JPH09217200A - 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 - Google Patents
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
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】バーニング現象の起こらないアルミニウムまた
はアルミニウム合金の高速陽極酸化装置を提供する。 【解決手段】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４に接続した陽極５と液中にある陰極３と
を電源に結ぶ電気供給回路に、電解電流の時間的変化量
を電圧または電流等の電気信号として発生させる関数発
生器Ｄ、電流検出装置Ｃおよび電流検出装置から電流帰
還回路を通る信号が等しくなるように電解電流を調整す
る自動電流制御装置Ｂを備えた陽極酸化処理装置におい
て、陽極回路に電流分配抵抗を設け、電解液を均一に流
量分配して回転噴射盤８のスリット吐出口７から陽極の
被処理物表面に均一に噴射させる構成とする。
はアルミニウム合金の高速陽極酸化装置を提供する。 【解決手段】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４に接続した陽極５と液中にある陰極３と
を電源に結ぶ電気供給回路に、電解電流の時間的変化量
を電圧または電流等の電気信号として発生させる関数発
生器Ｄ、電流検出装置Ｃおよび電流検出装置から電流帰
還回路を通る信号が等しくなるように電解電流を調整す
る自動電流制御装置Ｂを備えた陽極酸化処理装置におい
て、陽極回路に電流分配抵抗を設け、電解液を均一に流
量分配して回転噴射盤８のスリット吐出口７から陽極の
被処理物表面に均一に噴射させる構成とする。
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表面に、８０μｍ
以上の厚さの陽極酸化皮膜を高速に形成させ、電解処理
時間を大幅に短縮できるアルミニウまたはアルミニウム
合金の陽極酸化処理装置に関するものである。
はアルミニウム合金からなる被処理物表面に、８０μｍ
以上の厚さの陽極酸化皮膜を高速に形成させ、電解処理
時間を大幅に短縮できるアルミニウまたはアルミニウム
合金の陽極酸化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、アルミニウムまたはアルミニウム
合金からなる内燃機関のピストンや半導体装置などの陽
極酸化皮膜の厚さを、従来の２０〜５０μｍから８０μ
ｍ以上にするように強く要求されるようになってきてい
る。硫酸、シュウ酸、クロム酸などを含有する酸性水性
電解液を用いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金
からなる被処理物の表面陽極酸化処理する装置は様々な
ものが知られているが、ディーゼルエンジンの高出力化
に伴なうピストン頂部の熱亀裂の防止やＮＯx 対策とし
て、厚膜化の必要性が確認されているもののまだ達成さ
れていない。
合金からなる内燃機関のピストンや半導体装置などの陽
極酸化皮膜の厚さを、従来の２０〜５０μｍから８０μ
ｍ以上にするように強く要求されるようになってきてい
る。硫酸、シュウ酸、クロム酸などを含有する酸性水性
電解液を用いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金
からなる被処理物の表面陽極酸化処理する装置は様々な
ものが知られているが、ディーゼルエンジンの高出力化
に伴なうピストン頂部の熱亀裂の防止やＮＯx 対策とし
て、厚膜化の必要性が確認されているもののまだ達成さ
れていない。
【０００３】被処理物の材質にもよるが電解陽極酸化処
理には非常に長い時間、例えば８０分以上かからなけれ
ば厚膜化は得られなかった。特に、陽極酸化処理に要す
る時間は、例えば、内燃機関中のピストンの材料として
適したＡＣ８Ａクラスの耐熱シリコン含有アルミニウム
合金製被処理物の処理ではさらに長いため、陽極酸化処
理過程での生産効率の悪さが指摘されている。
理には非常に長い時間、例えば８０分以上かからなけれ
ば厚膜化は得られなかった。特に、陽極酸化処理に要す
