(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極酸化される対象物の表面を陽極酸化する陽極酸化装置であって、
反応室を備え、該反応室は、前記対象物の少なくとも一部を該反応室内に配置するとともに反応流体を保持するようになっており、
さらに、
前記反応室と流体的に連通する移送室を備え、流体が、前記対象物に向けられた複数の進入口を通って該移送室から前記反応室に進入し、前記複数の進入口の各々は、前記流体を零度ではない少なくとも１つの鉛直角をなして前記対象物に向けるように配置されており、
さらに、
前記流体が前記反応室から前記移送室まで戻る流体帰還路を備えており、
前記反応室が陽極酸化の際に前記対象物を保持する固定具であり、該固定具は、前記反応室を覆うカバーを有しており、前記カバーは、前記複数の進入口を通って前記反応室に進入する前記流体を前記対象物の表面に向けるように成形された底面を有しており、
前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記流体が前記表面において入替るようになっており、
前記複数の進入口が、非導電性を有する前記反応室の環部を貫通している、陽極酸化装置。
【請求項２】
零度ではない前記少なくとも１つの鉛直角が、零度ではない少なくとも２つの鉛直角である、請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項３】
零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第１の角度が零度よりも大きく、かつ零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第２の角度が零度より小さいようにされた、請求項２に記載の陽極酸化装置。
【請求項４】
前記複数の進入口の各々が、前記流体を零度ではない少なくとも１つの水平角をなして前記対象物に向けるようにさらに配置される、請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項５】
零度ではない少なくとも１つの水平角が、零度ではない少なくとも２つの水平角である、請求項４に記載の陽極酸化装置。
【請求項６】
前記カバーの底面が複数の傾斜部を有する、請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項７】
前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記流体に前記対象物の表面から熱を除去せしめる、請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項８】
前記反応室の前記環部が、セラミック、プラスチック、ＰＶＣおよび繊維強化プラスチックのうちの少なくとも１つから構成される、請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項９】
前記複数の進入口が固定具内に在り、前記固定具がチタン製陰極環部をさらに備える、請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項１０】
前記チタン製陰極環部が前記反応室の前記環部に対して鉛直方向に隣接している、請求項９に記載の陽極酸化装置。
【請求項１１】
陽極酸化される対象物を保持する固定具であって、複数の進入口が形成された反応室を備えており、前記複数の進入口の各々が、電解質を、零度ではない少なくとも１つの鉛直角をなして前記対象物に向けるように配置されており、
該固定具は、前記反応室を覆うカバーを有しており、前記カバーは、前記複数の進入口を通って前記反応室に進入する流体を前記対象物の表面に向けるように成形された底面を有しており、
前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記流体が前記表面において入替るようになっており、
前記複数の進入口が、非導電性を有する前記反応室の環部を貫通している、固定具。
【請求項１２】
零度ではない前記少なくとも１つの鉛直角が、零度ではない少なくとも２つの鉛直角である、請求項１１に記載の固定具。
【請求項１３】
零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第１の角度が零度よりも大きく、かつ零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第２の角度が零度より小さいようにされた、請求項１２に記載の固定具。
【請求項１４】
前記複数の進入口の各々が、前記電解質を零度ではない少なくとも１つの水平角をなして前記対象物に向けるようにさらに配置される、請求項１３に記載の固定具。
【請求項１５】
零度ではない少なくとも１つの前記角度が、零度ではない少なくとも２つの水平角である、請求項１４に記載の固定具。
【請求項１６】
前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記電解質に前記反応面から熱を除去せしめる、請求項１５に記載の固定具。
