(57)【要約】【課題】開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴の内壁を被処理面とする場合でも、高精度且つ高効率に表面処理を行うことができる表面処理装置を提供する。【解決手段】電解処理装置１０（表面処理装置）は、開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴１２の内壁に表面処理を施すために、該有底穴１２内に挿入する電極１６を備える。電極１６は、有底穴１２に沿って延在する管体であり、且つ有底穴１２の内径の大きさに応じて、長手方向で外径の大きさが異なる。また、電極１６の外壁と有底穴１２の内壁との間に電解処理液の供給路が形成され、電極１６の内部に電解処理液の回収路が形成されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴の内部に、電極を挿入し且つ処理液を流通させて、該有底穴の内壁に表面処理を行う表面処理装置であって、
前記電極は、前記有底穴の深さ方向に沿って延在する管体であり、且つ前記有底穴の内径の大きさに応じて、前記電極の外径の大きさが異なることを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の表面処理装置において、前記有底穴の内壁と、前記有底穴内に挿入された前記電極の外壁との間に前記処理液の供給路が形成され、前記電極の内部に前記処理液の回収路が形成されることを特徴とする表面処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の表面処理装置において、前記電極は、互いに外径の異なる複数の中空管からなり、該中空管のうち、外径が大きい大径管の内部に、外径が小さい小径管が挿通されていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の表面処理装置において、前記小径管は、前記大径管と電気的に絶縁された状態で該大径管の内部に挿通され、前記小径管及び前記大径管は互いに異なる大きさの電流が供給されることを特徴とする表面処理装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の表面処理装置において、前記大径管及び前記小径管の前記有底穴に対する挿入長さがそれぞれ調整自在であることを特徴とする表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底穴の内壁に表面処理を施すための表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性の被処理面（対極）に対向する電極を備え、両極間に電解処理液を介在させて通電することによって、被処理面に電気めっきや電着塗装等の表面処理を施す表面処理装置が知られている。被処理面としては、例えば、特許文献１に示すように、鋳造用金型に形成された冷却通路（有底穴）の内壁等が挙げられる。
【０００３】
この場合、冷却通路の内部に電極を挿入することで表面処理を行う。被処理面に対しては、全体にわたって略均一に表面処理が行われることが好ましい。例えば、表面処理として、電気めっき等を行う場合、被処理面上に略均一な厚さのめっき被膜が形成されることが好ましい。
【０００４】
なお、電気めっき等の電気分解を伴う処理を行う表面処理装置は、「電解処理装置」とも指称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７２７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の冷却通路は、開口から底部までの間で内径の大きさが異なる場合がある。この場合、表面処理装置によって表面処理を施す被処理面は、テーパ状や凹凸状等の複雑形状となる。このような複雑形状の被処理面では、電極との間の距離がばらつくことや、凸部の先端に電流が集中すること等に起因して、電流分布が不均一になり易い。その結果、電流密度が高い部分と低い部分とで表面処理が不均一になってしまうことが懸念される。つまり、上記の電解処理装置では、開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴の内壁のような複雑形状の被処理面の全体に対して、略均一な表面処理を行うことが困難になる懸念がある。
【０００７】
上記のような複雑形状の被処理面に対しては、通電を必要としない無電解めっきや浸漬エッチング等の手法を用いることが有効であるようにも考えられる。しかしながら、これらの手法では、表面処理に長時間を要する上、亜鉛やクロム等の被膜を形成することが困難である（換言すれば、形成し得る被膜の材質に制約がある）等の不都合がある。
【０００８】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴の内壁を被処理面とする場合でも、高精度且つ高効率に電気的な表面処理を行うことができる表面処理装置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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴の内部に、電極を挿入し且つ処理液を流通させて、該有底穴の内壁に表面処理を行う表面処理装置であって、
