JP4609713B2

JP4609713B2 - Anodizing equipment

Info

Publication number: JP4609713B2
Application number: JP2005185525A
Authority: JP
Inventors: 敏也小島; 岳世和田; 一郎平塚; 修小日向; 聡大橋
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: JP2007002316A

Description

本発明は、金属製被処理物の陽極酸化処理装置に関するものである。 The present invention relates to an anodizing apparatus for a metal workpiece.

一般的に金属製部品の陽極酸化処理は、通電を確保するため酸化処理電解液液面下において行う。例えば、アルミニウム基金属製被処理物の表面の一部に陽極酸化処理を施す場合には、被処理物の表面にアルマイト被膜を形成させない部分を確保するため、マスキング材を用いる方法が知られている。特開平０７−２３８３９６号公報には、被処理物の表面に弾性材料で作られたマスキング材を取付け、アルマイト電解液の浸漬からシールドさせる方法が記載されている。また、特開平０７−１７３６７２号公報には、マスキングテープを被処理物の表面に貼り付けてシーリングし、その後電解液の中に被処理物を浸漬し、陽極酸化処理を行う方法は一般的であると記載されている。 In general, the anodizing treatment of metal parts is performed below the surface of the oxidizing electrolytic solution in order to ensure energization. For example, when a part of the surface of an aluminum-based metal workpiece is anodized, a method using a masking material is known in order to secure a portion on which the alumite film is not formed on the surface of the workpiece. Yes. Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-238396 describes a method in which a masking material made of an elastic material is attached to the surface of an object to be processed and shielded from immersion of an alumite electrolyte. Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-173672 discloses a general method in which a masking tape is attached to the surface of an object to be processed and sealed, and then the object to be processed is immersed in an electrolytic solution to perform anodization. It is described that there is.

このような従来のマスキング方法では、マスキング材料の使用が必要となる一方、被処理物の表面にマスキング材を取り付けたり、外したりする工程、作業、装置、及び時間が必要となる。このため、金属製部品の陽極酸化処理の生産性が悪くなり、更に高コストとなっている。 Such a conventional masking method requires the use of a masking material, but requires a process, work, apparatus, and time for attaching or removing the masking material to the surface of the workpiece. For this reason, the productivity of the anodizing treatment for metal parts is deteriorated, and the cost is further increased.

これらの問題を改善する手段として、マスキングを行わずに金属製部品表面の一部に陽極酸化処理を施す方法として、例えば、陽極酸化処理部と非処理部の見切りを電解液の液面で分離して確保する方法が特開平１１−０１２７８１号公報に記載されている。この液面境界で見切りを確保する方法は電解液を攪拌したり補充する際に発生する液面の変動によって見切りが不安定となり、確実な見切を形成できない。
特開平０７−２３８３９６号公報特開平０７−１７３６７２号公報特開平１１−０１２７８１号公報 As a means to remedy these problems, for example, a part of the surface of a metal part is anodized without masking. For example, the anodized part and the non-treated part are separated at the electrolyte level. A method for ensuring the above is described in JP-A-11-012781. In this method of securing a parting at the boundary of the liquid level, the parting becomes unstable due to the fluctuation of the liquid level that occurs when the electrolyte is stirred or replenished, and a certain parting cannot be formed.
JP 07-238396 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-173672 Japanese Patent Laid-Open No. 11-012781

本発明は、上記の点に鑑み、マスキング材を使用せず、かつ液面界面を見切りとしない金属製部品表面の一部に金属酸化被膜を形成することができる陽極酸化処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides an anodizing apparatus capable of forming a metal oxide film on a part of a metal part surface that does not use a masking material and does not give up the liquid level interface. With the goal.

また、より効率的に金属酸化被膜を形成することができる陽極酸化処理装置を提供することを目的とする。 Moreover, it aims at providing the anodizing apparatus which can form a metal oxide film more efficiently.

課題を解決するための手段、作用、効果Means, actions, and effects to solve the problem

本発明の陽極酸化処理装置は、側周面にリング状の溝部を持つ金属製の被処理物に接触し電流を通電する第１電極部と、被処理物の前記溝部に対向する噴出口を備えるノズルを有する電解液噴射手段と、電解液を前記噴出口に供給する電解液通路を有し、該電解液を前記噴出口から前記被処理物に噴射させる電解液駆動手段と、前記電解液通路の少なくとも一部を構成することで電解液に接触し、該電解液に電流を通電する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に電圧を印加する通電手段と、を有することを特徴とする。 An anodizing apparatus according to the present invention includes a first electrode portion that contacts a metal workpiece having a ring-shaped groove portion on a side peripheral surface and energizes a current, and a jet port facing the groove portion of the workpiece. An electrolyte solution injection means having a nozzle, an electrolyte solution passage means for supplying an electrolyte solution to the ejection port, and ejecting the electrolyte solution from the ejection port to the object to be processed; and the electrolyte solution A second electrode part that is in contact with the electrolyte by constituting at least a part of the passage and energizes the electrolyte, and energization that applies a voltage between the first electrode part and the second electrode part And means.

本発明の表面陽極酸化処理装置では、噴射手段の非導電性ノズルの噴出口を被処理物の被処理表面部に対向させる。そして、電解液駆動手段で電解液を噴射手段の非導電性ノズルの噴出口より噴射させ、同時に通電手段により保持手段を介して第１電極部と接触する被処理物を陽極とし、噴射手段と接触する第２電極部（陰極）との間に電圧を印加する。噴出口より噴射される電解液は被処理物の被処理表面部に当たり、噴射された電解液の噴射流が第１電極部と接触する被処理物と噴射手段と接触する第２電極部を電気的に接続し、ノズルに対向する被処理物の被処理表面部を選択的に陽極酸化して金属酸化被膜が形成される。 In the surface anodizing apparatus of the present invention, the ejection port of the non-conductive nozzle of the ejection means is opposed to the surface of the object to be processed. Then, the electrolytic solution is ejected from the ejection port of the non-conductive nozzle of the ejecting means by the electrolytic solution driving means, and at the same time, the workpiece to be in contact with the first electrode portion through the holding means by the energizing means is used as the anode, A voltage is applied between the contacted second electrode part (cathode). The electrolytic solution ejected from the ejection port strikes the surface of the object to be treated, and the second electrode part that contacts the object to be treated and the ejecting means is electrically contacted with the jet flow of the ejected electrolytic solution. The surface of the object to be processed opposite to the nozzle is selectively anodized to form a metal oxide film.

