(57)【要約】【課題】研磨作業上、安全かつ低コストで優れた鏡面が得られるチタン又はチタン合金の電解研磨法及びそれに用いる電解研磨処理液攪拌装置を提供する。【解決手段】電解研磨処理液として、炭素数２〜４のアルコール、金属塩化物、又は鉱酸を含有し、電流密度：３〜５００Ａ／ｄｍ２　、電解液温度：５〜７０℃で、振動モータを含む振動発生手段と、該振動モータに連結して振動する少なくとも１本の振動棒と、振動棒に固定された少なくとも１枚の振動羽根と、振動モータが１０〜２００Ｈｚの間の任意の振動を発生できるように調整するためのインバーターとを設けた振動攪拌装置で、電解研磨処理液を振動攪拌しながら電解研磨を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン又はチタン合金の電解研磨法において、電解研磨処理液を振動攪拌することを特徴とする、チタン又はチタン合金の電解研磨法。
【請求項２】
前記電解研磨処理液として、炭素数２〜４のアルコール、金属塩化物、又は鉱酸を含有することを特徴とする請求項１記載のチタン又はチタン合金の電解研磨法。
【請求項３】
電解研磨条件として、電流密度：３〜５００Ａ／ｄｍ２　、電解液温度：５〜７０℃であることを特徴とする請求項１又は２記載のチタン又はチタン合金の電解研磨法。
【請求項４】
振動モータを含む振動発生手段と、
該振動モータに連結して振動する少なくとも１本の振動棒と、
該振動棒に固定された少なくとも１枚の振動羽根と、
該振動モータが１０〜２００Ｈｚの間の任意の振動を発生できるように調整するためのインバーターと、
前記振動棒または振動棒と振動発生手段との連係部に、電気的絶縁領域または熱的絶縁領域と、
を設けたことを特徴とするチタン又はチタン合金電解研磨処理液の振動攪拌装置。
【請求項５】
前記電気的絶縁領域または熱的絶縁領域が、合成樹脂および／またはゴムを主成分とする材料で構成されている請求項４記載の振動攪拌装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の振動攪拌装置の複数を対として設け電解研磨処理液を振動攪拌することを特徴とする振動攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装飾品、医療品、精密部品、建材あるいは器物などに使用されるチタン又はチタン合金の電解研磨法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チタン又はチタン合金はその優れた特性により、従来から航空産業，宇宙産業，原子力発電，土木建築等に利用されていたが、近年ではその利用分野は、メガネフレーム，精密部品，装飾品、医療用具等にまで広がって来ている。
しかしながら、その素材特性から製品仕上げにおけるバフ研磨加工が難しくコスト高となってしまっていた。
【０００３】
従来のチタン又はチタン合金を研磨する方法としては、薬品による化学的溶解で研磨を行う化学研磨が工業的に広く実施されており、化学研磨液としては、硝酸・フッ化水素酸液，過酸化水素・フッ化水素酸液が使用されている。しかし、これらの化学研磨液は、いずれも遊離のフッ化水素酸を含むため作業上危険である。
化学研磨ではチタン又はチタン合金の溶解量が多く溶解量の制御が難しく、得られる光沢も梨地状の光沢で鏡面研磨には程遠く、精度の高い部品，品位の高い鏡面を必要とする部品に応用することは難しい。
また、研磨効率を向上させるため電解処理を加えた電解研磨方法も一部で用いられていおり、電解研磨処理液としては、過塩素酸に無水酢酸を加えた液，クロム酸にフッ化水素酸を加えた液，リン酸にフッ化水素酸を加えた液などを用いている。また、電解研磨処理液の攪拌方法としては、マグネットスターラー、噴射等の方法を用いた試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の電解研磨液及び攪拌方法を用いてのチタンの電解研磨方法は、電解研磨時にチタン表面に成長する非常に安定な化合物である二酸化チタン皮膜の成長を抑制、あるいは溶解して、電解電流を安定して流すために、無水系の可燃性の有る液，不安定で爆発性が有る液，遊離のフッ化水素酸を含んだ液が使用されており、電解研磨作業において非常に危険であり工業的な規模での量産は難しいものとなっている。
【０００５】
そこで本発明の課題は、研磨作業上、安全かつ低コストで優れた鏡面が得られるチタン又はチタン合金の電解研磨法及びそれに用いる電解研磨処理液攪拌装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のチタン又はチタン合金の電解研磨法は、チタン又はチタン合金の電解研磨法において、電解研磨処理液を振動攪拌することを特徴とする。
この場合において、電解研磨処理液として、炭素数２〜４のアルコール、金属塩化物、又は鉱酸を含有することや、電解研磨条件として、電流密度：３〜５００Ａ／ｄｍ２　、電解液温度：５〜７０℃であることが好ましい。
本発明のチタン又はチタン合金の電解研磨法に用いる電解研磨処理液の振動攪拌装置は、振動モータを含む振動発生手段と、該振動モータに連結して振動する少なくとも１本の振動棒と、該振動棒に固定された少なくとも１枚の振動羽根と、該振動モータが１０〜２００Ｈｚの間の任意の振動を発生できるように調整するためのインバーターと、前記振動棒または振動棒と振動発生手段との連係部に、電気的絶縁領域または熱的絶縁領域と、を設けたことを特徴とする。