【請求項１７】
前記カバーの底面が複数の傾斜部を有する、請求項１６に記載の固定具。
【請求項１８】
前記反応室の前記環部が、セラミック、プラスチック、ＰＶＣおよび繊維強化プラスチックのうちの少なくとも１つから構成されるとともに、当該固定具がチタン製陰極環部をさらに備える、請求項１１に記載の固定具。
【請求項１９】
前記チタン製陰極環部が前記反応室の前記環部に対して鉛直方向に隣接している、請求項１７に記載の固定具。
【請求項２０】
対象物を陽極酸化する陽極酸化方法であって、反応流体を複数の経路および反応室を覆うカバーの底面に沿わせて前記対象物の表面に向けることを含み、
前記反応流体が表面において入替るように、前記複数の経路の各々が零度ではない少なくとも１つの鉛直角のうちの１つをなしており、
前記反応流体を複数の経路に沿わせて前記対象物に向ける際において、前記反応流体を、前記反応室の環部に通して向けることを含む、陽極酸化方法。
【請求項２１】
反応流体を複数の経路に沿わせるとともに零度ではない少なくとも１つの鉛直角のうちの１つをなして前記対象物に向ける際において、反応流体を複数の経路に沿わせて前記対象物に向けることを含み、前記複数の経路の各々が零度ではない少なくとも２つの鉛直角のうちの１つをなしている、請求項２０に記載の陽極酸化方法。
【請求項２２】
零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第１の角度が零度よりも大きく、かつ零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第２の角度が零度より小さいようにされた、請求項２１に記載の陽極酸化方法。
【請求項２３】
前記複数の経路の各々が、零度ではない少なくとも１つの水平角をなしている、請求項２１に記載の陽極酸化方法。
【請求項２４】
零度ではない前記少なくとも１つの水平角が、零度ではない少なくとも２つの水平角である、請求項２３に記載の陽極酸化方法。
【請求項２５】
熱を前記対象物の表面から除去することをさらに含む、請求項２０に記載の陽極酸化方法。
【請求項２６】
前記反応流体を複数の経路に沿わせて前記対象物に向ける際において、前記反応流体を、陰極環部に対して鉛直方向に隣接する前記反応室の前記環部に通して向ける、請求項２３に記載の陽極酸化方法。
【請求項２７】
前記反応流体を複数の経路に沿わせて前記対象物に向ける際において、前記反応流体を、チタン製陰極環部に対して鉛直方向に隣接する前記反応室の前記環部に通して向ける、請求項２３に記載の陽極酸化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に被膜を金属製部品に電解形成する技術に関する。より具体的には、本発明は、反応媒体（電解質）における溶解金属イオンを金属製基材（陰極）に陰極析出させること、または金属製基材（陽極）を付着性セラミック被膜（酸化フィルム）へと陽極転化させることによって被膜を金属製基材に電解形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの金属製の構成要素または部品が最終的な表面処理を必要とすることは周知である。かかる表面処理は、その部品の１または２以上の特性、例えば熱抵抗、防食性、耐摩耗性、硬度、導電性若しくは潤滑性を改善することによって、または単に外見上の価値を増大させることによって、部品の機能性を向上させるとともに部品の寿命を延ばす。
【０００３】
典型的に表面処理を施した部品の一例は、燃焼機関において用いられるアルミニウム製ピストンヘッドである。（本明細書において記載される「アルミニウム製構成要素」とは、少なくとも一部にアルミニウムを含有する構成要素であり、アルミニウム合金もそれらに含まれる。）かかるピストンヘッドは燃焼領域に接触し、したがって比較的高温のガスに暴露される。アルミニウム材は高い内部応力を受けるようになり、結果的に金属構造が変形または変化しうるとともに、部品の機能性および寿命に負の影響を与えうる。陽極酸化被膜の形成処理（陽極処理）によって、アルミニウム製ピストンが満足に機能しなくなるリスクが低減されることは周知である。したがって、多くのアルミニウム製ピストンヘッドは陽極処理されている。
【０００４】
ピストンヘッドの陽極処理には欠点がある。直流の電流または電圧を伴う従来の陽極処理は、陽極被膜を付与することによって初期のアルミニウム材表面の表面粗さを増大させる。燃焼機関の排気におけるＶＯＣ（揮発性有機化合物）の量は、陽極処理されたアルミニウム製ピストンの表面仕上げと相互に関連する。すなわち、表面粗さがより大きいと、より多くの割合の有機化合物が微細なキャビティにより容易に捕捉されうるので、燃焼効率が低化する。したがって、円滑な表面が要求されるものの、そのことは陽極処理によって常に提供されうるとは限らない。
【０００５】
従来の陽極処理は、アルミニウム材を典型的には硫酸から構成される酸電解質に、または硫酸およびシュウ酸と混合された電解質にさらすことを含む。濃度および温度がより高いと、通常は形成速度が顕著に低下する。また、形成電圧は、温度がより高くなるのに従って低下し、このことは、酸化フィルムの稠密性および技術的特性に悪影響をもたらす。