前記電極は、前記有底穴の深さ方向に沿って延在する管体であり、且つ前記有底穴の内径の大きさに応じて、前記電極の外径の大きさが異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る表面処理装置は、有底穴の内径に応じて、長手方向で外径の大きさが異なる管状の電極を備える。これによって、有底穴の内壁（被処理面ともいう）と電極との距離を容易に調整することができる。その結果、被処理面に電流密度の差が生じることを抑制できるため、該被処理面上に略均一な表面処理を行うことが可能になる。
【００１１】
また、この表面処理装置では、電極と被処理面（対極）との間に通電を行って電位差を発生させることで、電気的に表面処理を行う。従って、無電解めっきや浸漬エッチング等のように化学反応のみによって表面処理を行う場合に比して、短時間で効率的に表面処理を行うことができる。
【００１２】
また、表面処理として、例えば電気めっきを行う場合、無電解めっき等の手法とは異なり、亜鉛やクロム等のめっき被膜を形成することが容易となる。すなわち、表面処理に用いることが可能な材料の選択肢を広げることができる。
【００１３】
前記表面処理装置において、前記有底穴の内壁と、前記有底穴内に挿入された前記電極の外壁との間に前記処理液の供給路が形成され、前記電極の内部に前記処理液の回収路が形成されることが好ましい。この場合、有底穴の内部に対する処理液の送液圧力を良好に上昇させることができ、該有底穴内に効率よく処理液を流通させることができる。その結果、被処理面に対してより高効率且つ高精度に表面処理を行うことが可能になる。
【００１４】
前記表面処理装置において、前記電極は、互いに外径の異なる複数の中空管からなり、該中空管のうち、外径が大きい大径管の内部に、外径が小さい小径管が挿通されていることが好ましい。この場合、有底穴の内径に応じて、外径の大きさが異なる中空管を複数用意することで、容易に電極の外径を調整することができる。
【００１５】
また、前記表面処理装置では、前記小径管が、前記大径管と電気的に絶縁された状態で該大径管の内部に挿通され、前記小径管及び前記大径管は互いに異なる大きさの電流が供給されることが好ましい。この場合、小径管及び大径管に対して、有底穴の形状に応じて異なる大きさの電流を供給することができるため、被処理面に電流密度の差が生じることを効果的に抑制できる。これによって、被処理面に対して、一層高精度に表面処理を行うことが可能になる。
【００１６】
さらに、前記表面処理装置では、前記有底穴に対する前記大径管及び前記小径管の挿入長さがそれぞれ調整自在であることが好ましい。この場合、内径が相違する部分の深さに対応して電極の挿入長を容易に調整することが可能であるので、表面処理装置の汎用性が向上する。すなわち、内径が相違する部分の深さが互いに異なる複数個の有底穴に対し、高精度且つ効率的に表面処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴であっても、その内壁と電極との距離を容易に調整することができる。これによって、有底穴の内壁と電極との間に通電を行った際に、有底穴の内壁に電流密度の差が生じることを抑制できる。その結果、被処理面に対して高精度に表面処理を行うことができる。
【００１８】
また、電気的な表面処理を施すことが可能であるので、無電解めっきや浸漬エッチング等のように化学反応のみによって表面処理を行う場合に比して、短時間で効率的に表面処理を行うことができる。
【００１９】
さらに、上記の化学反応のみによって表面処理を行う場合には形成することが困難である亜鉛やクロム等の被膜を形成することも可能であるので、表面処理に用いることが可能な材料の選択肢を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る電解処理装置（表面処理装置）と、該電解処理装置によって内壁の表面処理を行う有底穴との要部概略構成図である。
【図２】図１に示す電解処理装置の処理液供給部の概略断面図である。
【図３】図１に示す電解処理装置の大径管及び小径管の先端部と有底穴との関係を示す概略断面図である。
【図４】図１に示す電解処理装置の処理液排出部の概略断面図である。
【図５】図１に示す電解処理装置の処理液回収部の概略断面図である。
【図６】図１に示す有底穴の内壁に電気めっき処理を行った際の、開口からの距離（ｍｍ）と、めっき被膜の厚さ（めっき厚さ）（μｍ）との関係を示すグラフである。
【図７】開口から底部の間で内径が一様なストレート穴の内壁に電気めっき処理を行った際の、開口からの距離（ｍｍ）と、めっき被膜の厚さ（めっき厚さ）（μｍ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る表面処理装置につき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
