(57)【要約】【課題】面粗度の異なる複数の部位に対して陽極酸化皮膜を同時に形成する陽極酸化皮膜の形成方法であって、形成される陽極酸化皮膜の膜厚差を減少させることができる陽極酸化皮膜の形成方法を提供する。【解決手段】  金属製部材の第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂと、前記金属製部材の第２部位Ｐ２であって、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂよりも面粗度の大きい第２部位Ｐ２とを電解液ＥＬに浸漬させるとともに、電極部材を電解液ＥＬに浸漬させておき、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂに向かって電解液ＥＬを噴射しつつ、陽極としての前記金属製部材と陰極としての前記電極部材とに通電する。【選択図】図３
2018090898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製部材の第１部位と、前記金属製部材の第２部位であって、前記第１部位よりも面粗度の大きい第２部位とに対して同時に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化皮膜の形成方法であって、
前記第１部位及び前記第２部位を電解液に浸漬させるとともに、電極部材を前記電解液に浸漬させておき、前記第１部位に向かって前記電解液を噴射しつつ、陽極としての前記金属製部材と陰極としての前記電極部材とに通電する工程を含む陽極酸化皮膜の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の陽極酸化皮膜の形成方法において、
前記電解液を前記第１部位に向かって噴射する前に、前記電解液を冷却する工程を含む、陽極酸化皮膜の形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の陽極酸化皮膜の形成方法において、
前記第１部位へ向けられた１つ又は複数のノズルを用いて、前記第１部位に向かって前記電解液を噴射する、陽極酸化皮膜の形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の陽極酸化皮膜の形成方法において、
前記第１部位をマスキングしておき、前記第２部位のみを前記電解液に接触させた状態で、陽極としての前記金属製部材と陰極としての前記電極部材とに通電する第１工程と、
前記第１部位のマスキングを解除して、前記第１部位と前記第２部位とを前記電解液に接触させた状態で、前記第１部位に向かって前記電解液を噴射しつつ、陽極としての前記金属製部材と陰極としての前記電極部材とに通電する第２工程と、を含む陽極酸化皮膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極酸化皮膜の形成方法に関する。特に、面粗度の異なる複数の部位に対して同時に陽極酸化皮膜を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載されているように、金属製部材と電極部材を電解液に浸漬させておき、陽極としての前記金属製部材及び陰極としての前記電極部材に通電することにより、前記金属製部材の表面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化皮膜の形成方法は知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２８０６９号公報
【発明の概要】
【０００４】
ここで、一般に、陽極酸化皮膜の成長速度は電流密度（単位面積あたりの電流量）に依存することが知られている。処理対象の部位の面粗度が比較的小さい場合（例えば、切削加工された面）には、当該部位（以下、第１部位と呼ぶ）の表面積が比較的小さい。よって、第１部位の電流密度が比較的大きく、第１部位の陽極酸化皮膜の成長速度が比較的速い。
【０００５】
これに対し、処理対象の部位の面粗度が比較的大きい場合（例えば、鋳肌面）には、当該部位（以下、第２部位と呼ぶ）の表面積が比較的大きい。よって、第２部位の電流密度が比較的小さい。よって、陽極酸化皮膜形成処理の開始直後においては、第２部位の陽極酸化皮膜の成長速度は比較的遅い。なお、第２部位に陽極酸化皮膜がある程度形成されて、当該部位の面粗度が比較的小さくなると、第２部位での陽極酸化皮膜の成長速度が速くなる。
【０００６】
したがって、面粗度が異なる複数の部位（第１部位及び第２部位）を電解液に浸漬させた状態で前記複数の部位に対して同時に陽極酸化皮膜形成処理を開始し、所定時間が経過したとき、第１部位では、膜厚が比較的大きく、第２部位では、膜厚が比較的小さい。したがって、第１部位の電気抵抗が第２部位の電気抵抗に比べて大きく、第１部位で発生するジュール熱が、第２部位で発生するジュール熱より大きい。そのため、第２部位及びその周辺の電解液の温度よりも、第１部位及びその周辺の電解液の温度が高くなる。これにより、第２部位からの金属物質の単位時間当たりの溶解量よりも、第１部位からの金属物質の単位時間当たりの溶解量が多い。したがって、第２部位よりも、第１部位の陽極酸化皮膜の成長速度がさらに速められる。このようにして、面粗度の異なる部位間に膜厚差が生じる。しかし、従来の陽極酸化皮膜形成方法では、面粗度に起因する膜厚の差が考慮されていない。