【０００６】
陽極処理の過程を（比較的）低温かつ相当な高電流密度において行うことによって、稠密性および被膜性能（高硬度および高耐摩擦性）に係る技術的品質が増大する。陽極処理は顕著な量の熱を発生させる。熱は、アルミニウム材の陽極処理における発熱特性および陽極処理に対するアルミニウム材の抵抗作用の結果として生じる。
【０００７】
電解質は酸性であり、したがってアルミニウム酸化物を化学的に溶解させる。したがって、被膜（アルミニウム酸化物）の正味の形成作用は、アルミニウムがアルミニウム酸化物になる電解化成（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）作用と、生成されたアルミニウム酸化物の化学的溶解作用との間のバランスに応じて定まる。化学的溶解作用の速度は熱とともに増大する。したがって、全体の発熱量は、このバランスと、陽極被膜の最終的な品質とに影響を与える。熱は、アルミニウム製部品の近傍における電解質の過度の発熱を防ぐ速度において発生領域から大部分の溶液（ｂｕｌｋ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）へと分散されるべきである。形成作用と溶解作用との間のバランスが適切に取れずに溶解作用が有利である場合には、合金部分を電解質に暴露する孔が酸化物層において成長する場合がある。
【０００８】
従来技術において、アルミニウム材表面に発生する熱は、空気攪拌作用によって、またはアルミニウム材の酸化作用が生じている電解質を機械的にかき混ぜることによって分散され、所望のバランスに達するのを補助している。熱を分散させる他の手法は、電解質をアルミニウム材表面に向かって噴霧することによってなされる（特許文献１および特許文献２）。電解質は９０度の角度をなしてアルミニウム材表面に噴霧され、熱を発生領域に向けて移動させるとともに、次いでアルミニウム材表面から対称に離して分散させる。熱を分散させる他の手法は、電解質をアルミニウム製基材上方に汲上げることである（特許文献３）。電解質は、アルミニウム材表面に対して平行に移動し、電解質が最終的にアルミニウム材表面から離れて分散される前に、熱をアルミニウム製基材の下方部から全表面にわたって移動させる。
【０００９】
特許文献４は従来技術に対して顕著に進歩していて、反応媒体を対電極（陰極）における孔に通して金属製基材（構成要素）に向けて１５度と９０度との間の水平角、好ましくは６０度と７０度との間の水平角をなして噴霧することを教示する。なお、同文献の内容は参照することにより本明細書の記載に代える。本明細書において記載される「水平角」には、水平面における構成要素までの水平方向の最短距離に対する角度が含まれ、零度の水平角は、構成要素までの最短距離である水平方向の直線に沿う。
このシステムは、容器下方の大部分の溶液から反応室を通って貯蔵槽に戻る反応媒体の流れを付与する。反応媒体は或る水平角をなして作用電極に向かって移動するので、熱および反応生成物は作用電極から離れて散逸させられる。電解質は格納されるとともに、摂氏−１０度から摂氏４０度までの範囲の適切な処理温度に冷却される。このシステムは、従来技術に対して実質的に改善されていた。しかしながら、この過程において溶解された金属は、対電極（陰極）における孔に貼付く（ｐｌａｔｅ）ことがあり、このことは、洗浄処理が行われない場合に目詰まりを引起こしうる。
処理時間をさらに短縮するとともに、高い形成作用の可能性を備え、最低限の操作によって所望の品質および堅固さを有する被膜を得るための陽極処理方法および陽極処理装置が望まれている。好ましくは、この陽極処理方法および陽極処理装置は、内部環境および外部環境に対する電解質の影響を低減する閉ループをなす工程設計により構成されるとともに製造コストを低減するであろう。好ましくは、この陽極処理方法は、陽極処理されている構成要素の近傍から熱をさらに除去するとともに、反応流体が通るノズルの目詰まりを防ぐであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５５３４１２６号明細書
【特許文献２】米国特許第５０３２２４４号明細書
【特許文献３】米国特許第５１７３１６１号明細書
【特許文献４】米国特許第６１２６８０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、新規の電解処理装置、電解処理方法およびそれらに用いられる固定具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様に従って、構成要素の表面を電解処理する電解処理装置は、反応室、移送室および流体帰還路を備える。反応室は構成要素の少なくとも一部を反応室内に配置するようになっていて、反応流体を保持する。移送室は、反応室と流体的に連通している。流体は、移送室から、構成要素に向けられた複数の進入口を通って反応室に進入する。各進入口は、流体を零度ではない少なくとも１つの鉛直角をなして構成要素に向けるように配置される。この流体は、反応室から流体帰還路を通って移送室に戻る。
