(57)【要約】【課題】細長いスクリュやピンのような被処理材に対しても容易に通電して表面処理を行う。【解決手段】被処理材Ａを挿入可能な大きさの１以上の網目２ａを有し、変形可能な導電性の線材２ｂからなる網目構造体２を備え、該網目構造体２の線材２ｂが変形させられることで網目２ａの幅を狭めて被処理材Ａを支持しかつ電気的に接触させられる表面処理用治具１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材を挿入可能な大きさの１以上の網目を有し、変形可能な導電性の線材からなる網目構造体を備え、
該網目構造体の線材が変形させられることで網目の幅を狭めて被処理材を支持しかつ電気的に接触させられる表面処理用治具。
【請求項２】
間隔を空けて配置され、間に前記網目構造体が着脱可能に張られる２以上の支持構造部材を備え、
該支持構造部材の少なくとも１つが導電性を有していて電源に接続される請求項１に記載の表面処理用治具。
【請求項３】
前記支持構造部材が、間隔調節可能に設けられている請求項２に記載の表面処理用治具。
【請求項４】
前記支持構造部材が、前記電源に接続されるベース部と、該ベース部に対して着脱可能に設けられ、前記網目構造体に接触してこれを支持する支持部とを備える請求項２または請求項３に記載の表面処理用治具。
【請求項５】
前記支持部が、前記被処理材と同じ素材からなる請求項４に記載の表面処理用治具。
【請求項６】
前記網目構造体が前記被処理材と同じ素材からなる請求項１から請求項５のいずれかに記載の表面処理用治具。
【請求項７】
前記表面処理用治具の前記網目構造体の網目に被処理材を挿入し、
前記網目構造体を変形させて網目の幅を狭めることで被処理材を支持させた状態の前記網目構造体および被処理材を電極部材とともに電解液内に浸漬し、
前記網目構造体と前記電極部材との間に電源を接続する表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理用治具および表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マグネシウム合金材製の製品の耐食性を改善するために、製品の表面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理が行われている。
そして、この陽極酸化処理において、被処理材に直接接触する部位にマグネシウム材製の接触材を着脱可能にネジ止めした陽極酸化処理用治具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１の治具は、弾性を有する二股の梁状の支持子柱材の先端に接触材をネジ止めし、接触材を被処理材に設けられた孔に挿入するとともに、支持子柱材の弾性によって被処理材を支持するようになっている。支持子柱材は、弾発力を有するピアノ線材によって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４０８８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接触材を挿入する孔を設けることができない被処理材、例えば、細長いスクリュやピンのような被処理材の場合には、特許文献１の治具では陽極酸化処理を行うことができないという不都合がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、細長いスクリュやピンのような被処理材に対しても容易に通電して表面処理を行うことができる表面処理用治具および表面処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、被処理材を挿入可能な大きさの１以上の網目を有し、変形可能な導電性の線材からなる網目構造体を備え、該網目構造体の線材が変形させられることで網目の幅を狭めて被処理材を支持しかつ電気的に接触させられる表面処理用治具を提供する。
【０００８】
本態様によれば、網目構造体の網目に被処理材を差し込み、網目構造体の素線を変形させることで網目の幅を狭め、被処理材を支持した状態で、電極を配置した電解液内に浸漬し、網目構造体と電極との間に通電することにより、被処理材に通電し、被処理材の表面処理を行うことができる。網目の幅を狭めて被処理材を支持することで、被処理材を安定して支持し、かつ、電気的な接触抵抗を低減して通電を容易にすることができる。
【０００９】
これにより、被処理材自体に固定用の孔が設けられない細長いスクリュやピンのような被処理材であっても容易に表面処理することができる。また、被処理材に接触する網目構造体の素線が細いので、表面処理時に皮膜が形成されない領域を減らし、被処理材全面にわたる表面処理を行うことができる。また、電解液内に浸漬されることにより、網目構造体自体にも皮膜が形成されるため再利用するためには皮膜の除去が必要となるが、素線から構成した網目構造体は使用金属量が少ないため、破断して処理後の被処理材を回収し、網目構造体自体は廃棄しても低コストで表面処理を行うことができる。
【００１０】
上記態様においては、間隔を空けて配置され、間に前記網目構造体が着脱可能に張られる２以上の支持構造部材を備え、該支持構造部材の少なくとも１つが導電性を有していて電源に接続されていてもよい。
このようにすることで、間隔を空けて配置された２以上の支持構造部材に網目構造体を、素線に張力をかけた状態に取り付けることにより、網目の幅を狭めて被処理材を支持し、かつ、導電性を有する支持構造部材から網目構造体に通電して表面処理を行うことができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記支持構造部材が、間隔調節可能に設けられていてもよい。
