(57)【要約】構造体内に形成される多層構造のアルミニウムフィンの形成密度が比較的高い場合にあっても、特に、各アルミニウムフィンの内部表面の全面に亘って陽極酸化処理を効果的になし得るようにする。少なくとも内部に陽極酸化処理すべき細分化された多層構造のアルミニウムフィン（１３）を有し、各アルミニウムフィン（１３）の間に所要方向への電解液の通流可能な流路空間（１４）を形成してなる構造体（１１）のための内部表面の陽極酸化処理方法であって、構造体（１１）での各アルミニウムフィン（１３）間の流路空間（１４）内を通して電解液を強制的に通流させながら陽極酸化処理することで、各アルミニウムフィン（１３）の内部表面の全域に亘って均質な酸化皮膜を生成させる。
2003029527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体枠の内部に細分化されたアルミニウムの多層構造を、各層間に所要通流方向の流路空間を隔てて配設させたアルミニウム構造体を有し、該構造体内部のアルミニウムの表面に陽極酸化処理を施すための陽極酸化処理方法であって、
前記アルミニウム表面相互間の流路空間内を通して、電解液を強制的に通流させながら陽極酸化処理することを特徴とするアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法。
【請求項２】
前記アルミニウム構造体内部でのアルミニウムが、多層構造のハニカム状、および／または多層構造のフィン状に配設され、該多層構造のアルミニウムの表面を陽極酸化処理して、該表面に酸化皮膜を生成させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法。
【請求項３】
前記流路空間内のみに電解液を強制的に循環して通流させることを特徴とする請求の範囲第１または２項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法。
【請求項４】
前記流路空間内を経た陽極酸化処理後の電解液中の発生ガスを除去した上で、該発生ガス除去後の電解液を強制的に循環させることを特徴とする請求の範囲第１ないし３項の何れか１項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法。
【請求項５】
前記発生ガス除去後の電解液を所要温度範囲に制御して還流させることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法。
【請求項６】
前記流路空間での電解液通流方向の片側近傍、または両側近傍に陰極を配して前記アルミニウム表面を電解処理し、もしくは必要に応じて該流路空間内に補助陰極を配して該アルミニウム表面を電解処理することを特徴とする請求の範囲第１ないし５項の何れか１項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法。
【請求項７】
筺体枠の内部に細分化されたアルミニウムの多層構造を、各層間に所要通流方向の流路空間を隔てて配設させたアルミニウム構造体を有し、該構造体内部のアルミニウム表面に陽極酸化処理を施すための陽極酸化処理装置であって、
前記アルミニウム表面相互間の流路空間によって電解液の循環経路を形成させると共に、該流路空間の電解液導入側に導入側チャンバを、電解液排出側に外部への発生ガス放散手段を含む排出側チャンバをそれぞれ着脱可能に装着させ、さらに、これらの各チャンバ間で前記電解液を強制的に循環させる電解液循環手段を配したことを特徴とするアルミニウム構造体の陽極酸化処理装置。
【請求項８】
前記アルミニウム構造体内部でのアルミニウムが、多層構造のハニカム状、および／または多層構造のフィン状に形成されていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理装置。
【請求項９】
前記電解液循環手段が、前記循環経路内で電解液を一旦貯留する電解液タンク、および該電解液タンク内に設置されて貯留される電解液を所要温度範囲に制御する温度制御器と、前記導入側チャンバへの還流経路に介在されて温度制御された電解液を加圧還流して給送する加圧ポンプとで構成されていることを特徴とする請求の範囲第７または８項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理装置。
【請求項１０】