【００１３】
本発明の第２の態様に従って、構成要素を陽極処理する固定具は、複数の進入口が形成された反応室を備える。各進入口は、電解質を零度ではない少なくとも１つの鉛直角をなして構成要素に向ける。
【００１４】
本発明の第３の態様に従って、構成要素を電解処理する電解処理方法は、反応流体を複数の経路に沿わせて構成要素に向けることを含む。各経路は、零度ではない少なくとも１つの鉛直角のうちの１つをなす。
【００１５】
種々の代替的な態様において、零度ではない前記少なくとも１つの鉛直角は、零度ではない少なくとも２つの鉛直角であり、それらの角度は、零度よりも大きいか若しくは小さいか、またはそれら両方である。
【００１６】
他の代替的な態様において、複数の進入口は、零度ではない少なくとも１つの水平角をなして、或いは零度よりも大きいか若しくは小さいか、またはそれら両方である、少なくとも２つの或る水平角をなして、流体を構成要素に向ける。
【００１７】
他の実施形態において、反応室は、流体を構成要素の表面に向けるように成形された、例えば複数の傾斜部を有してなる底面を備えたカバーを有する固定具である。
【００１８】
他の代替的な態様において、複数の進入口と、カバーの底面とが協働して、流体が構成要素の表面において入替る（ｒｅｆｒｅｓｈ）ようにさせるか、若しくは流体によって構成要素の表面から熱を除去せしめるようにするか、またはそれら両方を行う。
【００１９】
種々の代替的な態様において、進入口が非導電性物質、例えばセラミック、プラスチック、ＰＶＣおよび繊維強化プラスチックを貫通しているか、若しくは固定具が前記非導電性物質に対して鉛直方向に隣接しうるチタン製陰極環部をさらに備えているか、またはそれら両方である。
【００２０】
より具体的には、１番目の発明によれば、構成要素の表面を電解処理する電解処理装置であって、
反応室を備え、該反応室は、前記構成要素の少なくとも一部を該反応室内に配置するとともに反応流体を保持するようになっており、
さらに、
前記反応室と流体的に連通する移送室を備え、流体が、前記構成要素に向けられた複数の進入口を通って該移送室から前記反応室に進入し、前記複数の進入口の各々は、前記流体を零度ではない少なくとも１つの鉛直角をなして前記構成要素に向けるように配置されており、
さらに、
前記流体が前記反応室から前記移送室まで戻る流体帰還路を備える、電解処理装置が提供される。
【００２１】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、零度ではない前記少なくとも１つの鉛直角が、零度ではない少なくとも２つの鉛直角である。
３番目の発明によれば、２番目の発明において、零度ではない少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第１の角度が零度よりも大きく、かつ零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第２の角度が零度より小さいようにされている。
４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記複数の進入口の各々が、前記流体を零度ではない少なくとも１つの水平角をなして前記構成要素に向けるようにさらに配置される。
５番目の発明によれば、４番目の発明において、零度ではない前記少なくとも１つの水平角が、零度ではない少なくとも２つの水平角である。
６番目の発明によれば、１番目の発明において、前記複数の進入口の各々が、前記流体を零度ではない少なくとも１つの水平角をなして前記構成要素に向けるようにさらに配置される。
７番目の発明によれば、１番目の発明において、前記反応室が前記反応室を覆うカバーを有する固定具であり、前記カバーは、前記複数の進入口を通って前記反応室に進入する前記流体を前記構成要素の表面に向けるように成形された底面を有する。
８番目の発明によれば、７番目の発明において、前記カバーの底面が複数の傾斜部を有する。
９番目の発明によれば、７番目の発明において、前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記流体が前記表面において入替るようにする。
１０番目の発明によれば、２番目の発明において、前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記流体に前記構成要素の表面から熱を除去せしめる。
１１番目の発明によれば、７番目の発明において、前記複数の進入口が第１の非導電性物質を貫通している。
１２番目の発明によれば、１１番目の発明において、前記第１の非導電性物質が、セラミック、プラスチック、ＰＶＣおよび繊維強化プラスチックのうちの少なくとも１つから構成される。
１３番目の発明によれば、１１番目の発明において、前記複数の進入口が固定具内に在り、前記固定具がチタン製陰極環部をさらに備える。
１４番目の発明によれば、１３番目の発明において、前記チタン製陰極環部が前記第１の非導電性物質に対して鉛直方向に隣接している。
