JP5522482B2 - 表面処理装置 - Google Patents
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Description
上記表面処理装置は、被処理物の外周面に有する環状被処理領域に沿った電解液通路を形成して、その電解液通路に沿って電解液を通流させながら、例えば陽極酸化処理などの表面処理を環状被処理領域に対して効率良く行うことができる。
従来の上記表面処理装置では、枠部材を導電性の材料で形成して、この枠部材で、被処理物の外周面及び環状被処理領域(周溝)に対して間隔を隔てて対向する環状の内周面を有する陰電極部材を構成してある(例えば、特許文献1参照)。
従来の表面処理装置は、環状の内周面を有する陰電極部材を設けてあるために、析出金属が陰電極部材の内周面に全周に亘って均一に付着堆積し易く、堆積した析出金属によって電解液通路の通路断面積が狭められると電解液の円滑な通流が妨げられる。
尚、枠部材が、被処理物の外周面及び環状被処理領域に対して間隔を隔てて対向する環状の内周面を有する陽電極部材を構成している場合は、電解液に溶解している陰イオン化し易い塩化物や硫化物などの非金属成分が陽電極部材の表面に析出して、同様の現象が生じる。
電解液の温度は、電極反応で発生する熱により環状被処理領域の表面近傍で高くなり、電解液の円滑な通流が妨げられると、電解液の温度が上昇し易い。
電解液の温度が上昇すると、例えばアルマイト被膜などの被膜を環状被処理領域に形成する表面処理において所謂ヤケが生じ易くなり、表面処理を高い電圧で能率良く繰り返し行うことができないおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、表面処理を高い電圧で能率良く繰り返し行うことができる表面処理装置を提供することを目的とする。
また、棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方を突設してあるので、陽電極部材又は陰電極部材の他方の表面積を従来に比べて小さくして、金属成分や非金属成分などの析出成分の陽電極部材又は陰電極部材の他方に対する付着面積を小さくすることができ、析出成分の陽電極部材又は陰電極部材の他方に対する付着強度を弱めることができる。
そして、棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方を先端部が電解液通路の中に入り込むように被処理物の側に向けて突設してあるので、棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方に堆積した付着強度が弱い析出成分を、電解液通路に沿って通流する電解液の勢いで押し流して棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方から取り除き易くなり、棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方に堆積した析出成分が大きく成長し難い。
したがって、電解液通路における電解液の円滑な通流を長期に亘って確保して、環状被処理領域の表面近傍における温度上昇を長期に亘って抑制することができる。
よって、本構成の表面処理装置であれば、表面処理を高い電圧で能率良く繰り返し行うことができる。
本構成の表面処理装置であれば、被膜を環状被処理領域に形成する表面処理において、目標硬度の被膜を均一に形成し易い。
このため、電解液通路を通流する電解液の温度分布を均一化して、環状被処理領域に形成された被膜の硬度の均一化を図り易い。
このため、電解液通路に沿って旋回するように通流している電解液を、電解液供給ノズルどうしの間の周溝部分(電解液排出流路)に遠心力で勢い良く流入させることができる。
このため、電解液排出流路の流路断面積をノズル先端箇所において絞って、排出される電解液の流速を速くすることができる。
ノズル先端箇所の近傍における電解液の流速を速くすると、その流速が速い電解液の流れに随伴する流れ(随伴流)により、ノズル先端箇所の近傍における温度が高い電解液の滞留を防止することができ、電解液通路の温度が高い電解液を電解液供給ノズルから供給される温度が低い電解液に迅速に置き換え易い。
また、電解液通路を通流している電解液の温度上昇を抑制して、熱による被膜の溶融も防止することができる。
〔第1実施形態〕
図1〜図7は、本発明による表面処理装置の一例としての陽極酸化処理装置を示している。この陽極酸化処理装置は、金属製の被処理物の一例としてのアルミニウム合金製ピストンAのピストンリング溝A1に対して、その表面にアルマイト被膜を形成する陽極酸化処理を行うものである。
ピストンリング溝A1が、ピストン外周面Bに有する環状被処理領域としての周溝に相当している。
電解液槽1は、塩化ビニル製又はステンレス鋼製で、上端が開口する容器状のものであり、酸化処理部3を通過した後の自然流下する電解液を受け止めて回収するとともに、電解液供給部2に還流するための還流路5が設けられている。
第1電極部13は、導電性を備えた銅やステンレス鋼などの金属製の陽電極部材15と、陽電極部材15を第2電極部14に対して昇降させる昇降装置16とを備えている。
陽電極部材15は、ピストンAを保持する保持具と兼用してあって、通電部4の陽極端子4aに電気的に接続されており、ピストンAを保持することにより当該ピストンAに電気的に接続される。
陰電極部材41の数は4〜20本が望ましく、本実施形態では、14本の陰電極部材41を枠部材17の周方向に沿って分散配置してある。
枠部材17、固定板18,19及び支持基盤20は、いずれも、塩化ビニル樹脂などの非導電性材料(絶縁体)で形成されている。
周溝26は、第1枠板23と第2枠板24とを空間を隔てて対向させる対向板部27,28と、対向板部27,28の内周側に沿ってピストン挿通孔25の側に突出する鍔板部29,30とを環状に形成して、第1枠板23及び第2枠板24のピストン挿入孔25の側に設けてある。
したがって、枠部材17は、ピストン外周面B及びピストンリング溝A1に対して全周に亘って一定間隔を隔てて対向する非導電性の円環状内周面として形成された枠板内周面31を備えている。
下側固定板19と支持基盤20とに亘って、電解液の供給路7に接続される接続流路33と、円形凹面部32に溜まった電解液を自然流下により電解液槽1に排出する排出孔34とが設けられている。