さらに第２電極部は噴射手段と接触して設置され、電解液通路において電解液と接する部分が設けられている。このため陽極を構成する第１電極部と接触する被処理材の表面部分と陰極を構成する第２電極部とはノズルの噴出口を持つ電解質通路を介して通電される。このため電流密度の高い陽極酸化される被処理材の表面部分はノズルの噴出口近くに限られる。噴出口から遠い電解液と接触しない表面部分は陽極酸化されない。このため本発明の表面陽極酸化装置ではマスキング材を使用しなくても目的とする表面部分に金属酸化被膜を形成することができる。 Further, the second electrode portion is installed in contact with the injection means, and a portion in contact with the electrolytic solution is provided in the electrolytic solution passage. For this reason, the surface portion of the material to be processed that comes into contact with the first electrode portion constituting the anode and the second electrode portion constituting the cathode are energized through an electrolyte passage having a nozzle outlet. For this reason, the surface portion of the material to be processed that is anodized with a high current density is limited to the vicinity of the nozzle outlet. Surface portions that do not come into contact with the electrolyte solution far from the jet nozzle are not anodized. Therefore, in the surface anodizing apparatus of the present invention, a metal oxide film can be formed on the target surface portion without using a masking material.

また、陽極酸化される被処理材の表面部分はノズルより常に新たな電解液が噴射されるため、通電による発熱は新たな電解液により効果的に冷却され被処理表面部の温度上昇は限られたものとなる。これによりバーニング現象等の不具合を伴うことなく、被処理物を部分的に効率よく陽極酸化処理でき、部分金属酸化被膜を形成することができる。 In addition, since a new electrolytic solution is always sprayed from the nozzle to the surface portion of the material to be anodized, the heat generated by energization is effectively cooled by the new electrolytic solution, and the temperature rise of the treated surface portion is limited. It will be. As a result, the object to be processed can be partially and efficiently anodized without causing defects such as a burning phenomenon, and a partial metal oxide film can be formed.

本発明の金属製部品の陽極酸化処理装置は、マスキング材を使用することに伴う工程及び費用を必要とせず、陽極酸化処理の工程を短縮し、生産能率の向上及び生産コストの低減を計ることが可能となる。 The metal part anodizing apparatus of the present invention does not require the process and cost associated with the use of a masking material, shortens the anodizing process, improves production efficiency, and reduces production cost. Is possible.

本発明の金属製部品の陽極酸化処理装置は、第１電極部と、電解液噴射手段と、電解液駆動手段と、第２電極部と、通電手段とを有する。 An apparatus for anodizing a metal part according to the present invention includes a first electrode portion, an electrolyte solution injection unit, an electrolyte driving unit, a second electrode unit, and an energization unit.

第１電極部は、被処理物に接触する導電体で構成される。 A 1st electrode part is comprised with the conductor which contacts a to-be-processed object.

導電体としては通電性を必要とするため、通電性のよい金属製材料が好ましい。 Since the conductive material requires electrical conductivity, a metal material with good electrical conductivity is preferable.

被処理物としては、金属製で表面にリング状の溝部を持つものである。具体的にアルミニウム合金製のピストンを例示することができる。ピストンのように筒状、棒状でその外表面に外周を一周するリング状溝を持つものが好ましい。ここでアルミニウム基金属とは、アルミニウム金属およびアルミニウムに銅、亜鉛、ケイ素などの他の元素を混合した合金をも含む。ピストンでは、ピストンリング溝を区画する表面にアルマイト被膜を形成する必要があるが、ピストンの頭頂部分を除く下方部分はアルマイト被膜の形成は求められていない。 The object to be processed is made of metal and has a ring-shaped groove on the surface. Specifically, an aluminum alloy piston can be exemplified. Those having a ring-like groove around the outer periphery on the outer surface thereof are preferable, such as a piston, like a piston. Here, the aluminum-based metal includes an aluminum metal and an alloy obtained by mixing other elements such as copper, zinc, and silicon with aluminum. In the piston, it is necessary to form an alumite film on the surface defining the piston ring groove, but the formation of the alumite film is not required in the lower part except the top part of the piston.

また、第１電極部は被処理物を保持する保持手段を兼ねることができる。さらに、保持手段は保持する被処理物を回転駆動させる回転手段としての回転駆動部を持つことができる。回転駆動部は、被処理物が該被処理物の軸を中心として回転するものとすることができる。また、保持手段は被処理物を、例えば着脱位置と電解処理位置に移動させる移動手段を持つものとすることができる。 The first electrode portion can also serve as a holding means for holding the object to be processed. Furthermore, the holding means can have a rotation drive unit as a rotation means for rotating the workpiece to be held. The rotation driving unit may be configured such that the object to be processed rotates around the axis of the object to be processed. Further, the holding means may have a moving means for moving the object to be processed to, for example, an attachment / detachment position and an electrolytic treatment position.