１５番目の発明によれば、１番目の発明において、前記複数の進入口が第１の非導電性物質を貫通しており、前記反応室が固定具であるとともに前記複数の進入口が前記固定具を貫通しており、前記固定具がチタン製陰極環部をさらに備える。
１６番目の発明によれば、１５番目の発明において、前記チタン製陰極環部が前記第１の非導電性物質に対して鉛直方向に隣接している。
【００２２】
１７番目の発明によれば、構成要素を陽極処理する固定具であって、複数の進入口が形成された反応室を備えており、前記複数の進入口の各々が、電解質を零度ではない少なくとも１つの鉛直角をなして前記構成要素に向けるように配置される、固定具が提供される。
１８番目の発明によれば、１７番目の発明において、零度ではない前記少なくとも１つの鉛直角が、零度ではない少なくとも２つの鉛直角である。
１９番目の発明によれば、１８番目の発明において、零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第１の角度が零度よりも大きく、かつ零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第２の角度が零度より小さいようにされている。
２０番目の発明によれば、１９番目の発明において、前記複数の進入口の各々が、前記流体を零度ではない少なくとも１つの水平角をなして前記構成要素に向けるようにさらに配置される。
２１番目の発明によれば、２０番目の発明において、零度ではない前記少なくとも１つの水平角が、零度ではない少なくとも２つの水平角である。
２２番目の発明によれば、２０番目の発明において、当該固定具が前記反応室を覆うカバーを有しており、前記カバーは、前記電解質を前記構成要素の反応面に向けるように配置された底面を有する。
２３番目の発明によれば、２２番目の発明において、前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記電解質が前記反応面において入替るようにする。
２４番目の発明によれば、２３番目の発明において、前記複数の進入口と前記カバーの底面とが協働して、前記電解質に前記反応面から熱を除去せしめる。
２５番目の発明によれば、２４番目の発明において、前記カバーの底面が複数の傾斜部を有する。
２６番目の発明によれば、２２番目の発明において、前記複数の進入口が第１の非導電性物質を貫通している。
２７番目の発明によれば、２６番目の発明において、前記第１の非導電性物質が、セラミック、プラスチック、ＰＶＣおよび繊維強化プラスチックのうちの少なくとも１つから構成されるとともに、当該固定具がチタン製陰極環部をさらに備える。
２８番目の発明によれば、２５番目の発明において、前記チタン製陰極環部が前記第１の非導電性物質に対して鉛直方向に隣接している。
【００２３】
２９番目の発明によれば、構成要素を電解処理する電解処理方法であって、反応流体を複数の経路に沿わせて前記構成要素に向けることを含み、前記複数の経路の各々が零度ではない少なくとも１つの鉛直角のうちの１つをなしている、電解処理方法が提供される。
３０番目の発明によれば、３０番目の発明において、反応流体を複数の経路に沿わせるとともに零度ではない少なくとも１つの鉛直角のうちの１つをなして前記構成要素に向ける際において、反応流体を複数の経路に沿わせて前記構成要素に向けることを含み、前記複数の経路の各々が零度ではない少なくとも２つの鉛直角のうちの１つをなしている。
３１番目の発明によれば、３０番目の発明において、零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第１の角度が零度よりも大きく、かつ零度ではない前記少なくとも２つの鉛直角のうちの少なくとも第２の角度が零度より小さいようにされている。
３２番目の発明によれば、３０番目の発明において、前記複数の経路の各々が、零度ではない少なくとも１つの水平角をなしている。
３３番目の発明によれば、３２番目の発明において、零度ではない前記少なくとも１つの水平角が、零度ではない少なくとも２つの水平角である。
３４番目の発明によれば、３３番目の発明において、前記反応流体が表面において入替るようにすることをさらに含む。
３５番目の発明によれば、３４番目の発明において、熱を前記構成要素の表面から除去することをさらに含む。
３６番目の発明によれば、３２番目の発明において、前記反応流体を複数の経路に沿わせて前記構成要素に向ける際において、前記反応流体を第１の非導電性物質に通して向ける。
３７番目の発明によれば、３２番目の発明において、前記反応流体を複数の経路に沿わせて前記構成要素に向ける際において、前記反応流体を、陰極環部に対して鉛直方向に隣接する第１の非導電性物質に通して向ける。
３８番目の発明によれば、３２番目の発明において、前記反応流体を複数の経路に沿わせて前記構成要素に向ける際において、前記反応流体を、チタン製陰極環部に対して鉛直方向に隣接する第１の非導電性物質に通して向ける。
【００２４】