る時間は、例えば、内燃機関中のピストンの材料として
適したＡＣ８Ａクラスの耐熱シリコン含有アルミニウム
合金製被処理物の処理ではさらに長いため、陽極酸化処
理過程での生産効率の悪さが指摘されている。
【０００４】生産効率を改善しかつ陽極酸化処理の時間
を短縮するため、電解陽極酸化処理中の電流密度を、例
えば１０〜３０Ａ／ｄｍ2 またはそれ以上まで増加させ
ることが良い。この方法は、生産ラインの自動化はもち
ろん、陽極酸化処理表面皮膜の特性および製造設備の省
スペース化という点においての利点も期待できる。
を短縮するため、電解陽極酸化処理中の電流密度を、例
えば１０〜３０Ａ／ｄｍ2 またはそれ以上まで増加させ
ることが良い。この方法は、生産ラインの自動化はもち
ろん、陽極酸化処理表面皮膜の特性および製造設備の省
スペース化という点においての利点も期待できる。
【０００５】しかし、陽極酸化処理が１０〜３０Ａ／ｄ
ｍ2 またはそれ以上の密度で行われる場合、ジュール熱
や最終的にバーニング現象として表れる酸化熱の発生に
より処理中の表面に局部的電流集中が起こり、その結
果、外観が損なわれ、許容範囲の表面陽極酸化処理製品
の生産量が大幅に減少する。
ｍ2 またはそれ以上の密度で行われる場合、ジュール熱
や最終的にバーニング現象として表れる酸化熱の発生に
より処理中の表面に局部的電流集中が起こり、その結
果、外観が損なわれ、許容範囲の表面陽極酸化処理製品
の生産量が大幅に減少する。
【０００６】アルミニウム被処理物の表面陽極酸化処理
における上記課題を解決するため、武蔵工業大学・星野
教授は、電解電流の制御手段によってバーニング現象を
防止するというユニークな理論を確立し、特公昭６０−
２３１９６号公報において前記処理の改良方法を提案し
た。この理論によれば、電解電流とバーニング現象が起
こる前記陽極酸化処理表面皮膜の最小厚さとの間には次
の等式(1) が成り立つ。 ａｂ＝Ｂ／√ｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) （上記式中、ａｂは陽極表面皮膜の厚さ、ｉは電解電流
密度、Ｂは処理中の材料、電解浴組成および電解条件で
定まる定数である。）。以下の式(2) および(3)： もし ０＜ｔ≦ｔ0 ，ｉ＝ｉ0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) かつ もし ｔ≧ｔ0 ，ｉ＝ｉ0 ／〔１＋β (ｔ−ｔ0)〕2/3 ・・・・・・(3) （上記式中、β＝３Ｋｉ0 3/2／ＳＢ、ｔは電解時間、ｔ
0 は初期電解時間、ｉ0は初期電解電流密度、ｉは時間
ｔにおける電解電流密度、Ｋは陽極処理表面皮膜の生成
定数、Ｂは焼け定数、Ｓは安全係数である。）が成り立
つとき、高速陽極酸化処理中でさえバーニング現象は避
けられる。前記特許公報は、電解電流の変化を、電圧ま
たは電流の電気信号に変換する関数発生器、電流検出装
置および電流検出装置からの信号を等しくなるように制
御する自動電流制御装置から成る、この理論に基づく陽
極酸化処理の実施用装置を開示している。
における上記課題を解決するため、武蔵工業大学・星野
教授は、電解電流の制御手段によってバーニング現象を
防止するというユニークな理論を確立し、特公昭６０−
２３１９６号公報において前記処理の改良方法を提案し
た。この理論によれば、電解電流とバーニング現象が起
こる前記陽極酸化処理表面皮膜の最小厚さとの間には次
の等式(1) が成り立つ。 ａｂ＝Ｂ／√ｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) （上記式中、ａｂは陽極表面皮膜の厚さ、ｉは電解電流
密度、Ｂは処理中の材料、電解浴組成および電解条件で
定まる定数である。）。以下の式(2) および(3)： もし ０＜ｔ≦ｔ0 ，ｉ＝ｉ0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) かつ もし ｔ≧ｔ0 ，ｉ＝ｉ0 ／〔１＋β (ｔ−ｔ0)〕2/3 ・・・・・・(3) （上記式中、β＝３Ｋｉ0 3/2／ＳＢ、ｔは電解時間、ｔ
0 は初期電解時間、ｉ0は初期電解電流密度、ｉは時間
ｔにおける電解電流密度、Ｋは陽極処理表面皮膜の生成
定数、Ｂは焼け定数、Ｓは安全係数である。）が成り立