【０００７】
本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、面粗度の異なる複数の部位に対して陽極酸化皮膜を同時に形成する陽極酸化皮膜の形成方法であって、形成される陽極酸化皮膜の膜厚差を減少させることができる陽極酸化皮膜の形成方法を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、金属製部材の第１部位（Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）と、前記金属製部材の第２部位（Ｐ２）であって、第１部位よりも面粗度の大きい第２部位とに対して同時に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化皮膜の形成方法であって、第１部位及び第２部位を電解液（ＥＬ）に浸漬させるとともに、電極部材を電解液に浸漬させておき、第１部位に向かって電解液を噴射しつつ、陽極としての前記金属製部材と陰極としての前記電極部材とに通電する工程を含む陽極酸化皮膜の形成方法としたことにある。
【０００９】
この場合、電解液を第１部位に向かって噴射する前に、電解液を冷却する工程を含むとよい。
【００１０】
また、この場合、第１部位へ向けられた１つ又は複数のノズル（Ｎ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂ）を用いて、第１部位に向かって電解液を噴射するとよい。
【００１１】
本発明によれば、第１部位を局所的に冷却することにより、ジュール熱に起因する、第１部位での金属物質の溶解を抑制できる。よって、第１部位での陽極酸化被膜の成長速度を、従来よりも小さくできる。これにより、第１部位の膜厚と第２部位の膜厚との差を、従来よりも減少させることができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、前記第１部位をマスキングしておき、前記第２部位のみを前記電解液に接触させた状態で、陽極としての前記金属製部材と陰極としての前記電極部材とに通電する第１工程と、前記第１部位のマスキングを解除して、前記第１部位と前記第２部位とを前記電解液に接触させた状態で、前記第１部位に向かって前記電解液を噴射しつつ、陽極としての前記金属製部材と陰極としての前記電極部材とに通電する第２工程と、を含む陽極酸化皮膜の形成方法としたことにある。
【００１３】
第１部位に電解液を噴射したとしても、依然として第１部位における陽極酸化皮膜の成長速度が、第２部位における陽極酸化皮膜の成長速度よりも大きい場合がある。そこで、本発明では、第１部位への陽極酸化皮膜の形成開始タイミングを第２部位への陽極酸化皮膜の形成開始タイミングよりも遅く設定している。これにより、第１部位及び第２部位に対して同時に陽極酸化皮膜の形成を開始した場合に比べて、成膜工程終了時における第１部位の陽極酸化皮膜の膜厚と第２部位の陽極酸化皮膜の膜厚との差が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る陽極酸化皮膜の形成方法を用いて陽極酸化皮膜を形成する処理対象としてのピストンの斜視図である。
【図２】図１のピストンの平面図である。
【図３】本実施形態に係る陽極酸化皮膜形成装置の概略図である。
【図４】噴射治具の斜視図である。
【図５】噴射治具の平面図である。
【図６】ピストンの第１部位とノズルとの位置関係を示すピストン及び噴射治具の斜視図である。
【図７】従来の陽極酸化皮膜形成装置の概略図である。
【図８Ａ】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＡ部）の断面図である。
【図８Ｂ】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＢ部）の断面図である。
【図８Ｃ】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＣ部）の断面図である。
【図８Ｄ】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＤ部）の断面図である。
【図８Ｅ】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＥ部）の断面図である。
【図８Ｆ】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第１部位（図２におけるＦ部）の断面図である。
【図８Ｇ】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第１部位（図２におけるＧ部）の断面図である。
【図９】従来の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合の第１部位と第２部位の膜厚差を示すグラフである。