この場合において、電気的絶縁領域または熱的絶縁領域が、合成樹脂および／またはゴムを主成分とする材料で構成されたものであることや、振動攪拌装置の複数を対として設け電解研磨処理液を振動攪拌することなどが望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
一般に、金属の電解研磨においては、被研磨物を陽極として電解研磨処理液に浸漬することにより、金属表面において陽極酸化被膜の発生と溶解がバランスして電解研磨が進行する。
しかしながら、チタン又はチタン合金は酸素と非常に化合し易く、又、発生した陽極酸化被膜は化学的安定性に富んでいるため、電解研磨において表面に陽極酸化被膜が成長して電解電流がすぐに流れなくなってしまい、電解研磨作業を継続的に行うことが困難であった。
【０００８】
本発明においては、電解研磨処理液を振動攪拌する方法を用いることにより、電解研磨において表面に陽極酸化被膜の成長を抑え、電解研磨作業を継続的に行うことを可能にした。すなわち、電解研磨処理液を振動攪拌することによって、均一な電解研磨面の製造、電解研磨処理時間を短縮できるという効果がある。
また、従来、チタン又はチタン合金の陽極酸化被膜を効率良く溶解する成分としてフッ化水素酸が知られているが、遊離のフッ化水素酸は揮発性が大きく人体に対しても非常に危険な物質である。本発明においては、チタン又はチタン合金の電解研磨処理液として、揮発性が無く、人体に対する危険性もない、炭素数２〜４のアルコール、金属塩化物、又は鉱酸を含有することを特徴とする。
【０００９】
炭素数２〜４のアルコールとしては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ビニルアルコール、イソプロペニルアルコール、１−プロペニルアルコール、アリルアルコール、１−ブテニルアルコール、２−ブテニルアルコール、などが挙げられる。
このような炭素数２〜４のアルコールを用いることにより、チタンまたはチタン合金の研磨作業上、安全かつ低コストで優れた鏡面が得られる。
【００１０】
さらに、本発明においては、電解研磨条件として、電流密度：３〜５００Ａ／ｄｍ２　、好ましくは２０〜１００Ａ／ｄｍ２　であり、電解液温度：５〜７０℃、好ましくは１５〜４０℃であることが望ましい。
電流密度が３Ａ／ｄｍ２　未満であると、電解研磨速度が遅く効率的ではなく、電流密度が５００Ａ／ｄｍ２　を超えると被電解研磨面が荒れ、光沢度が減少するという問題があり、３〜５００Ａ／ｄｍ２　の範囲で電解研磨作業を行うことが好ましい。
電解液温度が５℃未満の場合は、電解液の温度が低いため、研磨作業の効率が悪く、一方、電解液温度が７０℃を超える場合は、仕上げ面の光沢度が劣るという問題があり、５〜７０℃の範囲で電解研磨作業を行うことが好ましい。
【００１１】
本発明で電解研磨電流を発生させるのに使用される電源回路（電源装置）としては、交流を整流（直流成分の付加を含む）して出力するものを用いることが好ましい。このような電源装置または整流器としては、トランジスタ調整式電源、ドロッパー方式の電源、スイッチング電源、シリコン整流器、ＳＣＲ型整流器、高周波型整流器、インバータデジタル制御方式の整流器（例えば（株）中央製作所製のＰｏｗｅｒ　Ｍａｓｔｅｒ）、（株）三社電機製作所製のＫＴＳシリーズ、四国電機株式会社製のＲＣＶ電源、スイッチングレギュレータ式電源とトランジスタスイッチとからなりトランジスタスイッチがＯＮ−ＯＦＦすることで矩形波状のパルス電流を供給するもの、高周波スイッチング電源（交流をダイオードにて直流に変換した後にパワートランドスタで２０〜３０ＫＨｚの高周波をトランスに加えて再度整流、平滑化し出力を取り出す）、ＰＲ式整流器、高周波制御方式の高速パルスＰＲ電源（例えばＨｉＰＲシリーズ（（株）千代田）などが利用可能である。
【００１２】
ここで、電解研磨の高速化と研磨面の特性改良とを実現するためには、電流波形の選択が重要である。電解研磨に必要な電圧・電流の条件は、被研磨物の種類や処理液の組成や処理槽の寸法などによっても異なり一概に規定することはできないが、被研磨物の種類及び表面積に応じて、被研磨物の所要電流密度×被研磨物品の表面積として電源の所要電流容量を決定し、これに見合う適切な標準電源を選定することが好ましい。
【００１３】
電解研磨の電流波形においてパルス波を用いることができるが、パルス波の種類としては、のこぎり波、ランプ波、三角波、複合波、矩形波（方形波）などが挙げられる。パルス電源の一例としては、スイッチングレギュレータ式直流電源とトランジスタスイッチとを含み、トランジスタスイッチが高速でＯＮ−ＯＦＦすることによって、矩形波状のパルス電流を負荷に供給するものなどが好ましく用いられる。
なお、電解研摩電圧については、５〜６０Ｖの範囲で行うことが好ましい。５Ｖ未満では、研磨不良という問題が生じ、６０Ｖを超えると、液中放電が発生し電解研磨作業に支障を生ずるからである。
【００１４】
次に、本発明のチタン又はチタン合金の電解研磨法、振動攪拌装置の一実施形態を図面を用いてさらに詳細に説明する。
図１は、本発明のチタン又はチタン合金の電解研磨法の実施の形態を示す説明図である。図２は、本発明のチタン又はチタン合金の電解研磨法に用いる振動攪拌装置の実施の形態を示す、図３におけるＸ−Ｘ’断面図である。図３は、上部開放型の電解研磨処理槽に振動攪拌装置を取り付けた実施の形態を示す平面図である。図４は、振動攪拌装置の他の実施の形態を示す断面図である。
図１〜図４において、電解研磨処理槽１内には、電解研磨処理液（被攪拌物）１００が入れられており、被処理物であるチタン又はチタン合金（陽極１０１）と、その両サイドにステンレス鋼（陰極１０２，１０２）が設けられている。
【００１５】
さらに、電解研磨処理槽１内には、電解研磨処理液１００を攪拌するための振動攪拌装置２００が設けられている。
