JP2004211116A

JP2004211116A - アルミニウムまたはアルミニウム合金の陽極酸化処理装置

Info

Publication number: JP2004211116A
Application number: JP2002378908A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kuroda; 敏裕黒田; Shinpei Kanari; 真平金成
Original assignee: EVERTEC CORP; KURODA SEIKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: EVERTEC CORP; KURODA SEIKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【目的】どのような形状のアルミニウム合金の被処理物に対しても均一な陽極酸化被膜が形成される陽極酸化処理装置を提供する。
【構成】陽極酸化処理装置１は、電解槽２０の槽底部と平行に配置される導電性の回転軸３と、該回転軸３の外周にアルミニウム合金からなる被処理物５を保持するために放射状に設けられる導電性の保持具６と、回転軸３を回転するためのモータ１０及びギヤ９ａ〜９ｃと、保持具６に通電するために回転軸３に対して給電する給電板８と、からなり、回転駆動機構１０，９ａ〜９ｃで回転軸３を回転させたときに、保持具６に保持される被処理物５が電解槽２０の槽底部と液面部との間を通過するようにしたことにより、電解槽２０中の温度差があるにも拘らずどの位置に配置された被処理物５も槽底部と液面部との間を通過するためほぼ同一条件で処理されることになり、被処理物５の被膜厚さの均一化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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を電解槽の電解液にて陽極酸化処理を行う陽極酸化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウムまたはアルミニウム合金に陽極酸化処理被膜を形成するに際し、通電治具や保持具に被処理物を取り付け、電解槽中に被処理物を固定して通電するため、保持具の上部と下部、又は左右と中央などの取り付け位置によって陰極板との距離が異なることにより、電流密度が不均一となり、結果的に被膜厚さのバラツキが大きくなるという欠点があった。このような欠点を解決するために、例えば、特開昭５０−７２８３２号公報に示されるように、被処理物を保持具に取り付けその保持具を回転させることにより、均一な表面処理を行うものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５０−７２８３２号公報（第１図及び第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開昭５０−７２８３２号公報に開示される発明は、複数の長尺状の被処理物を電解槽内の同一の高さ位置で横方向に回転させたり、あるいは、複数の長尺状の被処理物を電解槽内で縦方向に回転させたりして電解処理を行っていたため、電解槽内の温度の不均一による影響を依然として受けることにより、電流効率が変わって被膜厚さのバラツキが生ずるという欠点があった。また、上記特許文献に示される技術においては、有底容器状の被処理物を電解処理する際に、取付態様に工夫を凝らさないと、被処理物を電解液に浸す際に被処理物に取り込まれた空気泡がそのまま残留してエアポケット現象を起こし、その部分に陽極酸化被膜が形成されないという欠陥が生ずるおそれもあった。本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、どのような形状のアルミニウムまたはアルミニウム合金の被処理物に対しても均一な陽極酸化被膜が形成される陽極酸化処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明が採用した具体的手段について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る陽極酸化処理装置１の概要を示す側面図であり、図２は、陽極酸化処理装置１の回転駆動機構を示す側面図であり、図３は、陽極酸化処理装置１によって陽極酸化処理される被処理物５の断面図である。
【０００６】
図において、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５を電解槽２０の電解液２１にて陽極酸化処理を行う陽極酸化処理装置１において、該陽極酸化処理装置１は、前記電解槽２０の槽底部と平行に配置される導電性の回転軸３と、該回転軸３の外周に前記被処理物５を保持するために放射状に設けられる導電性の保持具６と、前記回転軸３を回転するための回転駆動機構としてのモータ１０及びギヤ９ａ〜９ｃと、前記保持具６に通電するために前記回転軸３に対して給電する給電機構としての給電板８及び給電掛具１１と、からなり、前記回転駆動機構１０，９ａ〜９ｃで前記回転軸３を回転させたときに、前記保持具６に保持される被処理物５が前記電解槽２０の槽底部と液面部との間を通過するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