前記導入側、排出側の各チャンバ内部近傍の少なくとも何れか一方に、前記アルミニウム表面の電解処理のための陰極を配し、もしくは必要に応じて前記流路空間内に、前記アルミニウム表面の電解処理のための補助陰極を配して構成したことを特徴とする請求の範囲第７ないし９項の何れか１項に記載のアルミニウム構造体の陽極酸化処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、アルミニウム構造体、特に、筺体枠内部に細分化されたアルミニウムの多層構造を有する構造体の陽極酸化処理方法、およびその陽極酸化処理装置に関し、さらに詳しくは、アルミニウムの各層間に所要通流方向の流路空間を介してなる構造体、ここでは、一般的に、全体がアルミニウム単体からなる構造体や、内部にのみアルミニウムを配した構造体、それに、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる構造体において、該アルミニウムの表面を陽極酸化処理するためのアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法、およびその陽極酸化処理装置に係るものである。
背景技術
従来から、所定材質からなる構造体、例えば、この場合、アルミニウムからなる構造体を陽極酸化処理するのには、電解液を満たした電解槽中に処理対象となるアルミニウム構造体を浸漬させた上で、該電解液を強く攪拌させながら、陽極となるアルミニウム構造体と別に配した陰極との間に所要密度の電流を印加通電することにより、該アルミニウム構造体の表面に多孔質の酸化皮膜を生成させるという処理方法が一般的である。
特に、本発明での処理対象となるアルミニウム構造体に関連するところの、内部に陽極酸化すべき比較的広い面積の処理表面を有する構造体に関する先行技術としては、例えば、特開平８−２４３４０８号公報によって提案された陽極酸化処理方法が知られている。
すなわち、前記先行技術の陽極酸化処理方法においては、概念的に、ハニカム状に形成したアルミニウム構造体を用い、該構造体を電解液中に浸漬して陽極酸化処理を行うものであった。
しかしながら、本発明者らの実験結果によると、前記先行技術にあっては、例えば、前記アルミニウム構造体内部の形成密度が比較的高い場合、アルミニウム表面の陽極酸化処理に際して、構造体を全体的に電解槽内の電解液中へ単に浸漬させるのみの処理では、該形成密度の高いアルミニウム構造体の内部を電解液が自然対流的には到底円滑に通流できず、かつその反面で大部分の電流がより通流し易い構造体自体の周囲表面部に流れることになり、該構造体自体の周囲表面にあって酸化処理結果としてのアルミナ皮膜が比較的厚く生成されはするが、電解作用に伴って生ずる酸加熱ならびにジュール熱の影響等のために、アルミニウムの表面部には、開口部付近でこそ幾分かのアルミナ皮膜の生成がなされても、内部表面の全面に亘るアルミナ皮膜の均質な生成がなされないという極めて好ましくない問題点か確認された。
本発明は、上記のような従来の問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、アルミニウム構造体の形成密度が比較的高い場合にあっても、特に、該アルミニウム構造体の内部表面の全面に亘って陽極酸化処理を効果的になし得るようにした、この種のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法、およびその陽極酸化処理装置を提供することである。
発明の開示
前記目的を達成するため、本発明者らは、鋭意に開発努力を続けた結果、細分化された多層構造のアルミニウム構造体に対する陽極酸化処理方法、およびその陽極酸化処理装置として、該アルミニウム構造体のアルミニウム表面間に形成されている各流路空間に電解液を強制的に通流させ、かつ通流後の電解液中の発生ガスを放散させた上で循環させるという点を見い出して本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係る請求の範囲第１項に記載の発明方法は、筺体枠の内部に細分化されたアルミニウムの多層構造を、各層間に所要通流方向の流路空間を隔てて配設させたアルミニウム構造体を有し、該構造体内部のアルミニウムの表面に陽極酸化処理を施すための陽極酸化処理方法であって、前記アルミニウム表面相互間の流路空間内を通して、電解液を強制的に通流させながら陽極酸化処理することを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