振動攪拌装置２００は、図２，図３に示すように、振動モータ２の振動部に直接振動棒７が取り付けられるタイプと、図４に示すように、振動伝達部材を介して振動棒７が取り付けられるタイプとがある。
【００１６】
図２に示すように、振動棒７には、振動羽根８が好ましくは上下に設けた押え板（図示されていない）を介して、例えばナット９や固定板等により回転不能に固定されている。
振動棒７や振動羽根８は、後述するように電線２７により陰極として機能させることもできるが、ゴム質円柱状部材２３を介することにより、上方との電気的絶縁状態を保つことができる。
また、本実施の形態では振動羽根８は５枚で構成されているように図示するが、振動羽根８は５枚に限定されるものではない。
【００１７】
前記振動羽根８の材質としては、薄い金属やプラスチック等の材料が好適に使用できるが、振動モータ２の上下の振動により、少なくとも振動羽根８の先端部分がフラッター現象（波を打つような状態）を呈することができる厚みとすることが好ましく、これにより電解研磨処理液１００に振動を加えて流動を与えることのできる。
金属の振動羽根８の材質としては、チタン、アルミニウム、銅、鉄鋼、ステンレス鋼、磁性鋼などの磁性金属、これらの合金（例えば、チタン合金）が好適に使用できる。
振動羽根８の厚みは、振動エネルギーを伝えて振動の効果を上げられればよく特に限定されるものではないが、一般に金属の場合は０．２〜２ｍｍ、プラスチックの場合は０．５〜１０ｍｍの範囲が好ましい。過度に厚くなると振動攪拌の効果が減少する。
振動羽根は、導電性のものとすることにより、振動棒７と電気的に接続した状態にして例えば電極としても機能させることもできる。
【００１８】
また、振動羽根８の振幅としては、０．１〜１５ｍｍ、好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲であれば、電解研磨処理液１００に振動エネルギーを伝えることができ振動の効果を上げられる。
また、振動羽根８の形状は、板に切り込み部を有しないものであることが好ましい。切り込み部があると振動による材質疲労が原因で切り込み部から羽根に亀裂が発生するので好ましくない。もっとも好ましい形状は羽根の先端部以外は振動棒７に固定する振動羽根８の付け根部分の幅と同一の幅をもつ短冊状のものである。
【００１９】
振動棒７に対し、１〜１０個の振動羽根８を一段又は多段に取り付けることができる。振動羽根８を多段にする場合、水位、容量、振動モータの大きさにより変化させる。多段とする場合、振動モータ２にかかる負荷が大きくなり振動羽根８の振幅が減少し、振動モータ２が発熱する場合があるが、この場合は振動モータの容量を大きくすることで対処できる。
また、対となる１組２本の振動棒間に振動羽根を複数個取り付けることもできるが、これらの振動棒１組を１つの振動モータに取り付ける場合や、振動棒複数組を１つの振動モータに取り付ける場合などがある。
【００２０】
図２〜図４に示すように、振動モータ２の振動を電解研磨処理槽１に伝達させないため、振動モータ２を上面に支持固定する本体載置台４ａの下方に振動吸収機構が設けられている。振動吸収機構は、台板４ｂと本体載置台４ａとの間にバネ３を介装し、横すべり防止のため台板４ｂ上に固定したガイドシャフト５を本体載置台４ａに上下に摺動可能にスプリング（バネ）３内を貫通して本体載置台４ａをガイドしている。上記バネ３に代え、ゴム等の緩衝体を用いてもよい。
【００２１】
図２に示すように、本実施の形態では、振動羽根８の振動数を制御するため、トランジスターインバーター３５を振動モータ２の前に結線し、２００Ｖを供給する。振動モータ２の振動エネルギーは、振動吸収体機構（例えばバネ３）により、電解研磨処理槽１から絶縁され、振動エネルギーは振動棒７より電解研磨処理液１００に振動羽根８により伝えられ、電解研磨処理槽１内の電解研磨処理液１００が振動流動する。
振動モータ２はモータ台に固定され、そのモータ台に振動棒７を接続し、あるいはモータ台に振動伝達部材を接続し、振動棒７を介して振動羽根８を振動させる。
【００２２】
前記振動羽根８は、インバーター３５により制御された振動モータ２により１０〜５００Ｈｚ、好ましくは２０〜２００Ｈｚ、特に好ましくは２０〜６０Ｈｚの間の任意の特定の振動を生じるが、この振動羽根８の材質および厚みは、この振動により羽根がしなりながら振動するものであることが好ましい。振動モータ２の出力と攪拌容量の関係はおおよそ表１に示すとおりである。
なお、振動モータ２の出力を３ＫＷにすれば１００ｍ３　の容量のものを充分攪拌できる。また、７５Ｗを２台用いれば、４００リットルまで、１５０Ｗ２台を用いれば４００〜７００リットルの攪拌容量に相当することは当然である。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
本発明においては、図４に示すような振動伝達部材を用いる場合には振動応力分散手段を設けることが好ましい。図４における接続部１１を構成する応力分散手段としては、例えば次のような手段を挙げることができる。
振動応力分散手段の一例としては、振動発生手段（例えば振動モータ２）と振動棒７の接続部１１において、振動発生手段の下部および／または上部の振動棒７の周りに設けられるゴム質リングを設ける。ゴム質リングは肉厚のものが好ましい。
【００２５】
例えば、図９に示すように、振動伝達部材３７に振動棒７を連結するに当り、振動伝達部材３７の所定の穴に振動棒７を通じ、振動棒７の端部をナット１２、１３、ワッシャーリング１６により固定する。図９に示す場合は振動伝達部材３７とワッシャーリング１６の間にゴム質リング１８’を介在させている。