このようにすることで、２以上の支持構造部材間に掛け渡すように網目構造体を取り付けて、支持構造部材の間隔を広げることにより、網目構造体の素線に容易に張力をかけて、被処理材の支持と接触抵抗の低減とを簡易に行うことができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記支持構造部材が、前記電源に接続されるベース部と、該ベース部に対して着脱可能に設けられ、前記網目構造体に接触してこれを支持する支持部とを備えていてもよい。
このようにすることで、支持部および網目構造体を電解液内に浸漬し、ベース部は電解液外に配置して表面処理を行うことにより、皮膜の形成を、被処理材、網目構造体および支持部に限定し、ベース部における皮膜の形成を回避できる。その結果、支持部および網目構造体を交換することにより、表面処理を繰り返し行うことができる。
【００１３】
また、上記態様においては、前記支持部が、前記被処理材と同じ素材からなっていてもよい。また、上記態様においては、前記網目構造体が前記被処理材と同じ素材からなっていてもよい。
このようにすることで、表面処理時に電解液に浸漬される支持部から溶出する金属成分が被処理材の表面の皮膜に混入しても、不純物含有量を増加させることがない。その結果、異種金属材料の不純物としての含有が問題となる用途、例えば、医療用インプラントとして使用される被処理材の表面処理において、問題の発生を回避することができる。
【００１４】
また、本発明の他の態様は、前記表面処理用治具の前記網目構造体の網目に被処理材を挿入し、前記網目構造体を変形させて網目の幅を狭めることで被処理材を支持させた状態の前記網目構造体および被処理材を電極部材とともに電解液内に浸漬し、前記網目構造体と前記電極部材との間に電源を接続する表面処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、細長いスクリュやピンのような被処理材に対しても容易に通電して表面処理を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面処理用治具を示す平面図である。
【図２】図１の表面処理用治具に引張力を加えて変形させた状態を示す平面図である。
【図３】図１の表面処理用治具を用いて表面処理される被処理材の一例を示す図である。
【図４】図１の表面処理用治具から被処理材を解放する場合を説明する平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る表面処理用治具を含む表面処理装置を示す斜視図である。
【図６】図５の表面処理用治具の支持構造部材の変形例を示す斜視図である。
【図７】図５の表面処理用治具の支持構造部材の他の変形例の（ａ）取付状態、（ｂ）取り外し状態をそれぞれ示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係る表面処理用治具１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る表面処理用治具１は、図１に示されるように、細長いスクリュやピンのような被処理材Ａに表面処理を行うための治具であって、被処理材Ａを挿入可能な大きさの１以上の網目２ａを有する網目構造体２を備えている。
【００１８】
この網目構造体２は、導電性の材料からなる可撓性を有する線材２ｂにより構成されている。線材２ｂの材料は任意であるが、コンタミネーション抑制の観点から、被処理材Ａと同じ成分の金属であることが好ましい。線材２ｂは素線であってもよいし、素線を編んだり、組み合わせて重なり部分に超音波溶接を施すなどして接合されていたりしたものであってもよい。
【００１９】
網目構造体２としては、例えば、図１に示される構造のものを挙げることができる。
複数の平行四辺形の網目２ａを有し、それより小さい径寸法の被処理材Ａを挿入することができる。そして、図２に示されるように、菱形の網目２ａの対角方向に引っ張ることにより、菱形を潰すように変形させて、被処理材Ａを線材２ｂによって径方向に挟み、網目構造体２に固定することができるようになっている。
【００２０】
このように構成された本実施形態に係る表面処理用治具１によれば、図１に示されるように、網目構造体２のいずれかの網目２ａに被処理材Ａを配置して、図２に示されるように網目２ａの対角方向に引っ張ることにより、網目構造体２を構成している線材２ｂが変形して網目２ａが細長く変形し、被処理材Ａが線材２ｂによって半径方向に挟まれて固定される。
網目構造体２の線材２ｂは導電性を有しているので、網目構造体２を介して被処理材Ａに通電し、被処理材Ａに対して表面処理を行うことができる。
【００２１】
したがって、貫通孔が設けられないような細長いスクリュやピンのような被処理材Ａに対しても容易に通電して表面処理を行うことができるという利点がある。
この場合において、被処理材Ａの表面の内、網目構造体２の線材２ｂに接触している部分には表面処理が行われず、皮膜が形成されないが、線材２ｂが極めて細いため、皮膜が形成されない領域は極めて限定的である。また、被処理材Ａの内、比較的耐食性が求められない領域において網目構造体２の線材２ｂに接触するように、網目構造体２に対して被処理材Ａを配置することにすれば、表面処理の効果を最大限に達成することができる。
【００２２】
例えば、骨ＢにプレートＣを固定するために、骨Ｂに締結されるスクリュのような被処理材Ａの場合、図３に示すように、頭部の座面Ｄは、プレートＣに密着することによって体液が排除される部分であるために、比較的耐食性が要求されない領域となる。
【００２３】
