(57)【要約】      （修正有）【課題】アルマイト処理に用いられる処理液から、水素よりもイオン化傾向が低く処理液に溶解した金属不純物を除去するメンテナンス治具の提供。【解決手段】第１金属材料を形成材料とする犠牲材１０と、犠牲材１０を支持する支持体２０と、を有し、支持体２０は、前記第１金属材料よりもイオン化傾向が低く且つ水素よりもイオン化傾向が高い第２金属材料を形成材料とし、犠牲材１０と支持体２０とが接触するメンテナンス治具をアルマイト処理に浸漬し、金属不純物を析出させ除去するメンテナンス治具。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルマイト処理に用いられる処理液から、水素よりもイオン化傾向が低く前記処理液に溶解した金属不純物を除去するために用いられるメンテナンス治具であって、
第１金属材料を形成材料とする犠牲材と、
前記犠牲材を支持する支持体と、を有し、
前記支持体は、前記第１金属材料よりもイオン化傾向が低く且つ水素よりもイオン化傾向が高い第２金属材料を形成材料とし、
前記犠牲材と前記支持体とが接触するメンテナンス治具。
【請求項２】
前記支持体は、一方向に延在する軸部と、
前記軸部に設けられ前記犠牲材を支持する支持部と、を有する請求項１に記載のメンテナンス治具。
【請求項３】
前記支持体は、内側が開口した閉環状の枠体を有し、
前記軸部は、前記軸部の一方側と前記軸部の他方側とで前記枠体に固定される請求項２に記載のメンテナンス治具。
【請求項４】
複数の前記支持部と、
複数の前記支持部に支持された複数の犠牲材と、を有する請求項３に記載のメンテナンス治具。
【請求項５】
複数の前記支持部は、前記枠体の開口方向の一方の側と、前記開口方向の他方の側との両方に配置される請求項３または４に記載のメンテナンス治具。
【請求項６】
複数の前記軸部を有し、
複数の前記支持部が、複数の前記軸部に設けられる請求項４または５に記載のメンテナンス治具。
【請求項７】
前記犠牲材は、交換可能に設けられる請求項１から６のいずれか１項に記載のメンテナンス治具。
【請求項８】
前記第２金属材料はチタンを含む請求項１から７のいずれか１項に記載のメンテナンス治具。
【請求項９】
前記第１金属材料はアルミニウムを含む請求項１から８のいずれか１項に記載のメンテナンス治具。
【請求項１０】
アルマイト処理に用いられる処理液に請求項１から９のいずれか１項に記載のメンテナンス治具を浸漬し、前記メンテナンス治具の表面に、水素よりもイオン化傾向が低く前記処理液に溶解した金属不純物を析出させる工程と、
前記処理液から前記メンテナンス治具を取り出す工程と、を有する処理液のメンテナンス方法。
【請求項１１】
前記メンテナンス治具を取り出す工程の後に、前記メンテナンス治具に析出した前記金属不純物を除去する工程を有し、
前記金属不純物を析出させる工程において、前記金属不純物を除去する工程で前記金属不純物を除去した前記メンテナンス治具を再利用する請求項１０に記載の処理液のメンテナンス方法。
【請求項１２】
前記メンテナンス治具に析出した前記金属不純物の量に基づいて、前記処理液の交換時期を判断する請求項１０または１１に記載の処理液のメンテナンス方法。
【請求項１３】
前記金属不純物は銅である請求項１０から１２のいずれか１項に記載の処理液のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メンテナンス治具、処理液のメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム製の部材（以下、「アルミニウム部材」と称する）の表面を保護するため、アルミニウム部材の表面をアルマイト処理する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。アルマイト処理は、陽極酸化処理によりアルミニウム部材の表面を一部溶解すると共に、アルミニウム部材の表面にアルミニウムの酸化被膜を形成する処理である。アルマイト処理されたアルミニウム部材は、アルミニウムの酸化被膜により腐食から保護される。
【０００３】
アルマイト処理は、アルミニウム部材を硫酸やシュウ酸が含まれる処理液に浸漬し、アルミニウム部材に通電することにより行う。これにより、アルミニウム部材の表面にアルミニウムの酸化被膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４９４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
処理液は、通常、複数回のアルマイト処理に用いられる。処理液には、アルマイト処理に用いられる毎に、アルミニウム部材から溶け出した金属不純物が溶解し、蓄積する。このように処理液に溶解した金属不純物は、アルマイト処理の結果に悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、金属不純物が多く溶け込んだ処理液を用いてアルマイト処理を行うと、酸化アルミニウム被膜の厚さにムラが生じることがある。そのため、処理液は、複数回のアルマイト処理に用いられた後、例えば未使用の処理液と交換されていた。