一方、振動伝達部材３７の反対側は、振動棒７に前記の合成ゴム質リング１８を挿入し、ナット１４、１５により固定する。
なお、このゴム質リングの部分を本発明において絶縁領域と兼用させることも可能であるが、この場合は、例えば図２、図４に示す符号１１の部分が絶縁領域となるのであるから、それより下部の符号６で示される支持架台などに接触してショートしないような対策が必要である。
【００２６】
ゴム質リング１８，１８’を全く使用しない場合においては、振動応力が振動伝達部材と振動棒との接合部分近辺に集中し、振動棒が折れ易いという問題点があったが、ここにゴム質リング１８，１８’を挿着することにより、完全に解消することができた。特に、ゴム質リングを使用しないで振動数を１００Ｈｚ以上に高くした場合には振動棒の折れがしばしば発生していたが、これにより、そのような心配がなく振動数を高くすることができる。
前記ゴム質リングは、硬い天然ゴム、硬い合成ゴム、合成樹脂等のショアーＡ硬度８０〜１２０、好ましくは９０〜１００の硬質弾性体により構成することができる。特に、ショアーＡ硬度９０〜１００の硬質ウレタンゴムが耐久性、耐薬品性の点で好ましい。
【００２７】
通常、振動モータ２は、電解研磨処理槽１の上側又は側壁に、あるいは固い床上に架台を置きその上に設置されていることが好ましい。
電解研磨処理槽１の側壁厚みが薄く電解研磨処理液の振動により電解研磨処理槽１側壁や床面に振動が伝えられる場合は、電解研磨処理槽１の外側に架台を設置して、その上に振動モータ２を設置することが好ましい。例えば、電解研磨処理槽１の側壁厚みが５ｍｍ以下の場合には、槽の側壁にバンドを締めるような要領で補強部材を付設し、そこに振動発生手段を設置するとよい。
図４に示すように、振動モータ２から発生する振動は、基本振動部材２ａを介して振動棒７に伝えられる。この場合、振動モータ２は通常基本振動部材２ａの下側に吊り下げる形でセットすることが好ましい。このようにすることにより重心を下げることができ、横ぶれの発生を極めて少なくすることができる。
【００２８】
振動発生手段は、通常、振動モータ（マグネットモータ、エアーモータ等も含む）２により基本振動部材２ａや振動伝達部材などを振動させるシステムを採用することが好ましい。なお、振動モータ２に代えて電磁マグネットあるいはエアーガンなどの振動発生手段も採用することができる。
【００２９】
図１１に示すように、振動羽根部は、振動羽根８と振動羽根用固定部材１０よりなるが、振動羽根８を複数枚重ねたもの、あるいは振動羽根８と振動羽根用固定部材１０を一体成形したものを使用することもできる。
また、振動棒７に対し振動羽根８の角度は直角でもよいが、図１１に示すようにある程度の角度をもたせることができる。例えば、角度αは、５〜３０度とすることが好ましく、特に１０〜２０度にすれば振動に方向性をもたせることもできる。
【００３０】
図１１に示すように、振動羽根８は振動羽根用固定部材１０により上下両面から挟みつけて振動棒７に固定することにより振動羽根部を形成することができる。また、振動羽根用固定部材１０と振動羽根８は振動棒７の側面からみて図１２に示すように一体的に傾斜させて形成することもできる。
【００３１】
振動羽根８と振動羽根用固定部材１０は、例えば金属を用いて一体成形することにより製造することもできる。この場合は振動羽根８と、振動羽根用固定部材１０を別々に使用する場合に比べ、その接合部分への異物の侵入・固着を防ぐことができ、また洗浄作業の軽減化を図ることができる。
また、振動羽根８と振動羽根用固定部材１０とを一体化することにより、厚みの段差が発生せず、応力集中を避けることができるので、羽根の使用寿命を大幅に延長することができる。
【００３２】
振動羽根８と振動羽根用固定部材１０とを別々に作製しておけば、振動羽根のみをとりかえることができるが、一体成形のものでも交換は可能である。この場合の振動羽根８、振動羽根用固定部材１０の一体成形品は、金属に限らず、前述の種々の材料が使用できる。振動羽根用固定部材１０を使用するときは、上下から振動羽根を挟みつけて使用するが、この振動羽根用固定部材１０は、上下で、その大きさを異なったものとすることもでき、これにより振動応力を分散させることができる。
【００３３】
また、図１１に示すように、振動羽根用固定部材１０と振動羽根８との間に、合成樹脂シート、例えば弗素樹脂シートまたはゴムシート３３を介在させ、これにクッション作用を持たせることにより振動羽根８の応力を分散することができる。また、前記合成樹脂シートやゴムシート３３は前記振動羽根用固定部材１０より長めで、振動羽根の先端方向にやや突出している長さとすることが好ましい。
【００３４】
振動羽根８および／または振動羽根用固定部材１０などよりなる振動羽根部は、ナットを用いて振動棒７に固着することができる。振動羽根８および／または振動羽根用固定部材１０を多数振動棒７に取り付ける場合には、図２に示すようにナット９（図４の場合はナット２９）で固定した後、振動棒７に丁度嵌合する円筒状の一定の長さのスペーサ３０（図４参照）を１個または複数個挿入することにより、振動羽根８および／または振動羽根用固定部材１０の間隔を簡単に一定にすることができる。
【００３５】
振動羽根８に図１１に示すような角度αを与えた場合には、図１２に示すように多数の振動羽根のうち、下位の１〜２枚を下向きの角度とし、それ以外のものを上向きの角度とすることもできる。このようにすると、電解研磨処理槽底部の攪拌を充分行うことができ、電解研磨処理層１の下部に溜りが発生するのを防止することができる。
【００３６】
