JPH06285719A

JPH06285719A - 連続電解研磨方法及び連続電解研磨装置

Info

Publication number: JPH06285719A
Application number: JP5079713A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Nomura; 正文野村; Yoshiharu Kikuchi; 義治菊池; Takeo Oki; 猛雄沖
Original assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1994-10-11
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2781945B2

Abstract

(57)【要約】【目的】バリ取り、粗研磨の必要な加工物に、一工程
で同時的に鏡面を形成することができる連続電解研磨方
法を提供すること。【構成】電解電極１ａ…に加工物Ｗを対面させて、電
極／加工物間に電解液Ｅを介在させて連続的に電解研磨
をする方法。複数の電解電極１ａ…を研磨槽３に並列
し、該電極１ａの極面に対向しかつ並列方向に沿って加
工物Ｗを移動させることにより、加工物Ｗの電極直面部
位に高電流密度／電解液高流速領域Ｈを発生させ、電極
非直面部位に低電流密度／電解液低流速領域Ｌを発生さ
せて、電解研磨を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解電極（単に「電
極」と称することがある。）に加工物を対面させて、電
極／加工物間に電解液を介在させて連続的に電解研磨を
する方法及び装置に関する。特に、金属表面に高度の平
滑性・物性が要求される製品、例えば、半導体製造設
備、超高真空機器、原子力関係設備、電子部品等の金属
材料の鏡面加工に好適な発明である。

【０００２】本発明で使用する用語を下記に定義する。

【０００３】ヤッケ層…加工物の電気化学的溶解によっ
て発生する金属イオンとその他の電解液組成物によって
構成される高電気抵抗層を言う。

【０００４】

【従来の技術】電解研磨は、機械的仕上げ方法のよう
に、加工時の力及び熱による加工変質層を加工物の表面
に生じさせないで平滑面が得られるため、また、銅やア
ルミニウム等の軟質の金属の研磨も容易であるため、上
記高度の表面物性が要求される金属製品の研磨方法とし
て着目されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そして、電解研磨に
は、陽極（加工物）と陰極との対面間の電解液を、ヤッ
ケ層を発生させないように流動させて、粗研磨（表面あ
らさ２〜１００μｍ）を行う方法、及び、両極間の電解
液を流動させずにヤッケ層を発生させて鏡面研磨（表面
あらさ２μｍ未満）を行う方法の、二つに大別される。

【０００６】従って、電解研磨のみで、加工物を鏡面加
工にするためには、通常は、粗研磨と鏡面研磨の、二工
程を別々に行なう必要があった。さらに、加工物にバリ
が存在する場合には、バリ取り工程を加える必要があっ
た。

【０００７】なお、機械仕上げで、バリ取り、及び、粗
研磨をしておき、電解研磨により鏡面加工することも考
えられるが（特開昭６２−３７３９３号公報等参照）、
上記の如く、加工物表面に加工変質層が発生するおそれ
があるとともに加工工数も嵩み、望ましくない。

【０００８】本発明は、上記にかんがみて、バリ取り、
粗研磨の必要な加工物に、要求されるレベルの鏡面を一
工程で同時的に形成することができ、加工変質層が発生
するおそれがないとともに加工工数も大幅に削減できる
連続電解研磨方法及びそれに使用する装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の連続電解研磨方
法及びそれに使用する装置は、上記課題を、下記構成に
より解決するものである。

【００１０】(1) 本発明の連続電解研磨方法は、電解電
極に加工物を対面させて、電極／加工物間に電解液を介
在させて連続的に電解研磨をするに際して、複数の電極
を研磨槽に並列し、該電極の極面に対向しかつ並列方向
に沿って前記加工物を相対的に移動させることにより、
加工物の電極直面部位に高電流密度／電解液高流速領域
を発生させ、電極非直面部位に低電流密度／電解液低流
速領域を発生させて、電解研磨を行うことを特徴とす
る。

【００１１】(2) 本発明の連続電解研磨装置は、上記電
解研磨方法に使用する装置であって、複数の電解電極が
並列される研磨槽と、電極の極面に対向しかつ並列方向
に沿って加工物を移動させる加工物搬送手段と、加工物
の電極直面部位に電解液高流速領域を発生させ、電極非
直面部位に電解液低流速状領域を発生させるポンプを備
えた貯留タンクとからなることを特徴とする。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の方法及び装置を、図例に基づ
いて詳細に説明をする。なお、本発明は、下記実施例に
限られることなく、特許請求の範囲に記載される範囲内
で種々の態様に及ぶものである。

