(57)【要約】【課題】タンク内面を汚濁することなく外表面のみの表面処理を行うことができ、かつ、ある程度以上の大きさ（容量）をもつ薄肉のタンクに対しても適用可能なタンクの表面処理方法を提供する【解決手段】タンク（１）の内部に所定量の所定の液体（１３）を注入して、その軸方向が水平となるように処理液（４）に浮揚させ、該タンク（１）の一端または両端に回転手段（６）を接続し、該回転手段（６）により前記タンク（１）を回転させることにより表面処理を行うようにした。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の胴体部を有するタンク（１）を複数の処理槽（３）へ移送して該処理槽（３）に貯留された処理液（４）に浸漬することにより前記タンクの表面処理を行う複数の表面処理工程を備えたタンクの表面処理方法において、
前記タンク（１）の内部に所定量の所定の液体（１３）を注入して、その軸方向が水平となるように処理液（４）に浮揚させ、該タンク（１）の一端または両端に回転手段（６）を接続し、該回転手段（６）により前記タンク（１）を回転させることにより表面処理を行う、ことを特徴とするタンクの表面処理方法。
【請求項２】
前記タンク（１）をその軸方向が水平となるように載置可能な移送装置（５）により前記複数の処理槽へ移送する、ことを特徴とする請求項１に記載のタンクの表面処理方法。
【請求項３】
前記移送装置（５）は、前記タンク（１）の胴体部外周面の曲率以上の曲率からなる曲面を有し該タンク（１）の軸方向が水平となったときに該タンク（１）胴体部の半径方向下側を支持する円弧部（５１ａ）と、該円弧部（５１ａ）の両端から上方に延びる腕部（５１ｂ）とから構成される断面Ｕ字型のＵ字部材（５１）を複数備えている、ことを特徴とする請求項２に記載のタンクの表面処理方法。
【請求項４】
前記タンク（１）に注入する液体（１３）の所定量は、該タンク容量の５〜７５％である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のタンクの表面処理方法。
【請求項５】
前記タンク（１）の表面に陽極酸化被膜を形成する陽極酸化処理工程を備えた、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のタンクの表面処理方法。
【請求項６】
前記タンク（１）がアルミニウムであって、前記陽極酸化処理工程における処理液がリン酸溶液であるときは、陽極酸化処理の電解電圧は５〜２００Ｖであり、処理時間は５〜１２０分であり、前記回転手段による前記タンク（１）の回転数は０．５〜３０ｒｐｍである、ことを特徴とする請求項５に記載のタンクの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム材をはじめとする金属材の表面処理方法に関し、更に詳しくは外径に比して非常に肉厚の薄い円筒形の胴体部を有するタンクにも適用可能なタンクの表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム材をはじめとする金属材には、陽極酸化処理を施してその表面に陽極酸化皮膜を被覆形成することが一般に行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
金属材の陽極酸化とは、金属材料を硫酸、リン酸、シュウ酸、クロム酸のいずれか又はこれらの混合溶液からなる電解液中に浸漬し、これを陽極として５〜２００Ｖの電解電圧で電解酸化し、表面に酸化皮膜を形成させる方法である。この方法は、実用的には耐食性、さらには耐摩耗性を向上させるためのもので、その多くはアルミニウム材およびその合金に適用される。アルミニウム材の陽極酸化は一般に硫酸かシュウ酸溶液中で行われ、そこで生成する酸化皮膜は、アルミニウム材の表面に形成される緻密なバリヤー層とこのバリヤー層の直上に形成される多孔質のポーラス層から構成されている。一般に、ポーラス層の成長がバリヤー層よりも活発に起こり、ポーラス層が大部分を占めている。この酸化皮膜の組成は非晶質のＡｌ２Ｏ３である。バリヤー層の厚さは電解電圧によりほぼ一定（０．１μｍ以下）に保たれるが、ポーラス層は電解時間とともに厚くなる。一般に耐食、耐摩耗用としては、６〜２５μｍ程度が用いられる。陽極酸化された表面の硬さは緻密で厚い酸化皮膜が形成されるほど高くなる。このような陽極酸化処理は、歯車や軸受けなど一般機械部品、航空機部品、工具などに適用されている。また、陽極酸化された表面は活性で染料を吸収し、染色することができる。この特徴を活かして家電、厨房用品、建材などに広く供用されている。着色の方法としては、電解発色法、アルマイト着色法、電解着色法などが広く行われている。また、アルミニウムの陽極酸化の後処理として封孔処理が行われる。封孔処理には水和封孔処理、加圧水蒸気封孔処理、沸騰水封孔処理等があるが、これは沸騰水中または加圧水蒸気で処理することにより酸化皮膜の一部がベーマイト（ＡｌＯＯＨ）化し体積膨張を起こして孔を塞ぐものである。この処理により陽極酸化処理製品の耐食性は向上し、着色被膜の安定性は向上する。
