(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側周面にリング状の溝部を有する金属製の被処理物に接触し電流を通電する第１電極部と、
前記被処理物と対向する電解液吐出孔と、前記吐出孔から吐出し前記被処理物の表面と接触した状態にある電解液を貯留する貯留部と、前記電解液吐出孔に電解液を供給する電解液通路と、を有する第２電極部と、
前記貯留部から過剰となった電解液を排出する電解液排出手段と、
前記電解液通路へ電解液を供給する電解液供給手段と、
前記第１電極部と前記第２電極部とに電圧を印加する通電手段と、
を備える陽極酸化処理装置において、
前記電解液排出手段は、電解液を取り入れる取入口と、電解液を流す流路と、を有し、
前記流路は、前記電解液排出手段の回転中心から放射状に誘導板を備えており、
前記誘導板は、前記被処理物と一体に回転することを特徴とする陽極酸化処理装置。
【請求項２】
前記電解液排出手段は、前記誘導板と、前記誘導板の上部に設けられるリング状の上部案内部と、前記誘導板の下部に設けられるリング状の下部案内部と、からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極酸化処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に陽極酸化処理は、通電を確保するため酸化処理電解液(以下電解液と呼ぶ)の液面下で行う。被処理物表面の一部に陽極酸化処理を行う場合は、陽極酸化処理を行わない非処理部に電解液が接触しないようにする必要がある。例えば、アルミニウム基金属製被処理物表面の一部に陽極酸化処理を施す場合には、被処理物表面に弾性体のマスキング材料を取り付けて電解液と接触しないようにカバーする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、マスキングを行わずに被処理物表面の一部に陽極酸化処理を施す方法として、例えば陽極酸化処理部と非処理部との境界を電解液の液面で分離して確保する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３６０５０号公報
【特許文献２】特開平１１−１２７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１のマスキング方法では、マスキング材料が必要となる一方、被処理物の表面にマスキング材料を取り付けたり、外したりするための工程、作業、時間が必要となる。このため、陽極酸化処理の生産性が悪くなり、コスト高になる問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の液面で境界を確保する方法は、電解液を攪拌したり、補充したりする際に発生する液面の変動によって陽極酸化処理部と非処理部との境界が不安定になり、確実な境界が確保できない問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、マスキング材料を使用せずに被処理物の目的とする表面部分に陽極酸化処理を施すことができる陽極酸化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】
【０００８】
本発明の第１の課題解決手段は、周面にリング状の溝部を有する金属製の被処理物に接触し電流を通電する第１電極部と、前記被処理物と対向する電解液吐出孔と、前記吐出孔から吐出し前記被処理物の表面と接触した状態にある電解液を貯留する貯留部と、前記電解液吐出孔に電解液を供給する電解液通路と、を有する第２電極部と、前記貯留部から過剰となった電解液を排出する電解液排出手段と、前記電解液通路へ電解液を供給する電解液供給手段と、前記第１電極部と前記第２電極部とに電圧を印加する通電手段と、を備える陽極酸化処理装置において、前記電解液排出手段は、電解液を取り入れる取入口と、電解液を流す流路と、を有し、前記流路は、前記電解液排出手段の回転中心から放射状に誘導板を備えており、前記誘導板は、前記被処理物と一体に回転することを特徴とする構成である。
【０００９】
本発明の第２の課題解決手段は、前記電解液排出手段は、前記誘導板と、前記誘導板の上部に設けられるリング状の上部案内部と、前記誘導板の下部に設けられるリング状の下部案内部と、からなる、構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の陽極酸化装置では、陽極酸化処理のために被処理物を第１電極部と接触させ、被処理物と対向している第２電極部の電解液吐出孔から電解液供給手段で電解液を吐出させ、被処理物の表面と電解液を接触した状態で通電手段により第１電極部と第２電極部との間に電圧を印加すると、第１電極部と接触した被処理物と第２電極部の間に電解液を介して電流が流れ、被処理物の表面は電解液に接触した部分に陽極酸化処理を施すことができる。また、吐出孔から吐出した電解液は被処理物と接触した状態で貯留部に貯まり、この際に電解液排出手段により貯留部から過剰となった電解液が排出され、所定の高さ以上は被処理物の表面と電解液が接触せず陽極酸化処理が施されない。以上のことから、本発明の陽極酸化装置ではマスキング材料を使用せずに被処理物の表面の目的とした部分に陽極酸化処理を施すことができる。