電解液噴射手段は噴出口を持ち非導電材料で作られたノズルを持つ。また、この電解液噴射手段にはその電解液と接する部分が陰極を構成する第２電極部が電気的に接続されている。電解液と接する部分とは電解液を通す電体液通路を区画する部分とすることができる。噴射手段はノズルを固定する基部等を持つものとすることができる。 The electrolyte injection means has a nozzle made of a non-conductive material and having an outlet. In addition, a second electrode portion that constitutes a cathode is electrically connected to the electrolyte solution injection means at a portion in contact with the electrolyte solution. The portion in contact with the electrolytic solution may be a portion that defines an electric fluid passage for passing the electrolytic solution. The injection means may have a base for fixing the nozzle.

噴出口の形状は被処理物の被処理面に合わせた形状とすることができる。噴出口の形状は円形または楕円形が一般であるが、噴射効率を高めるために方形も好ましい。また、噴出口を持つノズルは被処理物を中心とした遠心側に被処理物の外周面に向けてリング状に複数個配置することができる。ノズルの数、噴出口の数、噴出口のサイズ等も被処理物に合わせて自由に設定することができる。 The shape of the ejection port can be a shape that matches the surface to be processed of the object to be processed. The shape of the jet outlet is generally circular or elliptical, but a square is also preferable in order to increase the injection efficiency. Further, a plurality of nozzles having jet nozzles can be arranged in a ring shape toward the outer peripheral surface of the workpiece on the centrifugal side centering on the workpiece. The number of nozzles, the number of ejection ports, the size of the ejection ports, and the like can be freely set according to the object to be processed.

第２電極部は、電解液通路の少なくとも一部を構成し、電解液に接触するものである。第２電極部の内周面は電解液通路の一部となり、先端ノズルと連通している。また、第２電極部は通電性を必要とするため、通電性のよい金属製材料が好ましい。 The second electrode portion constitutes at least a part of the electrolyte passage and is in contact with the electrolyte. The inner peripheral surface of the second electrode portion becomes a part of the electrolyte passage and communicates with the tip nozzle. In addition, since the second electrode portion requires electrical conductivity, a metal material with good electrical conductivity is preferable.

アルミニウム合金製ピストンを被処理物とした場合、ノズルの噴出口径は、０．１〜０．３ｍｍで、ノズルの数は１〜３２本が好ましい。そこで、ノズルの噴出口の形状がノズル内電解液の流路の有効断面積を左右するため、噴出口より噴射される電解液の流速にも影響を与える。電解液が噴射される際、飛散しないように電解液の流速を抑えるため、被処理部の形状に合わせ、より大きい断面積を持つ噴出口を持つノズルとすることができる。円形噴出口を持つノズルに比べ、被処理物の被処理面に合わせて扁平形噴出口にした噴出口の有効断面積は大きい。例えば、円形ノズルの噴出口の直径が０．２ｍｍで、有効断面積が０．０３ｍｍ²となることに対して、扁平形ノズルの噴出口の形状が０．２×４０ｍｍで、有効断面積が８ｍｍ²となることから、ノズルの有効断面積は約２６０倍に増加している。 When an aluminum alloy piston is used as the workpiece, the nozzle outlet diameter is preferably 0.1 to 0.3 mm, and the number of nozzles is preferably 1 to 32. Therefore, since the shape of the nozzle outlet influences the effective cross-sectional area of the flow path of the electrolyte solution in the nozzle, it also affects the flow rate of the electrolyte injected from the nozzle outlet. In order to suppress the flow rate of the electrolytic solution so that it does not scatter when the electrolytic solution is sprayed, a nozzle having a jet port having a larger cross-sectional area can be obtained in accordance with the shape of the portion to be processed. Compared to a nozzle having a circular jet port, the effective cross-sectional area of the jet port formed into a flat jet port in accordance with the surface to be processed is large. For example, the diameter of the jet nozzle of the circular nozzle is 0.2 mm and the effective sectional area is 0.03 mm ² , whereas the shape of the jet nozzle of the flat nozzle is 0.2 × 40 mm and the effective sectional area is Since it is 8 mm ² , the effective cross-sectional area of the nozzle is increased about 260 times.

電解液駆動手段は、電解液を貯留する貯留槽と、該貯留槽と電解液通路とを接続する流入路と、流入路に配置され貯留槽から電解液通路に電解液を送出するポンプとで構成することができる。 The electrolyte driving means includes a storage tank that stores the electrolyte, an inflow path that connects the storage tank and the electrolyte passage, and a pump that is disposed in the inflow path and delivers the electrolyte from the storage tank to the electrolyte path. Can be configured.

また、電解液駆動手段には電解液を冷却させる冷却手段、及び電解液の温度を制御する温度制御手段、電解液の流量を制御する流量制御手段を設けることもできる。 The electrolyte driving means may be provided with cooling means for cooling the electrolyte, temperature control means for controlling the temperature of the electrolyte, and flow rate control means for controlling the flow rate of the electrolyte.

また、第２電極部は電解液を収集する収集容器を組んで構成することが好ましい。収集容器は貯留槽の一部として構成することができる。収集容器は被処理物に噴射された後の電解液を収集し、電解液噴射手段に送出する。収集容器本体は上端開放の容器状のものでも、被処理物によっては密閉された容器状のものでも良い。収集容器は一個、あるいは複数個で連通設置することができる。電解液は強酸を用いる場合が多いことから、収集容器本体の材質はSUS316あるいは塩化ビニル製が好ましい。収集容器が第２電極部とは、一体的に構成されていても着脱自在に形成されていてもよい。 Moreover, it is preferable that the 2nd electrode part is comprised combining the collection container which collects electrolyte solution. The collection container can be configured as part of a storage tank. The collection container collects the electrolytic solution after being sprayed on the object to be processed, and sends it to the electrolytic solution ejecting means. The collection container main body may be a container with an open top or a sealed container depending on the object to be processed. One or a plurality of collection containers can be installed in communication. Since the electrolytic solution often uses a strong acid, the material of the collection container body is preferably made of SUS316 or vinyl chloride. The collection container may be formed integrally with the second electrode part or may be detachable.