【００１３】各実施例は、処理物に一方の電極端子を接
続しない、バイポーラ電解（誘導電解）方式としたが、
処理物にブラシ等を介して一方の電極端子を接続する直
接通電電解方式としてもよい。バイポーラ電解方式の方
が、移動する処理物に対する複雑な給電機構が不要であ
り、機構の簡易化につながり望ましい。なお、処理物を
搬送せず、電極を移動させて行う場合も考えられる。

【００１４】また、研磨槽を横型とし搬送方向は水平し
たが、研磨槽は縦型・斜設型とし処理物の搬送方向も垂
直・斜めでもよい。さらに、加工処理は、片面処理とし
たが、両面処理でも可能である。

【００１５】＜実施例１＞ (1) 図１に本実施例に使用する密閉タイプの電解研磨装
置のモデル図を示す。

【００１６】複数の電解電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが
並列される研磨槽３と、電極１ａ…の極面に対向しかつ
並列方向に沿って加工物Ｗを移動させる加工物搬送手段
５と、加工物Ｗの電極直面部位に電解液高流速状態Ｈを
発生させ、電極非直面部位に電解液低流速状態Ｌを発生
させるポンプ７を備えた貯留タンク９とからなり、電極
１ａ…は、極性切替装置１１を介して直流電源１３と接
続されている。具体的には、下記の通りである。なお、
この極性切替装置１１は、必然的ではないが、通常は、
具備させておく。

【００１７】研磨槽３は密閉型で、電極１ａ…に添った
位置で加工物を搬送可能に、電極１ａ…の極面の幅の、
加工物Ｗを搬送する開口部３ａが搬送方向両端に形成さ
れている。そして、加工物Ｗを搬送するとき、当該搬送
開口部３ａは、加工物Ｗで略密閉されるように、開口幅
を調整できるようにしておくことが望ましい。

【００１８】なお、上記搬送開口部３ａの両端からは、
電解液Ｅが若干溢流するおそれがあるので、外周に樋部
４を形成しておくことが望ましい。

【００１９】加工物搬送手段５は、図例では、ローラで
あるが、ベルト等であってもよい。

【００２０】ポンプ７の吐出口は，電解槽３の左端電極
１ａの左側底部と往路配管１５により接続され、また、
右端電極１ｄの右側底部は復路配管１７により貯留タン
ク９と接続されている。

【００２１】なお、直流電源１３は、図示しないが直列
可変抵抗を備え、電圧調整可能とされている。さらに、
ポンプ７の駆動電源は、通常、交流電源を使用する。

【００２２】(2) 次に、上記装置を使用しての本発明の
電解研磨を行う方法を説明する。

【００２３】本発明の方法は、電解電極１ａ…に加工物
Ｗを対面させて、電極／加工物間に電解液Ｅを介在させ
て連続的に電解研磨をすることを前提とする。

【００２４】このとき、加工物Ｗと電極１ａ…との間隔
は、加工物・電解液の種類・大きさにより異なるが、通
常、０．５〜３０mmとする。また、電極１ａ…間の相互
の距離は、処理物の電極直面距離（電極面の並列方向の
長さ）より若干長く設定する。通常、処理物Ｗの電極直
面距離は、１〜３０mmとし、電極間距離は、１０〜１０
０mmとする。

【００２５】加工物Ｗとしては、Ｆｅ系・Ａｌ系・Ｃｕ
系・Ｎｉ系・Ｔｉ系の金属及び合金等、電解研磨可能な
ものなら特に限定されない。加工物の形態は、本実施例
では、密閉系装置を使用した例を示したが、開放型で開
口部を連続的に閉じることができる帯板としてもよい。
また、プレス加工された穴あきストリップでも、穴あき
部を遮蔽する補助板材を併用して加工処理することも可
能である。

【００２６】電解液としては、通常、硝酸ソーダ、塩化
ナトリウム、リン酸、塩化カリ、等の中性・酸性・アル
カリ性、のもの等、適宜使用できる。

【００２７】そして、加工物Ｗで研磨槽開口部３ａを閉
じた状態で、ポンプ駆動させた、電解槽３と貯留タンク
９との間を循環させるとともに、直流電源１３をオンと
する。

【００２８】すると、電極１ａ…間の相互の距離が、処
理物Ｗの電極直面距離より若干長く設定されているの
で、加工物Ｗの電極直面部位では、高電流密度／電解液
高流速領域Ｈとなり、電極非直面部位（電極間）では、
低電流密度／低流速領域Ｌとなる。