つとき、高速陽極酸化処理中でさえバーニング現象は避
けられる。前記特許公報は、電解電流の変化を、電圧ま
たは電流の電気信号に変換する関数発生器、電流検出装
置および電流検出装置からの信号を等しくなるように制
御する自動電流制御装置から成る、この理論に基づく陽
極酸化処理の実施用装置を開示している。
【０００７】この装置で、上記式（２）および（３）を
満足させるようにバーニング曲線に沿って電解電流を漸
次減少させて電解陽極酸化処理をすれば、バーニングに
よる問題を回避しながら、短時間で比較的大きな厚さの
陽極酸化処理表面皮膜が得られる。例えば、所望の陽極
酸化処理表面皮膜の厚さが９０μｍの時、電解時の浴電
圧は１００Ｖを越える高電圧となり、陽極酸化処理表面
皮膜は時々ＨＭＶ２００以下の低硬度の不均一層が発生
することが判明している。この都合の悪い現象の原因
は、おそらく、この表面陽極酸化処理が電解電流制御下
で行われるため、電解中の浴電圧が非常に高くなるため
で、これが陽極酸化処理表面皮膜の不均一組織形成の原
因になると推定されている。
満足させるようにバーニング曲線に沿って電解電流を漸
次減少させて電解陽極酸化処理をすれば、バーニングに
よる問題を回避しながら、短時間で比較的大きな厚さの
陽極酸化処理表面皮膜が得られる。例えば、所望の陽極
酸化処理表面皮膜の厚さが９０μｍの時、電解時の浴電
圧は１００Ｖを越える高電圧となり、陽極酸化処理表面
皮膜は時々ＨＭＶ２００以下の低硬度の不均一層が発生
することが判明している。この都合の悪い現象の原因
は、おそらく、この表面陽極酸化処理が電解電流制御下
で行われるため、電解中の浴電圧が非常に高くなるため
で、これが陽極酸化処理表面皮膜の不均一組織形成の原
因になると推定されている。
【０００８】そこで、不均一に陽極酸化処理された表面
皮膜組の形成を避ける方法として、電解初期には、浴電
圧が一定の限界値に達するまで電流密度が一定であるよ
うに電解電流が制御され、また、一旦浴電圧が一定の限
界値に達した後は、浴電圧をその限界値で維持するよう
に、電解電流が継続的に減少する陽極酸化処理方法が提
案された（特開平２−３２５４８０号公報参照）。この
方法は、均一な陽極酸化処理皮膜は、定電圧制御方法に
よって電解を行うことにより得ることができるにもかか
わらず（但し、この方法においては、浴電圧の増加は予
め設定した限界値を超えないように抑制される）、電解
を完全に行なうために要する電解時間は、電解電流がバ
ーニング曲線に沿って継続的に減少する場合に理論的に
期待できる最短電解時間よりも長くなるという不利があ
る。
皮膜組の形成を避ける方法として、電解初期には、浴電
圧が一定の限界値に達するまで電流密度が一定であるよ
うに電解電流が制御され、また、一旦浴電圧が一定の限
界値に達した後は、浴電圧をその限界値で維持するよう
に、電解電流が継続的に減少する陽極酸化処理方法が提
案された（特開平２−３２５４８０号公報参照）。この
方法は、均一な陽極酸化処理皮膜は、定電圧制御方法に
よって電解を行うことにより得ることができるにもかか
わらず（但し、この方法においては、浴電圧の増加は予
め設定した限界値を超えないように抑制される）、電解
を完全に行なうために要する電解時間は、電解電流がバ
ーニング曲線に沿って継続的に減少する場合に理論的に
期待できる最短電解時間よりも長くなるという不利があ
る。
【０００９】高電流密度で陽極酸化処理を行なう場合に
は、（イ）電解中に発生するジュール熱や酸化熱を対象
面から均一に素早く除去しないと、電解が継続できなく
なる、（ロ）電解液は複数の管状固定ノズルから処理面
に噴射されるため、電解液と処理面との接触状態は全表
面を通じて均一にはなることができず、（ハ）上述した
ように、表面と噴射された電解液の接触が不均一なた
め、形成された陽極酸化処理皮膜は、光沢はあるが、表
面と電解液の間で接触状態が良好な表面領域上では厚み
は薄く、陽極酸化処理表面皮膜の熱膨張による熱の除去
が不十分なため、表面と噴射された溶液の間の直接接触
が得られない表面領域では光沢がなく、不均一であり、
皮膜の物理的強度が減少する。
は、（イ）電解中に発生するジュール熱や酸化熱を対象
面から均一に素早く除去しないと、電解が継続できなく
なる、（ロ）電解液は複数の管状固定ノズルから処理面
に噴射されるため、電解液と処理面との接触状態は全表