【０００６】
しかしながら、これまでは、処理液の交換タイミングが、経験に基づいて設定されていた。そのため、これまでの処理液の交換タイミングは、必ずしも適切なものではなかった。
【０００７】
または、一定回数のアルマイト処理を行った後は必ず処理液を交換するというように、処理液が一定周期で交換されることもあった。しかし、アルマイト処理が施されるアルミニウム部材の材料純度によっては、１回のアルマイト処理によって処理液に溶出する金属不純物量が変動する。そのため、一定周期で処理液を交換するとしても、適切な交換タイミングとはなっていなかった。具体的には、まだアルマイト処理の結果に悪影響がでない程度の不純物しか溶解していない処理液であっても、一定周期で交換することとなり、無駄が生じていた。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、処理液から金属不純物を容易に除去し、処理液の寿命を延ばすことを可能とする処理液のメンテナンス治具を提供することを目的とする。また、適切な時期に処理液を交換可能な処理液のメンテナンス方法を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、アルマイト処理に用いられる処理液から、水素よりもイオン化傾向が低く前記処理液に溶解した金属不純物を除去するために用いられるメンテナンス治具であって、第１金属材料を形成材料とする犠牲材と、前記犠牲材を支持する支持体と、を有し、前記支持体は、前記第１金属材料よりもイオン化傾向が低く且つ水素よりもイオン化傾向が高い第２金属材料を形成材料とし、前記犠牲材と前記支持体とが接触するメンテナンス治具が提供される。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、アルマイト処理に用いられる処理液に上述のメンテナンス治具を浸漬し、前記メンテナンス治具の表面に、水素よりもイオン化傾向が低く前記処理液に溶解した金属不純物を析出させる工程と、前記処理液から前記メンテナンス治具を取り出す工程と、を有する処理液のメンテナンス方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、処理液から金属不純物を容易に除去し、処理液の寿命を延ばすことを可能とする処理液のメンテナンス治具を提供することができる。また、適切な時期に処理液を交換可能な処理液のメンテナンス方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はメンテナンス治具を示す模式図である。
【図２】図２はメンテナンス治具を用いた処理液のメンテナンスの原理を説明する説明図である。
【図３】図３はメンテナンス方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照しながら、本発明の実施形態に係るメンテナンス治具およびメンテナンス方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００１４】
なお、本実施形態において「処理液」とは、アルマイト処理に用いられ、硫酸やシュウ酸が含まれる酸性水溶液を指す。
また、本実施形態において「処理液のメンテナンス」とは、アルマイト処理の対象物であるアルミニウム部材から処理液に溶解した金属不純物の、少なくとも一部を除去することを指す。
【００１５】
［メンテナンス治具］
図１は、本実施形態に係るメンテナンス治具１を示す模式図である。本実施形態のメンテナンス治具１は、アルマイト処理によりアルミニウム部材から処理液に溶解した、水素よりもイオン化傾向が低い金属不純物を、処理液から除去するために用いられる。
【００１６】
アルミニウム部材から処理液に溶解した金属不純物としては、代表的には銅が挙げられる。銅は、水素よりもイオン化傾向が低い金属である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のメンテナンス治具１は、例えばアルマイト処理槽１００に貯留された処理液Ｓに浸漬させて用いる。アルマイト処理槽１００においては、処理液Ｓが流動していてもよい。
【００１８】
メンテナンス治具１は、犠牲材１０と、犠牲材１０を支持する支持体２０と、を有している。さらに、メンテナンス治具１は、支持体２０を支える脚部３０を有する。
以下、メンテナンス治具１の構成について、詳細に説明する。
【００１９】
（犠牲材）
犠牲材１０は、水素よりもイオン化傾向が高い第１金属材料を形成材料としている。犠牲材１０の形成材料である第１金属材料は、水素よりもイオン化傾向が高いという関係を満たすならば、金属単体であってもよく合金であってもよい。第１金属材料としては、アルミニウム、またはアルミニウムを含む合金を例示することができ、主としてアルミニウムを含む金属材料が好ましい。