通電手段は、第１電極部と第２陰極部との間に電圧を印加する手段である。この通電手段は電流密度を調整できるように電流制御手段を持つものとするのが好ましい。電流制御手段は電流計、電圧計、整流器等で構成され、従来公知のものを用いることができる。 The energization means is means for applying a voltage between the first electrode portion and the second cathode portion. This energization means preferably has current control means so that the current density can be adjusted. The current control means includes an ammeter, a voltmeter, a rectifier and the like, and a conventionally known one can be used.

また、ノズルは、噴出口が形成されている部分が非導電材料よりなるのが好ましい。これにより、ノズルが被処理材に接触したときの電気の短絡を防止することができる。 Moreover, it is preferable that the nozzle is formed of a non-conductive material in the portion where the ejection port is formed. Thereby, the electrical short circuit when a nozzle contacts a to-be-processed material can be prevented.

以下、実施例に基づいて本発明の陽極酸化処理装置を詳細に説明する。本実施例の陽極酸化処理装置の機能説明図を図１に示す。この陽極酸化処理装置はアルミニウム合金製のピストンＷのピストンリング溝Ｗ１を陽極酸化処理するものである。より正確にはピストンＷの頂部の外周面にある頂部よりスカート部にかけて形成された３個のピストンリング溝Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の内、頂部側のピストンリング溝Ｗ１を含む頂部外周面を主として陽極酸化処理するものである。 Hereinafter, based on an Example, the anodizing apparatus of this invention is demonstrated in detail. A functional explanatory diagram of the anodizing apparatus of this embodiment is shown in FIG. This anodizing apparatus is for anodizing a piston ring groove W1 of a piston W made of aluminum alloy. More precisely, of the three piston ring grooves W1, W2 and W3 formed from the top to the skirt on the outer peripheral surface of the top of the piston W, the top outer peripheral surface including the piston ring groove W1 on the top side is mainly used as the anode. It is an oxidation treatment.

この陽極酸化処理装置は、ピストンＷを保持する保持手段１と、噴射手段２と、電解槽３と、電解液駆動手段４と、通電手段５とを有する。 The anodizing apparatus includes a holding unit 1 that holds a piston W, an injection unit 2, an electrolytic bath 3, an electrolyte driving unit 4, and an energizing unit 5.

保持手段１はフレーム（図示せず）の上端に固定された昇降装置（図示せず）の昇降部に固定された減速モータ１１と、この減速モータ１１の出力軸に固定された保持軸１２と、保持軸１２の下端に設けられたピストンＷの内周面に着脱自在に係止する係止爪（図示せず）とからなる。この係止爪にはその下端側からピストンＷの内腔が覆い被さるように軸方向に挿入され、保持軸１２とピストンＷは同軸的となる。なお、保持軸１２の軸方向中程に、後で説明する、通電手段５を構成する集電リング５１が固定され、この集電リング５１と図示しない係止爪とは電気的に電通し、かつ係止爪を介してピストンＷに電通している。なお、集電リング５１及び保持軸１２は本発明の第１電極部（陽極）を構成するものである。 The holding means 1 includes a reduction motor 11 fixed to an elevating unit of an elevating device (not shown) fixed to an upper end of a frame (not shown), and a holding shaft 12 fixed to an output shaft of the reduction motor 11. , And a locking claw (not shown) that is detachably locked to the inner peripheral surface of the piston W provided at the lower end of the holding shaft 12. The locking claw is inserted in the axial direction so as to cover the inner cavity of the piston W from the lower end side, and the holding shaft 12 and the piston W are coaxial. In addition, a current collecting ring 51 constituting the energizing means 5 described later is fixed in the middle of the holding shaft 12 in the axial direction, and the current collecting ring 51 and an engaging claw (not shown) are electrically connected. And it is electrically connected to the piston W through the locking claw. The current collecting ring 51 and the holding shaft 12 constitute the first electrode portion (anode) of the present invention.

また、アルマイト処理を行う際、被処理物であるピストンＷが保持手段１の係止爪により収集容器としての電解槽３の上方に保持されるため、ピストンＷは電解槽３内に収容される電解液に接触することがない。即ち、電解液液面の変動による処理を必要としない部分をマスキング材によりカバーする必要がない。なお、電解槽３は本発明の貯留槽の一部を構成するものである。 Further, when the alumite treatment is performed, the piston W that is the object to be treated is held above the electrolytic cell 3 as a collection container by the latching claw of the holding means 1, so that the piston W is accommodated in the electrolytic cell 3. There is no contact with the electrolyte. That is, it is not necessary to cover the portion that does not require processing due to the fluctuation of the electrolyte solution level with the masking material. In addition, the electrolytic cell 3 comprises a part of storage tank of this invention.

電解液噴射手段２は、図１、図２、図３、図４、図５に示すように、基部２２と、噴出口２３１を持つノズル２３と、円筒状導電体２４と、連結パイプ２５から構成されている。ノズル２３、円筒状導電体２４、連結パイプ２５には、電解液通路としての通孔２３２、通孔２４１、通孔２５１がそれぞれ形成されている。なお、円筒状導電体２４は本発明の第２電極部（陰極）を構成するものである。連結パイプ２５は本発明の流入路を構成するものである。また、本実施形態においては、ノズル２３、円筒状導電体２４、連結パイプ２５は、電解液駆動手段の一部を構成する。 As shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, and 5, the electrolytic solution injection unit 2 includes a base 22, a nozzle 23 having an outlet 231, a cylindrical conductor 24, and a connecting pipe 25. It is configured. The nozzle 23, the cylindrical conductor 24, and the connecting pipe 25 are formed with a through hole 232, a through hole 241, and a through hole 251 as an electrolyte passage. The cylindrical conductor 24 constitutes the second electrode portion (cathode) of the present invention. The connecting pipe 25 constitutes the inflow passage of the present invention. Moreover, in this embodiment, the nozzle 23, the cylindrical conductor 24, and the connection pipe 25 comprise a part of electrolyte solution drive means.