面を通じて均一にはなることができず、（ハ）上述した
ように、表面と噴射された電解液の接触が不均一なた
め、形成された陽極酸化処理皮膜は、光沢はあるが、表
面と電解液の間で接触状態が良好な表面領域上では厚み
は薄く、陽極酸化処理表面皮膜の熱膨張による熱の除去
が不十分なため、表面と噴射された溶液の間の直接接触
が得られない表面領域では光沢がなく、不均一であり、
皮膜の物理的強度が減少する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の点に鑑み、表面陽極酸化処理アルミニウム品を工業的
生産に適するように、高電解電流密度でアルムニウムま
たはアルミニウム合金製被処理物の高速表面陽極酸化処
理を行なう装置を提供することにある。
の点に鑑み、表面陽極酸化処理アルミニウム品を工業的
生産に適するように、高電解電流密度でアルムニウムま
たはアルミニウム合金製被処理物の高速表面陽極酸化処
理を行なう装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明の特
許請求の範囲に記載の装置によって解決される。すなわ
ち、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる被処理物に接続した陽極と電解槽の電解液中にあ
る陰極とを電源に結ぶ電気供給回路に、電解電流の時間
的変化量を電圧または電流等の電気信号として発生させ
る関数発生器、電流検出装置および電流検出装置から電
流帰還回路を通る信号が等しくなるように電解電流を調
整する自動電流制御装置を備えた陽極酸化処理装置にお
いて、陽極回路に電流分配抵抗を設け、電解液を均一に
流量分配して回転噴射盤のスリット吐出口から陽極の被
処理物表面に均一に噴射させる構成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を要旨とす
る。
許請求の範囲に記載の装置によって解決される。すなわ
ち、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる被処理物に接続した陽極と電解槽の電解液中にあ
る陰極とを電源に結ぶ電気供給回路に、電解電流の時間
的変化量を電圧または電流等の電気信号として発生させ
る関数発生器、電流検出装置および電流検出装置から電
流帰還回路を通る信号が等しくなるように電解電流を調
整する自動電流制御装置を備えた陽極酸化処理装置にお
いて、陽極回路に電流分配抵抗を設け、電解液を均一に
流量分配して回転噴射盤のスリット吐出口から陽極の被
処理物表面に均一に噴射させる構成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を要旨とす
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の装置では、電解中に発生
した熱の除去効率と除去均一性を高めるため、被処理物
の表面に複数の回転噴射盤から電解液が噴射され、それ
ぞれにおいて電解電流が均等に分配され電解液の流れが
分割される。これらの特性により、本発明は、被処理物
が内燃機関のピストンまたは従来の方法ではうまく電解
陽極酸化処理できないアルミニウム合金のダイカストで
も、高電流密度でアルミニウム被処理物の高速陽極酸化
処理が可能となる。
した熱の除去効率と除去均一性を高めるため、被処理物
の表面に複数の回転噴射盤から電解液が噴射され、それ
ぞれにおいて電解電流が均等に分配され電解液の流れが
分割される。これらの特性により、本発明は、被処理物
が内燃機関のピストンまたは従来の方法ではうまく電解
陽極酸化処理できないアルミニウム合金のダイカストで
も、高電流密度でアルミニウム被処理物の高速陽極酸化
処理が可能となる。
【００１３】以下、図面に基づいて本発明の装置を詳細
に説明する。図１は、本発明の陽極酸化処理装置の概略
ブロック図であり、図２−１Ａは管状ノズル吐出口を有
する従来の固定噴射盤、図２−１Ｂはこの装置により陽
極酸化処理された後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図
である。図２−２Ａは、スリット吐出口を有する本発明
による回転式噴射盤、図２−２Ｂは本発明の装置により
