(57)【要約】 【課題】  電解複合研磨したアルミニウム合金円筒管１の外周面に白変色（化学的な溶解作用で粗面化した箇所）が発生するのを防止し、ＯＰＣドラムの製造歩留まりを向上させる。【解決手段】  電解複合研磨に用いる電解液（硝酸ナトリウム水溶液）が、電解複合研磨装置を出た後、沈殿槽１６，２０及びフィルター槽２２を含む液路を循環して再び前記電解複合研磨装置に戻されるようになってる。ｐＨ測定器１７により測定した電解液のｐＨ値が、基準値（ｐＨ６〜８の範囲で適宜設定される）を超えている場合、その超過量に応じて、薬品槽１８から第１沈殿槽１６に硝酸が供給され、ｐＨ調整が行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定寸法に押し出し及び抽伸したアルミニウム合金円筒管の外周面をセンタレス研磨した後、電解複合研磨し、続いて洗浄及び乾燥を行うＯＰＣドラムの製造方法において、前記電解複合研磨に用いる電解液が、電解複合研磨装置を出た後、沈殿槽及びフィルター槽を含む液路を循環して再び前記電解複合研磨装置に戻されるようになっていて、電解液に酸を添加することにより、電解複合研磨を行っている間、前記電解複合研磨装置に戻される電解液のｐＨを６〜８の範囲内に保つことを特徴とするＯＰＣドラムの製造方法。
【請求項２】
前記電解液が硝酸ナトリウム水溶液であり、前記沈殿槽の電解液に硝酸を添加し、該沈殿槽から出た電解液をフィルター槽で濾過した後、電解複合研磨装置に戻すようにしたことを特徴とする請求項１に記載されたＯＰＣドラムの製造方法。
【請求項３】
電解液を前記フィルター槽に圧送し、槽中に設置された濾紙と濾布を通して濾過し、添加した硝酸と電解液中の水酸化アルミニウムによって生成したゲル状の硝酸アルミニウムを除去することを特徴とする請求項２に記載されたＯＰＣドラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定寸法に押し出し及び抽伸したアルミニウム合金円筒管の外周面をセンタレス研磨した後、電解複合研磨し、続いて洗浄及び乾燥を行うＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ  ｐｈｏｔｏ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ドラムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記非特許文献１には、アルミニウム合金円筒管をセンタレス研磨した後、電解複合研磨することにより、表面特性に優れたＯＰＣドラムを製造できることが記載されている。
センタレス研磨（心なし研磨）では、ブレード上にアルミニウム合金円筒管を配置し、該円筒管の両側を研削砥石（ロール）と調整砥石（ロール）で挟みつつ、研削砥石と調整砥石を互いに反対方向に、かつ研削砥石のロール表面における回転速度が調整砥石のそれより大きくなるように回転させる。アルミニウム合金円筒管は研削砥石と同じ速度で回転しようとするが、低速回転の調整砥石とブレードにより制動されて、結局調整砥石の回転速度に略等しい速度で回転し、研削砥石と円筒管の接触面における速度差により、該研削砥石により円筒管表面が研磨される。
【０００３】
電解複合研磨では、アルミニウム合金円筒管の一端又は両端をホルダーで支持して回転させ、円筒管の周囲に砥石を配置して該円筒管の表面に所定の圧力で押し付け、一方、円筒管の周囲の砥石の近傍に陰極電極を配置し、円筒管を陽極とし、円筒管の周囲に電解液を流して通電する。これにより、アルミニウム合金円筒管の外周面は、電気分解による溶解作用と研磨材による擦過作用が複合して研磨仕上げされる。
なお、アルミニウム合金のセンタレス研磨及び電解複合研磨自体は周知の技術であり、これをＯＰＣドラム等のアルミニウム合金円筒管の外周面の研磨に適用したものも、前記非特許文献１のほか、特許文献１〜５に記載されている。
【０００４】
【非特許文献１】神戸製鋼技報／ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．１，ｐ．２５−２８「新高機能ＯＰＣドラムの開発と当社の加工技術」
【特許文献１】特開２００１−１２５２９３号公報
【特許文献２】特開２０００−１２２３１０号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７５４４号公報
【特許文献４】特開平１１−３４７８４３号公報