本発明に係る表面処理装置は、例えば、電気めっき、電解エッチング、電解脱脂、電着塗装、陽極酸化、陰極酸化、電解研磨、あるいはこれらの前処理又は後処理等、被処理面に対して電気的に表面処理を行う場合に好適に適用することができる。
【００２３】
本実施形態では、表面処理装置として、電気めっきを行う電解処理装置を例に挙げて説明する。なお、以下において、「左」、「右」は、それぞれ、図面中の左方、右方を指すものとする。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係る電解処理装置１０は、有底穴１２の内壁（被処理面）に対して電気めっきを施すためのものであり、例えば亜鉛合金からなるめっき被膜（不図示）を形成する。なお、亜鉛合金からなるめっき被膜は、塩化亜鉛、塩化ニッケル、塩化アンモニウム等を混合して調製した電解処理液を用いて形成することができる。しかしながら、電解処理装置１０によって内壁上に形成可能なめっき被膜は亜鉛合金に限られず、電気めっきによって内壁上に析出させることが可能な物質から形成されればよい。当該物質の一例としては、亜鉛、クロム、金、銀、銅、スズ等の単体又は合金が挙げられる。
【００２５】
ここで、有底穴１２は、鋳造用金型１４に形成され、該鋳造用金型１４を冷却するための冷媒が供給される冷却通路であり、開口から底部までの間で内径の大きさが異なっている。すなわち、有底穴１２は、開口側に形成された大径部１２ａと、底部側に形成されて該大径部１２ａよりも内径が小さい小径部１２ｂとからなる。
【００２６】
鋳造用金型１４は、例えば、合金鋼材等から形成され、有底穴１２内に冷媒として水等が供給されることで冷却される。この際、有底穴１２の内壁に冷媒が直接接触すると、該内壁を起点とした熱収縮や腐食等が生じ、鋳造用金型１４が劣化し易くなる懸念がある。従って、冷媒と内壁との直接接触を回避するべく、電解処理装置１０によって、有底穴１２の内壁上にめっき被膜を形成する。これによって、鋳造用金型１４の耐久性を向上させることができる。
【００２７】
先ず、図１の概略構成図を参照しつつ、電解処理装置１０の全体構成について説明する。電解処理装置１０は、電極１６と、処理液供給部１８と、処理液排出部２０と、処理液回収部２２と、フレキシブルチューブ２４とを備えている。
【００２８】
電極１６は、例えば白金コーティングされたチタン等から形成される管体であり、処理液供給部１８から突出した先端が有底穴１２内に挿入されている。この電極１６は、有底穴１２の大径部１２ａの内径よりも外径が小さい大径管１６ａと、該大径管１６ａの内径よりも外径が小さい小径管１６ｂとから構成されている。
【００２９】
大径管１６ａは、先端側が有底穴１２の大径部１２ａ内に挿入され、後端側が処理液排出部２０に接続されている。小径管１６ｂは、大径管１６ａと電気的に絶縁された状態で、該大径管１６ａの内部に挿通されている。また、小径管１６ｂの先端側は、大径管１６ａの先端から外部に突出して、有底穴１２の小径部１２ｂ内に挿入されている。小径管１６ｂの後端側は、処理液回収部２２に接続されている。
【００３０】
フレキシブルチューブ２４は、可撓性を有する管体であり、樹脂、ゴム、金属等から形成することができる。このフレキシブルチューブ２４を介して、処理液回収部２２と処理液排出部２０とが接続されている。
【００３１】
また、電解処理装置１０は、それぞれ不図示の処理液供給手段と、処理液タンクと、外部電源とをさらに備えている。処理液供給手段は、処理液供給部１８を介して、有底穴１２内に電解処理液を供給する。処理液タンクは、処理液排出部２０を介して排出された電解処理液を貯留する。外部電源は、電極１６に電流を供給し、電極１６と有底穴１２の内壁との間に電位差を生じさせる。この際、後述するように、外部電源は、大径管１６ａ及び小径管１６ｂの各々に互いに異なる大きさの電流を供給することができる。
【００３２】
次に、図２の概略断面図を参照しつつ、処理液供給部１８の具体的な構成について説明する。処理液供給部１８は、有底穴１２に対して着脱可能に取り付けられる本体部材２６と、該本体部材２６に対して電極１６を固定する第１メイルコネクタ２８とを有している。
【００３３】
本体部材２６には、有底穴１２内に挿入される円管状の挿入部３０と、上記の処理液供給手段に接続される処理液供給管３２とがそれぞれ突出形成されている。挿入部３０の外径は有底穴１２の開口近傍（大径部１２ａ）の内径と同等か僅かに小さく形成されている。この挿入部３０を有底穴１２に嵌合させることで、本体部材２６を有底穴１２に対して着脱可能に取り付けることができる。
【００３４】
本体部材２６には環状溝３３が形成され、該環状溝３３にはシール部材３４が装着される。このシール部材３４により、鋳造用金型１４と本体部材２６との間のシールがなされる。
【００３５】