【図１０Ａ】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＡ部）の断面図である。
【図１０Ｂ】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＢ部）の断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＣ部）の断面図である。
【図１０Ｄ】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＤ部）の断面図である。
【図１０Ｅ】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第２部位（図２におけるＥ部）の断面図である。
【図１０Ｆ】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第１部位（図２におけるＦ部）の断面図である。
【図１０Ｇ】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合のピストンの第１部位（図２におけるＧ部）の断面図である。
【図１１】本発明の陽極酸化皮膜の形成方法を適用した場合の第１部位と第２部位の膜厚差を示すグラフである。
【図１２】マスキング部材が取り付けられた噴射治具の斜視図である。
【図１３】本発明の変形例に係る第１工程を示す概略図である。
【図１４】本発明の変形例に係る第２工程を示す概略図である。
【図１５】各部の成膜速度を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る陽極酸化皮膜の形成方法を実施するための陽極酸化皮膜形成装置１について説明する。まず、本実施形態の陽極酸化皮膜の形成方法を適用する処理対象の一例としてのエンジンのピストンＰの構成について簡単に説明しておく。ピストンＰの上側部は、図１に示すように、略円柱状に形成されている。ピストンＰの下側部は略円筒状に形成されている。ピストンＰの外径ｄｐは、８０ｍｍである。ピストンＰの外周面には、ピストンリングが嵌め込まれる３本の溝ＧＬが形成されている。また、ピストンＰの下部には、ピストンピンが挿入される孔ＴＨが形成されている。また、ピストンＰの頂面には、吸気バルブとの干渉を避けるための凹部ＲＩａ，ＲＩｂ及び排気バルブとの干渉を避けるための凹部ＲＯａ，ＲＯｂが形成されている。凹部ＲＩａ及び凹部ＲＩｂは、吸気バルブ側（図２において左側）にて、孔ＴＨの軸線方向（図２において上下方向）に平行に整列配置されている。凹部ＲＯａ及び凹部ＲＯｂは、排気バルブ側（図２において右側）にて、孔ＴＨの軸線方向（図２において上下方向）に平行に整列配置されている。
【００１６】
ピストンＰはアルミニウム合金製である。ピストンＰは鋳造される。ピストンＰの頂面は切削（研磨）されず、鋳肌がそのまま露出している。ただし、図２に示すように、ピストンＰの頂面の外周縁部の一部であって、凹部ＲＩａと凹部ＲＯａとの間に位置する円弧状の帯状部分（以下、第１部位Ｐ１ａと呼ぶ）、及び凹部ＲＩｂと凹部ＲＯｂとの間に位置する円弧状の帯状部分（以下、第１部位Ｐ１ｂと呼ぶ）のみが切削（研磨）されている。よって、ピストンＰの頂面のうち切削（研磨）された第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ（図２において斜線を付した部分）に比べて、鋳肌が露出した部分（以下、第２部位Ｐ２と呼ぶ。）の面粗度が大きい。具体的には、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの中心線平均粗さＲＡＰ１は、１〜１．５であり、第２部位Ｐ２の中心線平均粗さＲＡＰ２は、４〜６である。
【００１７】
つぎに、上記のように構成したピストンＰの頂面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化皮膜形成装置１の構成について説明する。陽極酸化皮膜形成装置１は、図３に示すように、支持装置１０、電解槽２０、ポンプ３０、タンク４０、容器５０、噴射治具６０、及び電源装置７０を備える。
【００１８】
ピストンＰは、支持装置１０によって支持される。支持装置１０は、台座１１と、台座１１に固定された多関節アーム１２とを有する。ピストンＰは、その頂面が鉛直下方を向くようにして、多関節アーム１２の先端に組み付けられる。なお、ピストンＰの側周面は、非導電材（ゴム）で構成されたシートＳでマスキングされている。また、ピストンＰと支持装置１０とは、電気的に絶縁されている。
【００１９】
電解槽２０は、上方へ開放された箱状に形成されている。電解槽２０は、導電材で構成されている。電解槽２０の底壁部２１の中央部には電解液ＥＬ（例えば、硫酸）の供給口２１１が設けられている。電解槽２０（供給口２１１）は、パイプＩＰを介してポンプ３０に接続されている。ポンプ３０は、電解液ＥＬを貯留しているタンク４０から電解液ＥＬを汲み上げて電解槽２０に供給する。なお、ポンプ３０の吐出量は、９リットル／ｍｉｎである。また、供給口２１１の出口付近における電解液ＥＬの流速は、約６６００ｍｍ／ｓｅｃである。電解槽２０内に電解液ＥＬが供給されることにより、電解槽２０内は電解液ＥＬで満たされ、電解液ＥＬが電解槽２０の上端から溢れ出る。電解槽２０は、容器５０内に収容されている。電解槽２０から溢れ出た電解液ＥＬは、容器５０によって受容される。容器５０の底壁部５１には電解液ＥＬの排出口５１１が設けられている。容器５０（排出口５１１）は、パイプＯＰを介してタンク４０に接続されている。容器５０によって受容された電解液ＥＬは、タンク４０へ戻される。タンク４０は、電解液ＥＬの温度を０±２℃に設定する冷却機能を備える。電解槽２０内に供給された電解液ＥＬの温度は、陽極酸化皮膜形成処理中に上昇するが、タンク４０に戻されて冷却される。