陽極酸化処理した後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図
であり、図３は、本発明の電解槽および噴射ノズルの回
転のメカニズムを示す概略縦断面図である。
に説明する。図１は、本発明の陽極酸化処理装置の概略
ブロック図であり、図２−１Ａは管状ノズル吐出口を有
する従来の固定噴射盤、図２−１Ｂはこの装置により陽
極酸化処理された後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図
である。図２−２Ａは、スリット吐出口を有する本発明
による回転式噴射盤、図２−２Ｂは本発明の装置により
陽極酸化処理した後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図
であり、図３は、本発明の電解槽および噴射ノズルの回
転のメカニズムを示す概略縦断面図である。
【００１４】図１に示すように、陽極５と陰極３とを直
流電源Ａに接続する電気供給回路には、自動電流制御装
置Ｂ、電流帰還回路を介して接続された陰極電流検出装
置Ｃが設けられ、該陰極電流検出装置Ｃで発生した信号
が自動電流制御装置Ｂに入力される。自動電流制御装置
Ｂからの電流は電流分配器で分割され、抵抗器１０、検
出装置１１および回路遮断器１２を通って陽極５へ供給
される。関数発生器Ｄは、電解電流密度の予め設定され
た条件に応じて変化する信号を発生させ、この信号は制
御回路を通って自動電流制御装置へ導かれ、陰極電流検
出装置Ｃからの入力信号と関数発生器Ｄからの入力信号
とが一致するように自動電流制御装置Ｂにより電力供給
が調整される。
流電源Ａに接続する電気供給回路には、自動電流制御装
置Ｂ、電流帰還回路を介して接続された陰極電流検出装
置Ｃが設けられ、該陰極電流検出装置Ｃで発生した信号
が自動電流制御装置Ｂに入力される。自動電流制御装置
Ｂからの電流は電流分配器で分割され、抵抗器１０、検
出装置１１および回路遮断器１２を通って陽極５へ供給
される。関数発生器Ｄは、電解電流密度の予め設定され
た条件に応じて変化する信号を発生させ、この信号は制
御回路を通って自動電流制御装置へ導かれ、陰極電流検
出装置Ｃからの入力信号と関数発生器Ｄからの入力信号
とが一致するように自動電流制御装置Ｂにより電力供給
が調整される。
【００１５】電解槽１は電解液２と陰極３を含み、陽極
酸化処理用被処理物４は陽極５に接続され、マスクソケ
ット６により支持されるように電解液２中に保持され
る。スリット吐出口７を有する噴射盤８は、電解槽１の
底部に設置される。噴射盤の吐出口７は、例えば放射状
に、またはスリット吐出口の数が４のときは図２−２Ａ
に示されるように十文字状に配置された複数のスリット
吐出口を有し、そこから電解液が被処理物の表面にジェ
ット噴射のように噴射される。スリット吐出口の配置
は、図に示すように放射状配置に限定されないが、ジェ
ット噴射の分配の均等性が保証される限り、他の配置で
もよい。放射状に配置されたスリット吐出口の数は３〜
６が望ましく、特には４が望ましい。
酸化処理用被処理物４は陽極５に接続され、マスクソケ
ット６により支持されるように電解液２中に保持され
る。スリット吐出口７を有する噴射盤８は、電解槽１の
底部に設置される。噴射盤の吐出口７は、例えば放射状
に、またはスリット吐出口の数が４のときは図２−２Ａ
に示されるように十文字状に配置された複数のスリット
吐出口を有し、そこから電解液が被処理物の表面にジェ
ット噴射のように噴射される。スリット吐出口の配置
は、図に示すように放射状配置に限定されないが、ジェ
ット噴射の分配の均等性が保証される限り、他の配置で
もよい。放射状に配置されたスリット吐出口の数は３〜
６が望ましく、特には４が望ましい。
【００１６】電解液２は、貯槽Ｆ、ポンプＰ、分配弁１
３、流量計、電解槽１および熱交換器（図示せず）を接
続する回路を通って循環する。この電解液は噴射盤８を
通って電解槽１へ導かれる。
３、流量計、電解槽１および熱交換器（図示せず）を接
続する回路を通って循環する。この電解液は噴射盤８を
通って電解槽１へ導かれる。
【００１７】上記装置で最も重要な特徴は、噴射盤８が
ローター９により垂直軸の回りを回転できることであ
る。図２−１Ａに示す固定噴射盤の実験では、噴射盤は
複数の管状吐出口７ａを有し、回転しないで静止してい