このように構成することにより、電解槽２０中で回転軸３が槽底部と平行に回転するので、電解槽２０中の温度差があるにも拘らずどの位置に配置された被処理物５も槽底部と電解液２１の液面部との間を通過するためほぼ同一条件で処理されることになる。このため、ロット毎の被処理物５の被膜厚さの均一化を図ることができる。また、上記のような周期的な回転運動により電解槽２０内に設けられる陰極板２２（図２において電解槽２０の左右の内側側面に被処理物５と対面するように配置される）と被処理物５との極間距離が平準化されるため、これによってもロット毎の被処理物５の被膜厚さの均一化を図ることができる。また、周期的な回転運動による撹拌効果によりアルミニウム界面のジュール熱に起因する温度上昇を拡散するため、高電流密度下（例えば、３Ａ／ｄｍ²以上）において撹拌されない部分の局部電流によって発生する「焼け」や「溶解」を防止することができ、品質の良い陽極酸化被膜が形成される被処理物５を提供することができる。
【０００８】
また、本発明に係る陽極酸化処理装置１によって処理されるアルミニウム合金からなる被処理物５としては、図３に示すような、有底容器状の形状を有する被処理物５に対しても有効に適用することができる。何故なら、有底容器状の形状を有する被処理物５においては、電解槽２０に被処理物５を投入したときに有底容器の内部に空気泡が取り込まれ電解液２１と接触しない部分が生じ、その部分に陽極酸化被膜が形成されないというエアーポケット現象を起こすが、本発明に係る陽極酸化処理装置１においては、有底容器状の被処理物５が槽底部と電解液２１の液面部との間を通過するように周期的に回転するので、空気泡が拡散してエアーポケット部分を解消することができ、被膜不良という不具合を解消することができるからである。また、有底容器状の被処理物５を電解槽２０から引き上げたときに、被処理物５の内部に有害な酸等からなる電解液２１も一緒に外部に持ち出し、その持ち出した電解液２１を排水中に放出して環境に悪影響を及ぼす可能性があるが、本発明のように、被処理物５を回転させるものにおいては、電解槽２０から引き上げた状態で回転軸３の回転を継続させることにより、被処理物５によって持ち出した電解液２１を電解槽２０に振り落とすことができるので、有害な電解液２１の外部への持ち出しを最小限に抑制することができ、環境への悪影響を抑制することができる。
【０００９】
なお、本発明に係る陽極酸化処理装置１の概略構造として、図１に示すように、左右に離れた絶縁処理が施された垂直状フレーム２の上部を絶縁処理が施された水平方向のフレーム２で連結し、また、左右の垂直状フレーム２の下部に軸受４を介して導電性の回転軸３が回転自在に軸支されている。回転軸３の両端は、軸受４に支持されるため小径円柱状に形成されるが、その両端部を除く部分においては、図２に示すように断面が方形状となっており、各辺から複数の導電性の保持具６が均等な間隔をもって放射状に設けられている。この保持具６は、本実施形態に係るアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる有底容器状の被処理物５を簡単に装着したり取り外したりする構造となっている。また、回転軸３の一方の端部のフレーム２より内側に大径の第３ギヤ９ｃが固着され、この第３ギヤ９ｃに噛合するように第２ギヤ９ｂがフレーム２に回転自在に軸支され、さらに第２ギヤ９ｂに噛合するように第１ギヤ９ａがモータ１０の駆動軸に固着されている。モータ１０は、水平フレーム２に載置されている。このモータ１０及びギヤ９ａ〜９ｃによって回転駆動機構が構成され、モータ１０が回転駆動することにより回転軸３が所定の周期で電解液２１内で回転するようになっている。さらに、垂直状フレーム２の外側には、絶縁板７を介して給電板８が取り付けられ、該給電板８の下端が回転軸３の両端部に接続されている。なお、電解液２１に浸漬されるギヤ９ａ〜９ｃは、耐腐食性があり且つ機械的強度に優れたポリプロピレンや塩化ビニールによって成形されており、同じく電解液２１に浸漬される他の部品は、樹脂被膜によって覆われている。
【００１０】
上記のように構成される陽極酸化処理装置１においては、電解槽２０の上部に固定的に設けられるＬ字状の給電掛具１１に給電板８の上部に形成される段部を載置して掛けとめることにより、給電掛具１１に接続される給電線１２から供給される直流電流が給電掛具１１、給電板８、回転軸３、保持具６、及び被処理物５に供給されて陽極となり、陰極板２２との間で電流が流れることにより、被処理物５に対し陽極酸化処理が行われる。したがって、給電掛具１１及び給電板８が保持具６に通電するために回転軸３に対して給電する給電機構を構成するものである。
【００１１】