第２項に記載の発明方法は、前記請求の範囲第１項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法において、前記アルミニウム構造体内部のアルミニウムが、多層構造のハニカム状、および／または多層構造のフィン状に配設され、該多層構造のアルミニウム表面を陽極酸化処理して、該表面に酸化皮膜を生成させることを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第３項に記載の発明方法は、前記請求の範囲第１または２項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法において、前記流路空間内のみに電解液を強制的に循環して通流させることを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第４項に記載の発明方法は、前記請求の範囲第１ないし３項の何れか１項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法において、前記流路空間内を経た陽極酸化処理後の電解液中の発生ガスを除去した上で、該発生ガス除去後の電解液を強制的に循環させることを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第５項に記載の発明方法は、前記請求の範囲第４項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法において、前記発生ガス除去後の電解液を所要温度範囲に制御して還流させることを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第６項に記載の発明方法は、前記請求の範囲第１ないし５項の何れか１項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法において、前記流路空間での電解液通流方向の片側近傍、または両側近傍に陰極を配して前記各アルミニウム層表面を電解処理し、もしくは必要に応じて該流路空間内に補助陰極を配して該アルミニウム層表面を電解処理することを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第７項に記載の発明装置は、筺体枠の内部に細分化されたアルミニウムの多層構造を、各層間に所要通流方向の流路空間を隔てて配設させたアルミニウム構造体を有し、該構造体内部のアルミニウム表面に陽極酸化処理を施すための陽極酸化処理装置であって、前記アルミニウム表面相互間の流路空間によって電解液の循環経路を形成させると共に、該流路空間の電解液導入側に導入側チャンバを、電解液排出側に外部への発生ガス放散手段を含む排出側チャンバをそれぞれ着脱可能に装着させ、さらに、これらの各チャンバ間で前記電解液を強制的に循環させる電解液循環手段を配したことを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第８項に記載の発明装置は、前記請求の範囲第７項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理装置において、前記アルミニウム構造体内部でのアルミニウムが、多層構造のハニカム状、および／または多層構造のフィン状に形成されていることを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第９項に記載の発明装置は、前記請求の範囲第７または８項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理装置において、前記電解液循環手段が、前記循環経路内で電解液を一旦貯留する電解液タンク、および該電解液タンク内に設置されて貯留される電解液を所要温度範囲に制御する温度制御器と、前記導入側チャンバへの還流経路に介在されて温度制御された電解液を加圧還流して給送する加圧ポンプとで構成されていることを特徴としている。
本発明に係る請求の範囲第１０項に記載の発明装置は、前記請求の範囲第７ないし９項の何れか１項のアルミニウム構造体の陽極酸化処理装置において、前記導入側、排出側の各チャンバ内部近傍の少なくとも何れか一方に、前記アルミニウム表面の電解処理のための陰極を配し、もしくは必要に応じて前記流路空間内に、前記アルミニウム表面の電解処理のための補助陰極を配して構成したことを特徴としている。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係るアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法、およびその陽極酸化処理装置の実施形態につき、第１および２図を参照して詳細に説明する。