【００２０】
電解槽２０に満たされた電解液ＥＬに、支持装置１０によって支持されたピストンＰの頂面が浸漬される。なお、上記のように、ピストンＰの側周面はマスキングされているので、ピストンＰの側周面には、電解液ＥＬが接触しない。
【００２１】
電解槽２０の底壁部２１の上面には、噴射治具６０が組み付けられている。噴射治具６０は、図４に示すように、円筒状の側壁部６１と、側壁部６１の上端を塞ぐ円板状の上壁部６２を備える。つまり、噴射治具６０は、下方へ開放された箱状に形成されている。側壁部６１の高さｈ６１は、５０ｍｍである。側壁部６１の下端面が電解槽２０の底壁部２１の上面に密着している。上壁部６２の上面は、ピストンＰの頂面に対向している。上壁部６２には、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａとノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂが設けられている。ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの構成は同一である。ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂは、上壁部６２の上面から上方へ突出している。ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの上下方向に垂直な断面は円形を呈する。ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの外径ｄＮＯは、１０ｍｍである。ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの内径ｄＮＩは、１．８ｍｍである。また、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの突出高さｈＮは、１５ｍｍである。
【００２２】
ピストンＰの頂面のうちの第１部位Ｐ１ａの下方にノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａが位置し、第１部位Ｐ１ｂの下方にノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂが位置するように、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂが上壁部６２の上面に配置されている。具体的には、図５に示すように、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂは、ピストンＰの外径ｄＰよりも少し小さい直径ｄＣＬを有する円ＣＬの外周に沿って配置されている。円ＣＬの直径ｄＣは、７７ｍｍである。ノズルＮ２ａ及びノズルＮ３ａは、ノズルＮ１ａの両側にそれぞれ位置している。ノズルＮ１ａとノズルＮ２ａとの間隔は、ノズルＮ１ａとノズルＮ３ａとの間隔と同一である。具体的には、ノズルＮ１ａと円ＣＬの中心Ｏを結ぶ直線と、ノズルＮ２ａと中心Ｏを結ぶ直線との間の角度θは、２２．５°であり、ノズルＮ１ａと円ＣＬの中心Ｏを結ぶ直線と、ノズルＮ３ａと中心Ｏを結ぶ直線との間の角度θも、２２．５°である。ノズルＮ１ａとノズルＮ１ｂとは、円ＣＬの周方向に１８０°ずれている。また、ノズルＮ２ａとノズルＮ２ｂとは、円ＣＬの周方向に１８０°ずれており、ノズルＮ３ａとノズルＮ３ｂとは、円ＣＬの周方向に１８０°ずれている。
【００２３】
ノズルＮ１ａは、第１部位Ｐ１ａの周方向における中央部の下方に位置している。ノズルＮ２ａ，Ｎ３ａは、第１部位Ｐ１ａの周方向における両端部の下方にそれぞれ位置している（図６参照）。ノズルＮ１ｂは、第１部位Ｐ１ｂの周方向における中央部の下方に位置している。ノズルＮ２ｂ，Ｎ３ｂは、第１部位Ｐ１ｂの周方向における両端部の下方にそれぞれ位置している。ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａと第１部位Ｐ１ａとの距離Δｈａ、及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂと第１部位Ｐ１ｂとの距離Δｈｂは、それぞれ１０ｍｍである（図３参照）。
【００２４】
供給口２１１から噴射治具６０の内部に供給された電解液ＥＬは、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂから第１部位Ｐ１ａ及び第１部位Ｐ１ｂに向かってそれぞれ噴射される。ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの先端付近での電解液ＥＬの流速は、約９８００ｍｍ／ｓｅｃである。