【００１３】
また、貯留部に貯留した電解液が過剰となると、過剰となった電解液は取入口から取り入れられ、取り入れられた電解液は流路を流れて移動することができるので、過剰となった電解液を次々と排出することができる。
【００１４】
また、電解液排出手段を回転させると、前記電解液排出手段が備える放射状の板が取り入れた電解液を回転方向に押し出し、押し出された電解液には遠心力が働くので放射状の誘導板に沿って回転中心から外へ流れて移動し、さらに電解液を排出することができる。
【００１５】
また、被処理物の表面と電解液の接触状態が違っていても被処理物を回転させることにより被処理物の表面と電解液の接触状態を一定にすることで、被処理物の表面に一定の陽極酸化処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る陽極酸化処理装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電極部の部分拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電極部の平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基盤の部分拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基盤の平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る中板の部分拡大図である。
【図７】本発明の実施形態に係る中板の平面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電極本体の部分拡大図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電極本体の平面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る羽根車部の部分拡大図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る羽根車部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る陽極酸化処理装置１の説明図である。本実施形態の陽極酸化処理装置１は、アルミニウム合金製のピストンＷのピストンリング溝Ｗ１を陽極酸化処理するものである。より正確にはピストンＷの頂部の外周面にある頂部よりスカート部にかけて形成された３個のピストンリング溝Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の内、頂部側のピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆを主として陽極酸化処理するものである。前記陽極酸化処理装置１は、保持手段２（第１電極部）と、電極部３（第２電極部）と、羽根車部４（電解液排出手段）と、電解液供給手段５と、通電手段６と、電解槽７と、貯留部８と、を有する。
【００１９】
保持手段２は、フレーム（図示せず）の上端に固定された昇降装置（図示せず）の昇降部に固定された減速モータ２１と、この減速モータ２１の出力軸に固定された保持軸２２と、保持軸２２の下端に設けられたピストンＷの内周面に着脱自在に係止する係止爪（図示せず）と、からなる。保持軸２２の軸方向中程には羽根車部４を着脱自在に固定することができる円筒状の支持具２３が取り付けてあり、この支持具２３は保持軸２２の上下方向に自由に位置を変えることができる。前記係止爪は、その下端側からピストンＷの内腔が覆い被さるように軸方向に挿入され、保持軸２２とピストンＷ及び羽根車部４は同軸となる。
【００２０】
また、保持軸２２の支持具２３より上方に、通電手段６を構成する集電リング６１が固定され、この集電リング６１と前記係止爪とは電気的に通電し、かつ前記係止爪を介してピストンＷに通電している。集電リング６１と、保持軸２２と、ピストンＷとにより陽極が構成される。
【００２１】
電解液供給手段５は、電解槽７から回収された電解液を所定の温度に冷却するための冷却槽５１と、電解液を送り出す駆動手段であるポンプ５２と、電解液の流量を制御する流量計５３と、ポンプ５２から圧送される電解液を通すパイプ５４から構成される。さらに冷却槽５１には、電解液を貯留するサブタンク５１１と、回収された電解液を冷却する冷凍機５１２及び熱交換器５１３と、電解液の温度を制御する制御手段を構成する温度センサ５１４が設けられている。なお、パイプ５４は、本発明の流入路を構成するものである。
【００２２】
