(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内の前記電解処理液に浸漬される位置に固定配置された陰電極板と、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被処理物を、前記陰電極板の側方で前記電解処理液に浸漬される被処理位置に支持する支持手段と、前記被処理物と前記陰電極板との間に短周期の双極性または単極性のパルス電圧もしくは交番電圧を連続的または断続的に印加するための電源装置とを備え、前記被処理物の表面に陽極酸化被膜を形成する陽極酸化処理装置において、
前記陰電極板が、その電極面が前記被処理位置に正対しないように、前記被処理位置に一方の縁部を向け、交差する方向かつ上下方向に配向されていることを特徴とする陽極酸化処理装置。
【請求項２】
前記陰電極板が、相互に離隔して略平行に複数並設されていることを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化処理装置。
【請求項３】
前記陰電極板が、前記被処理位置を挟みその両側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化処理装置。
【請求項４】
前記陰電極板が、前記被処理位置に対して放射状に複数配設されていることを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化処理装置。
【請求項５】
前記被処理物が複数並べて前記支持手段に支持され、前記各陰電極板が、該各被処理物の並び方向と交差する方向に配向され、かつ、相互に離隔して略平行に配設されていることを特徴とする請求項２または３に記載の陽極酸化処理装置。
【請求項６】
前記処理槽内の電解処理液に、前記陰電極板に沿って前記被処理位置に向かう流れを発生させる手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の陽極酸化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被処理物に対して陽極酸化処理を施すための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウムやアルミニウム合金からなる部材、例えば、内燃機関のピストンやシリンダ、油空圧ピストンおよびシリンダを始め、各種外装部品や構造部品などには、それらの耐食性や耐摩耗性の向上、あるいは着色を目的として、陽極酸化処理を施して部材表面に陽極酸化被膜（アルマイト）を形成することが行われている。
【０００３】
この陽極酸化処理は、例えば、特許文献１に示されるように、被処理物を電解処理液に浸漬した状態で、該被処理物（陽極）と陰電極との間に直流電圧、交流電圧、交直重畳電圧、またはパルス電圧を印加して電解処理を行うものであるが、本発明者らは、特許文献２に示されるように、極短時間の正電圧印加による陽極酸化と被膜電荷除去を繰り返す処理によって、合金成分に影響されず高速かつ高品質な陽極酸化被膜を形成する処理方法を見出した。
【０００４】
従来の直流陽極酸化では、焼けを生じないために被処理物の表面積１ｄｍ2に対して３Ａ程度までの電流で処理を行うのが適正とされていたが、特許文献２の処理方法では、被膜電荷除去により昇温が抑制されるため、正電圧印加時には、被処理物の表面積１ｄｍ2に対し３０Ａ以上の電流を投入可能となり、処理時間を従来の１／４〜１／５にまで短縮できるようになった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４７５９６号公報
【特許文献２】特開２００６−８３４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
極短時間の正電圧印加による陽極酸化と被膜電荷除去を繰り返す処理によって、処理時間の短縮が図られた一方で新たな課題も生じた。投入電流が大きくなるのに伴い、安定的な処理を行うためには、従来の直流陽極酸化や低周波交流による場合に比べて大きな陰電極表面積が必要となる。しかし、処理槽内の収容スペースには自ずと限界があり、従来のように被処理物に電極面を正対させて電極板を配置する場合、処理槽を大型化せざるを得なくなる。
