatus, wherein a ring-shaped flow path is defined by the object to be treated and a side wall portion of the treatment tank, and a cylindrical flow path is defined by a cylindrical inner space of the process object.
前記リング状流路及び（又は）シリンダー状流路に配置された電解液用温度センサと、
前記処理槽の電解液排出口に接続された電解液排出導管と、
前記電解液排出導管に接続された、電解液を貯留しかつ必要に応じて電解液を補充する電解液貯留槽と、
前記電解液貯留槽と前記処理槽の電解液装入口とを接続した電解液装入導管と、
前記電解液装入導管の電解液貯留槽側に配置された電解液循環ポンプと、
前記電解液装入導管の処理槽側に配置された電解液冷却装置と
を含んでなることを特徴とするアルマイト処理システム。 An alumite treatment apparatus according to claim 8;
An electrolyte temperature sensor disposed in the ring-shaped flow path and / or the cylindrical flow path;
An electrolyte outlet conduit connected to the electrolyte outlet of the treatment tank;
An electrolyte storage tank connected to the electrolyte discharge conduit for storing the electrolyte and replenishing the electrolyte as necessary;
An electrolyte charging conduit connecting the electrolyte storage tank and the electrolyte charging inlet of the treatment tank;
An electrolyte circulation pump disposed on the electrolyte storage tank side of the electrolyte charging conduit;
An alumite treatment system comprising: an electrolyte solution cooling device arranged on the treatment tank side of the electrolyte solution charging conduit.
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