るため、電解液のジェット噴射は、ピストンヘッドの全
表面に均一に噴射されず、ジェット噴射の強さはノズル
吐出口に面する箇所が強いため、図２−１Ｂに示すよう
に、噴射が弱い部分では、処理皮膜は不均一となり、時
として膨張、硬度の低下や皮膜の光沢減少の原因にな
る。これに対し、本発明における電解液は、図２−２Ａ
に示すように、回転噴射盤の複数のスリット吐出口から
噴射されるため、図２−２Ｂに斜線で示すように、被処
理面全体に陽極酸化皮膜が均一に形成された。
ローター９により垂直軸の回りを回転できることであ
る。図２−１Ａに示す固定噴射盤の実験では、噴射盤は
複数の管状吐出口７ａを有し、回転しないで静止してい
るため、電解液のジェット噴射は、ピストンヘッドの全
表面に均一に噴射されず、ジェット噴射の強さはノズル
吐出口に面する箇所が強いため、図２−１Ｂに示すよう
に、噴射が弱い部分では、処理皮膜は不均一となり、時
として膨張、硬度の低下や皮膜の光沢減少の原因にな
る。これに対し、本発明における電解液は、図２−２Ａ
に示すように、回転噴射盤の複数のスリット吐出口から
噴射されるため、図２−２Ｂに斜線で示すように、被処
理面全体に陽極酸化皮膜が均一に形成された。
【００１８】前記のように噴射盤のスリット吐出口が円
形かまたは突出管状である場合は、全表面に均一なジェ
ット噴射ができないため、本発明の吐出口の場合、それ
ぞれ細長いスリット状をしていることが重要である。細
長いスリット吐出口を備えた回転噴射盤は、被処理表面
から熱を十分除去するため、回転速度を上げればよい
が、回転速度が高すぎると回転の中央部で噴射の強さが
増し、遠心効果によりジェット噴射の渦が生ずるため、
あまり高すぎてはならない。この点で回転速度は０．５
〜１０回転／秒、好ましくは０．５〜５回転／秒にすべ
きである。ジェット噴射分配の均一性を確実にするた
め、図２−２Ａに示すように、噴射盤８が十字形状に配
置された４つのスリット吐出口７を備えているときは、
０．５〜３回転／秒が望ましい。
形かまたは突出管状である場合は、全表面に均一なジェ
ット噴射ができないため、本発明の吐出口の場合、それ
ぞれ細長いスリット状をしていることが重要である。細
長いスリット吐出口を備えた回転噴射盤は、被処理表面
から熱を十分除去するため、回転速度を上げればよい
が、回転速度が高すぎると回転の中央部で噴射の強さが
増し、遠心効果によりジェット噴射の渦が生ずるため、
あまり高すぎてはならない。この点で回転速度は０．５
〜１０回転／秒、好ましくは０．５〜５回転／秒にすべ
きである。ジェット噴射分配の均一性を確実にするた
め、図２−２Ａに示すように、噴射盤８が十字形状に配
置された４つのスリット吐出口７を備えているときは、
０．５〜３回転／秒が望ましい。
【００１９】図３は、図１に示すものとは多少異なる実
施例で、電解槽１を含む本発明の陽極酸化処理装置の主
要部の説明図である。この実施例では、図１の電解液循
環回路の一部を形成する貯槽Ｆの代わりに蓋１Ｂを備え
たジャケット槽１Ａが設けられているが、電解液の流路
を示す矢印から分かるように、装置の作動原理は同じで
ある。ピストンヘッドのような被処理物とマスクソケッ
ト６との間隙は、陽極酸化処理される本体４の表面Ｈを
決めるＯリングパッキン１６で液体漏れのないように厳
重に封止されている。噴射装置の吐出口７は、４枚のタ
ービン刃１５を有するローター９により回転し、また液
体の流れのエネルギーにより回転する。
施例で、電解槽１を含む本発明の陽極酸化処理装置の主
要部の説明図である。この実施例では、図１の電解液循
環回路の一部を形成する貯槽Ｆの代わりに蓋１Ｂを備え
たジャケット槽１Ａが設けられているが、電解液の流路
を示す矢印から分かるように、装置の作動原理は同じで
ある。ピストンヘッドのような被処理物とマスクソケッ
ト６との間隙は、陽極酸化処理される本体４の表面Ｈを
決めるＯリングパッキン１６で液体漏れのないように厳
重に封止されている。噴射装置の吐出口７は、４枚のタ
ービン刃１５を有するローター９により回転し、また液
体の流れのエネルギーにより回転する。
【００２０】図１から判るように、熱交換器とポンプＰ
を通って貯槽Ｆから来る電解液が分配弁１３により複数
の部分流に分割されるため、図３に示される複数の陽極
酸化処理装置は、制御された全く同一の電流供給システ