本体部材２６には、該本体部材２６の内部を貫通する電極挿通孔３６が形成されている。上記のように挿入部３０が有底穴１２内に挿入されることで、該有底穴１２と電極挿通孔３６とが連通される。この電極挿通孔３６は、大径管１６ａの外径よりも大きい内径の貫通孔であり、内部に電極１６（大径管１６ａ及び小径管１６ｂ）が挿通される。また、後述するように、電極挿通孔３６の左端部に第１メイルコネクタ２８が取り付けられる。これによって、電極挿通孔３６に対する大径管１６ａの相対位置が固定され、且つ大径管１６ａの外壁と電極挿通孔３６の内壁との間がシールされている。
【００３６】
電極挿通孔３６は、本体部材２６の内部において、処理液供給管３２の内部とも連通している。従って、処理液供給手段から処理液供給管３２を介して供給された電解処理液は、大径管１６ａの外壁と、電極挿通孔３６の内壁との間の空間を通って、有底穴１２内に供給される。
【００３７】
すなわち、大径管１６ａの外壁と、電極挿通孔３６及び有底穴１２の内壁との間には、電解処理液の供給路が形成される。以下、説明の便宜のため、大径管１６ａの外壁と電極挿通孔３６の内壁との間の供給路、大径管１６ａの外壁と大径部１２ａの内壁との間の供給路、小径管１６ｂの外壁と小径部１２ｂの内壁との間の供給路を、それぞれ、「第１供給路」、「第２供給路」、「第３供給路」と表記し、各々の参照符号を３７ａ、３７ｂ、３７ｃとする。
【００３８】
第１メイルコネクタ２８は、コネクタ本体３８及び締付部材４０から構成され、内部に電極１６（大径管１６ａ及び小径管１６ｂ）が挿通されている。コネクタ本体３８の一端側の外周面には、雄螺子４２が形成され、該雄螺子４２が電極挿通孔３６内に螺入することで、本体部材２６に対してコネクタ本体３８が接続される。同時に、電極挿通孔３６の左端の内壁と、大径管１６ａの外壁との間をシールすることができる。
【００３９】
また、コネクタ本体３８の左端の外周面には雄螺子４４が形成されている。この雄螺子４４が締付部材４０の内周面に形成された雌螺子４６と螺合することで、第１メイルコネクタ２８内において、電極１６の大径管１６ａに締付力が付与される。つまり、有底穴１２の深さ方向に対する大径管１６ａの挿入長さを調整した後に、締付部材４０によって上記の締付力を付与する。これによって、大径管１６ａが、挿入長さが調整された状態で位置決めされる。
【００４０】
図２に示すように、電極１６において、上記の締付力が付与される部分の大径管１６ａと小径管１６ｂとの間には、互いの接触を防止するためのスペーサ４８が設けられてもよい。後述するように、大径管１６ａと小径管１６ｂとの間の空間は、電解処理液を回収するための第１回収路４９となる。このため、電解処理液の流通を妨げないように、スペーサ４８には、流通方向（第１回収路４９の延在方向）に沿った貫通孔等が設けられている。
【００４１】
次に、図３の概略断面図を参照しつつ、有底穴１２内に挿入された大径管１６ａ及び小径管１６ｂの先端側の具体的な構成について説明する。
【００４２】
大径管１６ａの先端には、絶縁キャップ５０が取り付けられている。これによって、電極１６と有底穴１２の内壁との接触、及び大径管１６ａと小径管１６ｂとの接触が防止されている。
【００４３】
絶縁キャップ５０は、シリコーンゴムやフッ素樹脂等の絶縁性及び耐薬品性を備える材料から管状に形成されている。この絶縁キャップ５０の内径は、小径管１６ｂの外径よりも大きく形成され、該絶縁キャップ５０内に小径管１６ｂが挿通されている。
【００４４】
具体的には、絶縁キャップ５０は、大径管１６ａ内に嵌合される円管状の挿入部５２と、大径管１６ａの外径と略等しい外径のキャップ部５４とが一体形成されている。挿入部５２は、外径が大径管１６ａの内径と同等か僅かに小さく、大径管１６ａの内部に嵌合されている。
【００４５】
キャップ部５４は、有底穴１２の大径部１２ａと小径部１２ｂと境界部分の形状に応じた形状に形成され、先端に円弧状の湾曲面が形成されている。これによって、有底穴１２の内壁と電極１６との接触を効果的に防止することができる。
【００４６】
キャップ部５４の側壁には、該側壁を貫通して、絶縁キャップ５０内に連通する貫通孔５６が設けられている。すなわち、この貫通孔５６は、小径管１６ｂの外壁と、絶縁キャップ５０の内壁との間の空間に連通する。
【００４７】
また、キャップ部５４の貫通孔５６よりも先端側の内壁と、小径管１６ｂの外壁との間は、シール部材５８が介在することによってシールされている。これによって、第２供給路３７ｂ（大径部１２ａの内壁と大径管１６ａの外壁との間）を流通した電解処理液が、貫通孔５６を通って、絶縁キャップ５０の内壁と小径管１６ｂの外壁との間、すなわち、小径管１６ｂの内部である第２回収路５９に流通する。さらに、この電解処理液は、大径管１６ａと小径管１６ｂとの間に形成された前記第１回収路４９に流通する。
【００４８】
図３に示すように、絶縁キャップ５０と大径管１６ａとの間にはＯリング６０が設けられる。このＯリング６０は、絶縁キャップ５０を取り付ける際にクッションとして機能する。
【００４９】
また、有底穴１２内において、小径管１６ｂの先端側は、上記の通り絶縁キャップ５０を介して、大径管１６ａの先端から外部に延在し、小径部１２ｂの内部に配置されている。小径管１６ｂの外壁と小径部１２ｂの内壁との間には、前記第３供給路３７ｃが形成されている。この第３供給路３７ｃには、第２供給路３７ｂから貫通孔５６内に流通することなく分流した電解処理液が流通する。