基部２２は、塩化ビニル製で、方形の板状ものであり、電解槽３の底に保持されている。この基部２２の上方にノズル２３と導電体２４が支持されている。ノズル２３の噴出口２３１はピストンＷのピストンリング溝Ｗ１に所定間隔を隔てて対向配置されている。なお、ピストンリング溝Ｗ２に対しては、ピストンリング溝Ｗ１の処理の後、保持手段１の昇降装置（図示せず）によりピストンＷを下方に移動させ、ピストンリング溝Ｗ２にノズル２３の噴出口２３１を対向させて処理するようにしてもよい。 The base 22 is made of vinyl chloride and has a rectangular plate shape, and is held on the bottom of the electrolytic cell 3. A nozzle 23 and a conductor 24 are supported above the base 22. The jet outlet 231 of the nozzle 23 is disposed opposite to the piston ring groove W1 of the piston W at a predetermined interval. For the piston ring groove W2, after the piston ring groove W1 is processed, the piston W is moved downward by an elevating device (not shown) of the holding means 1, and the nozzle 23 is ejected into the piston ring groove W2. The processing may be performed with 231 facing each other.

この装置では、図３、図４に示すように、複数のノズル２３をピストンＷを中心として周方向に並列させることができる。具体的には、図４に示すように、ピストンＷを中心とした遠心側に４個のノズル２３がリング状に等間隔に配置することができる。噴出口２３１はピストンＷのピストンリング溝Ｗ１の被処理面と平行になるように、ピストンＷの中心と同軸的な弧状となっている。ノズル２３の中心部には水平方向に広がる方形通路２３２が設けられており、この通路２３２の出口がノズル２３の噴出口２３１を形成している。 In this apparatus, as shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of nozzles 23 can be arranged in parallel in the circumferential direction around the piston W. Specifically, as shown in FIG. 4, four nozzles 23 can be arranged in a ring shape at equal intervals on the centrifugal side with the piston W as the center. The jet port 231 has an arc shape coaxial with the center of the piston W so as to be parallel to the surface to be processed of the piston ring groove W1 of the piston W. A rectangular passage 232 that extends in the horizontal direction is provided at the center of the nozzle 23, and an outlet of the passage 232 forms an outlet 231 of the nozzle 23.

また、ノズル２３には、その噴出口２３１の反対側に開口する電解液流入口２３３が設けられている。このノズル２３のリング状の導電体２４が一体的に固定されている。この導電体２４は陰極の機能を果たし、この導電体２４の軸孔を流れる電解液に通電する。 Further, the nozzle 23 is provided with an electrolyte inflow port 233 that opens to the opposite side of the jet port 231. The ring-shaped conductor 24 of the nozzle 23 is fixed integrally. The conductor 24 functions as a cathode and energizes the electrolyte flowing through the shaft hole of the conductor 24.

導電体２４は、通電性の良い、例えば、ステンレスあるいは、チタン製で、円筒形状を持つものである。導電体２４はノズル２３と同軸に配置され、ノズル２３の後部に接触して基部２２により固定されている。円筒状導電体２４が持つ通孔２４１はノズル２３の電解液流入口２３３と同位置にあり、円筒状導電体２４が持つ通孔２４１と連通するようになっている。このように、通孔２３２、通孔２４１またはパイプ２５が持つ通孔２５１により電解液通路が構成される。このため、電解液は水平方向に軸心に向かって噴射される。 The conductor 24 has good electrical conductivity, for example, is made of stainless steel or titanium and has a cylindrical shape. The conductor 24 is arranged coaxially with the nozzle 23, contacts the rear portion of the nozzle 23, and is fixed by the base portion 22. The through hole 241 of the cylindrical conductor 24 is located at the same position as the electrolyte inlet 233 of the nozzle 23 and communicates with the through hole 241 of the cylindrical conductor 24. In this way, the electrolyte passage is constituted by the through hole 232, the through hole 241 or the through hole 251 of the pipe 25. For this reason, electrolyte solution is injected toward an axial center in a horizontal direction.

電解液駆動手段４は、電解槽３から回収された電解液を貯留し、かつ冷却させる冷却槽４１と、電解液を送出するポンプ４３と、電解液の流量を制御する流量制御手段である流量計４４と、ポンプ４３から圧送される電解液を送るパイプ２５とから構成されている。さらに、冷却槽４１には、電解液を貯蔵するサブタンク（図示せず）と、回収された電解液を冷却する冷凍機４１２と、電解液の温度を制御する温度制御手段を構成する温度センサー４１３が設けられている。なお、冷却槽４１は本発明の貯留槽の一部を構成するものである。 The electrolytic solution driving means 4 stores the electrolytic solution recovered from the electrolytic bath 3 and cools the cooling bath 41, a pump 43 that sends out the electrolytic solution, and a flow rate control means that controls the flow rate of the electrolytic solution. It is composed of a total 44 and a pipe 25 for sending an electrolyte solution pumped from the pump 43. Further, the cooling tank 41 includes a sub tank (not shown) for storing the electrolytic solution, a refrigerator 412 for cooling the recovered electrolytic solution, and a temperature sensor 413 constituting temperature control means for controlling the temperature of the electrolytic solution. Is provided. In addition, the cooling tank 41 comprises a part of storage tank of this invention.