【００２５】
電源装置７０は、一定の電流を供給する定電流源である。電源装置７０の陽極端子が、ピストンＰに電気的に接続される。また、電源装置７０の陰極端子が、電解槽２０に電気的に接続される。なお、電解槽２０は、本発明の電極部材に相当する。電源装置７０により、陽極としてのピストンＰと陰極としての電解槽２０とに通電される。これにより、約８０μｍの膜厚の酸化被膜がピストンＰの頂面に形成される。
【００２６】
つぎに、ピストンＰに従来の陽極酸化被膜形成方法を適用した場合と、本実施発明に係る陽極酸化被膜形成方法を適用した場合の酸化被膜の性状（各部の酸化被膜の膜厚）を比較する。
【００２７】
まず、従来の陽極酸化被膜形成方法を実施する装置としては、図７に示す陽極酸化被膜形成装置２を用いる。この陽極酸化被膜形成装置２においては、本実施形態に係る陽極酸化被膜形成装置１の噴射治具６０を省略している。供給口２１１の出口は、ピストンＰの中央（第２部位Ｐ２）へ向けられている。また、供給口２１１の出口付近での電解液ＥＬの流速は約６６００ｍｍ／ｓｅｃである。よって、電解液ＥＬが電解槽２０内へ供給されることにより、電解槽２０内の電解液ＥＬは攪拌されるが、電解液ＥＬは第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂに直接的には噴射されない。
【００２８】
上記のように構成された陽極酸化被膜形成装置２の電解槽２０の電解液ＥＬ（硫酸）にピストンＰが浸漬されて、ピストンＰ及び電解槽２０に通電されることにより、ピストンＰの頂面が溶解する。そして、電解液ＥＬ中に溶出したアルミニウムイオンが、陽極としてのピストンＰに引き寄せられた硫酸イオンと結合する。これにより、ピストンＰの頂面に陽極酸化皮膜が形成されていく。陽極酸化皮膜の電気抵抗は比較的大きいので、陽極酸化皮膜の成長過程において、陽極酸化皮膜に電気が流れることにより、ジュール熱が発生する。このようなジュール熱により、ピストンＰの頂面及びその付近の硫酸の温度が上昇する。これにより、ピストンＰの頂面でのアルミニウムの溶解が促進される。
【００２９】
ここで、陽極酸化被膜処理の初期段階（通電開始直後）において、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの電流密度が、面粗度の大きい第２部位Ｐ２の電流密度に比べて大きいので、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂでの陽極酸化皮膜の成長速度が第２部位Ｐ２での陽極酸化皮膜の成長速度よりも速い。したがって、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの電気抵抗が第２部位Ｐ２の電気抵抗に比べて大きく、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂで発生するジュール熱が、第２部位Ｐ２で発生するジュール熱より大きくなる。そのため、第２部位Ｐ２及びその周辺の硫酸の温度よりも第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及びその周辺の硫酸の温度が高くなる。よって、第２部位Ｐ２からのアルミニウムの単位時間当たりの溶解量よりも第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂからのアルミニウムの単位時間当たりの溶解量が多い。したがって、第２部位Ｐ２よりも第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの陽極酸化皮膜の成長速度がさらに速められる。その結果、陽極酸化皮膜形成処理の終了時において、図８Ａ乃至図８Ｇ（断面写真）、及び図９（グラフ）に示すように、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの膜厚が、第２部位Ｐ２の膜厚に比べて３０μｍほど大きくなった。
【００３０】
つぎに、本発明の陽極酸化被膜形成方法を実施する装置として、陽極酸化被膜形成装置１を用いた場合の酸化被膜の性状について説明する。この場合であっても、陽極酸化被膜処理の初期段階（通電開始直後）において、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの電流密度が、面粗度の大きい第２部位Ｐ２の電流密度に比べて大きいので、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂでの陽極酸化皮膜の成長速度が第２部位Ｐ２での陽極酸化皮膜の成長速度よりも速い。したがって、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの電気抵抗が第２部位Ｐ２の電気抵抗に比べて大きく、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂで発生するジュール熱が、第２部位Ｐ２で発生するジュール熱より大きくなる。