【００５０】
また、有底穴１２の底部（小径部１２ｂの底部）まで流通した電解処理液は、小径管１６ｂの先端から、該小径管１６ｂの内部へと流通可能になっている。すなわち、小径管１６ｂの内部には、電解処理液の回収路６１が形成されている。
【００５１】
次に、図４の概略断面図を参照しつつ、処理液排出部２０の具体的な構成について説明する。処理液排出部２０は、本体部材６２と、第２メイルコネクタ６４と、第３メイルコネクタ６６と、第４メイルコネクタ６８とを有している。
【００５２】
本体部材６２には、処理液タンクに接続される処理液排出管７０が突出形成されている。また、この処理液排出管７０の側壁には、合流管７２が突出形成されている。本体部材６２には、該本体部材６２の内部を貫通し、小径管１６ｂが挿通される小径管挿通孔７４が形成されている。この小径管挿通孔７４は、処理液排出管７０の内部と連通している。また、処理液排出管７０の内部は、合流管７２の内部とも連通している。
【００５３】
小径管挿通孔７４に対して、第２メイルコネクタ６４を介して大径管１６ａの後端部が接続され、合流管７２に対して、第４メイルコネクタ６８を介してフレキシブルチューブ２４の一端部が接続されている。
【００５４】
第２メイルコネクタ６４、第３メイルコネクタ６６、第４メイルコネクタ６８のそれぞれは、基本的には上記の第１メイルコネクタ２８と同様に構成されている。すなわち、第２メイルコネクタ６４は、コネクタ本体７６及び締付部材７８を有している。コネクタ本体７６の内部には、大径管１６ａの壁厚と略等しい高さの段部８０が形成され、該段部８０に大径管１６ａの後端部が当接している。これによって、コネクタ本体７６に対して大径管１６ａが位置決めされている。
【００５５】
また、コネクタ本体７６の左端外周面に形成された雄螺子８２が小径管挿通孔７４内に螺入することで、本体部材６２に対してコネクタ本体７６が接続されている。その一方で、コネクタ本体７６の右端外周面に形成された雄螺子８４と、締付部材７８の雌螺子８６とが螺合することで、第２メイルコネクタ６４内に挿通された大径管１６ａに締付力が付与される。これによって、本体部材６２の小径管挿通孔７４と大径管１６ａの内部とが、外部からシールされた状態で連通している。従って、第１回収路４９を流通した電解処理液は、第２メイルコネクタ６４を介して小径管挿通孔７４内に流通し、処理液排出管７０内に送られる。
【００５６】
なお、電極１６において、上記の締付力が付与される部分の大径管１６ａと小径管１６ｂとの間に、上記のスペーサ４８（図２参照）と同様のスペーサを設けるようにしてもよい。
【００５７】
第３メイルコネクタ６６は、コネクタ本体８８及び締付部材９０を有している。コネクタ本体８８が小径管挿通孔７４に螺入することで、第３メイルコネクタ６６が本体部材６２に取り付けられている。また、締付部材９０とコネクタ本体８８とが螺合することで、小径管１６ｂに締付力が付与される。すなわち、有底穴１２に対する小径管１６ｂの挿入長さを調整した後に、締付部材９０によって、上記の締付力を付与することで、有底穴１２に対する小径管１６ｂの挿入長さが調整自在になっている。また、小径管１６ｂの外壁と小径管挿通孔７４の内壁との間をシールした状態で、本体部材６２に対して小径管１６ｂを固定することができる。
【００５８】
第４メイルコネクタ６８は、コネクタ本体９２及び締付部材９４を有している。コネクタ本体９２が合流管７２に螺入されることで、第４メイルコネクタ６８が本体部材６２に取り付けられている。また、コネクタ本体９２の内部には、フレキシブルチューブ２４の壁厚と略等しい高さの段部９６が形成されている。この段部９６にフレキシブルチューブ２４の一端部が当接することで、コネクタ本体９２に対して、該フレキシブルチューブ２４が固定されている。
【００５９】
すなわち、第４メイルコネクタ６８を介して、フレキシブルチューブ２４の内部と合流管７２とが、外部からシールされた状態で連結している。これによって、後述するようにフレキシブルチューブ２４の内部を流通した電解処理液が第４メイルコネクタ６８を介して合流管７２内に流通し、処理液排出管７０内に送られる。
【００６０】
次に、図５の概略断面図を参照しつつ、処理液回収部２２の具体的な構成について説明する。処理液回収部２２は、いわゆるエルボー型の本体部材９８と、第５メイルコネクタ１００と、第６メイルコネクタ１０２とを有している。
【００６１】
本体部材９８の内部には、回収孔１０４が貫通形成されている。回収孔１０４の右端側に対して、第５メイルコネクタ１００を介して小径管１６ｂの後端部が接続されている。また、回収孔１０４の下端側に対して、第６メイルコネクタ１０２を介してフレキシブルチューブ２４の左端部が接続されている。
【００６２】
従って、小径管１６ｂの内部（第２回収路５９）を流通した電解処理液は、第５メイルコネクタ１００を介して回収孔１０４に流通した後、第６メイルコネクタ１０２を介してフレキシブルチューブ２４の内部に流通する。
【００６３】
以上の構成において、本体部材２６、６２、９８、第１〜第６メイルコネクタ２８、６４、６６、６８、１００、１０２は、絶縁性及び耐薬品性を備える材料からなり、例えば、フッ素樹脂等から形成することができる。