また、本実施形態に係る表面処理用治具１によれば、可撓性を有する柔軟な線材２ｂからなる網目構造体２を備えているので、表面処理後に被処理材Ａを網目構造体２から取り外すには、網目構造体２に加えていた引張力を解除して、網目２ａの大きさを広げればよい。また、引張力を解除することなく、図４に破線Ｅで示される位置で切断することにより、処理材Ａを網目構造体２から解放することにしてもよい。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表面処理用治具１０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る表面処理用治具１０は、図５に示される表面処理装置１１に備えられている。
【００２５】
表面処理装置１１は、本実施形態に係る表面処理用治具１０と、負極（図示略）を備え処理溶液Ｆを貯留し、表面処理用治具１０によって支持された被処理材Ａを処理溶液Ｆ中に浸漬するための処理槽１２と、該処理槽１２内の処理溶液Ｆの温度を管理する恒温装置１３と、処理槽１２に設けられた負極と表面処理用治具１０との間に電圧を印加する電源１４とを備えている。
【００２６】
本実施形態に係る表面処理用治具１０は、図５に示されるように、上述した第１の実施形態に係る網目構造体２と、該網目構造体２を間に掛け渡すための２本の支持構造部材１５と、該支持構造部材１５を支持する固定プレート１６とを備えている。
【００２７】
支持構造部材１５は、例えば先端をＬ字状に湾曲させた丸棒状部材であって、固定プレート１６を貫通して固定プレート１６に固定されるようになっている。支持構造部材１５は、網目構造体２の網目２ａに挿入可能な外径寸法を有し、網目構造体２の最端部の網目２ａに引っ掛けて網目構造体２に張力を加えるようになっている。
【００２８】
固定プレート１６は、絶縁性の材料により構成され、処理槽１２の開口幅より長い長さ寸法を有し、処理槽１２の開口部に掛け渡すようにして載置することができるようになっている。
固定プレート１６を処理槽１２の開口部に載置すると、固定プレート１６に固定されている支持構造部材１５のＬ字状の先端が処理槽１２内に貯留されている処理溶液Ｆ内に浸漬されるようになっている。したがって、支持構造部材１５の先端近傍に網目構造体２を張っておくことにより、網目構造体２に支持された被処理材Ａを処理溶液Ｆ内に浸漬することができる。
【００２９】
このように構成された本実施形態に係る表面処理用治具１０を用いた表面処理方法について以下に説明する。
本実施形態に係る表面処理用治具１０を備える表面処理装置１１を用いて被処理材Ａの表面処理を行うには、被処理材Ａ、例えば、マグネシウム合金製のスクリュを、同じマグネシウム合金製の線径１ｍｍの線材からなる網目構造体２のいずれかの網目２ａに挿入する。
【００３０】
次いで、両端部の網目２ａに支持構造部材１５を挿入して、支持構造部材１５の間隔を広げることにより、網目構造体２に引張力を加えて変形させる。これにより、被処理材Ａを網目構造体２の線材２ｂで径方向に挟んで固定し、間隔が広げられた支持構造部材１５を固定プレート１６の貫通孔１６ａに貫通させて取り付ける。
【００３１】
この状態で、酸やアルカリなどで被処理材Ａおよび網目構造体２を処理した後、処理槽１２に処理溶液Ｆとして陽極酸化溶液を貯留して、恒温装置１３を作動させ、約２０℃に温度制御する。この状態で、表面処理用治具１０を下降させて、処理槽１２の開口部から処理溶液Ｆ内に被処理材Ａおよび網目構造体２を浸漬していき、固定プレート１６を処理槽１２の開口部の縁に載置する。そして、処理槽１２の負極（図示略）と電源１４の負極端子１４ａ、支持構造部材１５と電源１４の正極端子１４ｂとを電気的に接続する。
【００３２】
これにより、例えば、電流密度：１Ａ／ｄｍ２、到達電圧：２００Ｖで、２分間、表面処理を行うことにより、網目構造体２の線材２ｂと被処理材Ａとが接触していた部分を除き、被処理材Ａ全体に均一な陽極酸化被膜を形成することができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、単一の網目構造体２によって被処理材Ａを支持することとしたが、これに代えて、複数の網目構造体２によって、被処理材Ａを長手方向の複数箇所で支持することにしてもよい。このようにすることで、表面処理中の被処理材Ａをより安定して支持することができ、特に、表面処理中における被処理材Ａの振動を抑えることができるという利点がある。
【００３４】
また、本実施形態に係る表面処理用治具１０においては、Ｌ字状に湾曲した支持構造部材１５を採用したが、これに代えて、図６に示されるように、網目構造体２を引っ掛ける凹部１５ａを有する支持構造部材１５を採用してもよい。
【００３５】
また、処理溶液Ｆに浸漬される部分は陽極酸化されて酸化皮膜が形成され、導電性が低下してくるので、図７に示されるように、支持構造部材１５の網目構造体２を引っ掛ける支持部１５Ａと固定プレート１６に固定されるベース部１５Ｂとを別体として、着脱可能に取り付けることにしてもよい。着脱は、例えば、ネジ締結によって行えばよい。これにより、支持部１５Ａを交換するだけで、表面処理を繰り返し行うことができるという利点がある。
【００３６】
また、固定プレート１６に設けられた２つの貫通孔に２本の支持構造部材１５をそれぞれ固定することとしたが、これに代えて、２本の支持構造部材１５の間隔を調節する機構を設けることにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ  被処理材
１，１０  表面処理用治具
２  網目構造体
２ａ  網目
２ｂ  線材
１４  電源
１５  支持構造部材
１５Ａ  支持部
１５Ｂ  ベース部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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