通電手段５は、導電体２４と保持手段１で保持されるピストンＷとの間に電圧を印加する手段であり、直流電源（図示せず）、電流計、電圧計、整流器（図示せず）等で構成されている。 The energizing means 5 is means for applying a voltage between the conductor 24 and the piston W held by the holding means 1, and includes a DC power source (not shown), an ammeter, a voltmeter, and a rectifier (not shown). Etc.

円形噴射口２３１を持つノズル２３が一般的に使用されているが、場合によって噴射口２３１を楕円形、方形にすることも可能である。さらに、噴射ノズル２３の数は自由設定することができ、１個でも、複数個でも良い。さらにノズルは軸方向に複数段となるようにしても良い。 Although the nozzle 23 having the circular injection port 231 is generally used, the injection port 231 may be elliptical or square depending on circumstances. Furthermore, the number of the injection nozzles 23 can be freely set, and may be one or plural. Further, the nozzles may have a plurality of stages in the axial direction.

また、ノズル２３が被処理面を構成するピストンリング溝Ｗ１の被処理面と接触してショートする恐れを回避するため、そして、使用する電解液が強い酸であるため、ノズル２３は絶縁性かつ耐腐食性を持つ材料から造られている。電解液をノズル２３からピストンＷの頂部側のピストンリング溝Ｗ１を含む頂部外周面の表面に噴射される際、ピストンリング溝Ｗ１と噴射ノズル２３の間に電解液が満たされ、微小電解槽が構成され電気が流れるようになる。 Further, in order to avoid the possibility of the nozzle 23 coming into contact with the surface to be processed of the piston ring groove W1 constituting the surface to be processed and short-circuiting, and because the electrolyte used is a strong acid, the nozzle 23 is insulating and Made of corrosion resistant material. When the electrolytic solution is injected from the nozzle 23 onto the surface of the top outer peripheral surface including the piston ring groove W1 on the top side of the piston W, the electrolytic solution is filled between the piston ring groove W1 and the injection nozzle 23, and the micro electrolytic cell is formed. It is constructed and electricity flows.

ノズル２３の噴射口２３１とピストンリング溝Ｗ１との間の距離は陽極酸化処理の効果に影響する。被処理面から噴射ノズル２３の噴射口２３１間の距離が１．０〜１０．０ｍｍであることが好ましい。 The distance between the injection port 231 of the nozzle 23 and the piston ring groove W1 affects the effect of the anodizing process. It is preferable that the distance between the processing surface and the injection port 231 of the injection nozzle 23 is 1.0 to 10.0 mm.

さらに、電解処理では噴出口２３１に面する箇所にアルマイト被膜が形成され、アルマイト被膜が部分的に不均一となる問題に対しては、ピストンＷを保持する保持手段１の回転手段を構成する減速モータ１１が装備されているため、ピストンＷを回転しながら電解処理をすることによりアルマイト被膜を均一に形成することができる。 Further, in the electrolytic treatment, an alumite film is formed at a location facing the jet nozzle 231. For the problem that the anodized film is partially non-uniform, the speed reduction constituting the rotating means of the holding means 1 that holds the piston W is performed. Since the motor 11 is equipped, the alumite film can be uniformly formed by performing the electrolytic treatment while rotating the piston W.

ピストンＷの回転はアルマイト被膜を均一に形成する作用を持つが、必要以上に回転数を上げると電解液が飛散するため、回転数を１０〜６００ｒｐｍに設定することが好ましい。 The rotation of the piston W has the effect of uniformly forming the alumite film. However, if the rotation speed is increased more than necessary, the electrolyte solution is scattered, so the rotation speed is preferably set to 10 to 600 rpm.

本実施例の噴射ノズル２３の噴射口２３１を方形形状にしたため、円形形状噴射口２３１を持つノズル２３を使用した場合に比べ、有効断面積が増えると共に、噴射される電解液の流量を減らさずに流速を抑えることができる。即ち、過大な流速による電解液の飛散を軽減することができ、より確実なアルマイト被膜の見切り形成、部分アルマイト被膜の形成を実現することができる。 Since the injection port 231 of the injection nozzle 23 of the present embodiment has a rectangular shape, the effective sectional area increases and the flow rate of the injected electrolyte does not decrease compared to the case where the nozzle 23 having the circular injection port 231 is used. The flow rate can be reduced. That is, the scattering of the electrolyte solution due to an excessive flow rate can be reduced, and a more reliable alumite film parting and partial alumite film formation can be realized.

噴射ノズル２３により噴射される電解液の流量は０．０１０〜０．５Ｌ／分を使用することができる。 The flow rate of the electrolyte solution sprayed by the spray nozzle 23 can be 0.010 to 0.5 L / min.

なお、この陽極酸化処理装置の電解槽３は塩化ビニル製で、上端開口する容器状ものであり、さらに、電解槽３の底に受け溜まった電解液を電解液駆動手段４に回収させる回収口３１が設けられている。また、この実施例では、電解液として硫酸濃度が１５０ｇ／Ｌ〜６００ｇ／Ｌである硫酸水溶液を使用している。さらに、定電流制御による電流密度はが１〜５０Ａ／ｄｍ²で、電圧は１５〜５０Ｖである。 The electrolytic tank 3 of this anodizing apparatus is made of vinyl chloride and has a container shape opened at the upper end. Further, the electrolytic solution collecting means 4 collects the electrolytic solution collected on the bottom of the electrolytic tank 3. 31 is provided. In this embodiment, an aqueous sulfuric acid solution having a sulfuric acid concentration of 150 g / L to 600 g / L is used as the electrolytic solution. Furthermore, the current density by constant current control is 1-50 A / dm < ² >, and a voltage is 15-50V.