【００２０】
図１では、犠牲材１０を板状の部材として模式的に示しているが、犠牲材１０の形状はこれに限らず、特に限定されない。
【００２１】
また、犠牲材１０は、支持体２０に交換可能に設けられているほうがよい。これにより、使用により犠牲材１０が劣化した場合にも、犠牲材１０を交換することで長期にわたってメンテナンス治具１を使用可能となる。
【００２２】
図に示すメンテナンス治具１は、複数の犠牲材１０を有することとしているが、メンテナンス治具１が１つしか犠牲材１０を有さないとしても、後述するメカニズムにより本願発明の効果を奏することができる。
【００２３】
（支持体）
支持体２０は、第１金属材料よりもイオン化傾向が低く且つ水素よりもイオン化傾向が高い第２金属材料を形成材料としている。さらに、犠牲材１０と支持体２０とは接触している。
【００２４】
本実施形態のメンテナンス治具１において、支持体２０は、枠体２１と軸部２２と支持部２３とを有する。
【００２５】
枠体２１は、内側が開口した閉環状の部材である。枠体２１は、上述の第２金属材料を形成材料としている。第２金属材料は、第１金属材料よりもイオン化傾向が低く且つ水素よりもイオン化傾向が高いという関係を満たすならば、金属単体であってもよく合金であってもよい。第２金属材料としては、チタン、ジルコニウム、マンガン、亜鉛、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、スズまたはこれらの金属を含む合金を例示することができ、主としてチタンを含む金属材料が好ましい。
【００２６】
軸部２２は、一方向に延在する柱状の部材である。軸部２２は、軸部２２の一方側と軸部２２の他方側とで枠体２１に固定されている。軸部２２は上述の第２金属材料を形成材料としている。軸部２２の形成材料は、枠体２１の形成材料と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００２７】
支持部２３は、軸部２２に設けられ犠牲材１０を支持している。支持部２３は上述の第２金属材料を形成材料としている。支持部２３の形成材料は、枠体２１および軸部２２と同じ形成材料であってもよく、枠体２１および軸部２２のいずれか一方または両方と異なる形成材料であってもよい。
【００２８】
図に示すように、本実施形態のメンテナンス治具１では、１つの軸部２２に複数の支持部２３が設けられている。また、複数の支持部２３は、それぞれ犠牲材１０を有している。
【００２９】
複数の支持部２３は、図に示す支持部２３ａ、２３ｂのように、枠体２１の開口方向の一方の側と、開口方向の他方の側との両方に配置されている。このように支持部２３を設けることで、多数の支持部２３を有するメンテナンス治具１において、支持部２３同士、および支持部２３に支持された犠牲材１０同士が、物理的に干渉しにくい。
【００３０】
さらに、本実施形態のメンテナンス治具１は、複数の軸部２２を有している。複数の軸部２２は、交差することなく、それぞれ軸部２２の一方側と軸部２２の他方側とで枠体２１に固定されている。
本実施形態のメンテナンス治具１は、以上のような構成となっている。
【００３１】
図２は、メンテナンス治具１を用いた処理液のメンテナンスの原理を説明する説明図である。以下、メンテナンスの対象物である処理液Ｓには、金属不純物として銅イオン（Ｃｕ２＋）が溶解しており、メンテナンス治具１が有する犠牲材は、第１金属材料としてアルミニウムを形成材料とすることとして説明する。
【００３２】
図２に示すように、処理液Ｓのメンテナンスにおいては、アルマイト処理後の処理液Ｓが貯留されたアルマイト処理槽１００にメンテナンス治具１を浸漬する。
【００３３】
メンテナンス治具１を処理液Ｓに浸漬すると、まず、メンテナンス治具１が有する犠牲材１０の一部が溶解する。これにより、犠牲材１０を構成していたアルミニウム（Ａｌ）は、アルミニウムイオン（Ａｌ３＋）となって処理液Ｓに溶解、拡散する。
【００３４】
一方、アルミニウムから生じる電子（ｅ−）は、犠牲材１０から支持体２０に移動する。犠牲材１０と接する支持体２０は、犠牲材１０の一部が溶解して生じる電子が供給されることにより、処理液Ｓに浸漬しても溶解することがない。
【００３５】
さらに、支持体２０の表面では、犠牲材１０の一部が溶解して生じる電子と、処理液Ｓに溶解する金属不純物である銅イオンとが結合し、金属銅が析出する電気化学反応が生じる。この電気化学反応により、処理液Ｓ中の金属不純物は、支持体２０の表面に析出する。
【００３６】
本実施形態のメンテナンス治具１のように、複数の犠牲材１０を有すると、アルミニウムが溶解し電子が発生する箇所が複数箇所となる。これにより、銅を析出させるための電子を多く供給することができ、効率的に銅を析出させることができる。
【００３７】
アルマイト処理槽１００において、処理液Ｓは、通常、自然に対流している。また、アルマイト処理槽１００においては、処理液Ｓを流動させていてもよい。このような処理液Ｓの移動により、メンテナンス治具１の近傍には、常に金属不純物である銅イオンが供給され、連続的に銅の析出反応が生じる。