ここで、本実施形態では、タンク４０にて冷却された電解液ＥＬが噴射治具６０のノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂから第１部位Ｐ１ａ及び第１部位Ｐ１ｂへ向かって噴射される。これにより、第１部位Ｐ１ａ及び第１部位Ｐ１ｂが局所的に冷却される。そのため、陽極酸化被膜装置２を用いた場合に比べて、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂからのアルミニウムの単位時間当たりの溶解量が抑えられる。したがって、陽極酸化被膜装置２を用いた場合に比べて、第２部位Ｐ２と第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂとの陽極酸化皮膜の成長速度の差が小さい。その結果、陽極酸化皮膜形成処理の終了時において、図１０Ａ乃至図１０Ｇ（断面写真）、及び図１１（グラフ）に示すように、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの膜厚と、第２部位Ｐ２の膜厚との差を１０μｍ程度に抑えることができた。
【００３１】
上記のように、本実施形態によれば、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを局所的に冷却することにより、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂでの陽極酸化被膜の成長速度を、従来よりも小さくできる。これにより、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの膜厚と第２部位Ｐ２の膜厚との差を、従来よりも減少させることができる。
【００３２】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３３】
例えば、以下説明するように、第１工程（マスキング工程）と第２工程（アンマスキング工程）とを含む陽極酸化皮膜の形成方法としてもよい。第１工程は、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂをマスキングして電解液ＥＬに接触させないようにしておき、第２部位Ｐ２のみを電解液ＥＬに接触させて陽極酸化皮膜を形成する工程である。この場合、図１２に示すように、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの上面に、非導電材で構成されたマスキング部材Ｍａ，Ｍｂがそれぞれ固定されるとよい。同図に示すように、マスキング部材Ｍａ，Ｍｂは、略板状に形成されている。マスキング部材Ｍａ，Ｍｂは、その平面視において略円弧状を呈する。マスキング部材Ｍａ，Ｍｂの下面は、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの上面に平行な平面状に形成されている。また、マスキング部材Ｍａ，Ｍｂの上面は、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂに密着可能なように、マスキング部材Ｍａ，Ｍｂの下面に対して傾斜している。すなわち、マスキング部材Ｍａ，Ｍｂの径方向における内側端から外側端へ向かうに従って、その板厚が徐々に大きくなっている（図１２参照）。また、マスキング部材Ｍａ，Ｍｂには、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの孔にそれぞれ対応した貫通孔ＴＨＭが設けられている。貫通孔ＴＨＭの内径は、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂの孔の内径ｄＮＩと略同一である。
【００３４】
第１工程では、図１３に示すように、ピストンＰの頂面が噴射治具６０の上面に押し当てられる。つまり、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂが、マスキング部材Ｍａ，Ｍｂの上面（傾斜面）に密着している。この状態で、電解槽２０内に電解液ＥＬが供給される。なお、この例において、上記実施形態の供給口２１１に加え、電解槽２０の底面における、噴射治具６０の外側に位置する部分に、電解液ＥＬの供給口２１２がさらに設けられている。供給口２１１及び供給口２１２は、パイプＩＰを介してポンプ３０に接続されている。ポンプ３０から吐出された電解液ＥＬは、供給口２１１及び供給口２１２から電解槽２０内へ供給される。上記のように、第１工程においては、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂが、マスキング部材Ｍａ，Ｍｂの上面に密着している。つまり、ピストンＰによって、貫通孔ＴＨＭが塞がれている。よって、供給口２１１から噴射治具６０内に供給された電解液ＥＬは、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ及びノズルＮ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂから噴射されない。すなわち、噴射治具６０内が電解液ＥＬで満たされた後、電解液ＥＬは、それ以上、噴射治具６０内へは供給されない。一方、供給口２１２から電解槽２０内（噴射治具６０の外側）へ電解液ＥＬが供給されることにより、電解槽２０は、電解液ＥＬで満たされ、電解槽２０の上端から溢れ出る。電解槽２０から溢れ出た電解液ＥＬは、上記実施形態と同様に、容器５０によって回収されてタンク４０に戻される。そして、電源装置７０により、陽極としてのピストンＰと陰極としての電解槽２０とに通電される。