【特許文献５】特許第２８１８６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電解複合研磨に用いる電解液は、電解複合研磨装置を出た後、沈殿槽及びフィルターからなる液路を循環して再び前記電解複合研磨装置に戻されるようになっている。電解液が新しいうちは、電解複合研磨することにより、円筒管の全長において鏡面に近い表面品質が得られているが、連続操業しているうちに、しだいに表面の一部に白変色（目視で白っぽく見える箇所）の出た円筒管ができるようになる。この白変色は表面が溶解して粗面化した箇所であり、電解液の流入口付近の表面に多く発生し、そこでは反射率が低下して白く見える。
【０００６】
この白変色が発生したＯＰＣドラムは、表面粗さが要求精度（例えばＲmax：０．８μｍ）を満たさず、その分、製品歩留まりが低下し、これはコストアップ要因となる。そこで、本発明は、白変色の発生を抑えて製品歩留まりを向上させることを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００７】
アルミニウム合金円筒管の電解複合研磨において、電解液として例えば硝酸ナトリウムの５．２％水溶液が用いられる。この電解液のｐＨは新液のとき中性領域（ｐＨ７．２）にあるが、電解液を長時間循環使用し、円筒管の外周面に白変色の発生が認められるようになったとき、電解液のｐＨを測定すると、ｐＨ８を超えてアルカリ性領域に達していた。同時に電解液中のアルミニウム濃度を測定すると、新液のとき０．１ｐｐｍ以下であったのが、例えばｐＨ９．９のときには５．７ｐｐｍに増加していた。この測定結果から、電気分解により溶解したアルミニウムが、電解液中で水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）を形成し、それにより電解液がアルカリ性に変化していくものと考えられる。
【０００８】
この知見に基づき発明者らが考えた白変色の発生のメカニズムは、以下の通りである。
電解複合研磨の初期段階では、電解液のｐＨが中性領域にあり、アルミニウム合金は電解液中で不働態化して化学的に溶解されず、電解複合研磨のみが行われる。つまり、砥石が円筒管の外周面を擦過して表面の不働態被膜を除去し、そこに露出した金属アルミニウムが電気分解による溶解作用を受け研磨される。しかし、電解液の循環使用に伴い、電解液のｐＨが上昇してアルカリ性領域に達すると、アルミニウム合金の表面に不働態被膜が形成されず、そのため化学的な溶解作用が始まる。化学的な溶解作用は、電解液の流速の不均一な流入口付近で特に強く、そのため流入口付近で円筒管の表面粗さが大きくなり、そこに白変色が発生する。
【０００９】
従って、本発明は、所定寸法に押し出し及び抽伸したアルミニウム合金円筒管の外周面をセンタレス研磨した後、電解複合研磨し、続いて洗浄及び乾燥を行うＯＰＣドラムの製造方法において、前記電解複合研磨に用いる電解液が、電解複合研磨装置を出た後、沈殿槽及びフィルター槽からなる液路を循環して再び前記電解複合研磨装置に戻されるようになっていて、電解液に酸を添加することにより、電解複合研磨を行っている間、前記電解複合研磨装置に戻される電解液のｐＨを６〜８の範囲内に保つことを特徴とする。アルミニウムは両性金属であり、アルカリ性領域でも酸性領域でも溶解するから、ｐＨは６〜８の中性領域に保つ。
具体的な実施の形態において、前記電解液が硝酸ナトリウム水溶液であり、前記沈殿槽の電解液に硝酸を添加し、該沈殿槽から出た電解液をフィルター槽で濾過した後、電解複合研磨装置に戻すようにする。水酸化アルミニウムを含む電解液に硝酸を添加して中和すると、ゲル状の硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ３）３）が生成し、これはフィルター槽で除去することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＯＰＣドラムの外周面に白変色が発生するのを抑え歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１，２を参照して、本発明に係るＯＰＣドラムの製造方法について説明する。図１，２は電解複合研磨装置の一例を示すもので、１は被研磨材であるアルミニウム合金円筒管であり、その前後端部はコレット２，３より内周側を支持され、陽極に帯電されて軸線周りに高速回転する。