以下の図面、詳細な説明および添付の特許請求の範囲を参照すると、本発明の他の主要な特徴および利点が、当該技術分野に属する当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を実施する一般的な方法のブロック図である。
【図２】本発明を実施する処理容器を示す概略断面図である。
【図３】好適な実施形態に係る対電極を示す、或る角度をなした断面図である。
【図４】好適な実施形態に係る対電極を示す斜視図である。
【図５】好適な実施形態に従って、取付固定具に取付けられた作用電極を示す鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、本発明の適用例において以下の詳細な説明に記載され、または図面に表された構成部品の構造および配列の細部に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態によることも可能であり、種々の態様において実施され、または実行されうる。また、本明細書において採用される言葉の表現および用語は本発明を説明する目的のためであって、限定的に解釈されるべきではないことを理解されたい。同様の構成部品を示すために同様の参照符号が用いられる。
【００２７】
特定の固定具によりアルミニウム部品を陽極処理するための特定の陽極処理システムおよび陽極処理方法を参照して本発明について説明するが、本発明は他の陽極処理システムおよび陽極処理方法とともに実施可能であるとともに、他の固定具に保持された他の材料を含む他の部品を陽極処理するために用いられうることがまず始めに理解されるべきである。
【００２８】
本明細書において記載される「陽極処理方法」および「陽極処理装置」は、一般的に特許文献４の従来技術に則しているが、後述する変更点を有している。一般的な陽極処理方法および陽極処理システムを図１のブロック図により示す。陽極処理作用は処理容器１００において発生する（より詳細に後述する）。作用電極１０２（すなわち、陽極処理されるようになる部分）は、処理容器１００の一部である反応容器１０４内に配置される。陽極処理を行った後、構成要素または部品１０２は浄化タンク１１０に移動されて、浄化タンク１１０において、作用電極１０２が、浄化水貯蔵槽１１２から１組の噴霧ノズル１１８を通って浄化室１１６内へとポンプ１１４によって汲み上げられる水により浄化される。浄化水は浄化水出口１１９を通って浄化室１１６を離れ、浄化水貯蔵槽１１２に戻る。作用電極または部品１０２は、浄化処理の間、所定の位置に機械的に保持される。浄化処理を行った後、作用電極１０２は乾燥容器１２０に搬送され、乾燥容器１２０において、作用電極１０２は、幾つかの乾燥空気進入口１２４を通って乾燥容器１２０内に汲上げられるヒータ１２２からの高温の空気により乾燥される。本明細書において記載される「構成要素」には、処理されるまたは陽極処理されるデバイスまたは対象物が含まれる。
【００２９】
代替的な態様は、複数の工程（例えば陽極処理および浄化処理）を単一の容器において行うこと、または品質管理の手段として構成要素を検査する部署を（例えば乾燥容器１２０に続いて）付与することを含む。この検査工程は、公知の技術、例えばニューラルネットワーク解析を利用して自動的に行ってもよい。
【００３０】
ここで図２を参照すると、外方円形移送室２０１および内方反応容器１０４を含む、処理容器１００および関連する構成要素の概略的な断面が示されている。反応媒体（電解質溶液）は、処理容器１００の下方に配置されていて処理容器１００と流体的に連通している反応媒体貯蔵槽２０２から幾つかの進入口チャネル２０５を通って移送室２０１まで圧力ポンプ２０３により移送される。代替的な態様は他の形状をなした室を含むとともに、異なる位置に在る進入口および出口を含む。本明細書において記載される「流体的な連通」には、流体が或る位置または容器から他の位置または容器へと流れることができる経路または接続部が含まれる。本明細書において記載される「反応室」には、処理されるべきまたは陽極処理されるべき構成要素が配置される容器が含まれる。本明細書において記載される「移送室」には、電解質または流体を格納するとともにそれらを反応室へと移動させる容器およびパイプなどが含まれる。
【００３１】
移送チャネル２０１および反応容器１０４は内壁によって隔離されており、内壁は、不活性物質から構成される下方部２０６と、一部が対電極をなすとともに一部が（従来技術とは異なり）非導電性注入環部をなしていて１組の反応媒体進入口またはノズル２１０が形成された上方部２０７とからなる。或いは、壁部全体が電極であってもよい。反応媒体は、部分２０７を貫通する反応媒体進入口またはノズル２１０を通って反応容器１０４に進入する。反応媒体は、零度ではない水平角をなすとともに、（従来技術とは異なり）構成要素、部品、アルミニウム製基材または作用電極１０２の表面に対し、零度ではない鉛直角をなして反応容器１０４に進入する。前記部品に対する水平角は、１５度から９０度まで（または−１５度から−９０度まで）、好ましくは６０度から７０度まで（または−６０度から−７０度まで）の範囲内である。前記構成要素に対する鉛直角は、１５度から８５度まで、好ましくは２０度から４０度までの範囲内である。本明細書において記載される「鉛直角」には水平方向に対する角度が含まれ、上向きの鉛直角は零度よりも大きく、下向きの鉛直角は零度よりも小さい。