第１図において、本実施形態によるアルミニウム構造体１１としては、長方形中空角筒状の筐体枠１２内に比較的高い形成密度で多層構造のアルミニウム、ここでは多数のアルミニウムフィン１３を密集して配置させると共に、該アルミニウムフィン１３の表面相互間にあって所要方向、この場合、上下の形成方向に倣って後述する電解液の通流可能な流路空間１４を形成させた構成のものを用いる。なお、前記アルミニウムの形成態様については、単にフィン状であることにのみ限定されるものではなく、例えば、ハニカム状であっても、あるいはハニカム状とフィン状との組み合わせ形態であっても何ら差し支えはない。
次に、第２図において、本実施形態を適用する陽極酸化処理装置２１としては、前記アルミニウム構造体１１での各アルミニウムフィン１３を上下方向に位置させた場合、該各アルミニウムフィン１３の形成方向、ひいては電解液通流方向の電解液導入側となる下部にあって、前記筐体枠１２の下部解放周端縁に着脱可能に密着シールして装着される下方漏斗状の導入側チャンバ２２と、電解液通流方向の電解液排出側となる上部にあって、前記筐体枠１２の上部解放周端縁に着脱可能に密着シールして装着され、かつ上面部中央部分に外部への発生ガス放散管（発生ガス放出手段）２４を突設開口させた排出側チャンバ２３とをそれぞれに設けてあり、これらの導入側および排出側の各チャンバ２２，２３の内部に対しては、前記アルミニウム構造体１１の近傍でかつ電解液の通流を可及的に妨げない位置に電解処理のための陰極２５，２６をそれぞれに配設してある。なお、この場合、必要に応じては、前記流路空間１４内に電解処理のための補助陰極（図示省略）を配設するようにしてもよい。また、前記陰極２５，２６に、前記各チャンバ内において、電解液がアルミニウム構造体１１内部に均一に通流するための整流板あるいは分散板の作用をさせてもよい。さらに、陰極２５，２６に加えて整流板又は分散板を別に設けてもよい。
また、電解液循環手段として、一方では、前記導入側チャンバ２２の漏斗状下端部に供給管路（還流管路）３４を連通させ、かつ他方では、前記排出側チャンバ２３の外側部に排出管路３５を連通させた電解液タンク３１を設けると共に、該電解液タンク３１内には、この場合での電解処理に用いる電解液として、例えば、しゅう酸水溶液を一旦貯留させると共に、該一旦貯留されるしゅう酸水溶液を所要温度範囲に調整制御する温度制御器３２を内装させてある。
さらに、前記供給管路（還流管路）３４の途上には、前記電解液タンク３１内に貯留され、かつ前記温度制御器３２によって電解作用のための適温に温度制御されたしゅう酸水溶液を前記導入側チャンバ２２に加圧還流して給送するための加圧ポンプ３３を介在配置して構成したもので、本発明の場合、給送するしゅう酸水溶液での前記各アルミニウムフィン１３、ひいては各流路空間１４に対する相対的な流速は、０．１〜２ｍ／ｓの範囲内であることが実際上好ましい。
従って、本実施形態の場合、前記陽極酸化処理装置２１は、第２図に概念的に示されているように、前記処理対象でのアルミニウム構造体１１の電解液導入側となる下部側に導入側チャンバ２２を、また、電解液排出側となる上部側に排出側チャンバ２３をそれぞれに装着して用いるものである。
そして、このように常時適温（例えば、温度２０〜４０℃）に温度制御され、かつ流速０．１〜２ｍ／ｓの範囲内で前記導入側チャンバ２２内に循環して給送される電解液としてのしゅう酸水溶液（例えば、濃度３０〜５０ｇ／ｌ等）は、前記各アルミニウムフィン１３の相互間での各流路空間１４内にのみ選択的かつ強制的に通流させることにより、該各アルミニウムフィン１３の表面全域に陽極酸化皮膜、つまりはアルミナ皮膜を極めて容易かつ効果的に生成させることができるのであり、また、該陽極酸化処理に伴う発生ガスは、通流後の排出側チャンバ２３内に至って発生ガス放散管２４から外部に放散される。
すなわち、このようにして前記各アルミニウムフィン１３の表面に生成される陽極酸化皮膜は、極めて良質であり、しかも、先に述べた先行技術の場合とは全く異なって各アルミニウムフィン１３の表面全域に過不足なく均質に生成させ得るのである。なお、この場合の電解液としては、前記しゅう酸水溶液に代えて、硫酸水溶液（例えば、温度０〜２５℃、濃度１００〜３００ｇ／ｌ）を用いることもできる。