円筒管１の周囲には、円周方向に沿って三方向から中心に向けて砥石４が放射状に配置されている。砥石４はそれぞれ砥石ホルダー５に着脱可能に取り付けられ、砥石ホルダー５はハウジング６に設けられたアクチュエータ７に連結されている。砥石ホルダー５の両側には、ハウジング６に固定された保持枠９が配置され、ガラス板等からなる滑部材８がその内側に設置されている。砥石ホルダー５は滑部材８に沿って進退可能とされ、砥石４はアクチュエータ７により円筒管１の外周面に一定の圧力で押し付けられる。なお、砥石４の前後方向（円筒管１の軸方向）長さは、円筒管１の長さより大きく設定されている。また、ハウジング６は図示しない往復動機構により前後方向（円筒管１の軸方向）に往復動可能とされている。
【００１２】
保持枠９の内側には、砥石４が進退し得る開口部を有する円筒枠１１が円筒管１と同心状に所要の隙間をあけて配設されている。この円筒枠１１と円筒管１との隙間に電解液通路Ａが形成され、図１に示すように、電解液通路Ａの前端はハウジング６の電解液流入口１２に連通し、後端は電解液流出口１３に連通している。さらに、図２に示すように、円筒枠１１の内部の電解液通路Ａ内には、各砥石４に隣接して電極１４がそれぞれ取り付けられている。
【００１３】
この電解複合研磨装置の作動は下記（１）〜（４）のとおりである。
（１）電解複合研磨装置の外部（図１でいえばハウジング６の左側）で、コレット２，３により円筒管１を内周側から保持し、円筒管１の軸に沿ってコレット２，３及び該円筒管１を電解複合研磨装置内の所定位置に移動する。
（２）コレット２，３を回転させて円筒管１を軸回りに高速回転させ、電解液流入口１２から電解液（硝酸ナトリウム水溶液）を電解液通路Ａ内に圧送する。電解液は、電解液通路Ａを通過し、電解液流出口１３から排出される。
【００１４】
（３）アクチュエータ７により砥石ホルダー５を円筒管１に向けて前進させ、砥石４を円筒管１の外周面に一定の圧力で押し付ける。同時に図示しない往復動機構によりハウジング６を往復動させる。また、電極１４及び回転軸１０（及びコレット２）に通電し、円筒管１を陽極とし、電極１４を陰極とする。これにより円筒管１の外周面が電解複合研磨される。図１及び図２はこのときの状態を示す。
（４）所定時間経過後、アクチュエータ７により砥石ホルダー５を後退させ、砥石４を円筒管１の外周面から離し、通電を止め、ハウジング６の往復動を止める。続いて、円筒管１の回転を止め、電解液の圧送を止め、コレット２，３とともに円筒管１を抜き出す。
これにより電解複合研磨工程が終わり、続いてコレット２，３から外された円筒管１に対して洗浄及び乾燥工程が施される。
【００１５】
次に、電解複合研磨装置を出た電解液が再び電解複合研磨装置に戻されるまでの液路について説明する。電解液流出口１３を出た電解液は、配管１５を通って第１沈殿槽１６に入り、ここで、研磨スラッジやゴミ、途中の配管内に付着していて剥がれた沈殿物等が沈殿分離される。配管１５の途中にｐＨ測定器１７が設置され、ここで測定されたｐＨ値が基準値（ｐＨ６〜８の範囲で適宜設定される）を超えている場合、その超過量に応じて、薬品槽１８から第１沈殿槽１６に硝酸が供給され、ｐＨ調整が行われる。ポンプ１９により第１沈殿槽１６の電解液は第２沈殿槽２０に送られ、さらに第２沈殿槽２０の電解液はポンプ２１によりフィルター槽２２に入る。このフィルター槽２２には、クラフト紙からなりメッシュが１μｍ（目を通り抜ける粒子の寸法）の濾紙が、ポリエステルからなる濾布を介して３０枚セットされており、電解液は約０．４ＭＰａの圧力でこのフィルター槽２２に圧送されることにより、電解液中に浮遊する研磨スラッジ等、及びｐＨ調整に伴って生成したゲル化物が濾過される。フィルター槽２２で濾過された電解液は、次にクリーンタンク２４に貯蔵され、所定の温度に調整された後、ポンプ２３により電解複合研磨装置の電解液流入口１２に向けて再び圧送される。
【００１６】
なお、上記の例では、第１沈殿槽１６においてｐＨ調整を行ったが、ｐＨ調整を行うのは第１沈殿槽１６に限られないし、別途ｐＨ調整槽を設けることもできる。いずれにしても、研磨スラッジ中のアルミニウム微粉は、アルカリ性の電解液中であれば数分で溶解するので、電解液流出口１３から出た電解液は早めにｐＨ調整を行うことが望ましく、特に最初の沈殿槽において行うのが望ましい。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
はじめに、電解液中でのアルミニウム合金円筒管の溶解試験を行った。
押し出し及び抽伸後、センタレス研磨及び電解複合研磨を行った外径３０ｍｍのアルミニウム合金円筒管を、９０ｍｍ長さに切断した。これを３０％硝酸に６分間浸漬し、水洗、乾燥後、重量測定し、さらに各ｐＨの電解液に浸漬し、水洗、乾燥後、重量測定し、電解液浸漬後の重量変化を測定した。また、外周面の反射率を反射率計（スガ試験機株式会社製デジタル変角光沢計ＵＧＶ−５Ｄ型）により測定した。なお、電解液は、電解複合研磨で使用した硝酸ナトリウム水溶液（ｐＨ１０．６）を用い、これに硝酸を添加してｐＨを１０，９，７に調整した。