【０００７】
一般に直流陽極酸化処理では、電極に対して陰面となる部分では被処理物の膜厚が薄くなる現象が見られる。これは電極と被処理物とが正対する部分では最短距離で導電経路が形成されるのに対し、電極に対して陰面となる部分では大きく迂回して長い導電経路が形成され相対的に電気抵抗が大きくなり電流密度が低下することによると考えられる。このため、直流陽極酸化処理では、被処理物の各部と電極面との距離が一定になるように被処理物に正対させて電極板を配置するのが一般的である。
【０００８】
しかし、被処理物の側方に正対させて陰電極を配置する場合、電極面積は、被処理物の処理槽側壁への投影面積に準じたものとなり、処理槽を大型化させない限り、実質的な電極面積の増加は困難である。特に、ピストンなど比較的小さな部品では、多数の被処理物を同時に処理して生産効率の向上を図っているが、処理槽内における被処理物の収容ピッチが小さい程、各被処理物に割り当て可能な電極スペースが少なくなり、被処理物の収容効率を下げるか、処理槽を大型化するかの選択を迫られることになる。
【０００９】
さらに、陰電極板の表面積を確保するために、陰電極板が被処理物の回りを取り囲むような配置となれば、処理液の撹拌が阻害されることにより、陽極酸化時の発熱に対する冷却能力が低下し、焼けなどの問題が懸念される。加えて、多数の被処理物を同時処理する場合には、被処理物の位置によって処理状態や膜厚にばらつきが生じることも懸念され、陽極酸化処理の更なる高速化および高品質化の障害となっていた。
【００１０】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、陰電極の効率的な配置により処理槽を大型化せずに陰電極表面積を増加でき、安定的かつ効率的な陽極酸化処理を可能にするとともに、処理液の流動効率および冷却効率を改善し、多数の被処理物を同時処理する場合にも均質に処理できる陽極酸化処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、被処理物に、短周期の双極性または単極性のパルス電圧もしくは交番電圧を連続的または断続的に印加する陽極酸化処理、特に、極短時間の正電圧印加による陽極酸化と被膜電荷除去を繰り返す処理においては、陰電極板の電極面が被処理物に正対しない配置であっても、被処理物表面における膜厚の偏差が殆どなく、実用的な処理が可能であるという知見を得て本発明に至った。
【００１２】
すなわち本発明は、
電解処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内の前記電解処理液に浸漬される位置に固定配置された陰電極板と、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被処理物を、前記陰電極板の側方で前記電解処理液に浸漬される被処理位置に支持する支持手段と、前記被処理物と前記陰電極板との間に短周期の双極性または単極性のパルス電圧もしくは交番電圧を連続的または断続的に印加するための電源装置とを備え、前記被処理物の表面に陽極酸化被膜を形成する陽極酸化処理装置において、
前記陰電極板が、その電極面が前記被処理位置に正対しないように、前記被処理位置に一方の縁部を向け、交差する方向かつ上下方向に配向されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好適な態様では、前記陰電極板が、相互に離隔して略平行に複数並設されている（図３）。また、前記陰電極板が、前記被処理位置を挟みその両側に配設されている（図４〜６）。あるいは、前記陰電極板が、前記被処理位置に対して放射状に複数配設されている（図７、図８）。
さらに、多数の被処理物を同時処理するような場合には、前記被処理物が複数並べて前記支持手段に支持され、前記各陰電極板が、該各被処理物の並び方向と交差する方向に配向され、かつ、相互に離隔して略平行に配設されている（図９）ことが好適である。