図２や図４には、振動棒７が一本の場合を示してあるが、図１３に示すように振動棒は複数本を対として用いる場合であってもよいことは勿論であり、複数本を対として用いることにより大型の処理槽の攪拌に有効である。図１３に示す場合は振動棒を２本を対として用いるケースである。
【００３７】
振動羽根部の振動に伴って発生する振動羽根８の“しなり現象”の程度は、振動を与える周波数、振動羽根８の長さと厚み、電解研磨処理液１００の粘度、比重などによって変化するので、与えられた周波数においてもっともよく“しなる”長さと厚みを選択することができる。
周波数と振動羽根の厚みを一定にして、振動羽根の長さを変化させてゆくと、振動羽根のしなりの程度は長さ（振動羽根用固定部材１０より先の部分の長さ）が大きくなるに従ってある段階までは大きくなるが、それを過ぎるとしなりは小さくなり、ある長さのときにはほとんど“しなり”がなくなり、さらに振動羽根を長くするとまた“しなり”が大きくなるという関係を繰り返す。
【００３８】
したがって、振動羽根の長さ（振動羽根用固定部材１０より先の部分の長さ）は、好ましくは、前述した“しなり”の程度の大きさが第１回目のピークを示す長さか、第２回目のピークを示す長さを選択することが好ましい。第１回目のピークを示す長さにするか、第２回目のピークを示す長さにするかは、系の振動を強くするか、流動を強くするかによって適宜選択できる。第３回目のピークを示す長さを選択した場合は、振幅が小さくなり、用途が限られる。
【００３９】
周波数３７〜６０Ｈｚ、７５ＫＷでＳＵＳ３０４製の振動羽根のいろいろの厚みのものについて、ほぼ第１回目のピークを示す長さ、第２回目のピークを示す長さを求めたところ、表２ような結果が得られた。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
なお、表２におけるピークの長さは、振動羽根用固定部材１０の先端から振動羽根８の先端までの長さで示したものであり、振動棒７中心から前記振動羽根用固定部材１０先端部までの長さは２７ｍｍ、振動羽根８の角度αは上向き１５度の場合である。
【００４２】
振動羽根８の厚みは、電解研磨処理液１００の粘度、比重、振動条件などにより好ましい範囲は異なるが、振動羽根８が折れることなく羽根のように充分しなることのできる程度の厚みとするのが、もっとも振動攪拌の効率を高めることができる。
【００４３】
また、本発明においては、振動攪拌装置２００と電解研磨処理槽１は、図１０に示すように振動伝達部材３７から下方に垂直に伸びた四本の支持棒４７、それに対応して電解研磨処理槽１側から上方に垂直に伸びた支持棒４８および上下支持棒４７、４８を取り巻くスプリング３６により係合されていることが好ましい。特に、上と下の支持棒４７、４８は前記スプリング３６により非接触状態に保たれていることが好ましい。これにより、振動発生手段に横ゆれが発生しても前述の係合部分でうまく横ゆれを吸収することができ、振動攪拌装置２００全体に好ましくない横ゆれの発生、それに伴う騒音の発生を防止することができる。
【００４４】
前述のように、振動発生手段と電解研磨処理槽１の間のスプリングを用いた横ゆれ防止手段の代わりに、振動発生手段と電解研磨処理槽１との間に、（イ）ゴム板または（ロ）ゴム板（板状ゴム）と金属板との積層体よりなる振動吸収手段を用いて、もう１つの横ゆれ防止手段とすることもできる。
【００４５】
振動吸収手段としての（イ）ゴム板または（ロ）ゴム板と金属板との積層体は、ゴム板により、振動モータを含む振動発生手段の振動を吸収させ、かつ金属板とゴム板が一体になって、あるいはゴム板単独で、振動モータを含む振動発生手段の重量を受け止め、かつ、振動棒７以外に振動が伝わらないよう無駄な振動を吸収する働きをするものである。したがって、金属板とゴム板の積層体は、それぞれの間を接着剤により接着してもよいが、接着しないで単に積み重ねただけのものであってもよい。
このような積層体を用いる場合には、振動棒７の貫通部分と電解研磨処理槽１の部分をうまくシールすれば電解研磨処理槽１内を完全にシールすることができる。
【００４６】
図２〜図４、図１２〜図１３に示す振動攪拌装置は、いずれも振動羽根８を上下方向に振動させるタイプであるが、図１４に示すように、振動羽根は水平方向に振動させてもよい。なお、図１４は振動攪拌装置の横断面図を示すものである。
この場合には、振動モータ２の振動を第１の振動伝達部材２０および第２の振動伝達部材２１を介して、電解研磨処理槽１底部に設けられた振動棒７に伝達させるものである。図１４では、振動羽根８は振動棒７に対して直角方向に固定されているが、これも図１１に示すように、振動棒７に対してα度傾斜させることができるのは勿論である。
【００４７】
また、本発明の振動攪拌装置は、振動棒やそれに結合している振動羽根を電極として機能させることもできる。振動羽根を電極として機能させると、電解研磨処理液の攪拌が従来のプロペラ式攪拌に比べて一層充分に行われるうえ、振動攪拌による電解研磨処理液の流動のため、極表面に付着した各種ガスに起因する気泡が除去されるため電流効率が向上するとともに電極と振動羽根が同一であり、電極の存在により電解研磨処理液中に生じる電気化学反応を著しく促進するという効果が生じる。
【００４８】
振動羽根のみでは被処理物であるチタン等との距離が思うように縮められない場合には、振動羽根より振動棒から遠くまで伸ばした電極用補助振動羽根を振動羽根に加えて設けることができる。図１６と図１７にその具体例を示す。図１６は振動羽根８，８の中間に電極用補助振動羽根８’を設けたタイプを示し、図１７は振動羽根８に極めて近い個所に電極用補助振動羽根８’を設けたタイプを示す。電極用補助振動羽根８’は、振動はするがその主目的は電極として使用する点にあり、振動攪拌が主目的ではないためその材質は振動羽根の材料のうち、通電特性のよいものが好ましい。