ムに並列に接続され同時に操作される。一方、自動電流
制御装置Ｂから供給される全電解電流は、電流分配制御
装置Ｅにより等しく分割され、分割された電流は、検知
装置１１中の電流をモニターして各陽極５に供給され
る。陽極５のうちの一つへ流れる電流中に、検知装置に
より被処理物上のバーニングまたはその他のトラブルに
よる異常が検知されたときは、電流分配制御装置Ｅに接
続された回路遮断器（ブレーカー）１２により回路が開
かれる。部分回路の“開”に対応して発生した信号は、
特別な被処理体４に供給される電流について電流制限制
御の効果を上げるように、電流分配制御装置Ｅから電流
制御装置Ｂに入力される。
を通って貯槽Ｆから来る電解液が分配弁１３により複数
の部分流に分割されるため、図３に示される複数の陽極
酸化処理装置は、制御された全く同一の電流供給システ
ムに並列に接続され同時に操作される。一方、自動電流
制御装置Ｂから供給される全電解電流は、電流分配制御
装置Ｅにより等しく分割され、分割された電流は、検知
装置１１中の電流をモニターして各陽極５に供給され
る。陽極５のうちの一つへ流れる電流中に、検知装置に
より被処理物上のバーニングまたはその他のトラブルに
よる異常が検知されたときは、電流分配制御装置Ｅに接
続された回路遮断器（ブレーカー）１２により回路が開
かれる。部分回路の“開”に対応して発生した信号は、
特別な被処理体４に供給される電流について電流制限制
御の効果を上げるように、電流分配制御装置Ｅから電流
制御装置Ｂに入力される。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を一実施例を用いて説明する。
１２個の電解槽１は、図１による単一の直流電源Ａに並
列に接続される。１８〜２３％のシリコンを含有するア
ルミニウム合金ＡＣ８Ａ製の自動車エンジン用のピスト
ンブロック４は、電解槽１の各々のマスクソケット６に
挿入され、１２個のピストンブロック４のヘッド表面は
同時に陽極酸化処理された。図２の２Ａに示されるよう
に、回転式噴射ノズルの噴射盤８には放射状に十文字配
置の４つの細長いスリット吐出口７が設けられている。
電解液の優れた撹拌効果及び処理中の表面の十分且つ均
一な冷却を達成し、その結果、１〜１０分間の陽極酸化
処理により７５〜１００μｍの厚さの陽極酸化処理表面
皮膜が得られるように、電解陽極酸化処理は、毎秒１回
転の速度で噴射ノズルの回転下で行われた。陽極処理表
面は０．７８ｄｍ2 であった。陽極酸化処理表面皮膜の
生成定数Ｋ及び式（１）〜（３）のバーニング定数Ｂ
は、それぞれ０．５３及び４５０であった。以下の表１
は、各実験における、Ａ／ｄｍ2 中の電流密度、安全係
数、陽極処理時間Ｔ（秒）および定電流時間ｔのデータ
を示す。
１２個の電解槽１は、図１による単一の直流電源Ａに並
列に接続される。１８〜２３％のシリコンを含有するア
ルミニウム合金ＡＣ８Ａ製の自動車エンジン用のピスト
ンブロック４は、電解槽１の各々のマスクソケット６に
挿入され、１２個のピストンブロック４のヘッド表面は
同時に陽極酸化処理された。図２の２Ａに示されるよう
に、回転式噴射ノズルの噴射盤８には放射状に十文字配
置の４つの細長いスリット吐出口７が設けられている。
電解液の優れた撹拌効果及び処理中の表面の十分且つ均
一な冷却を達成し、その結果、１〜１０分間の陽極酸化
処理により７５〜１００μｍの厚さの陽極酸化処理表面
皮膜が得られるように、電解陽極酸化処理は、毎秒１回
転の速度で噴射ノズルの回転下で行われた。陽極処理表
面は０．７８ｄｍ2 であった。陽極酸化処理表面皮膜の
生成定数Ｋ及び式（１）〜（３）のバーニング定数Ｂ
は、それぞれ０．５３及び４５０であった。以下の表１
は、各実験における、Ａ／ｄｍ2 中の電流密度、安全係
数、陽極処理時間Ｔ（秒）および定電流時間ｔのデータ
を示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】それに反し、図２−１Ａに示すように、ピ
ストンブロックの陽極酸化処理が電解液用静止噴射ノズ
ルを使用して行われた場合、陽極酸化処理表面の光沢が
均一でないことが知られ、また、電流密度がおよそ１０
Ａ／ｄｍ2 に達するまでバーニングが確認されなかった
にも係わらず、陽極酸化皮膜厚さが表１に示される数値
に達するまでは顕著なバーニング現象は起きなかった。