また、上記各態様において、前記処理槽内の電解処理液に、前記陰電極板に沿って前記被処理位置に向かう流れを発生させる手段をさらに備えていることが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の陽極酸化処理装置は、上記のように構成されているので、以下に記載されるような作用、効果を有する。
【００１５】
陰電極板の電極面が被処理物に正対しない配置であっても、陰電極板が被処理物と交差する方向に配向されていることにより、被処理物に対する実質的な陰面を生じずに、陰電極板の両面を処理電極面として利用可能となり、効果的な電極面積の増加が図れる。これにより、投入電流を増加させた場合にも、安定的かつ効率的な陽極酸化処理が可能となる。
【００１６】
上記のような陰電極板の配置は、直流法や低周波の交流法による陽極酸化処理には効果が無いばかりか、陰電極板のエッジに近接した被処理物の一部表面に電流が集中し、過度に酸化が促され、膜厚のムラの発生やひいては焼けなどの問題を生じる虞がある。
これに対し、短周期の双極性または単極性のパルス電圧もしくは交番電圧を連続的または断続的に印加する陽極酸化処理、特に、極短時間の正電圧印加による陽極酸化と被膜電荷除去を繰り返す処理では、正電圧の印加時間が極短時間であることに加えて、陽極酸化に伴う発熱を電荷除去時に逃がすとともに、生成被膜を本来の抵抗が高い状態に戻すことで、次の電圧印加時に、被膜成長点が未被膜部ないしは被膜が薄い部分に移動することにより膜厚の均一化が図られ、膜厚のムラや焼けなどの問題が生じることがない。さらに、電極面積の増加に逆比例して陰電極板−処理液界面における電気抵抗が減少し、電圧損失が少なくなることにより、より厚い被膜の形成が可能となる。
【００１７】
また、陰電極板の電極面が被処理物に正対しない配置であっても、電極面積の増加による陽極酸化処理自体の効率の向上によって、被処理物各部の処理状態や膜厚にばらつきが生じるのが抑制され、被処理部位全体に均一な陽極酸化被膜を形成できる。
【００１８】
さらに、電極面積を増加させても、被処理物の周囲が陰電極板で取り囲まれることがないので、処理液の流動が阻害されることがなく、かつ、被処理物と陰電極板との間を遮ることなく処理液の撹拌手段を設置可能であり、陽極酸化の発熱に対する冷却能力が低下することもない。
【００１９】
本発明において、前記陰電極板が相互に離隔して略平行に複数並設されている態様（図３）、前記陰電極板が前記被処理物を挟みその両側に配設されている態様（図４〜６）、前記陰電極板が前記被処理物に対して放射状に複数配設されている態様（図７、８）、および、それらを組み合わせた態様では、被処理物の側方投影面積に対して更に電極面積を増加が可能となる。
【００２０】
また、大型の被処理物に対しては、処理液の流動を阻害せずに多数の陰電極板で取り囲むような配置が可能となり、大型の被処理物全体に均一な陽極酸化被膜を形成でき、さらに、多数の被処理物を同時処理するような場合にも、並設された各被処理物に対して均等に陰電極板を配置でき、かつ、多数の被処理物および陰電極板を処理槽内に効率良く配設することが可能となる。
【００２１】
また、前記被処理物が複数並べて前記支持手段に支持されている場合に、前記各陰電極板が、該各被処理物の並び方向と交差する方向に配向され、かつ、相互に離隔して略平行に配設されていれば、個々の被処理物の収容ピッチと、陰電極板の設置間隔が半ピッチずれているような配置も可能であり、さらには、被処理物の収容ピッチと陰電極板の設置間隔が無関係にずれていても、それら全体として均一な陽極酸化処理を行うことができる。
【００２２】
さらに、上記各態様において、前記処理槽内の電解処理液に、前記陰電極板に沿って前記被処理物に向かう流れを発生させる手段を備えている態様では、処理液の流れにより陰電極表面に発生する気泡を除去し、被処理物に活性の処理液を送給して効率良く陽極酸化処理を行うことができる。加えて、陰電極板が処理液の整流板として機能し、別途、整流板を設けなくても処理液に一定方向の流れを安定的に形成でき、陰電極板自体を処理液の冷却または放熱に利用することもできる。
【００２３】