【０００４】
図４は、例えば、ロケットエンジン等の燃料タンクに使用され、液体酸素、液体水素、液体天然ガス等の液体燃料を貯留する薄肉のタンクに陽極酸化被膜を形成させる、従来の表面処理方法について説明した図である。このような薄肉のタンクは清浄度が要求されるため、タンク１内面を汚濁しないようタンク１を密閉して表面処理を行う必要がある。そのため、同図に示すように、タンク１の容量及び処理液４の比重により決定される浮力に対応する重量の重りを取り付けて、処理液４に完全に沈めることにより表面処理を行っていた。また、この際、処理液４の液圧によりタンク１胴体部が押しつぶされないようにタンク１内部に内圧（約２ａｔｍ）を付加していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−７２６９６号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タンク１の大きさ（容量）が大きくなればなる程、処理液４の液圧に耐え得るようにすべくタンク内部に付加する内圧は高くなるとともに、タンクの浮力に対応すべくタンクに取り付ける重りの重量は大きくなる。例えば、タンク胴体部の径が１．２ｍ程度になると約１０ａｔｍの内圧を付加するとともに、約４ｔの重りを取り付ける必要がある。ところが、タンクの大きさ（容量）がある程度以上になると、タンクの肉厚が非常に薄いものでは、過大な内圧と重りによる荷重によりタンクの強度以上の応力がタンクに作用する結果、タンクが破壊してしまい、従来の方法では表面処理を行うことができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、タンク内面を汚濁することなく外表面のみの表面処理を行うことができ、かつ、ある程度以上の大きさ（容量）をもつ薄肉のタンクに対しても適用可能なタンクの表面処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、円筒形の胴体部を有するタンク（１）を複数の処理槽（３）へ移送して該処理槽（３）に貯留された処理液（４）に浸漬することにより前記タンクの表面処理を行う複数の表面処理工程を備えたタンクの表面処理方法において、
前記タンク（１）の内部に所定量の所定の液体（１３）を注入して、その軸方向が水平となるように処理液（４）に浮揚させ、該タンク（１）の一端または両端に回転手段（６）を接続し、該回転手段（６）により前記タンク（１）を回転させることにより表面処理を行う、ことを特徴とするタンクの表面処理方法が提供される。
【０００９】
本発明のタンクの表面処理方法によれば、タンクに所定量の所定の液体（１３）を注入して、これを処理液（４）に浮かせるため、従来のように重りを取り付ける必要がなく、また、大きな内圧を付加する必要もないので、タンク（１）内面を汚濁することなく外表面のみの表面処理が可能であり、かつ、ある程度以上の大きさ（容量）をもつ薄肉のタンクに対しても変形や破壊を生じさせることなく表面処理が可能となる。
【００１０】
また、好ましくは前記タンク（１）をその軸方向が水平となるように載置可能な移送装置（５）により前記複数の処理槽へ移送し、さらに好ましくはこの移送装置（５）は前記タンク（１）の胴体部外周面の曲率以上の曲率からなる曲面を有し該タンク（１）の軸方向が水平となったときに該タンク（１）胴体部の半径方向下側を支持する円弧部（５１ａ）と、該円弧部（５１ａ）の両端から上方に延びる腕部（５１ｂ）とから構成される断面Ｕ字型のＵ字部材（５１）を複数備えている。
【００１１】
かかる移送手段を用いることにより、タンクが薄肉であってもその変形や破壊を確実に防止しながら各処理槽への移送が可能となる。
【００１２】
また、前記タンクに注入する液体（１３）の所定量は、該タンク容量の５〜７５％である。
【００１３】
上記範囲で液体（１３）の注入量を変化させることにより、タンクの表面処理において皮膜が必要な領域に応じて効率的な表面処理をおこなうことができる。
【００１４】