【００６４】
本実施形態に係る電解処理装置１０は、基本的には以上のように構成されるものである。次に、この電解処理装置１０の動作との関係で、その作用効果につき説明する。
【００６５】
先ず、大径管１６ａが大径部１２ａ内に配置されるように、処理液供給部１８の挿入部３０から、大径管１６ａの所定長さを突出させた状態で、大径管１６ａに第１メイルコネクタ２８及び第２メイルコネクタ６４による締付力を付与する。これによって、処理液供給部１８及び処理液排出部２０に対して大径管１６ａを固定する。
【００６６】
また、大径管１６ａ内を挿通させた小径管１６ｂについても、小径部１２ｂ内に配置されるように、該大径管１６ａの先端から、所定長さを突出させる。この状態で、小径管１６ｂに第３メイルコネクタ６６及び第５メイルコネクタ１００による締付力を付与することで、処理液排出部２０及び処理液回収部２２に対して小径管１６ｂを固定する。
【００６７】
なお、上記のように有底穴１２に対する大径管１６ａ及び小径管１６ｂの挿入長さを調整することに伴い、処理液供給部１８、処理液排出部２０、処理液回収部２２のそれぞれの間の距離が変化する。フレキシブルチューブ２４の長さは、処理液排出部２０と処理液回収部２２との最大離間距離に応じて設定されればよい。フレキシブルチューブ２４は、可撓性を有するため、上記の最大離間距離の範囲内で緊張又は弛緩しつつ、処理液排出部２０と処理液回収部２２とに接続された状態を維持する。これによって、フレキシブルチューブ２４を介して、処理液排出部２０と処理液回収部２２との間に電解処理液を流通させることができる。
【００６８】
そして、大径管１６ａの先端に絶縁キャップ５０を取り付けた後、図１に示すように、有底穴１２内に電極１６を挿入するとともに、挿入部３０を有底穴１２の開口近傍に嵌合させる。
【００６９】
次に、処理液供給手段から、処理液供給管３２に電解処理液を供給する。ここで、図２〜図４を参照しつつ、電解処理液の流通経路について具体的に説明する。
【００７０】
図２に示すように、処理液供給管３２から供給された電解処理液は、第１供給路３７ａを通って有底穴１２内に供給される。これによって、図３に示すように、第２供給路３７ｂに電解処理液を流通させることができる。
【００７１】
そして、大径管１６ａの先端まで流通した電解処理液の一部は、貫通孔５６を介して、第１回収路４９に流通する。一方、貫通孔５６内に流通しなかった電解処理液の残部は、第３供給路３７ｃに流通する。そして、有底穴１２の底部まで流通した電解処理液は、小径管１６ｂの先端から該小径管１６ｂの内部へ流通する。すなわち、第３供給路３７ｃを流通し終えた電解処理液は、電極１６内の第２回収路５９へ流入する。
【００７２】
第１回収路４９を流通する電解処理液は、図４に示すように、処理液排出部２０内の小径管挿通孔７４を介して処理液排出管７０内に流通する。これによって、この電解処理液は、処理液排出管７０から処理液タンクへと排出される。
【００７３】
一方、小径管１６ｂ内の第２回収路５９を流通する電解処理液は、図５に示すように、処理液回収部２２内の回収孔１０４を介してフレキシブルチューブ２４内へ流入する。これによって、図４に示すように、フレキシブルチューブ２４を経由して処理液排出部２０の合流管７２内に流通し、処理液排出管７０内において、上記の小径管挿通孔７４からの電解処理液と合流して処理液タンクへと排出される。
【００７４】
以上のように有底穴１２の内壁と電極１６の外壁との間に電解処理液を流通させつつ、外部電源によって、電極１６に電流を供給する。この際、大径管１６ａ及び小径管１６ｂの外径の大きさを設定することによって、大径部１２ａ及び小径部１２ｂの内壁に対する大径管１６ａ及び小径部１２ｂの距離をそれぞれ容易に調整することができる。また、大径管１６ａ及び小径管１６ｂに供給する電流の大きさをそれぞれ個別に調整することができる。
【００７５】
このため、大径部１２ａ及び小径部１２ｂの内壁同士の間に電流密度の差が生じることを効果的に抑制できる。その結果、有底穴１２の内壁上に略均一な厚さのめっき被膜を形成することが可能になる。従って、大径部１２ａ及び小径部１２ｂからなる有底穴１２の複雑形状の内壁に対しても、高精度且つ高効率にめっき被膜を形成することができる。
【００７６】
また、上記の通り、有底穴１２の内壁と、大径管１６ａ及び小径管１６ｂの外壁との間に電解処理液の第２供給路３７ｂ、第３供給路３７ｃが形成され、大径管１６ａ及び小径管１６ｂの内部に電解処理液の第１回収路４９、第２回収路５９がそれぞれ形成されている。これによって、有底穴１２の内部に対する電解処理液の送液圧力を良好に上昇させることができ、該有底穴１２内に効率よく電解処理液を流通させることができる。その結果、有底穴１２の内壁に対して高効率且つ高精度にめっき被膜を形成することが可能になる。
【００７７】
なお、本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００７８】