次に、アルミニウム基金属製部品を陽極酸化処理する際の電解液の経路を説明する。電解液駆動手段に組み込まれている冷却槽４１で冷却された電解液は、流量制御手段４４により流量が制御され、循環ポンプ４３により、電解槽３に送られる。電解液は電解槽３に繋ぐ接続パイプ２５を通じで基部２２より支持された導電手段２４の通孔２４１とノズル２３の通孔２３２からなる電解液通路に送られ、ノズル２３の噴射口２３１からピストンリング溝Ｗ１を含む頂部外周面に噴射される。さらに、電解液が噴射口２３１から噴射され、陽極酸化処理が行われた後、液の自重により下方に落下し、電解槽３の底に設けている回収口３１を通じて電解液駆動手段４に回収される。電解液駆動手段４が保有する冷却手段４１２により冷却され、再び電解槽３に送られる。 Next, the route of the electrolytic solution when anodizing the aluminum-based metal part will be described. The flow rate of the electrolytic solution cooled in the cooling tank 41 incorporated in the electrolytic solution driving means is controlled by the flow rate control means 44 and sent to the electrolytic tank 3 by the circulation pump 43. The electrolytic solution is sent to the electrolytic solution passage formed by the through hole 241 of the conductive means 24 and the through hole 232 of the nozzle 23 supported by the base 22 through the connection pipe 25 connected to the electrolytic cell 3, and the piston 23 is injected from the injection port 231 of the nozzle 23. It is injected to the top outer peripheral surface including the ring groove W1. Furthermore, after the electrolytic solution is injected from the injection port 231 and subjected to anodization treatment, it falls downward due to its own weight and is recovered by the electrolytic solution driving means 4 through the recovery port 31 provided at the bottom of the electrolytic cell 3. Is done. It is cooled by the cooling means 412 held by the electrolyte driving means 4 and sent to the electrolytic cell 3 again.

［実験例１］
本発明の陽極酸化処理装置を用いてアルマイト処理実験を行った。本実験では、図３に示されている噴射手段２のように、噴射口２３１は円形である一個のノズル２３を用いた。噴出口２３１の口径は０．３ｍｍで、噴出口２３１からピストンリング溝Ｗ１までの距離は１ｍｍで、噴射ノズル２３により噴射される電解液の流量は０．０１Ｌ／分である。実験結果を表１に示す。 [Experimental Example 1]
An alumite treatment experiment was conducted using the anodizing apparatus of the present invention. In this experiment, a single nozzle 23 having a circular shape was used as the injection port 231 as in the injection unit 2 shown in FIG. The diameter of the ejection port 231 is 0.3 mm, the distance from the ejection port 231 to the piston ring groove W1 is 1 mm, and the flow rate of the electrolytic solution ejected by the ejection nozzle 23 is 0.01 L / min. The experimental results are shown in Table 1.

表１に、陽極酸化処理条件である電流密度、処理電圧、電解液流量、回転数、電解液濃度、電解液温度、アルマイト処理速度及びアルマイト膜厚のデータを示す。 Table 1 shows data on current density, treatment voltage, electrolytic solution flow rate, rotation speed, electrolytic solution concentration, electrolytic solution temperature, anodized treatment speed, and anodized film thickness, which are anodizing treatment conditions.

なお、比較例は、従来の方法で電解液に被処理物であるピストンの先端部のみを漬けて陽極酸化処理を行ったものである。 In the comparative example, the anodizing treatment was performed by immersing only the tip of the piston, which is the object to be treated, in the electrolytic solution by a conventional method.

表１により、本発明の装置によるアルミニウム基金属製ピストン先端部の陽極酸化処理を行い、アルマイト処理速度として３．２μｍ／分という従来方法よりも速い速度でアルマイト膜が形成できることが明らかになった。また、常に冷却された電解液をピストン先端部に噴射してアルマイト処理を行うため、バーニングなどの問題の発生は無かった。 Table 1 reveals that an anodizing treatment can be performed at a speed higher than the conventional method of 3.2 μm / min as an anodizing treatment speed by anodizing the tip of an aluminum base metal piston by the apparatus of the present invention. . Moreover, since the alumite treatment is performed by always injecting the cooled electrolyte solution to the tip of the piston, there is no problem such as burning.

［実験例２］
本実験では、図４に示されている噴射手段２のように、噴射口２３１は方形である４個のノズル２３が用いられ、ピストンＷを中心とした遠心側にリング状に等間隔に配置されている。噴出口２３１の口径は４０．０×１．０ｍｍで、噴出口２３１からピストンリング溝Ｗ１までの距離は１．０〜１．５ｍｍで、噴射ノズル２３により噴射される電解液の流量は１．０〜４．７Ｌ／分である。実験結果が表２に示される。 [Experiment 2]
In this experiment, four nozzles 23 having a rectangular shape are used as the injection means 2 shown in FIG. 4 and are arranged at equal intervals in a ring shape on the centrifugal side with the piston W as the center. Has been. The diameter of the ejection port 231 is 40.0 × 1.0 mm, the distance from the ejection port 231 to the piston ring groove W1 is 1.0 to 1.5 mm, and the flow rate of the electrolytic solution ejected by the ejection nozzle 23 is 1. 0-4.7 L / min. The experimental results are shown in Table 2.

表２に、陽極酸化処理条件である電流密度、処理電圧、電解液流量、回転数、電解液濃度、電解液温度、アルマイト処理速度及びアルマイト膜厚のデータを示す。 Table 2 shows data on current density, treatment voltage, electrolytic solution flow rate, rotation speed, electrolytic solution concentration, electrolytic solution temperature, anodized treatment speed, and anodized film thickness, which are anodizing treatment conditions.