また、前記表面処理工程は、前記タンク（１）の表面に酸化被膜を形成する陽極酸化処理工程を備えている。さらに、前記タンク（１）がアルミニウム材からなるものであって、前記陽極酸化処理工程における処理液がリン酸溶液である場合は、陽極酸化処理の電解電圧は５〜２００Ｖであり、処理時間は５〜１２０分であり、前記回転手段による容器の回転数は０．５〜３０ｒｐｍである。
【００１５】
このような条件で陽極酸化処理を行うことにより、好適な陽極酸化被膜を形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。本実施形態では、アルミニウム製のタンクであって、壁厚の薄い薄肉タンクにリン酸陽極酸化処理を施す場合について説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施に使用するタンク１を移送させる移送装置５及び移送状態を示す概略図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。この図に示すように、移送装置５は、タンク１の胴体部外周面の曲率より大きい曲率からなる曲面を有する円弧部５１ａと、この円弧部５１ａの両端から上方に延びる腕部５１ｂとから構成される断面Ｕ字型のＵ字部材５１を複数備え、タンク１をその軸方向が水平となるように載置するようになっている。また、図１（ｃ）は、タンク１の円筒部外周面の曲率と略同一の曲率からなる曲面を有する円弧部５１ａを有するＵ字部材であり、このように円弧部５１ａを形成することによりタンク１を載置した際にタンク１に作用する負荷を分散して確実に変形や破壊を防止できる。このＵ字部材５１は、種々の材料を用いることができるが、本実施形態では鉄材に絶縁処理を施したものを使用している。Ｕ字部材はその腕部５１ｂ上端がその上方に位置する天板５２から下方に延びるワイヤ５３に接続されている。また、移送装置５は水平方向および上下方向に移動可能で、これによりタンク１を各処理槽に移送させるようになっている。
【００１８】
まず、図１に示すようにタンク１の軸方向が水平となるようにタンク１をＵ字部材５１の円弧部５１ａ上に載置し、図示しない給水ポンプにより所定量の純水等の清浄な液体１３を注入すると共に加圧用のガス１４を注入して、内圧を付加し密封する。この液体１３の注入量は皮膜が必要な領域に応じてタンク容量の５〜７５％の範囲で決定される。
【００１９】
次に、アルカリ脱脂工程により、タンク１表面に付着している油脂を取り除く。アルカリ脱脂とは、アルカリ性の薬品を含む処理液に対象物を浸漬して、表面の油や汚れを除去する方法で、比較的高温（６０℃〜８０℃）で浸漬処理される。また、脱脂は、動植物性油をケン化作用で水溶性の物質に分解し水で洗い流して行われるが、ケン化しない油脂類でも、潤滑、分散、乳化等の作用で油脂を表面から取り除く作用がある。液成分の薬品には主に、水酸化ナトリウムＮａＯＨ、炭酸ナトリウムＮａ２ＣＯ３、オルソケイ酸ソーダＮａ４ＳｉＯ４等のケイ酸ナトリウム、第三リン酸ソーダＮａ３ＰＯ４等のリン酸ナトリウム、界面活性剤などが使われる。
【００２０】
図２（ａ）はアルカリ脱脂工程におけるタンク１、移送装置５及び処理槽３１の状態を示す概略図であり、便宜的に処理槽３１のみを断面図とした。また、図２（ｂ）は同図（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。タンク１は移送装置によりアルカリ脱脂を行う処理槽３１上方まで移送される。処理槽３１上方まで移送されたタンク１は、移送装置５により下方に移動し処理液４１に浮揚する。すなわち、本実施形態においては、液体がタンク１の略半分までしか入っておらず、また、タンク１に内圧を付加しているため、タンク１の下方半分がアルカリ脱脂液（処理液４１）に浸漬し、残りの上方半分は液面上に突出して浮揚する。従って、タンク１内部に大きな内圧を付加する必要がないのでタンク１の壁厚が薄肉であってもタンク１が破壊することはない。
【００２１】
また、タンク１がＵ字部材５１を離れ完全に浮揚した後も移送装置５を下方移動させＵ字部材５１を十分に処理液中に沈めてＵ字部材５１とタンク１を隔離させ接触しないようにするので、Ｕ字部材５１がタンク１の表面処理を妨げることがなく円滑な表面処理を行うことができる。
【００２２】
次に、浮揚するタンク１の両端に設けられたフランジ部のうち一方のフランジ部にモータにより駆動されるユニバーサルジョイント６１を接続し、タンク１をその軸を中心に回転させる。回転駆動の伝達手段としてユニバーサルジョイント６１を用いたのは、従来の表面処理方法に用いる処理槽をそのまま本発明に使用することができるからである。アルカリ脱脂終了後、タンク１を洗浄水の貯留された水洗槽に移動させ、前記と同様にタンク１を浮揚・回転させることにより処理液を洗い流す。次いで、表面活性化処理も同様に行う。