なお、本発明に係る陰電極板の配置が実施可能な正電圧印加時間の範囲は、必要とされる被膜性状、処理液、処理時間、印加電圧、陰電極板の有効面積、陰電極板と被処理物との距離、被処理物の大きさ形状等によって異なる。陽極酸化被膜の形成に寄与するのは正電圧印加期間のみであるため、被膜電荷除去期間、すなわち、正電圧を印加しない期間または負電圧を印加する期間は必要最小限であることが好ましく、負電圧印加期間を含まない単極性パルス電圧よりも、負電圧印加による積極的な被膜電荷除去期間を含む双極性パルス電圧が好ましいが、条件次第では単極性パルス電圧でも電極面積の増加による効果が見込めるものと思われる。
【００２４】
また、正電圧印加期間のごく初期に陽極酸化被膜のバリア層に陰イオンが浸透して酸化が進行し、それ以後はバリア層に蓄積された陰イオンによって新たな陰イオンの浸透が抑制され酸化が進まなくなるため、正電圧印加期間は必要最小限であることが好ましい。なお、正電圧および負電圧の波形としては、特に限定されるものではないが、短時間に大きな電流を投入できる矩形パルス電圧が好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明実施形態に係わる陽極酸化処理装置を示す構成図である。図において、陽極酸化処理装置は、電解処理液１０を貯留する処理槽１、該処理槽１内に配設された陰電極板２、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被処理物１１を電解処理液１０に浸漬される位置に支持する支持手段３、被処理物１１と陰電極板２との間に、短周期の双極性または単極性のパルス電圧もしくは交番電圧を連続的または断続的に印加するための電源装置４および制御装置５から主に構成されている。
【００２６】
電源装置４は、商用周波数の一次交流電源４０に接続されたプラス側直流電源４１およびマイナス側直流電源４２、これらの直流電源４１、４２から供給される直流電圧・電流をスイッチングして所定のパルス電圧もしくは交番電圧を出力するインバータ装置４３などから構成されている。インバータ装置４３は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング素子、クランプ回路、保護回路などを含み、制御装置５のスイッチング制御部５３によって制御される。
【００２７】
制御装置５は、陽極酸化処理の各パラメータの設定および制御を行う主制御部５１、プラス側およびマイナス側の直流電源４１、４２の電圧制御部５２、インバータ装置４３のスイッチング制御部５３、処理電流の監視部５４などから構成されている。陽極酸化処理に際しては、予め、投入電圧、被膜電荷除去電圧、処理時間、スローアップ時間、処理モードを主制御部５１に入力する。
【００２８】
スローアップ時間とは、陽極酸化初期のまだ陽極酸化被膜が生成されていない状態で過大な電流が流れるのを防止するために、電圧を設定した投入電圧までゆっくり上昇させる時間である。
【００２９】
処理モードは、必要とされる被膜性状に応じて、処理速度を優先した高速処理モード、処理速度よりも被膜表面の平滑度を優先した高品質処理モード、それらの中間的な処理モードなどであり、例えば、パーセンテージの数値入力や選択スイッチなどで入力する。これらの処理モードの選択によって、双極性パルス電圧の各周期における正電圧印加時間および負電圧印加時間（すなわち被膜電荷除去時間）、周期におけるそれらの配分、またはそれらの設定基準が変更される。正電圧および負電圧の波形としては、短時間に大きな電流を投入できる矩形パルス電圧が好適である。
【００３０】
上記の各処理モードに対応した最適な設定条件、特に正電圧印加時間は、被処理物１１の大きさ、形状、同時処理の個数などによって異なる。そこで、本処理に先立つ陽極酸化試験を行い、陽極側に設置された電流検出器４４にて検出した電流の経時変化をもとに制御装置５にて演算処理を行い、各処理モードに対応した最適な正電圧印加時間を決定し、それに基づいて、被膜電荷除去時間および周期における配分が決定される。また、この条件設定プロセスをスローアップ期間中に行うこともできる。
【００３１】