【００３２】
反応媒体は反応媒体出口２１２を通って反応容器１０４を離れ、反応媒体貯蔵槽２０２に戻る。（部分２０６および部分２０７から構成される）内壁および外壁２１３は底壁２１４に固定されている。壁部２０６，２１３，２１４は不活性物質、例えばポリプロピレンから構成されている。反応容器１０４は可動式頂部蓋部によって閉塞されており、可動式頂部蓋部は、不活性物質、例えばポリプロピレンから構成されているとともに、カバー蓋部２１９および取付固定具２２０を備えており、作用電極１０２がこの可動式頂部蓋部内に配置される。取付固定具２２０は交換可能であるとともに、陽極処理される特定の部品または作用電極１０２のために特別に形成されている。本明細書において記載される「固定具」には、反応室並びに壁部、進入口、カバー、陰極および接続部などが含まれる。本明細書において記載される「（反応室または固定具の）カバー」には、チャンバからなる反応室に被さる表面部分が含まれ、部分的に開放していてもよく、若しくはカバーを通って延在する構成要素を有していてもよく、またはそれら両方であってもよい。
【００３３】
作用電極１０２の上方部は空気に暴露されていて、処理の間に作用電極１０２に集積する熱の分散作用を向上させている。作用電極１０２における被膜の選択的な形成作用は、従来技術に則した態様、特に特許文献４の図３および図４において、例えば頂部マスクなどを用いて得ることができる。取付用およびマスキング用のデバイスは、特許文献４に記載されるように金属製基材において被膜を高速で選択的に形成するのを可能にする。
【００３４】
反応媒体は、反応生成物（熱）が金属製基材（作用電極）から除去されるような態様により、対電極における孔を通して金属製基材に向けて噴霧される。図３は、注入環部３０１の断面図を水平方向に対して或る角度をなして示している。複数の進入口１００１は水平方向において６０度と７０度との間の角度をなして示されている。また、これら進入口１００１は、より詳細に後述するように零度ではない鉛直角をなしている。
【００３５】
反応媒体は、特許文献４に記載されるように硫酸および適切な有機酸のうちの少なくとも一方の溶液であってよい。電解質は、好ましくは格納されて適切な処理温度まで冷却されるとともに、適切な流速で反応室内に汲上げられる。電解質が流れる方向はアルミニウム材表面に向いていて、そのため熱が熱発生領域から離れて移送される。電解質は、構成要素、例えばアルミニウム製ピストンに向いた対電極を通って、外方円形進入口室における反応箇所へと移送される。対電極には、反応室に至る１〜５０、好ましくは１０〜３０の移送進入口が形成されている。対電極は整流器に接続されていて、陰極（負極）として作用する。特許文献４に記載されているもののようなパルス電流パターンを用いるのが好ましい。
【００３６】
図３を再び参照すると、内壁の部分２０７の注入環部３０１の断面図が示されている。注入環部３０１には進入口１００１が形成されており、その断面は、進入口１００１の鉛直角に等しい角度をなしている。断面図が或る水平角をなしている場合には、進入口は長円形に現れるであろう。これら進入口１００１は、水平方向において６０度と７０度との間の角度をなしていて、したがって、流体を零度ではない水平角をなして構成要素に向ける。本明細書において記載される「構成要素に向けられる」には、構成要素までの最短距離が短縮されるように構成要素に直接的に、または傾斜して向けられることが含まれる。
【００３７】
好適な実施形態において、進入口１００１は非導電性物質を貫通している。かかる非導電性物質の例は、セラミック、プラスチック、ＰＶＣ、繊維強化プラスチックなどを含む。好適な実施形態は、注入環部３０１の全体が非導電性を呈することを提供する。他の実施形態は、進入口１００１の間の部分が導電性を呈することを提供する。本明細書において記載される「非導電性」には、処理に用いられる電圧において電気的に絶縁されうる材料が含まれる。
【００３８】
注入環部３０１および陰極（または対電極）４０１を備える部分２０７の斜視図が図４に示される。陰極４０１はチタンから構成されるのが好ましく、（従来技術とは異なり）注入環部３０１に対して鉛直方向に隣接していて注入環部３０１の直下に在る。他の実施形態においては、（なお注入環部３０１に対して鉛直方向に隣接していて）注入環部３０１の直上に在るか、または進入口１００１の間に隣接して配置される陰極４０１が設けられる。本明細書において記載される「鉛直方向に隣接する」とは、鉛直方向における近接状態、接触状態、または近傍に在る状態を含む。
【００３９】
これら進入口は陰極を通っていないので、合金化された材料を処理する際に陽極処理溶液に進入する溶解金属が貼付くことによって進入口が目詰まりする可能性はより低い。むしろ、本発明を採用することによって、望ましくない貼付作用が主として重要ではない領域、例えば環部４０１または環部３０１の表面に制限されるようになる。