【００３８】
上述したように支持体２０が、軸部２２と軸部２２に設けられた支持部２３とを有する構成である場合、上記処理液Ｓの対流を阻害しないため、銅を析出させやすい。同様に、支持体２０が、枠体２１と枠体２１に固定された軸部２２とを有する構成も、上記処理液Ｓの対流を阻害しないため、銅を析出させやすく好ましい。
【００３９】
支持体２０に析出した銅は、メンテナンス治具１を処理液Ｓから引き上げることにより、処理液Ｓから除去される。
【００４０】
この銅の析出反応は、犠牲材１０を構成する第１金属材料のイオン化傾向、支持体２０を構成する第２金属材料のイオン化傾向、処理液Ｓに溶解する金属不純物のイオン化傾向、に基づいた貴卑の関係に基づいて生じる。したがって、金属不純物である銅の除去のために、メンテナンス治具１に通電する必要は無い。
【００４１】
なお、メンテナンス治具１を用いて処理液Ｓのメンテナンスを行ったとしても、全ての金属不純物を除去できるわけではない。しかし、処理液Ｓに溶解する金属不純物量を低減することにより、処理液Ｓの使用可能な期間を延ばすことができる。
【００４２】
本実施形態のメンテナンス治具１を用いると、以上のようにして処理液Ｓから金属不純物を除去することができる。
【００４３】
［処理液のメンテナンス方法］
図３は、本実施形態の処理液のメンテナンス方法を示すフロー図である。以下の説明では、図１，２で用いた符号を適宜用いる。
【００４４】
本実施形態の処理液のメンテナンス方法では、まず、アルマイト処理槽１００に貯留されているアルマイト処理後の処理液Ｓに上述のメンテナンス治具１を浸漬する（ステップＳ１）。上述したように、メンテナンス治具１を処理液Ｓに浸漬することにより、処理液Ｓからメンテナンス治具１の表面に金属不純物（例えば銅）が析出する。
【００４５】
メンテナンス治具１の浸漬時間は、アルマイト処理終了後から、次のアルマイト処理の開始までの期間で適宜設定することができる。処理液Ｓのメンテナンス方法を安定的に実施するという点からは、浸漬時間は、予め設定した一定時間とするとよい。
【００４６】
次いで、メンテナンス治具１の表面に金属不純物が析出していることを確認後、処理液Ｓからメンテナンス治具１を取り出す（ステップＳ２）。これにより、処理液Ｓから金属不純物を除去することができる。
【００４７】
次いで、メンテナンス治具１の表面に析出している金属不純物の量を確認する（ステップＳ３）。金属不純物量の確認は、目視で行う。予め、金属不純物の析出量と、メンテナンス治具１の見た目の変化と、の対応関係を確認しておくとよい。例えば、金属不純物の析出量に対する、メンテナンス治具１の色の違いや、メンテナンス治具１の表面の凹凸の差等を、金属不純物の量の判断材料とすることができる。
【００４８】
次いで、ステップＳ３で確認した金属不純物の量に基づいて、処理液Ｓの交換が必要かどうかを判断する（ステップＳ４）。
【００４９】
上述したように、処理液Ｓのメンテナンスを行ったとしても、全ての金属不純物を除去できるわけではないため、処理液Ｓを複数回アルマイト処理に用いると、処理液Ｓに蓄積される金属不純物量が多くなる。そのため、比較的アルマイト処理の使用回数が少ない処理液と、相対的に使用回数が多い古い処理液とでは、メンテナンス治具１を処理液に浸漬する時間が同じであったとしても、古い処理液Ｓの方が析出する金属不純物の量が多くなる。
【００５０】
そのため、析出した金属不純物量が交換基準を超えたと判断した場合には、アルマイト処理槽１００内の処理液Ｓを新しい処理液Ｓに交換する（ステップＳ５）。析出した金属不純物量が、交換基準を超えない場合には、同じ処理液Ｓを再度アルマイト処理に用いることが可能と判断する。
【００５１】
このように、メンテナンス治具１に析出した金属不純物の量を基準として、処理液Ｓの交換時期を判断することにより、適切な時期に処理液を交換可能となる。
【００５２】
その後、メンテナンス治具１に析出した金属不純物を、例えば薬剤を用いて溶解除去する（ステップＳ６）。金属不純物が除去されたメンテナンス治具１は、再度、処理液のメンテナンスに用いることができる。
【００５３】
本実施形態の処理液のメンテナンス方法は、以上のようにして行う。
【００５４】
以上のような構成のメンテナンス治具によれば、処理液から金属不純物を容易に除去し、処理液の寿命を延ばすことができる。
【００５５】
また、以上のような処理液のメンテナンス方法によれば、適切な時期に処理液を交換可能となる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１…メンテナンス治具、１０…犠牲材、２０…支持体、２１…枠体、２２…軸部、２３，２３ａ，２３ｂ…支持部、Ｓ…処理液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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