電解槽７は、上端開口する容器状のものであり、電解槽７の底に受け溜まった電解液を電解液供給手段５に回収させる回収口７１が設けられている。さらに、電解槽７の上端開口部は、電解液の飛散を防止するための円環状の鍔７２が設けられている。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態に係る電極部３の部分拡大図であって、図３は、本発明の実施形態に係る電極部３の平面図である。電極部３は、電極部３の土台となる方形状の基板３１と、基板３１の上方に設けられる円盤状の中板３２と、中板３２の上方に設けられるリング状の電極本体３３と、電極本体３３に接した状態で中板３２に組み込まれ右方向に延出し通電手段６と接続される導体３４と、から構成され、陽極酸化処理装置１の陰極を構成するものである。また、中板３２と電極本体３３と導体３４は、内側部分に電解液を貯留する貯留部８を形成する。
【００２４】
図４は、本発明の実施形態に係る基盤３１の部分拡大図であって、図５は、本発明の実施形態に係る基盤３１の平面図であるある。基板３１は、４隅を丸く形成された方形の板状で、その上面に浅い円形の第１円形凹部３１１と、その第１円形凹部３１１の中央に一端が開口し他端が側面に開口するトンネル状の通路３１２と、を備える。
【００２５】
図６は、本発明の実施形態に係る中板３２の部分拡大図であって、図７は、本発明の実施形態に係る中板３２の平面図である。中板３２は、円盤状でその下面側には中央部に浅い円形の第２円形凹部３２１を形成する突条３２２と、上面側の中央部に浅い円形の第１円形溝３２３と、これと同軸の浅い円形の第２円形溝３２４を形成する段付突条３２５を備える。さらに下面側の第２円形凹部３２１と上面側の第２円形溝３２４とに両端が開口する通孔３２６が形成されている。通孔３２６は、等間隔のリング状に８個設けられている。さらに中板３２には、その外周面から第１円形溝３２３に表出する導体３４が組み込まれている。
【００２６】
図８は、本発明の実施形態に係る電極本体３３の部分拡大図であって、図９は、本発明の実施形態に係る電極本体３３の平面図である。電極本体３３は、外周部が２段となる段付き円筒状であり、リング状の下面３３１に開口する８個の流入孔３３３と流入孔３３３に連通し電極本体３３の内周面３３２に開口する８個の吐出孔３３４を持つ。流入孔３３３は中板３２に設けられた８個の通孔３２６と対応する位置にあり、中板３２の通孔３２６と電極本体３３の流入孔３３３及び吐出孔３３４とは連通するようになり電解液通路となる。流入孔３３３の内周面３３２側の開口は電解液の吐出孔３３４となり、いずれも電極本体３３の軸心に向かってオフセットして開口している。このため電解液は、水平方向に軸心に向かってオフセットして吐出する。また、電極本体３３の内周面３３２と中板３２の上面側の第１円形溝３２３は貯留部８を構成するものであり、吐出孔３３４から吐出した電解液はこの貯留部８に溜めることができる。電極本体３３は、中板３２と嵌合する際、中板に組み込まれた導体２４を介して通電する。
【００２７】
図１０は、本発明の実施形態に係る羽根車部４の部分拡大図であって、図１１は、本発明の実施形態に係る羽根車部４の平面図である。羽根車部４は、羽根板４１と、羽根板４１の上部に設けられるリング状の上部案内板４２と、羽根板４２の下部に設けられるリング状の下部案内板４３と、からなる。上部案内板４２と下部案内板４３は、中心軸を同じにして下部案内板４３は電極本体３３の上面と平行に、上部案内板４２は下部案内板４３との距離が内径部から外径部に向かって広くなるように設けられている。また、下部案内板４３の内径を上部案内板４２の内径より大きくして環状開口部４４が設けられており、この環状開口部４４から電解液が取り入れられる。羽根板４１は、上部案内板４２と下部案内板４３の間に前記中心軸から放射状に等間隔に配置されて上部案内板４２と下部案内板４３を接合している。また、羽根板４１と上部案内板４２と下部案内板４３とから電解液を流す流路４５が構成されている。羽根車部４は、上部案内板４２の上面に結合し保持手段２に固定される円筒状の支持具２３を介して、保持軸２２に固定され、一体に回転する。
【００２８】
また、本実施形態では、電解液が吐出孔３３４からピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面に吐出される際、電極本体３３の内周面３３２と被処理面を構成するピストンリング溝Ｗ１との距離は陽極酸化処理の効果に影響する。すなわちピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆが、陰極となる電極本体３３の内周面３３２に近すぎるとショートする恐れが生じる。逆にピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆと電極本体３３の内周面３３２間の距離が離れすぎると電解液が有効にピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆまで到達されず、陽極酸化処理が不十分となる。従って、陽極に接続されているピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆから電極本体３３の吐出孔３３４間の距離が２．０〜１５．０ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