例えば、上記の実施形態では、有底穴１２が大径部１２ａ及び小径部１２ｂからなり、電極１６は、該大径部１２ａ及び小径部１２ｂの内径に応じた外径の大径管１６ａ及び小径管１６ｂから構成されることとした。しかしながら、特にこれに限定されるものではなく、有底穴は、互いに大きさが異なる３以上の内径部から構成されていてもよい。この場合、有底穴の内径部の数に応じた複数の中空管から電極を構成することで、容易に電極の外径を調整することができる。これによって、上記の通り、有底穴の内壁に対して、高精度且つ高効率に表面処理を行うことが可能になる。
【００７９】
また、電極は、複数の中空管である場合に限られず、有底穴の内径の大きさに応じて、長手方向に外径の大きさが変化する１つの中空管から構成することもできる。
【００８０】
また、上記の実施形態では、主に第１メイルコネクタ２８、第２メイルコネクタ６４、第３メイルコネクタ６６、第５メイルコネクタ１００の締付力によって、有底穴１２に対する大径管１６ａ及び小径管１６ｂの挿入長さがそれぞれ調整自在であることとした。しかしながら、上記挿入長さの調整手段はメイルコネクタに限られず、例えば、ウィルソンシール等、有底穴１２に対する大径管１６ａ及び小径管１６ｂの各々の相対位置を固定できるものを用いることができる。この場合も、有底穴１２の形状に応じて、該有底穴１２の内壁と電極１６との間の距離を容易に調整することが可能であり、種々の形状からなる有底穴１２の内壁に対して、高精度且つ効率的に表面処理を行うことができる。
【００８１】
さらに、上記の実施形態では、電解処理装置１０によって、鋳造用金型１４に設けられた冷却通路内に表面処理を行うこととしたが、特にこれに限定されるものではない。導電性を有する物質に形成された有底穴の内壁であれば、上記と同様に、高精度且つ高効率に表面処理を行うことが可能である。
【実施例】
【００８２】
上記の電解処理装置１０によって、鋼材から形成される鋳造用金型１４に設けられた冷却通路（有底穴）１２の内壁に電気めっきを行い、亜鉛合金のめっき被膜を形成した。有底穴１２は、内径が１６ｍｍの大径部１２ａと、内径が６ｍｍの小径部１２ｂとから構成されている。有底穴１２の開口から底部までの深さは２５０ｍｍであり、このうち、大径部１２ａの深さが１５０ｍｍ、小径部１２ｂの深さが１００ｍｍである。電極１６を構成する大径管１６ａ及び小径管１６ｂはいずれも白金コーティングを行ったチタンからなる管体であり、大径部１２ａ内に挿入される大径管１６ａの外径を１２ｍｍ、小径部１２ｂ内に挿入される小径管１６ｂの外径を４ｍｍとした。
【００８３】
先ず、処理液供給部１８の挿入部３０から、大径管１６ａを上記の大径部１２ａの長さに応じた長さで突出させ、且つ大径管１６ａの先端から小径管１６ｂを上記の小径部１２ｂの長さに応じた長さで突出させる。そして、上記の通り、大径管１６ａの先端に絶縁キャップ５０を取り付けた上で、有底穴１２内に電極１６を挿入して、鋳造用金型１４に対する電極１６、処理液供給部１８、処理液排出部２０、処理液回収部２２のそれぞれの相対位置を固定する。
【００８４】
次に、処理液供給管３２から脱脂洗浄液（水溶性アルカリ洗浄剤）を供給し、上記の第１〜第３供給路３７ａ〜３７ｃ及び第１回収路４９、第２回収路５９に該脱脂洗浄液を循環させる。これによって、有底穴１２の内壁に対して脱脂処理を行う。なお、この脱脂処理では、外部電源によって電極１６に電流を供給することで、電解脱脂（陰極電解又は陽極電解）によって行うことも可能である。
【００８５】
脱脂処理の後、処理液供給管３２から圧縮空気を導入し、脱脂洗浄液を有底穴１２内及び電極１６内から排出する。さらに、処理液供給管３２から水と圧縮空気とを交互に供給し、有底穴１２内及び電極１６内の水洗を行う。
【００８６】
次に、処理液供給管３２から、エッチング液（１０重量％の塩酸水溶液又は１０重量％の硫酸水溶液）を供給し、上記の第１〜第３供給路３７ａ〜３７ｃ及び第１回収路４９、第２回収路５９に該エッチング液を循環させる。これによって、有底穴１２の内壁に対してエッチング処理を行う。なお、このエッチング処理では、外部電源によって電極１６に電流を供給することで、電解エッチング（陽極電解）によって行うことも可能である。
【００８７】
エッチング処理の後、上記の脱脂処理後と同様に、圧縮空気によるエッチング液の排出と、水及び圧縮空気による水洗とを行う。
【００８８】
次に、処理液供給管３２からスマット除去液を供給し、上記の第１〜第３供給路３７ａ〜３７ｃ及び第１回収路４９、第２回収路５９に該スマット除去液を循環させる。スマット除去液は、水酸化ナトリウムを１００ｇ／Ｌ、エチレンジアミン４酢酸（ＥＤＴＡ）を３０ｇ／Ｌ、クエン酸ナトリウムを２０ｇ／Ｌの割合で混合することで調製することができる。これによって、有底穴１２の内壁に対してスマット除去処理を行う。なお、このスマット除去処理では、外部電源によって電極１６に電流を供給することで、電解処理（陰極電解又は陽極電解）によって行うことも可能である。
【００８９】
スマット除去処理の後、上記の脱脂処理後と同様に、圧縮空気によるスマット除去液の排出と、水及び圧縮空気による水洗とを行う。
【００９０】