次に、実質的な格別の実施例についてそれぞれに述べる。
［実施例１］
外形寸法が、開口端面側で８ｃｍ×８ｃｍ、上下高さ方向で１０ｃｍの長方形中空角筒状の筐体枠１２を用い、該筐体枠１２内に３ｍｍピッチで各アルミニウムフィン１３を多層構造で集束的に形成して第１図のアルミニウム構造体１１とする。
而して、先ず、前記アルミニウム構造体１１を濃度４０ｇ／ｌの非浸食性脱脂剤によって２分間脱脂処理した上で、温度６０℃で濃度１００ｇ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液で１５秒間洗浄し、さらに、濃度１５０ｇ／ｌの硝酸水溶液で３０秒間スマット除去する前処理を行った。
次いで、第２図に示す本実施形態の陽極酸化処理装置２１により、前記前処理したアルミニウム構造体１１に対して、温度２０℃で濃度４０ｇ／ｌのしゅう酸水溶液を流速０．５ｍ／ｓによって強制的に循環供給すると共に、電流密度５０Ａ／ｍ２の直流電流を通電し、かつこの態様で約１６時間に亘って陽極酸化処理を施した。
上記のようにして得たアルミニウム構造体１１における陽極酸化皮膜の厚さを測定したところ、平均の皮膜の厚さは約１００μｍであった。
［実施例２］
外形寸法が、開口端面側で８ｃｍ×８ｃｍ、上下高さ方向で１０ｃｍの長方形中空角筒状の筐体枠１２を用い、該筐体枠１２内に１ｍｍピッチで各アルミニウムフィン１３を多層構造で集束的に形成して第１図のアルミニウム構造体１１とする。
而して、先ず、前記アルミニウム構造体１１を濃度４０ｇ／ｌの非浸食性脱脂剤によって２分間脱脂処理した上で、温度６０℃で濃度１００ｇ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液で１５秒間洗浄し、さらに、濃度１５０ｇ／ｌの硝酸水溶液で３０秒間スマット除去する前処理を行った。
次いで、第２図に示す本実施形態の陽極酸化処理装置２１により、前記前処理したアルミニウム構造体１１に対して、温度２０℃で濃度４０ｇ／ｌのしゅう酸水溶液を流速０．３ｍ／ｓによって強制的に循環供給すると共に、電流密度２５Ａ／ｍ２の直流電流を通電し、かつこの態様で約３．３時間に亘って陽極酸化処理を施した。
上記のようにして得たアルミニウム構造体１１における陽極酸化皮膜の厚さを測定したところ、平均の皮膜の厚さは約１０μｍであった。
［実施例３］
外形寸法が、開口端面側で３．８ｃｍ×４０ｃｍ、上下高さ方向で２０ｃｍの長方形中空角筒状の筐体枠１２を用い、該筐体枠１２内に２ｍｍのピッチで各アルミニウムフィン１３を多層構造で集束的に形成して第１図のアルミニウム構造体１１とする。
而して、先ず、前記アルミニウム構造体１１を濃度４０ｇ／ｌの非浸食性脱脂剤によって２分間脱脂処理した上で、温度６０℃で濃度１００ｇ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液で１５秒間洗浄し、さらに濃度１５０ｇ／ｌの硝酸水溶液で３０秒間でスマット除去する前処理を行った。
次いで第２図に表す本実施形態の陽極酸化装置２１により、前記前処理したアルミニウム構造体１１に対して、温度２０℃で濃度２００ｇ／ｌの硝酸水溶液を流速１ｍ／ｓによって強制的に循環供給と共に電流密度５００Ａ／ｍ２の直流電流を通電し、かつこの状態で約３５分間に亘って陽極酸化を施した。上記のようにして得たアルミニウム構造体１１における陽極酸化皮膜の厚さを測定したところ、平均の皮膜の厚さは約５０μｍであった。
産業上の利用可能性
以上、実施形態によって詳述したように、本発明のアルミニウム構造体の陽極酸化処理方法、およびその陽極酸化処理装置によれば、内部に陽極酸化処理すべき比較的高い形成密度の多層構造からなる各アルミニウム層を表面全域に亘って容易かつ効果的に陽極酸化処理することができるという実用上優れた特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施形態によるアルミニウム構造体の構成例を示す斜視説明図であり、第２図は、同上実施形態を適用した陽極酸化処理装置の概要を示す概念説明図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2003029527.tif 000005
2003029527.tif 000006