ピストンＷの回転は、アルマイト皮膜を均一に形成する作用を持つが、必要以上に回転を上げると電解液が飛散防止用の円環状の鍔７２を超えて飛散するため、回転数を１０〜８００ｒｐｍに設定することが好ましい。
【００３０】
電解液として硫酸濃度が１５０ｇ／ルットル〜６００ｇ／リットルである硫酸水溶液を利用し、電解液の流量は１リットル／分〜６リットル／分で、さらに、電流密度は１Ａ／ｄｍ２〜１００Ａ／ｄｍ２で、電圧は１５Ｖ〜９０Ｖである。
【００３１】
保持手段２の材質は、通電性を必要とするため、通電性のよい金属材料が好ましい。
【００３２】
電解槽７の材質は、電解液に接触するため耐酸性が必要とされ、塩化ビニル製またはＳＵＳ３１６製が好ましい。
【００３３】
基板３１の材質は、電解液と接触するため耐腐食性のある材料が好ましく、更に言えば電解液は強酸を用いる場合が多いため耐酸性のある、例えばＳＵＳ３１６製が使用できる。
【００３４】
中板３２の材質は、電気を漏電させないための絶縁性と電解液に接触するための耐酸性が必要とされ耐腐食性のある高分子材料が好ましく、例えば塩化ビニル製が使用できる。
【００３５】
電極本体３３と導体３４の材質は、電気を通すための通電性と電解液に接触するための耐酸性が必要とされ、例えばＳＵＳ３１６製が使用できる。
【００３６】
羽根車部４の材質は陽極酸化機能を阻害しないよう保持手段２や電極部３と絶縁されていることが好ましく、さらに、電解液に接触し電解液の流動による力に耐え得る必要から、耐酸性のある高強度の高分子材料が好ましく、例えばガラス繊維入りの四フッ化エチレン樹脂製が使用できる。
【００３７】
本発明の実施形態の動作について説明する。電解液供給手段５に組み込まれている冷却槽５１で冷却された電解液は、流量計５３により流量が制御され、ポンプ５２により電極部３に送られる。電解液は、電極部３にある基板３１のトンネル状の通路３１２から、基板３１の上面側の第１円形凹部３１１と中板３２の下部の第２円形凹部３２１間からなる空間を通り、中板３２の通孔３２６と電極本体３３の通孔３３３を通過し、吐出孔３３４からピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆに吐出される。さらに、電解液は、吐出孔３３４から吐出され、陽極酸化処理が行われた後、電極本体３３の内周面３３２と、中板３２の第１円形溝３２３と、から構成される貯留部８に溜まり満たしていく。貯留部８から過剰となった電解液は、回転する羽根車部４の環状開口部４４から羽根車部４内に入り上部案内板４２と下部案内板４３と羽根板４１とから構成される流路４５を通って羽根車部４の外径部から流出し、電解槽７の底の回収穴７１を通じて、電解液供給手段５の冷却槽５１に回収される。そして、回収された電解液は、電解液供給手段５が保有する熱交換器５１３により冷却され、再び電極部３に送られる。
【００３８】
羽根車部４は、保持軸２２に結合されて保持軸２２と一体に回転している。羽根車部４を回転させると、貯留部８から過剰となった電解液は、環状開口部４４に取り入れられ、羽根車部４の外径部に押し流されて移動する。この移動により環状開口部４４から新たな電解液が吸い込まれ、移動した電解液は電解槽７に放出される。このように羽根車部４を回転させると電解液を吸い込んで放出するポンプの役目をするので所定の高さ以上にある電解液を排出して一定の液面Ｈを確保している。
【００３９】
本発明の実施形態の効果について説明する。
【００４０】
本発明の陽極酸化装置１では、陽極酸化処理のためにピストンＷを保持手段２と接触させ、ピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆと対向している電極部３の吐出孔３３４から電解液供給手段５で電解液を吐出させ、ピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面と電解液を接触した状態で通電手段６により保持手段２と電極部３との間に電圧を印加すると、保持手段２と接触したピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆと電極部３の間に電解液を介して電流が流れ、ピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面の電解液に接触した部分に陽極酸化処理を施すことができる。また、吐出孔３３４から吐出した電解液は、ピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆと接触した状態で貯留部８に貯まり、この際に羽根車部４により貯留部８から過剰となった電解液が排出され、所定の高さの液面Ｈ以上は、ピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面と電解液が接触せず陽極酸化処理が施されない。以上のことから、本発明の陽極酸化装置１ではマスキング材料を使用せずにピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面の目的とした部分に陽極酸化処理を施すことができる。