【００２９】そして、低電流密度／低流速領域Ｌでは、
電解液の流速が小さく、高電気抵抗層であるヤッケ層が
成長するとともに、電極１ａ…に直面せず相対的に離れ
ているため、鏡面研磨される。鏡面化は、ヤッケ層の存
在により、金属の電解溶出量は、凹部と凸部でほとんど
変わらないとともに、ヤッケ層の存在により電解溶出し
た金属イオンが拡散せず、凹部に蓄積して該部が平滑面
となるためである。

【００３０】高電流密度／電解液高流速領域Ｈでは、電
解液Ｅの流速が大きく、高電気抵抗層であるヤッケ層の
成長が阻止されるとともに、電極１ａに直面しているた
め、大きな電流流れが、電極と加工物との間に発生し、
大きな凹凸を平滑化する粗研磨が行われる。特に、バリ
がある場合、該バリと電極との間に大きな電流流れが優
先的に発生し、バリ部が電解溶出して、バリ取りが行わ
れる。

【００３１】従って、交互に処理物が鏡面研磨と粗研磨
が繰り返され、電解研磨が行われる。そして、電極数、
処理物搬送速度、及び、電解液流量を調整することによ
り、研磨後の平滑度を調整することができる。特に、電
極数の増大は、平滑度の増大に寄与する。

【００３２】ここで、通常、極性切替装置１１により、
所定周期で逐次的に図２に示す如く、各電極１ａ…の極
性を切り替える。陰極状態で電極１ａ…に電析・堆積し
た電解溶出物が、一時的に陽極とすると除去される。こ
のため、処理物Ｗの被処理面に、電解物が付着した電極
１ａに接触して、ショートが発生するおそれがなくな
る。この、切替単位時間は、電解液・加工物の種類、電
極間距離、印加電圧、及び処理物移動速度により異なる
が、０．５〜２秒とする。

【００３３】また、印加電圧は、電解液、加工物、電極
間隙間により異なるが、１５〜２００Ｖとする。１５Ｖ
未満では電解力が小さく、バリ取り、及び、粗研磨の作
業効率が低い。２００Ｖを越えると、加工物の表面荒れ
の原因となる異常放電が発生し易い。

【００３４】電解液Ｅの流量は、電極直面部位で、ヤッ
ケ層を減失可能な程度ならよく、通常、１cm／秒以上、
望ましくは、５０cm／秒以上とする。上限は、電気流れ
を阻害するキャビティションが発生しない程度なら、特
に限定されない。

【００３５】＜実施例２＞図３に本実施例に使用する開
放タイプの電解研磨装置のモデル図を示す。

【００３６】基本的には、実施例１と同様で、複数の電
解電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが並列される研磨槽３
と、電極２ａ…の極面に対向しかつ並列方向に沿って加
工物を移動させる加工物搬送手段５と、加工物Ｗの電極
直面部位に電解液高流速状態Ｈを発生させ、電極非直面
部位に電解液低流速状態Ｌを発生させるポンプ７を備え
た貯留タンク９とからなり、電極１ａ…は極性切替装置
１１を介して直流電源１３と接続されている。以下、実
施例１と異なる部位についてのみ説明をする。なお、実
施例１と同一部分については、同一図符号を付してあ
る。

【００３７】各電極２ａ…は、図例の如くパイプ状で、
ポンプ７の往路配管１５Ａが分岐されて各電極２ａ…の
元部に直接に接続され、各電極２ａの上端から電解液Ｅ
を噴射可能とされている。なお、電解研磨作用も、実施
例１と同様である。

【００３８】この実施例は、実施例２に比して、高電流
密度／電解液高流速領域を、処理物に局部的に発生させ
易い。

【００３９】

【発明の作用・効果】本発明の電解研磨方法及びそれに
使用する装置は、複数の電解電極を研磨槽に並列し、該
電極の極面に対向しかつ並列方向に沿って加工物を移動
させることにより、加工物の電極直面部位に高電流密度
／電解液高流速状態を発生させ、電極非直面部位に低電
流密度／電解液低流速状態を発生させて、電解研磨を行
うことにより下記のような作用・効果を奏する。