図6に示すようにピストンAがピストン挿通孔25に挿通されてピストン載置部35に載置されると、給排制御部53は、空気給排路54を通して各弾性シール材40の凹入部42の夫々に加圧空気が供給されるように、空気給排装置52を作動させる。
電極軸部46の先端部46aの形状は、角部を備えない凸曲面形状に形成してある。
本実施形態では、複数の陰電極部材41を、図2(a)に示すように、電極軸部46の長手方向がピストン外周面Bに対して直交する方向となるように、ピストン挿入孔25の中心に対する放射状に配設して、電解液通路45の周方向に沿って等間隔で分散配置してある。
接続端子板49は枠部材17を囲む円環状に形成され、接続軸部48の夫々は、図3
(b)に示すように、接続端子板49と接続端子板49にボルト固定される受け板50との間に挟み込んで、電気的に接続されている。
電解液供給ノズル36は、陰電極部材41と同じ数を配設するのが望ましく、本実施形態では陰電極部材41と同じ数の14個を配設してある。
電解液供給ノズル36は、図2(a)に示すように、その供給流路37の流路軸芯Xが枠板内周面31の接線に対して5〜75度の角度範囲で傾斜するように設けてあるのが望ましい。
排出流路断面積S1は、電解液排出流路38のうちの、隣り合う電解液供給ノズル36どうしの間のノズル先端箇所における最小の流路断面積を合計したものである。
供給流路断面積S2は、各電解液供給ノズル36における供給流路37の流路断面積を合計したものである。
上昇温度ΔTは、電解液の供給流路37への供給温度から上昇した温度である。
したがって、図8に示すように、排出面積比率(S1/S2)が大きくなるほど、硬度が高いアルマイト被膜が形成されることが分かる。
図10は、本発明による表面処理装置(陽極酸化処理装置)の別実施形態における陰電極部材41を示す。
本実施形態では、電極軸部46の表面積が大きくなるように、その外周面に凸曲面と凹曲面とを軸芯方向に交互に備えた凹凸面57を形成してある。凸曲面と凹曲面は電極軸部46の軸芯周りで螺旋状に形成してある。
その他の構成は第1実施形態と同様である。
1.本発明による表面処理装置は、被処理物の外周面に有する凸面状(山状)や平面状の環状被処理領域に対して表面処理を行うものであっても良い。
2.本発明による表面処理装置は、金属製の被処理物に電気的に接続される陰電極部材と、先端部が電解液通路の中に入り込むように被処理物の側に向けて突設してある棒状の陽電極部材とを備えていてもよい。
3.本発明による表面処理装置は、横断面形状が楕円形や多角形の棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方を備えていてもよい。
4.本発明による表面処理装置は、単一の棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方を備えていてもよい。
5.本発明による表面処理装置は、棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方を、その長手方向が被処理物の外周面に対して斜めの方向となるように突設してあってもよい。
6.本発明による表面処理装置は、棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方を、その長手方向が電解液通路における電解液の流れ方向上手側に向かう斜めの方向となるように突設してあっても、流れ方向下手側に向かう斜めの方向となるように突設してあってもよい。
7.本発明による表面処理装置は、表面処理としての電気メッキ処理を行うための電気メッキ処理装置であってもよい。
15 陽電極部材又は陰電極部材の一方(陽電極部材)
17 枠部材
26 周溝
31 非導電性の内周面
36 電解液供給ノズル
38 電解液排出流路
40 弾性シール材
41 棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方(陰電極部材)
45 電解液通路
46a 先端部
57 凹凸面
A 被処理物
A1 環状被処理領域(周溝)
B 外周面
C 隙間
Claims (6)
- 環状被処理領域を外周面の円周方向に沿って有する円柱状の金属製の被処理物に電気的に接続される陽電極部材又は陰電極部材の一方と、
前記外周面及び前記環状被処理領域に対して間隔を隔てて対向する非導電性の内周面を備えた枠部材と、
前記外周面のうち前記環状被処理領域を挟んだ両側夫々と前記内周面との隙間をシールすることにより、前記環状被処理領域に沿った電解液通路を形成可能な非導電性の弾性シール材と、
先端部が前記電解液通路の中に入り込むように前記被処理物の側に向けて突設してある棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方と、
前記電解液通路に沿って電解液を通流させる電解液通流手段とを備えている表面処理装置。 - 前記環状被処理領域に向けて開口する複数の電解液供給ノズルと、
前記枠部材の前記内周面に一定の溝幅で形成された周溝とを備え、
前記電解液供給ノズルの夫々が、前記周溝の溝内に溝周方向に互いに間隔を隔てて配設され、
前記周溝のうちの、隣り合う電解液供給ノズルどうしの間の周溝部分が、電解液排出流路として形成され、
前記隣り合う電解液供給ノズルどうしの間隔を、ノズル先端箇所において最も狭くなるように設定してある請求項1記載の表面処理装置。 - 前記棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方の複数を前記電解液通路の周方向に沿って分散配置してある請求項1又は2記載の表面処理装置。
- 前記棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方を、その長手方向が前記外周面に対して直交する方向となるように突設してある請求項1〜3のいずれか1項記載の表面処理装置。
- 前記棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方の外周面を凹凸面に形成してある請求項1〜4のいずれか1項記載の表面処理装置。
- 前記棒状の陽電極部材又は陰電極部材の他方における先端部の形状を凸曲面状に形成してある請求項1〜5のいずれか1項記載の表面処理装置。
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