なお、上記に説明した構成は、本発明の陽極酸化処理装置１の構造を限定するものではなく、例えば、回転軸３に設けられる保持具６は、９０度間隔で四方に設けられているが、６０度間隔で六方、４５度間隔で八方に放射状に設けられていてもよいし、ギヤ９ａ〜９ｃを導電性の材料（例えば、チタニウム等）で構成することにより、給電機構を省略してギヤ９ａ〜９ｃを介して回転軸３に給電しても良い。また、モータ１０によって回転する場合に、一定周期で回転させても良いし、所定間隔を置いて断続的に回転させるようにしても良い。この場合、モータ１０の回転制御は、別に設けた制御部で被処理物の形状や電流負荷量等により最適回転数となるようにプログラミングされた制御により実行されるようになっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、上記のように構成された陽極酸化処理装置１を用いて図３に示す被処理物５（製品としては、自動車用ブレーキシリンダのピストン）を所定の条件下で陽極酸化処理した場合の酸化被膜のバラツキについて測定した結果は下記の通りであった。
【００１３】
【実施例１】
槽深さ５００ｍｍ、槽幅４００ｍｍ、槽長さ６００ｍｍの電解槽において、被処理物の材質：Ａ１０５０、電流密度：２Ａ／ｄｍ²、電解時間：３０ｍｉｎ、電解液温度：２０℃、回転数：１０ｓｅｃ／回転、という条件下での膜厚測定結果は、１９μｍ±０．５μｍでバラツキ範囲が２．７％以内となった。これは、従来の固定方式で陽極酸化処理した場合のバラツキ範囲２０％に比べると、膜厚のバラツキが大幅に改善され、また、従来の方法に比べて電流密度を高くすることができる（従来は、１Ａ／ｄｍ²〜１．５Ａ／ｄｍ²が一般的である）ので、電流密度を除く条件がほぼ同一条件下である場合でも、膜厚自体の厚さも厚くすることができる。
【００１４】
【実施例２】
槽深さ５００ｍｍ、槽幅４００ｍｍ、槽長さ６００ｍｍの電解槽において、被処理物の材質：Ａ１０５０、電流密度：３Ａ／ｄｍ²、電解時間：３０ｍｉｎ、電解液温度：５℃（硬質アルマイト）、回転数：１６ｓｅｃ／回転、という条件下での膜厚測定結果は、２９μｍ±０．８μｍでバラツキ範囲が２．８％以内となった。これは、実施例１と同様に、従来の固定方式で陽極酸化処理した場合のバラツキ範囲に比べると、膜厚のバラツキが大幅に改善され、膜厚自体の厚さも厚くすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上、説明したところから明らかなように、電解槽中で回転軸が槽底部と平行に回転するので、電解槽中の温度差があるにも拘らずどの位置に配置された被処理物も槽底部と電解液の液面部との間を通過するためほぼ同一条件で処理されることになる。このため、ロット毎の被処理物の被膜厚さの均一化を図ることができる。また、上記のような周期的な回転運動により電解槽内に設けられる陰極板と被処理物との極間距離が平準化されるため、これによってもロット毎の被処理物の被膜厚さの均一化を図ることができる。また、周期的な回転運動による撹拌効果によりアルミニウム界面のジュール熱に起因する温度上昇を拡散するため、高電流密度下において撹拌されない部分の局部電流によって発生する「焼け」や「溶解」を防止することができ、品質の良い陽極酸化被膜が形成される被処理物を提供することができる。更に、本発明に係る陽極酸化処理装置によって処理される被処理物としては、有底容器状の形状を有する被処理物に対して有効に適用することができる。また、電解槽から引き上げた状態で回転軸の回転を継続させることにより、被処理物によって持ち出した電解液を電解槽に振り落とすことができるので、有害な電解液の外部への持ち出しを最小限に抑制することができ、環境への悪影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る陽極酸化処理装置の概要を示す側面図である。
【図２】陽極酸化処理装置の回転駆動機構を示す側面図である。
【図３】陽極酸化処理装置によって陽極酸化処理される被処理物の断面図である。
【符号の説明】
１陽極酸化処理装置
２フレーム
３回転軸
４軸受
５被処理物
６保持具
８給電板
９ａ第１ギヤ
９ｂ第２ギヤ
９ｃ第３ギヤ
１０モータ
１１給電掛具
１２給電線
２０電解槽
２１電解液
２２陰極板

Claims

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電解槽の電解液にて陽極酸化処理を行う陽極酸化処理装置において、
該陽極酸化処理装置は、前記電解槽の槽底部と平行に配置される導電性の回転軸と、該回転軸の外周に前記被処理物を保持するために放射状に設けられる導電性の保持具と、前記回転軸を回転するための回転駆動機構と、前記保持具に通電するために前記回転軸に対して給電する給電機構と、からなり、
前記回転駆動機構で前記回転軸を回転させたときに、前記保持具に保持される被処理物が前記電解槽の槽底部と液面部との間を通過するようにしたことを特徴とするアルミニウムまたはアルミニウム合金の陽極酸化処理装置。
前記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は、有底容器状の形状を有する被処理物であることを特徴とする請求項１記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の陽極酸化処理装置。