【００４０】電解液を実質的に一定速度で装置内を循環
させると、処理物の電極直面部位では高流速となり、電
極非直面部位では低流速となって、自動的に電解液の流
動速度の高低を発生させる。そして、装置全体への印加
電圧を一定として、電極と近い電極直面部位では、高電
流密度領域となり、電極から離れている電極非直面部位
では、低電流密度領域となる。

【００４１】この状態で、処理物を搬送させると、処理
物の被処理に対して粗研磨と鏡面研磨とが交互に繰り返
され、バリ取り、粗研磨、及び鏡面研磨が、一工程で同
時的且つ連続的に行なわる。従って、粗研磨ないしバリ
取りが必要な加工物に、加工変質層が発生させることな
く、鏡面を形成することができるともに、電解研磨の加
工工数も大幅に、削減可能となる。

【００４２】そして、電極数、電解電圧、電解液等を適
宜設定することにより、要求されるレベルの鏡面を加工
物に自由に形成することができる。

【００４３】なお、特開昭６２−２７８２９９号公報に
おいて「鏡面研磨領域を保持する電流密度の基準電流を
連続状態で流すとともに、基準電流に短時間の高電流を
間欠的に付加することを特徴とする電解研磨方法」が開
示されているが、本発明の電解研磨方法とは、目的・構
成・効果が異なり、本発明の技術的思想を示唆するもの
ではない。すなわち、上記公報に係る発明は、高電流区
間で研磨面に発生・付着した酸素泡の除去を目的として
おり、本発明の如く、高電流密度領域での粗研磨を目的
とするものではない。

【００４４】また、本発明者らは、先に、特願平４−３
０１１７９号（特開平６−）、特願平５−２８２３８号
（特開平６− ）において、従来の電解加工で
は、研削か研磨のどちらか一方しか実現できなかったの
に対して、マクロな研削効果とミクロな鏡面化効果を一
工程で実施できる新規な方法と装置を提案した。

【００４５】しかし、これらの方法・装置はバッチ式の
加工処理方法であり、連続処理するのに適したものでは
ない。本発明は、連続処理を可能にするための処理機構
の見直しを行い、簡易な機構により安定した連続電解研
磨加工を可能にしたものであ。

【００４６】

【試験例】本発明の効果を確認するために、下記試験を
行なった。

【００４７】(1) 試験方法上記各実施例の電解研磨装置を使用して、電解研磨を行
った。処理物（５０mm幅帯材）は、プレス打ち抜き済み
の伸銅帯材（真鍮： JIS H 3100 中の C2801）を、電解
研磨液は、「パクナＥ」（ユケン工業株式会社製）を、
それぞれ使用した。

【００４８】そして、表１に示す仕様（条件）で電解研
磨を行なった。

【００４９】(2) 試験結果：実施例１・２とも、プレス
打ち抜きで発生した素材端部のバリが除去され、また、
処理前には全面が鈍い光沢であったものが、研磨処理に
より鏡面光沢が得られた。

【００５０】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用する電解研磨装置の一例を
示すモデル概略図

【図２】電極の極性切替を一定時間毎に行う様子を示す
極性切替表図

【図３】本発明の方法に使用する電解研磨装置の他の例
を示すモデル概略図

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ電解電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ電解電極３研磨槽５加工物搬送手段７ポンプ９貯留タンク１１極性切替装置１３直流電源Ｅ電解液Ｗ加工物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解電極に加工物を対面させて、電極／
加工物間に電解液を介在させて連続的に電解研磨をする
に際して、複数の電解電極を研磨槽に並列し、該電極の極面に対向
しかつ並列方向に沿って前記加工物を相対的に移動させ
ることにより、前記加工物の電極直面部位に高電流密度
／電解液高流速領域を発生させ、電極非直面部位に低電
流密度／電解液低流速領域を発生させて、電解研磨を行
うことを特徴とする連続電解研磨方法。
【請求項２】請求項１において、前記各電極の極性切
替を所定周期で逐次的に行うことを特徴とする連続電解
研磨方法。
【請求項３】請求項１の電解研磨を行う際に使用する
連続電解研磨装置であって、複数の電解電極が並列され
る研磨槽と、電極の極面に対向しかつ並列方向に沿って
前記加工物を移動させる加工物搬送手段と、加工物の電
極直面部位に電解液高流速状態を発生させ、電極非直面
部に電解液低流速状態を発生させるポンプを備えた貯留
タンクとからなることを特徴とする連続電解研磨装置。
【請求項４】請求項３において、前記各電極が極性切
替装置を介して直流電源と接続されていることを特徴と
する連続電解研磨装置。