表２により、本発明の装置によるアルミニウム基金属製ピストン先端部の陽極酸化処理を行い、従来方法より高い電流密度かつ電圧を用いることができ、そして方形噴射口の採用により大きい断面積が得られ、噴射流量を大きくすることができる。その結果として、従来方法に比べ、２０倍ほどの酸化処理速度を得ることができる。また、従来方法では、有効的に金属酸化被膜を冷却するための電解液温度を０℃まで制御することが必要となるのに対して、本発明の装置では、電解液温度が室温度に近い温度である１５℃まで大きく改善したことが明らかである。即ち、電解液を冷却させる冷却手段に使用する電力を減すことができ、生産コストを低減することができる。 According to Table 2, the tip of the aluminum base metal piston tip is anodized by the apparatus of the present invention, a higher current density and voltage can be used than in the conventional method, and a larger cross-sectional area can be obtained by adopting a rectangular injection port. The injection flow rate can be increased. As a result, it is possible to obtain an oxidation treatment rate about 20 times that of the conventional method. Further, in the conventional method, it is necessary to control the electrolyte temperature for effectively cooling the metal oxide film to 0 ° C., whereas in the apparatus of the present invention, the electrolyte temperature is close to the room temperature. It is clear that the temperature has been greatly improved to 15 ° C. That is, the electric power used for the cooling means for cooling the electrolyte can be reduced, and the production cost can be reduced.

本発明の装置は、従来装置のマスキングを必要とする煩雑な工程を除去でき、アルマイト処理における生産工程をより効率化することができる。 The apparatus of the present invention can remove a complicated process that requires masking of a conventional apparatus, and can further improve the efficiency of the production process in the alumite treatment.

本発明の陽極酸化処理装置の概略図である。It is the schematic of the anodizing apparatus of this invention. ノズルを含む部分の縦断面拡大図である。It is a longitudinal cross-sectional enlarged view of the part containing a nozzle. 円形噴出口を持つ噴射手段と被処理物との位置関係を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the positional relationship of the to-be-processed object and the injection means with a circular jet nozzle. 方形噴出口を持つ噴射手段と被処理物との位置関係を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the positional relationship of the to-be-processed object and the injection means which has a square jet nozzle. ノズルの噴射口を示す側面図である。It is a side view which shows the injection outlet of a nozzle.

符号の説明Explanation of symbols

1：保持手段１１：減速モータ１２：保持軸
Ｗ：被処理物（ピストン）Ｗ１：第一溝部Ｗ２：第二溝部
Ｗ３：第三溝部２：噴射手段２４：導電体２５．パイプ
３：電解槽４：電解液駆動手段４１：冷却槽４１２：冷却手段
４１３：温度制御手段４３：ポンプ４４：流量制御手段 1: Holding means 11: Deceleration motor 12: Holding shaft W: Object to be processed (piston) W1: First groove W2: Second groove W3: Third groove 2: Injection means 24: Conductor 25. Pipe 3: Electrolyzer 4: Electrolyte drive means 41: Cooling tank 412: Cooling means 413: Temperature control means 43: Pump 44: Flow rate control means

Claims

側周面にリング状の溝部を持つ金属製の被処理物に接触し電流を通電する第１電極部と、
被処理物の前記溝部に対向する噴出口を備えるノズルを有する電解液噴射手段と、
電解液を前記噴出口に供給する電解液通路を有し、該電解液を前記噴出口から前記被処理物に噴射させる電解液駆動手段と、
前記電解液通路の少なくとも一部を構成することで電解液に接触し、該電解液に電流を通電する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間に電圧を印加する通電手段と、
を有することを特徴とする陽極酸化処理装置。 A first electrode portion that is in contact with a metal workpiece having a ring-shaped groove on the side peripheral surface and energizes a current;
An electrolyte injection means having a nozzle provided with an outlet facing the groove of the object to be processed;
An electrolytic solution passage for supplying an electrolytic solution to the ejection port, and an electrolyte driving means for injecting the electrolytic solution from the ejection port to the object to be processed;
A second electrode portion that is in contact with the electrolyte by constituting at least a portion of the electrolyte passage and energizes the electrolyte;
Energization means for applying a voltage between the first electrode portion and the second electrode portion;
An anodizing apparatus characterized by comprising:

前記第１電極部は、保持手段を兼ね、
該保持手段は、前記被処理物を該被処理物の軸を中心として回転させる回転手段を有する請求項１に記載の陽極酸化処理装置。 The first electrode portion also serves as a holding means ,
The anodizing apparatus according to claim 1 , wherein the holding unit includes a rotating unit that rotates the object to be processed around an axis of the object to be processed.

前記ノズルは、被処理物の軸周りに、該被処理物の外周面に前記噴出口がそれぞれ対向するように複数配置されている請求項１または２に記載の陽極酸化処理装置。 3. The anodizing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the nozzles are arranged around an axis of the object to be processed so that the ejection ports face the outer peripheral surface of the object to be processed.

前記ノズルは、前記噴出口が前記溝部内に配置される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の陽極酸化処理装置。 Wherein the nozzle is pre-Symbol spout is anodization apparatus according to any one of 3 claims 1 is disposed in the groove.

前記電解液駆動手段は、電解液を貯留する貯留槽と、該貯留槽と前記電解液通路とを接続する流入路と、該流入路に配置され前記貯留槽から前記電解液通路に電解液を送出するポンプと、を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の陽極酸化処理装置。 The electrolyte driving means includes a storage tank that stores the electrolyte, an inflow path that connects the storage tank and the electrolyte passage, and an electrolyte that is disposed in the inflow path from the storage tank to the electrolyte path. The anodizing apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a pump for feeding.

前記貯留槽は、前記被処理物に噴射された後の電解液を受ける収集容器を持つ請求項５に記載の陽極酸化処理装置。 The said storage tank is an anodizing apparatus of Claim 5 which has a collection container which receives the electrolyte solution after spraying to the said to-be-processed object.

前記ノズルは、前記噴出口が形成される部分が非導電材料よりなる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の陽極酸化処理装置。 The anodizing apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the nozzle is formed of a non-conductive material in a portion where the ejection port is formed.