次に、処理液供給管３２から、３５℃の電解処理液を５Ｌ／分の流量で供給する。電解処理液は、塩化亜鉛を５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケルを６０ｇ／Ｌ、塩化アンモニウム２００ｇ／Ｌ、１次光沢材３０ｇ／Ｌの割合で混合し、ｐＨを５．８に調整している。上記の第１〜第３供給路３７ａ〜３７ｃ及び第１回収路４９、第２回収路５９に電解処理液を循環させつつ、電極１６に電流を供給して、有底穴１２の内壁に電気めっき処理を行う。
【００９１】
この際、大径部１２ａ及び小径部１２ｂの電流密度が１０Ａ／ｄｍ2となるように、大径管１６ａに供給する電流と、小径管１６ｂに供給する電流との大きさをそれぞれ調整する。これによって、２．７μｍ／分の速度でめっき被膜を形成し、該めっき被膜の厚さが略２０μｍとなるまで電気めっき処理を行った。
【００９２】
電気めっき処理によって、有底穴１２の内壁にニッケル−亜鉛合金からなるめっき被膜を形成した後、上記の脱脂処理後と同様に、圧縮空気によるスマット除去液の排出と、水及び圧縮空気による水洗とを行う。
【００９３】
次に、処理液供給管３２から、クロメート液（商品名「６８０クロメート液」ＳｕｒＴｅｃ社製）を供給し、上記の第１〜第３供給路３７ａ〜３７ｃ及び第１回収路４９、第２回収路５９に該クロメート液を循環させる。これによってクロメート処理を行い、めっき被膜上にクロメート被膜を堆積させる。その後、上記の脱脂処理後と同様に、圧縮空気によるクロメート液の排出と、水及び圧縮空気による水洗とを行う。これによって、有底穴１２の内壁を覆ったニッケル−亜鉛めっき被膜上にクロメート被膜が形成される。その結果、有底穴１２の内壁の耐食性が一層向上する。
【００９４】
以上の処理を施した後、得られためっき被膜について、有底穴１２の開口から底部までの間の所定間隔毎にその厚さを測定した。この結果を図６に示す。なお、比較のため、鋳造用金型１４に形成された、開口から底部までの内径が等しいストレート穴の内壁に対しても上記と同様の条件で電気めっき処理を行った。これによって形成されためっき被膜を比較例とし、該比較例のめっき被膜についても、開口から底部までの間の所定間隔毎にその厚さを測定した。この結果を図７に示す。なお、めっき被膜の厚さは、測定試料とした鋳造用金型１４を有底穴１２の長手方向に沿って切断した断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察することで測定した。
【００９５】
図６及び図７から、電解処理装置１０を用いて電気めっき処理を行うことによって、有底穴１２の内壁に対しても、該内壁の全体にわたって、略均一の厚さのめっき被膜を形成できることが分かった。また、このめっき被膜の平均厚さは２０．１μｍであり、比較例のめっき被膜の平均厚さは２０．４μｍであった。すなわち、開口から底部までの間で内径の大きさが異なる有底穴１２の内壁に対しても、上記内径の大きさが一様なストレート穴の内壁にめっき被膜を形成する場合と変わらない精度及び速度でめっき被膜を形成できることが分かった。
【符号の説明】
【００９６】
１０…電解処理装置                      １２…有底穴
１２ａ…大径部                          １２ｂ…小径部
１４…鋳造用金型                        １６…電極
１６ａ…大径管                          １６ｂ…小径管
１８…処理液供給部                      ２０…処理液排出部
２２…処理液回収部                      ２４…フレキシブルチューブ
２６、６２、９８…本体部材              ２８…第１メイルコネクタ
３０、５２…挿入部                      ３２…処理液供給管
３４、５８…シール部材                  ３６…電極挿通孔
３７ａ〜３７ｃ…第１〜第３供給路
３８、７６、８８、９２…コネクタ本体    ４０、７８、９０、９４…締付部材
４２、４４、８２、８４…雄螺子          ４６、８６…雌螺子
４８…スペーサ                          ４９…第１回収路
５０…絶縁キャップ                      ５４…キャップ部
５６…貫通孔                            ５９…第２回収路
６０…Ｏリング                          ６４…第２メイルコネクタ
６６…第３メイルコネクタ                ６８…第４メイルコネクタ
７０…処理液供給管                      ７２…合流管
７４…小径管挿通孔                      ８０、９６…段部
１００…第５メイルコネクタ              １０２…第６メイルコネクタ
１０４…回収孔
【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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