前記電極用補助羽根８’は、電極として機能すればよく、振動攪拌の役目を果たしてもよいが、果たさなくてもよく、振動羽根による振動攪拌を妨害しない範囲ならその大きさ、形状、厚みおよびその取り付け位置等に格別の制限はない。
ただし、この電極用補助羽根８’の使用により、対陽極との距離を縮めることが主な狙いであることから、電極用補助羽根８’は、振動羽根８より一層外側に突出する長さとすることによりその面積を大きくする（電極としての面積を大きくする）ことが好ましい。
【００４９】
電極用補助羽根８’の長さは、基本的には振動羽根８の長さより大きくすることが原則であるが、その存在が振動羽根によってもたらされる電解研磨処理液１００の流動攪拌を妨げないように配慮することが好ましい。その意味で振動羽根８の長さと“しなり”の程度の関係を考慮し、使用している振動羽根８の“しなり”の程度と同程度になるような長さに電極用補助羽根８’の長さを選択することが好ましい。
【００５０】
また、電極用補助羽根８’は、振動羽根８と振動羽根８の中間に設けることが好ましいが、振動攪拌の邪魔にならない限り、振動羽根８に非常に近づけてセットすることもできる。また、振動羽根８に図１２のαのような角度をつける場合には、電極用補助羽根８’にも同一の角度αをつけることが好ましい。
【００５１】
前記電極用補助羽根８’は電極用として使用されている材料を使用することが好ましいが、振動棒７に接続した形で使用するため、振動棒７の振動により電極用補助羽根８’も振動羽根８と共に振動することは避けられないので、これに耐えうる材質、強度を有することが必要である。通常、電極用補助羽根８’は振動羽根８に用いる金属と同様の材料、例えばチタン、ステンレスなど電気を良く通すものを使用することができる。
【００５２】
振動羽根を電気的に振動棒と接続させて電極（陰極）として使用することは前述したとおりであるが、電極である振動羽根を他極と極めて近い位置に配置することにより電流効率を向上させるには、振動棒が振動モータの直下に配置されたタイプでは、振動モータが邪魔になって他極と振動羽根の間隔を近づけられない。その場合には、図１５に示すように振動モータ２から振動伝達部材２０を介して振動棒７を振動させることにより、振動モータ２の存在が邪魔にならないようにすることができる。
なお、図１５のケースにおいては、電解研磨処理槽１内の振動棒７などの重量のバランスをとるため、図１５の振動モータ２の左側に重りをつけることが好ましい。
【００５３】
本発明の振動攪拌装置２００は振動攪拌手段兼電極（陰極）として、陽極の被処理物であるチタン又はチタン合金との間で高速に電解脱脂、電解研磨を実施することもできる。
すなわち、振動攪拌装置２００の振動羽根８を電解研磨処理槽１内の電解研磨処理液１００中に挿入し、インバーター３５により振動モータ２に１０〜２００Ｈｚの間の所望の振動を発生させ、この振動を振動棒７を介して振動羽根８に伝えることにより、振動羽根８を振幅０．１〜１５ｍｍ、振動数２００〜１０００回／分で振動させることができる。
【００５４】
前記絶縁領域の１つの具体例としては図５〜図７に示すものを挙げることができる。図５は絶縁領域の一例を示す斜視図であり、図６はその平面図、図７は断面図である。図５において、符号２３は絶縁領域を形成する円柱状（硬質ゴム製）絶縁部材であり、円柱の上と下にはそれぞれ振動棒７または振動棒７と振動発生手段との連係帯（例えば図１４における振動伝達部材２１）を嵌合させるための穴、すなわち嵌合用穴２４、２５が設けられている。
そして、図８は振動棒７、７が前記嵌合用穴２４，２５に嵌合している状態を示している。符号２７は電線であり、これにより振動棒７や振動羽根８が陰極として機能する。場合により振動羽根８に加えて電極用補助羽根８’（図１６参照）を併用することができる。
この場合には振動羽根は必ずしも電極として機能する必要はなく、このときは振動羽根の材料として合成樹脂を用いることもできる。
円柱状絶縁部材（例えば硬質ポリウレタンゴム製）２３と振動棒７とのそれぞれの大きさの関係を具体例で示す。一例として振動棒が直径１３ｍｍの場合、図５における嵌合用穴２４，２５の直径も１３ｍｍであり、振動棒の方は雄ネジとし、嵌合用穴２４，２５の壁には雌ネジがきられている。また、円柱状絶縁部材２３の長さは１００ｍｍとする。
【００５５】
絶縁領域が電気的絶縁領域の場合においては、図２〜図４、図１２〜図１５に示すように、電気的絶縁領域より被攪拌物に近い個所において電気的取入部（例えば電線２７を金属よりなる振動棒に接続する）を設ければよいが、絶縁領域が熱的絶縁領域の場合には、絶縁領域をやや大きめにしたり、外表面にヒレ状などの放熱板（又は吸熱板）などを設けたり、あるいは振動棒７中に熱（又は冷却）媒体が循環できるように電気的絶縁領域より電解研磨処理液１００に近い個所において熱交換媒体注入口と熱交換媒体取出口を設け、電解研磨処理液１００の加熱又は冷却などをすることもできる。
【００５６】
【実施例】
以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例中の測定値は、光沢は目視による外観光沢度，表面粗さは触針式表面粗さ計により測定した最大粗さ（Ｒｚ）である。
【００５７】
（実施例１及び比較例１）