処理液１０は、希硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸等が挙げられるが、これらに限定されないジプロトン酸浴、ジプロトン酸浴＋有機酸の混酸浴、アルカリ浴等、通常の陽極酸化処理に使用される処理液を用いることができる。アルカリ浴は、アルカリ土類金属の金属化合物を含んでも良い。また、アルカリ浴には、任意選択的にホウ化物、または、フッ化物を含めることもできる。なお、陰電極板２の材質は特に限定されるものではなく、炭素板、チタン板、ステンレス板、鉛板、白金板など、従来、陽極酸化処理に用いられる陰電極板を使用可能である。
【００３２】
本発明に係わる陽極酸化処理装置は、図２〜図９に示すように、処理槽１内に配設された陰電極板２が、被処理物１１と交差する方向に配向されていることを特徴とするものであり、基礎的な態様とそれに基づくいくつかの基本的な態様がある。以下、各態様について図面と共に説明する。
【００３３】
図２は、本発明に係わる陰電極板レイアウトの最も基礎的な第１の実施形態を示す概略的平面図であり、陰電極板２は、被処理物１１の一側に該被処理物１１の中心軸と交差する方向に配向されている。このような陰電極板２の配置により、陰電極板２の両面を処理電極面として利用可能となるので、従来の陰電極板を正対させるレイアウトに比べて、単純に平面的に比較した場合にも電極面積が２倍になる。
【００３４】
しかも、被処理物１１の側方投影面積に対して、陰電極板２はその厚さ分しか占有せず、陰電極板２の両側のスペースに、陰電極板２と被処理物１１との間を遮ることなく処理液１０の撹拌手段（後述する）を設置可能となる。
【００３５】
これにより、陰電極板２の電極面に沿って被処理物１１に向かう処理液の流れ１０ａを発生させれば、この流れ１０ａによって電極表面に発生する気泡が除去され、処理液１０を活性化させて被処理物１１に送給でき、陽極酸化を効率的に行うことが可能となる。加えて、処理液の流れ１０ａによって被処理物１１の冷却が促進され、陽極酸化の発熱に対する冷却効率が向上し、被処理物１１の局所的な昇温による焼けや膜厚むらの発生を防止できる。
【００３６】
さらに、陰電極板２が被処理物１１の側方投影面積に対して自体の厚さ分しか占有しない特徴により、複数の陰電極板２を、被処理物１１の一側に相互に離隔した状態で並設するレイアウトが可能となる。
【００３７】
図３は、被処理物１１の一側に、相互に離隔して２枚の陰電極板２を並設した第２の実施形態を示している。このような２枚の陰電極板２の配置により、従来の陰電極板を正対させるレイアウトに比べて、単純に比較しても電極面積が４倍になる。しかも、処理液の流れ１０ａによる効果は、上述した第１実施形態の場合と差がなく、陰電極板２の処理液１０に対する整流効果はむしろ向上している。
【００３８】
図４および図５は、２枚の陰電極板２Ａ、２Ｂが、被処理物１１を挟みその両側に配設された第３実施形態を示している。これらのうち、図４に示す形態では、２枚の陰電極板２Ａ、２Ｂに沿って両側から被処理物１１に向かう処理液の流れ１０ａ、１０ｂを発生させている。この場合、被処理物１１に到達した処理液は、処理槽１の上方または下方（あるいは両側方）に循環されることになる。これに対して図５に示す形態は、一方の陰電極板２Ａに沿って被処理物１１に向かい、さらに被処理物１１を通過して他方の陰電極板２Ｂに沿って流れる処理液の流れ１０ａ、１０ｂを発生させるようにしている。
【００３９】
また、図６は、複数（４枚）の陰電極板２Ａ、２Ｂが、被処理物１１を挟みその両側に、それぞれ相互に離隔された状態で並設されている第４実施形態を示している。このように、陰電極板２を被処理物１１の両側に複数並設する場合にも、被処理物１１に対向した処理液の流れ１０ａ、１０ｂを発生させる場合と、処理槽１の一方から被処理物１１を通過して他方に向かう処理液の流れ１０ａを発生させる場合とがある。
【００４０】
図７および図８は、複数（４枚および６枚）の陰電極板２Ｃ、２Ｄが、被処理物１１に対して放射状に配設されている第５実施形態を示している。このような陰電極板２の配置では、各陰電極板２に沿って被処理物１１に向かう処理液の流れ１０ｃ、１０ｄを発生させることが好適であり、被処理物１１に到達した処理液は、上方または下方に循環されることになる。
【００４１】