【００３５】
第１工程では、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂがマスキングされているので、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂは電解液ＥＬに接触しない。一方、第２部位Ｐ２は、上記実施形態と同様に電解液ＥＬに接触している。そのため、第２部位Ｐ２にのみ陽極酸化皮膜が形成されていく（図１５参照）。この第１工程において、第２部位Ｐ２の陽極酸化皮膜の膜厚が目標値の約１／２に達する。
【００３６】
第１工程が終了すると、第２工程が開始される。第２工程では、前記第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂのマスキングが取り外されて、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及び第２部位Ｐ２に同時に陽極酸化皮膜が形成される。具体的には、図１４に示すように、ピストンＰが少し持ち上げられる。これにより、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂが電解液ＥＬに接触し、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの陽極酸化皮膜の形成が開始される。上記のようにピストンＰが持ち上げられることにより、貫通孔ＴＨＭが開放され、上記実施形態と同様に、電解液ＥＬが第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂに噴射される。なお、第１工程に引き続き、第２部位Ｐ２への陽極酸化皮膜の形成は継続される。第２工程は、第１工程と同程度の時間だけ継続される。同図に示す例では、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂに電解液ＥＬを噴射したとしても、依然として第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂにおける陽極酸化皮膜の成長速度が、第２部位Ｐ２における陽極酸化皮膜の成長速度よりも大きい。そこで、本変形例では、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂへの陽極酸化皮膜の形成開始タイミングを第２部位Ｐ２への陽極酸化皮膜の形成開始タイミングよりも遅く設定している。これにより、第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及び第２部位Ｐ２に対して同時に陽極酸化皮膜の形成を開始した場合に比べて、成膜工程終了時における第１部位Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの陽極酸化皮膜の膜厚と第２部位Ｐ２の陽極酸化皮膜の膜厚との差が小さくなる。
【００３７】
また、例えば、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂと第１部位Ｐ１ａ，Ｐ２ｂとの距離Δｈａ，Δｈｂ、ノズルＮ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂから噴出される電解液ＥＬの流速、ノズルの数、及び各ノズルの外径ｄＮＯ、各ノズルの内径ｄＮＩなどは、上記実施形態に限られず、処理対象の部位の面積、目標の膜厚などに応じて適宜変更可能である。また、上記実施形態では、電解液ＥＬとして硫酸を用いているが、これに代えて、シュウ酸を用いてもよい。また、上記実施形態では、ピストンＰを陽極酸化皮膜処理の対象としているが、本発明は、ピストンＰに限られず、他の部品にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・陽極酸化皮膜形成装置、１０・・・支持装置、２０・・・電解槽（電極部材）、３０・・・ポンプ、４０・・・タンク、５０・・・容器、６０・・・噴射治具、７０・・・電源装置、ＥＬ・・・電解液、Ｎ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂ・・・ノズル、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ・・・第１部位、Ｐ２・・・第２部位、ＲＩａ，ＲＩｂ・・・凹部、ＲＯａ，ＲＯｂ・・・凹部
【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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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