【００２３】
表面活性化処理工程を終えたタンク１は、次にリン酸陽極酸化処理工程に入る。図３（ａ）はリン酸陽極酸化処理をおこなう処理槽３３および処理状態を示す概略図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、タンクをリン酸陽極酸化処理を行う処理槽３３に移送し、前記工程と同様に処理液（リン酸溶液）４３に浮揚させ、このタンク１の前記フランジ部に第１回転ロッド８１と第２回転ロッド８２を接続する。この第１回転ロッド８１と第２回転ロッド８２は種々の材料を用いることができるが、例えば鉄製のものを用いる場合はその表面に絶縁処理を施す必要があり、アルミ製、チタン製のものを用いる場合は絶縁処理は不要である。第１回転ロッド８１は、陽極酸化処理用モータ１１に接続され駆動軸としてタンク１を回転させる。第２回転ロッド８２は電源１０に接続されており、タンク１に電圧を印加する。また、図３（ｂ）に示すように、処理槽３３の側壁のうちタンク胴体部と対向する側壁の内面には陰極板１２が設けられている。
【００２４】
そして、電圧がタンク１と陰極板１２との間に印加され、リン酸水溶液に電流が流れ始めると、タンク１の表面で電極反応がおこり、電子が水分子からタンク１側へ引き抜かれる。これにより、タンク１の表面で酸素が発生し、発生した酸素によりタンク１の表面に多孔質の陽極酸化皮膜（Ａｌ２Ｏ３）が形成される。本発明による表面処理方法においては、被処理物であるタンク１の回転数を０．５〜３０ｒｐｍとし、電解電圧を５〜２００Ｖとし、処理時間を５〜１２０分とする。リン酸陽極酸化処理後は、前記と同様に水洗処理を行う。
【００２５】
陽極酸化処理、水洗処理を終えた後、タンク１内の清浄液を図示しない排水ポンプにより排出し、縦吊りにしてタンク１内部に乾燥風を送り込み内面を乾燥させる。タンク１外表面はクリンエアの吹き付けにより乾燥させる。
【００２６】
最後に、タンク１の外表面にプライマを刷毛塗り又はスプレーにより塗布し表面処理は終了する。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、化成処理、電解メッキ、無電解メッキ、リン酸陽極酸化処理以外の陽極酸化処理等の浸漬を伴う表面処理に対しても適用可能であり、また、アルミニウム以外の製品に対しても適用可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のタンクの表面処理方法は、タンクに所定量の所定の液体を注入して、これを処理液に浮かせるため、従来のように重りを取り付ける必要がなく、また、大きな内圧を付加する必要もない。これにより、タンク内面を汚濁することなく外表面のみの表面処理が可能であり、かつ、ある程度以上の大きさ（容量）をもつ薄肉のタンクに対しても変形や破壊を生じさせることなく表面処理が可能となる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施に用いるタンクの移送装置及び移送状態を示す概略図であり、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図２】（ａ）はアルカリ脱脂工程および表面活性化処理工程における処理槽および処理状態を示す概略図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図３】（ａ）は酸陽極酸化処理工程における処理槽および処理状態を示す概略図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図４】従来のタンクの表面処理を実施する方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１  タンク
２  重り
３  処理槽
４  処理液
５  移送装置
５１  Ｕ字部材
５１ａ  円弧部
５１ｂ  腕部
５２  天板
５３  ワイヤ
６  回転手段
６１  ユニバーサルジョイント
７  モータ
８１  第１回転ロッド
８２  第２回転ロッド
１０  電源
１１  陽極酸化処理用モータ
１２  陰極板
１３  液体
１４  ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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