図９は、比較的小形状の被処理物１１（例えば内燃機関のピストン等）を複数同時に処理する場合に適した実施形態を示す概略平面図である。この実施形態では、複数の被処理物１１が１列に並べられて支持手段３に支持される一方、各陰電極板２Ａ、２Ｂが、各被処理物１１の並び方向Ｙと交差する方向に配向され、かつ、各被処理物１１を挟みその両側において、それぞれ相互に離隔された状態で略平行に並設されている。
【００４２】
このようなレイアウトを採用することにより、各陰電極板２Ａ、２Ｂの電極面積をさらに効果的に増加させることが可能であることは勿論、ラック状の支持手段３に一括して支持されている多数の被処理物１１を、その並び方向Ｙと直交する方向Ｘに支持手段３ごと搬送し、脱脂や洗浄などの工程を行なう場合における設備設置スペースの有効利用が図られ、かつ搬送距離が少ない利点がある。また、被処理物１１の数や形状によっては、並び方向Ｙに支持手段３ごと搬送して、他工程を行なうように構成することもできる。
【００４３】
なお、図示を省略しているが、図９の実施形態においても、前記同様に、各被処理物１１に対向した処理液の流れ（図４における１０ａ、１０ｂ）を発生させる場合と、処理槽１の一方から各被処理物１１を通過して他方に向かう処理液の流れ（図５における１０ａ、１０ａ）を発生させる場合とがある。
【００４４】
また、図示例では、各陰電極板２Ａ、２Ｂが、各被処理物１１の側方投影面と交差する配置であるが、各被処理物１１の大きさ形状に依っては、各被処理物１１の配置とＹ方向にずれて配置されても良い。さらに、特定の部品のみを対象としない汎用の陽極酸化処理装置として実施する場合には、各陰電極板２Ａ、２Ｂと各被処理物１１の配置間隔が、相互に簡単な整数比となるような関係を有していなくても、各陰電極板２Ａ、２Ｂが処理物１１の並び方向Ｙと交差する方向に配向されていれば、各被処理物１１に陽極酸化処理に必要かつ充分な電荷が供給され、均一な被膜性状の処理が可能である。この場合には、処理液に各被処理物１１に対向した流れを発生させることが好ましい。
【００４５】
図１０は、上記実施形態の比較例として、被処理物１１を挟んでその両側に正対させて２枚ずつの陰電極板１０２ｐ、１０２ｑを配置する場合を示している。このようなレイアウトでは、搬送方向Ｘついては短縮されるが、陰電極板１０２ｐ、１０２ｑを並び方向Ｙに配置するために、被処理物１１の間隔を大きく取る必要があり、多数同時に処理しようとすればするほど処理槽１０１の幅が増大し、支持手段１０３が長大になる問題がある。さらに深刻な問題として、各側２枚の陰電極板１０２ｐ、１０２ｑのうち、被処理物１１から離れた方の陰電極板は、被処理物１１に近い方の陰電極板によって遮られるうえ、被処理物１１に近い方の陰電極板の裏面も被処理物１１に対して陰面となるため、実質的な電極面積増加への寄与が小さいことが後述する実験で確認されている。
【００４６】
次に、図１１および図１２は、上述した図９の実施形態に基づく、自動車エンジンのピストンの陽極酸化処理装置の実施形態を示している。各図において、処理槽１の上部には２本の支持梁２１、２１が平行に架設されており、陰電極板２は、各支持梁２１、２１の長手方向に沿って並設されたブラケット２２に２枚を一組として固定されている。
【００４７】
図示の実施形態では、支持手段３により１列に並んで支持された状態で処理槽１内に配置される１０個の被処理物１１（ピストン）の両側に、それらの並び方向Ｙと直交する方向に配向されかつ平行に各２４枚（計４８枚）の陰電極板２が並設されており、各側端部の計８枚の陰電極板２を除けば、１つの被処理物１１に対して４枚の陰電極板２が配設されている。
【００４８】
支持手段３は、主支持梁３１とその下方に平行に延設された副支持梁３２とで構成される支持枠、および、該支持枠に所定の間隔を有して垂下された１０個の支持部材３３で構成され、各支持部材３３の下端部には、被処理物１１を係止するための係止手段（チャック、クランプ、フックなど）と、被処理物１１の非処理部分を覆うカバー３４（マスキング）が設けられている。このカバー３４は、被処理物１１であるピストンの内側に処理液が侵入するのを防止する機能を有している。なお、被処理物１１全体を処理液に浸漬させるような場合には、処理後に被処理物１１に溜まった処理液を排出させるために、各支持部材３３を一斉に傾倒させる機構を付設することもできる。