水１００ｍｌに、硫酸３００ｍｌ、リン酸６００ｍｌ、を添加して電解研磨処理液１２ｌを調合し、試験サンプルとして５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍｔの純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研磨の試験を行った。液温を７０℃に保ちつつ、陰極としてステンレス板を用い、被処理物の純チタン板を陽極として２０Ａ／ｄｍ２　の電流密度で直流にて１０分間電解研磨を行った。
実施例１では振動攪拌装置の攪拌羽根：４枚、振動数：１０Ｈｚとして振動攪拌装置を用いたが、比較例１では振動攪拌ではなくマグネットスターラーによる攪拌を行った。電解研磨終了後、純チタン板表面の陽極酸化被膜を５０ｇ／ｌ過酸化水素と５ｇ／ｌのフッ化水素酸の混合液に、３０℃にて３０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、表面の光沢及び表面粗さを測定した。表３に，外観光沢，表面粗さの測定値を示す。
【００５８】
（実施例２及び比較例２）
水１００ｍｌに、硫酸４００ｍｌ、リン酸６００ｍｌ、を添加して電解研磨処理液１２ｌを調合し、試験サンプルとして５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍｔの純チタン板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研磨の試験を行った。液温を７０℃に保ちつつ、陰極としてステンレス板を用い、被処理物の純チタン板を陽極として１００Ａ／ｄｍ２　の電流密度で直流にて５分間電解研磨を行った。
実施例２では振動攪拌装置の攪拌羽根：５枚、振動数：５０Ｈｚとして振動攪拌装置を用いたが、比較例２では振動攪拌ではなくマグネットスターラーによる攪拌を行った。
電解研磨終了後、純チタン板表面の陽極酸化被膜を５０ｇ／ｌ過酸化水素と５ｇ／ｌのフッ化水素酸の混合液に、３０℃にて３０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、表面の光沢及び表面粗さを測定した。表３に，外観光沢，表面粗さの測定値を示す。
【００５９】
（実施例３及び比較例３）
水３００ｍｌに、エチルアルコール６００ｍｌ、イソプロピルアルコール１００ｍｌ、塩化アルミニウム１００ｇ、塩化亜鉛３００ｇ、を添加して電解研磨処理液１２ｌを調合し、試験サンプルとして５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍｔのチタン合金板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研磨の試験を行った。液温を４０℃に保ちつつ、陰極としてステンレス板を用い、被処理物のチタン合金板を陽極として５００Ａ／ｄｍ２　の電流密度で直流にて２分間電解研磨を行った。
実施例３では振動攪拌装置の攪拌羽根：７枚、振動数：１００Ｈｚとして振動攪拌装置を用いたが、比較例３では振動攪拌ではなくマグネットスターラーによる攪拌を行った。
電解研磨終了後、チタン合金板表面の陽極酸化被膜を５０ｇ／ｌ過酸化水素と５ｇ／ｌのフッ化水素酸の混合液に、３０℃にて３０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、表面の光沢及び表面粗さを測定した。表３に，外観光沢，表面粗さの測定値を示す。
【００６０】
（実施例４及び比較例４）
水２００ｍｌに、エチルアルコール６００ｍｌ、イソプロピルアルコール２００ｍｌ、塩化アルミニウム１００ｇ、塩化亜鉛３００ｇ、を添加して電解研磨処理液液を調合し、試験サンプルとして５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍｔのチタン合金板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研磨の試験を行った。液温を４０℃に保ちつつ、陰極としてステンレス板を用い、被処理物のチタン合金板を陽極として４００Ａ／ｄｍ２　の電流密度で直流にて３分間電解研磨を行った。
実施例４では振動攪拌装置の攪拌羽根：８枚、振動数：２００Ｈｚとして振動攪拌装置を用いたが、比較例４では振動攪拌ではなくマグネットスターラーによる攪拌を行った。電解研磨終了後、チタン合金板表面の陽極酸化被膜を５０ｇ／ｌ過酸化水素と５ｇ／ｌのフッ化水素酸の混合液に、３０℃にて３０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、表面の光沢及び表面粗さを測定した。表３に，外観光沢，表面粗さの測定値を示す。
【００６１】
（実施例５及び比較例５）
エチルアルコール６００ｍｌ、イソプロピルアルコール４００ｍｌ、塩化アルミニウム１００ｇ、塩化亜鉛３００ｇ、を添加して電解研磨処理液液を調合し、試験サンプルとして５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍｔのチタン合金板を使用し、脱脂により清浄化した後電解研磨の試験を行った。液温を４０℃に保ちつつ、陰極としてステンレス板を用い、被処理物のチタン合金板を陽極として５００Ａ／ｄｍ２　の電流密度で直流にて２分間電解研磨を行った。
実施例５では振動攪拌装置の攪拌羽根：５枚、振動数：５０Ｈｚとして振動攪拌装置を用いたが、比較例５では振動攪拌ではなくマグネットスターラーによる攪拌を行った。電解研磨終了後チタン合金板表面の陽極酸化被膜を５０ｇ／ｌ過酸化水素と５ｇ／ｌのフッ化水素酸の混合液に、３０℃にて３０秒浸漬して溶解してから水洗乾燥し、表面の光沢及び表面粗さを測定した。表３に，外観光沢，表面粗さの測定値を示す。
【００６２】
【表３】