【００４０】
進入口は、零度ではない鉛直角をなしていて、したがって流体を零度ではない鉛直角をなして構成要素に向ける。図５は、好適な実施形態に係る固定具２２０における構成要素１０２の鉛直断面図を示している。進入口１００１は、好ましくは２０度から４０度までの鉛直角をなして示されている。進入口１００１は長円形をなして現れており、なぜなら、この断面は零度の水平角をなしており、進入口１００１は零度ではない水平角をなしているからである。代替的な実施形態は、負の鉛直角と、零度ではない２以上の鉛直角と、零度ではない２以上の水平角のうちの少なくとも１つを進入口１００１に対して付与する。例えば、交互に位置する進入口ごとに、それぞれ３０度および−３０度の鉛直角をなしうる。
【００４１】
構成要素１０２はピストンであり、固定具２２０におけるスペーサ５０１によって所定位置に支持される。反応流体は、矢印５０３によって示されるように進入口１００１を通って進入する。進入口１００１は非導電性環部３０１を貫通している。非導電性環部３０１は、陰極４０１に対して鉛直方向に隣接して配置されている。カバー５０５は、固定具２２０の上方に配置され、流体はカバー５０５と固定具２２０との間を通過する。従来技術とは異なり、カバー５０５の底面は、上向きの傾斜部を備えることにより、流体をピストン１０２に向けるように成形されている。より具体的には、カバー５０５の底面は、第１の傾斜領域５０７および第２の傾斜領域５０８を含んでいる。これら傾斜領域５０７，５０８は、組合されて零度ではない平均傾斜部を形成している。代替的な態様においては単一の傾斜部が設けられ、若しくは複数の傾斜部がそれら傾斜部どうしを結合する急激な移行部とともに設けられ、または傾斜が連続的に変化する傾斜部が設けられる。本明細書において記載される「カバーの底面」とは、反応流体に最も近位に在るカバーの表面である。
【００４２】
流体は、矢印５１０で示されるようにカバー５０５の底面によって、および進入口１００１によってピストン１０２に向けられる。流体は、矢印５１１，５１２で示される経路に沿って格納室まで戻る。カバー５０５の底面の形状および進入口の方向５０３は、矢印５１０，５１１が示されている箇所に層流を形成するのを補助している。
【００４３】
したがって、本発明は、零度ではない鉛直角および水平角をなすとともに、非導電性物質を貫通する進入口またはノズルを固定具に設けている。零度ではない角度は、カバーの傾斜底面と協働して、電解質がピストンにおける環形溝に流れ込めるようにするとともに、電解質溶液が陽極処理領域の界面において入替れるようにする。矢印５１０，５１１で示されるこの電解質の流れの循環作用は、電解質が熱を効果的に除去できるようにするとともに、流体（電解質）がアルミニウム材の表面において入替れるようにして、稠密の酸化物構造体を形成する。さらに、この協働作用は、電解質が陽極処理界面において補充されるのさえも補助し、電解質注入ノズルの間におけるいかなる潜在的なホットスポットをも減少させる。本明細書において記載される「表面における流体の入替」とは、新しい流体を反応面に向けることを含む。種々の代替的な態様は、カバーの傾斜底面の有無、および非導電性進入口環部の有無にかかわらず、零度ではない鉛直角を零度の水平角とともに有している。他の代替的な態様は、零度ではない鉛直角の有無、零度ではない水平角の有無、およびカバーの傾斜底面（すなわち、零度ではない平均傾斜）の有無にかかわらず、非導電性進入口環部を有している。追加の代替的な態様は、非導電性進入口環部の有無、零度ではない鉛直角の有無、零度ではない水平角の有無にかかわらず、流体を構成要素に向けるカバーの底面（例えば傾斜底面）を有することを含む。
【００４４】
意図される本発明の範囲内に含まれる多数の変更が本発明になされうる。したがって、前述した目的および利点を完全に充足する電気鍍金を行う電気鍍金システムおよび電気鍍金方法のための陽極処理方法および陽極処理装置が、本発明に従って提供されることが明らかであるべきである。本発明についてその特定の実施形態とともに説明したが、多くの代替物、変更物および変形物が当業者にとって明らかであることは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲に係る本発明の精神および広範な範囲内に含まれる、かかる代替物、変更物および変形物のすべてを享受することが意図されている。
【符号の説明】
【００４５】
１００    処理容器
１０２    作用電極
１０４    反応容器
２０１    移送室
２２０    固定具
３０１    注入環部
４０１    陰極環部
５０５    カバー
５０７    傾斜領域
５０８    傾斜領域
１００１    進入口
【図１】
0005932241.tif 000002
【図２】
0005932241.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005932241.tif 000005
【図５】
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