【００４９】
一方、処理槽１の外部両側には、陽極酸化を行なう処理位置に降下した支持手段３（主支持梁３１）の両端部３５を支承する支承部３６が設けられ、これら端部３５および支承部３６には、支持手段３が支承された状態で接触し、被処理物１１への通電経路を確立するための接点が設けられており、この接点を介して電源装置に接続される。
【００５０】
また、処理槽１の内側壁に沿って処理液を圧送する配管６２が延設され、該配管６２には、上記各支持部材３３で処理位置に支持されている被処理物１１に対向して処理液を噴射するノズル６１が設けられ、処理液の攪拌手段６を構成している。配管６２は、処理槽１の外部で図示しないポンプを介して処理槽１のオーバーフロー配管に接続されており、該オーバーフロー配管を通じて吸入した処理液をポンプで加圧し、配管６２を通じて各ノズル６１から噴射することにより、図１１に矢印１０ａで示されるように、陰電極板２に沿って被処理物１１に向かい、被処理物１１を通過して反対側の陰電極板２に至り循環する処理液の循環流を形成することができる。
【００５１】
このように、１つの被処理物１１に対して複数枚の陰電極板２を対応させることで、各被処理物１１を比較的少ないピッチで並設して処理槽１内に効率良く配置した状態でも電極面積を大幅に増大でき、処理槽１や支持手段３を大型化せずに大電流の投入が可能となる。しかも、それら陰電極板２は、処理液の流れを遮ることがないばかりか、処理液の流れを整流する整流板として機能し、処理液の攪拌および冷却効果の向上による処理品質の向上も見込める。また、被処理物１１の並び方向Ｙと直交するＸ方向（搬送方向）には、さらに電極面積を拡張することができる。
【００５２】
図１３は、支持手段３による被処理物１１の搬送方向Ｘに沿って、脱脂槽１４１、水洗槽１４２、一次および二次の陽極酸化処理槽１４３、１４４、水洗槽１４５、湯先槽１４６が順に配置された処理設備の例を示している。なお、支持手段３は、図示しない搬送装置により搬送方向Ｘに沿って搬送され、この搬送装置には、支持手段３を昇降させて、被処理物１１を各処理槽にセットしさらに各処理槽から引き上げる図示しない昇降装置が付設されている。
【実施例】
【００５３】
次に、上記実施形態に基づく陽極酸化処理の効果について実験データにより検証する。
【００５４】
実験では、アルミニウム合金製（ＡＣ８Ａ）のピストン１０個を対象に、本発明実施例として、図９（図１１）に示すような直交型レイアウトに、各側２枚ずつの陰電極板を設置した処理槽を使用し、表１に示すように、処理液として１０ｖｏｌ％の硫酸を用い、投入電圧４０Ｖ、電荷除去電圧−２Ｖの双極性パルス電圧をそれぞれ５０μｓの周期で印加して、４分間の陽極酸化処理を行った。
【００５５】
【表１】
0005278789.tif 000002
【００５６】
また、比較例として、同形状の各側２枚の陰電極板を、図１０に示すような正対型レイアウトに設置した処理槽を使用し、上記同様の双極性パルス電圧を印加して陽極酸化処理する実験（比較例１）と、同じく正対型レイアウトの陰電極板に電流一定制御で直流電圧を印加して２０分間の直流陽極酸化処理する実験（比較例２）を行ない、被膜性状を比較するために、それぞれの陽極酸化被膜の断面を写真撮影した。
【００５７】
図１４は、本発明実施例の陽極酸化被膜の断面を示し、図１５、１６は、それぞれ比較例１、２の陽極酸化被膜の断面を示している。さらに、被膜性状を判定するために、図１４〜図１６の断面写真における被膜断面積を横幅で除して平均膜厚（μｍ）を求めた。また、断面写真から膜厚最大値と最小値の差（μｍ）を測定し、平滑度として、（膜厚最大値と最小値の差）／（平均膜厚）を求めた。
【００５８】