2004060004.tif 000005
【００６３】
表３よりわかるように、電解研磨処理液を振動攪拌しながら行った電解研磨法では、短時間で、外観光沢及び表面粗さの優れたチタン又はチタン合金板が得られた。
それに対して、振動攪拌法を用いないで電解研磨を行った場合は、外観光沢及び表面粗さの優れたチタン板又はチタン合金板が得られなかった。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の振動攪拌装置を用いたチタン又はチタン合金の電解研磨法により、安全にしかも簡単にチタン又はチタン合金の電解研磨が量産可能となり、複雑な形状のチタン又はチタン合金の加工品も安価に鏡面加工ができる。
また、
（１）振動攪拌装置の振動棒に絶縁領域を設けることにより、振動攪拌装置の新しい利用分野が開けた。
（２）絶縁領域を電気的絶縁領域とすることにより、振動攪拌装置の振動棒や振動羽根および必要に応じて付設された電極用補助羽根に通電できるので、振動攪拌装置の新しい使用方法が開拓できる。この装置を用いて電解研磨処理を行うと、普通の電解研磨で流すことのできる電流密度を上げることができるので、処理効率を著しく向上できる。
（３）絶縁領域を熱的絶縁領域とすることにより、高温槽の攪拌にも安心して使用できる。
（４）特に電極用補助羽根を用いた場合には振動羽根より電極用補助羽根の方を一層長くすることにより対向する陽極、すなわち被処理物との間の距離を従来技術に比べて著しく短かくすることができる。これにより、一層電流密度を上げることができる。
（５）振動羽根および／または電極用補助羽根を電極とすることにより、振動羽根の本来の働きである振動に基づく液の乱流的流動による極板上の気泡の除去、イオンの流れの速さおよび極間距離の短縮ができる。特に電極用補助羽根の使用により一層短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解研磨法に用いる装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の振動攪拌装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】本発明の振動攪拌装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の振動攪拌装置に用いる絶縁領域を構成している円柱状絶縁部材の一実施の形態を示す斜視図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】図５の断面図である。
【図８】図５、図６の円柱状絶縁部材に振動棒を接続した状態での断面図である。
【図９】本発明の振動攪拌装置における振動応力分散手段としてゴム質リングを用いた場合の拡大断面図である。
【図１０】本発明の振動攪拌装置に用いることのできる横ゆれ防止機能の１例を示す拡大断面図である。
【図１１】振動羽根と振動羽根用固定部材に間に合成樹脂シートまたはゴムシートを介在させた振動羽根部の拡大断面図である。
【図１２】本発明の振動攪拌装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】図１２のＺ−Ｚ線断面図である。
【図１４】本発明の振動攪拌装置の他のタイプ（水平方向振動タイプ）を示す断面図である。
【図１５】上下方向振動の場合でも、振動モータを振動棒に直結しないで、振動伝達部材を介して伝達する実施の形態を示す振動攪拌装置の断面図である。
【図１６】振動羽根に加えて電極用補助振動羽根を付設した実施の形態を示す断面図である。
【図１７】振動棒と振動羽根に加えて電極用補助振動羽根を付設した実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１：　電解研磨処理槽
２：　振動モータ
３，３６：　バネ
４ａ：　本体載置台
４ｂ：　台板
５：　ガイドシャフト
６：　支持架台
７：　振動棒
８：　振動羽根
８’：　電極用補助羽根
９：　ナット
１０：　振動羽根用固定部材
１１：　接続部（応力分散手段）
１２〜１５：　ナット
１６：　ワッシャーリング
１７：　振動棒のネジ溝
１８，１８’：　ゴム質リング
２０，２１：　振動伝達部材
２３：　円柱状絶縁部材
２４，２５：　嵌合用穴
２７：　電線
２９：　ナット
３０：　スペーサ
３３：　合成樹脂シート
３５：　インバーター
３６：　スプリング
３７：　振動伝達部材
１００：　電解研磨処理液（被攪拌物）
１０１：　チタン又はチタン合金（陽極）
１０２：　陰極
２００：　振動攪拌装置
【図１】
2004060004.tif 000006
【図２】
2004060004.tif 000007
【図３】
2004060004.tif 000008
【図４】
2004060004.tif 000009
【図５】
2004060004.tif 000010
【図６】
2004060004.tif 000011
【図７】
2004060004.tif 000012
【図８】
2004060004.tif 000013
【図９】
2004060004.tif 000014
【図１０】
2004060004.tif 000015
【図１１】
2004060004.tif 000016
【図１２】
2004060004.tif 000017
【図１３】
2004060004.tif 000018
【図１４】
2004060004.tif 000019
【図１５】
2004060004.tif 000020
【図１６】
2004060004.tif 000021
【図１７】
2004060004.tif 000022