その結果を図３，４に示す。
【００１８】
図３に示すように、ｐＨ１０に調整したものは重量変化が大きく、ｐＨ９に調整したものでも重量変化が表れ、アルミニウムがアルカリ性の電解液中で化学的に溶解したことが分かる。これに対し、ｐＨ７に調整したものでは長時間浸漬しても事実上重量変化がなかった。また、図４に示すように、ｐＨ１０又は９に調整したものでは反射率の低下が大きく、反射率が低下した円筒管を目視すると、表面が変色（白変色の発生）していた。また、光学顕微鏡で表面を観察すると、溶解痕が多数見られた。このように、アルカリ性の電解液中では化学的な溶解が起こり、円筒管の表面が粗面化することが理解される。これに対し、ｐＨ７に調整したものでは、長時間浸漬しても反射率が低下せず鏡面を保っていた。
【００１９】
（実施例２）
続いて、押し出し及び抽伸後の長さ３５７．５ｍｍのアルミニウム合金円筒管の外周面を、センタレス研磨で約１００μｍ研磨後、図１，２に示すタイプの電解複合研磨装置により、約４０μｍ電解複合研磨し、外径３０ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍのＯＰＣドラムを製造した。
電解複合研磨の電解液は硝酸ナトリウムの５．２％水溶液であり、印加電圧５Ｖ、円筒管の回転速度１３００ｒｐｍとした。電解複合研磨装置を出た電解液は、沈殿槽及びフィルターを含む液路を循環して再び電解複合研磨装置に戻されるようにした。この間、ｐＨ調整は行っていない。なお、電解液の流量は４０ｌ／ｍｉｎ、総量は約１０００ｌであった。
電解液の新液及び電解複合研磨を繰り返した古液（約２０００本処理後）の組成を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１に示すように、新液のｐＨは７．２であり、アルミニウム含有量は低い。このとき電解複合研磨された円筒管の外周面に白変色の発生はなく、表面粗さＲmax＜０．８μｍが得られていた。一方、繰り返し円筒管を電解複合研磨処理した後の古液にはアルミニウムが多量に溶解しており、ｐＨはアルカリ性領域の９．９になっていた。このとき電解複合研磨された円筒管の外周面の電解液流入口近傍には白変色が発生し、当該部分の表面粗さはＲmax≧０．８μｍであった。
【００２２】
次に、同じ組成の電解液を用い、電解液のｐＨの基準値（目標値）を７に設定し、電解液流出口を出た電解液が最初に入る沈殿槽において硝酸を適宜添加し、電解液のｐＨを前記基準値から±０．５の範囲内に保つよう、ｐＨ調整を行った。この場合について、繰り返し円筒管を電解複合研磨処理した後の古液（約２０００本処理後）の組成を表１に併せて示す。表１に示すように、電解液のｐＨは中性領域にあり、アルミニウムの溶解量はごく微量であった。このとき電解複合研磨された円筒管の外周面には白変色の発生はなく、表面粗さＲmax＜０．８μｍが得られていた。
【００２３】
（実施例３）
また、電解液のｐＨ調整を行う場合に、電解液をフィルター槽で濾過した場合としなかった場合とで、円筒管表面に周方向に発生する傷の発生状況を調査した。電解液をフィルター槽で濾過した場合（実施例２でｐＨ調整を行って電解複合研磨した２０００本を調査）、傷の発生率は１．０％であった。
これに対し、フィルター槽を設置せず、電解液をフィルター槽で濾過せずに電解複合研磨を行った場合、傷の発生率は９３％であった。これは、ｐＨ調整のため添加された硝酸と電解液中の水酸化アルミニウムによって生成したゲル状の硝酸アルミニウムが、電解液中から除去されないためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電解複合研磨装置の断面図である。
【図２】そのＩ−Ｉ断面図である。
【図３】電解液に浸漬したアルミニウム合金円筒管の重量変化量と浸漬時間のグラフである。
【図４】電解液に浸漬したアルミニウム合金円筒管の反射率と浸漬時間のグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１  円筒管
２，３  コレット
４  砥石
５  砥石ホルダー
７  アクチュエータ
１１  円筒枠
１２  電解液供給口
１３  電解液排出口
１４  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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