【００４１】
また、貯留部８に貯留した電解液が過剰となると、過剰となった電解液は、環状開口部４４から取り入れられ、取り入れられた電解液は流路４５を流れて移動することができるので、過剰となった電解液を次々と排出することができる。
【００４２】
また、羽根車部４を回転させると、羽根車部４が備える放射状の羽根板４１が取り入れた電解液を回転方向に押し出し、押し出された電解液には遠心力が働くので放射状の羽根板４１に沿って回転中心から外へ流れて移動し、さらに電解液を排出することができる。
【００４３】
また、ピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面と電解液の接触状態が違っていてもピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆを回転させることによりピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面と電解液の接触状態を一定にすることでピストンリング溝Ｗ１を含む側周面Ｗｆの表面に一定の陽極酸化処理を施すことができる。
【００４４】
さらに、電解液が吐出される際、吐出孔３３４に対向して面する箇所が強く吐出され、陽極酸化処理により形成されたアルマイト皮膜は不均一である問題に対して、ピストンＷを保持する保持手段２を回転させる減速モータ２１が装備されているため、ピストンＷを回転させながら電解液を吐出させることによってアルマイト皮膜を均一に形成することができる。
【００４５】
さらに、吐出孔３３４は、電極本体３３の軸心に向かってオフセットして開口しており、電極本体３３の軸心とピストンＷの回転中心を同じに配置しているためピストンＷの回転中心に対して電解液は吐出孔３３４からオフセットして吐出される。そのため吐出孔３３４に対向して面する箇所への電解液の当たり方が軽減され、より効率的にアルマイト皮膜を均一に形成することができる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に示す態様に変更しても良い。
【００４７】
また、本発明の実施形態では集電リング６１と、保持軸２２と、ピストンＷとで陽極を構成しているが、ピストンＷに通電できるものであるならば保持手段を組み込まない構成も可能である。
【００４８】
また、本実施例では電解液の流量を制御する流量計５３、電解液を所定の温度に冷却する冷凍機５１２及び熱交換器５１３を組み入れた構成となっているが、実際に陽極酸化処理が行われる際、場合によっては組み入れない構成も可能である。
【００４９】
また、本実施例では電極本体３３の吐出孔３３４から電解液が吐出される際、吐出孔３３４の形状及びサイズは陽極酸化処理の効果に影響することから、円形として形成されたが、実際に陽極酸化処理が行われる際、場合によっては吐出孔３３４を楕円形、または方形形状にすることも可能である。さらに、電極本体３３の吐出孔３３４の均等性が保障される限り、吐出孔３３４は電極本体３３の内周面に複数段列配置ができる。
【００５０】
また、本実施例では羽根板４１は渦巻き曲線の一部を成す形状をしているが他の曲線形状、または直線形状にすることも可能である。
【００５１】
通電手段６は、電極部３の導体３４と保持手段２との間に電圧を印加する手段であり、直流電源（図示せず）、電流計、電圧計、整流器（図示せず）集電リング６１で構成され、従来公知のものを利用できる。なお、電流密度を制御できるものであれば本実施例の構成に限定するものではない。
【符号の説明】
【００５２】
１    ：陽極酸化処理装置
２    ：保持手段（第１電極部）
３    ：電極部（第２電極部）
４    ：羽根車部（電解液排出手段）
５    ：電解液供給手段
６    ：通電手段
７    ：電解槽
８    ：貯留部
４１  ：羽根板（誘導板）
４５  ：流路
３１１：第１円形凹部（電解液通路）
３１２：通路（電解液通路）
３２１：第２円形凹部（電解液通路）
３２６：通孔（電解液通路）
３３３：流入孔（電解液通路）
３３４：吐出孔（電解液吐出孔）
【図１】
0005803573.tif 000002
【図２】
0005803573.tif 000003
【図３】
0005803573.tif 000004
【図４】
0005803573.tif 000005
【図５】
0005803573.tif 000006
【図６】
0005803573.tif 000007
【図７】
0005803573.tif 000008
【図８】
0005803573.tif 000009
【図９】
0005803573.tif 000010
【図１０】
0005803573.tif 000011
【図１１】
0005803573.tif 000012