本発明実施例の直交型レイアウトによる陽極酸化被膜の平滑度は０．５であり、この数値は、比較例２の直流陽極酸化による陽極酸化被膜の１／３以下で、短い処理時間にも拘わらず、平均膜厚、平滑度とも向上していることが分かる。また、本発明実施例の陽極酸化被膜の平滑度が、同じ双極性パルス電圧を印加した比較例１の正対型レイアウトによる陽極酸化被膜の平滑度の１／２以下であり、被処理物に対して陰面となるような電極配置は、実質的な電極面積増加への寄与が小さいことを示している。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、極短時間の正電圧印加による陽極酸化と負電圧印加による被膜電荷除去を繰り返す処理、すなわち短周期の双極性パルス電圧を印加して陽極酸化処理を行う場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、条件次第では、極短時間の正電圧印加を間欠的に行う処理、すなわち短周期の単極性パルス電圧を印加して陽極酸化処理を行う場合や、高周波の交番電圧を印加して陽極酸化処理を行う場合にも実施可能である。前者の単極性パルス電圧で陽極酸化処理を行う場合は、被膜電荷除去時間（インターバル）のみが設定され被膜電荷除去電圧がゼロの場合、すなわち積極的な電荷除去を行わない場合である。
【００６１】
また、上記実施形態では、本発明を内燃機関のピストンの処理に実施する場合を示したが、本発明の陽極酸化処理装置は、内燃機関のシリンダや油空圧ピストンおよびシリンダは勿論、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の各種物品に実施可能であり、被処理物に応じて上記各実施形態の陰電極板２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのレイアウトを選択的または複合的に実施することができる。また、大型物品等の場合、処理液の循環を促進する等の目的に応じて、陰電極板が被処理物またはその並び方向と傾斜角度を有して交差する方向に配向されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明実施形態に係わる陽極酸化処理装置を示す構成図である。
【図２】本発明第１実施形態の陰電極板レイアウトを示す概略的平面図である。
【図３】本発明第２実施形態の陰電極板レイアウトを示す概略的平面図である。
【図４】本発明第３実施形態の陰電極板レイアウトを示す概略的平面図である。
【図５】本発明第３実施形態の陰電極板レイアウトにおいて処理液の流れが異なる場合を示す概略的平面図である。
【図６】本発明第４実施形態の陰電極板レイアウトを示す概略的平面図である。
【図７】本発明第５実施形態の陰電極板レイアウトを示す概略的平面図である。
【図８】本発明第５実施形態の陰電極板レイアウトの別の例を示す概略的平面図である。
【図９】本発明第６実施形態の陰電極板レイアウトを示す概略的平面図である。
【図１０】比較例の陰電極板レイアウトを示す概略的平面図である。
【図１１】本発明実施形態に係わる陽極酸化処理装置を示す平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】本発明実施形態に係わる陽極酸化処理装置を含む処理設備における処理の流れを示す平面図である。
【図１４】本発明実施例の陽極酸化被膜の断面写真である。
【図１５】比較例１の陽極酸化被膜の断面写真である。
【図１６】比較例２の陽極酸化被膜の断面写真である。
【符号の説明】
【００６３】
１、１４３、１４４  処理槽
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ  陰電極板
３  支持手段
４  電源装置
５  制御装置
６  攪拌手段
１０  処理液
１１  被処理物
Ｘ  搬送方向
Ｙ  並び方向
【図１】
0005278789.tif 000003
【図２】
0005278789.tif 000004
【図３】
0005278789.tif 000005
【図４】
0005278789.tif 000006
【図５】
0005278789.tif 000007
【図６】
0005278789.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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