その結果、１２個のピストンブロックの全てが表面の光
沢不足のため、製品検査に合格することはできなかっ
た。
ストンブロックの陽極酸化処理が電解液用静止噴射ノズ
ルを使用して行われた場合、陽極酸化処理表面の光沢が
均一でないことが知られ、また、電流密度がおよそ１０
Ａ／ｄｍ2 に達するまでバーニングが確認されなかった
にも係わらず、陽極酸化皮膜厚さが表１に示される数値
に達するまでは顕著なバーニング現象は起きなかった。
その結果、１２個のピストンブロックの全てが表面の光
沢不足のため、製品検査に合格することはできなかっ
た。
【００２４】
【発明の効果】本発明では、高電流密度に伴うバーニン
グ現象が防止でき、陽極酸化皮膜の厚膜形成時間が従来
の１／１０に短縮でき、皮膜特性も顕著に改善される。
したがって、自動産業、半導体装置産業へより安く、
より品質の良い製品を供給できる、 省資源、環境問
題に貢献する。とくに自動車用ピストンでは、熱亀裂防
止のため、ピストン頂部のみ陽極酸化皮膜形成が要求さ
れるため、頂部以外を１個づつマスキングしていたが、
本発明の装置では専用のマスキングを差し込むだけで、
これを反復利用できるので、マスキング工数と使い捨て
マスキング材の節約になる。合理的設備ラインが可能
になる。
グ現象が防止でき、陽極酸化皮膜の厚膜形成時間が従来
の１／１０に短縮でき、皮膜特性も顕著に改善される。
したがって、自動産業、半導体装置産業へより安く、
より品質の良い製品を供給できる、 省資源、環境問
題に貢献する。とくに自動車用ピストンでは、熱亀裂防
止のため、ピストン頂部のみ陽極酸化皮膜形成が要求さ
れるため、頂部以外を１個づつマスキングしていたが、
本発明の装置では専用のマスキングを差し込むだけで、
これを反復利用できるので、マスキング工数と使い捨て
マスキング材の節約になる。合理的設備ラインが可能
になる。
【図１】本発明の陽極酸化処理装置の概略ブロック図で
ある。
ある。
【図２】図２−１Ａおよび図２−１Ｂは、管状ノズル吐
出口を有する従来の静止噴射噴射盤および陽極酸化処理
後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図である。図２−２
Ａおよび図２−２Ｂは、スリット吐出口を有する本発明
による回転式噴射盤および本発明装置により陽極酸化処
理後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図である。
出口を有する従来の静止噴射噴射盤および陽極酸化処理
後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図である。図２−２
Ａおよび図２−２Ｂは、スリット吐出口を有する本発明
による回転式噴射盤および本発明装置により陽極酸化処
理後のピストンヘッドのそれぞれ斜視図である。
【図３】本発明の電解槽および噴射ノズルの回転メカニ
ズムを示す概略縦断面図である。
ズムを示す概略縦断面図である。
１：電解槽 Ａ：電源 １Ｂ：蓋 Ｂ：電流制
御装置 １Ａ：ジャケット Ｃ：電流検
出装置 ２：電解液 Ｄ：関数発生
器 ３：陰極 Ｅ：電流分配
制御装置 ４：被処理物 Ｆ：貯槽 ５：陽極 Ｐ：ポンプ ６：マスクソケット ７：吐出口 ８：噴射盤 ９：ローター １０：抵抗器 １１：検知装置 １２：回路遮断器 １３：分配弁 １５：タービン刃 １６：Ｏリングパッキン
御装置 １Ａ：ジャケット Ｃ：電流検
出装置 ２：電解液 Ｄ：関数発生
器 ３：陰極 Ｅ：電流分配
制御装置 ４：被処理物 Ｆ：貯槽 ５：陽極 Ｐ：ポンプ ６：マスクソケット ７：吐出口 ８：噴射盤 ９：ローター １０：抵抗器 １１：検知装置 １２：回路遮断器 １３：分配弁 １５：タービン刃 １６：Ｏリングパッキン
Claims (6)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる被処理物に接続した陽極と電解槽の電解液中にあ
る陰極とを電源に結ぶ電気供給回路に、電解電流の時間
的変化量を電圧または電流等の電気信号として発生させ
る関数発生器、電流検出装置および電流検出装置から電
流帰還回路を通る信号が等しくなるように電解電流を調
整する自動電流制御装置を備えた陽極酸化処理装置にお
いて、陽極回路に電流分配抵抗を設け、電解液を均一に
流量分配して回転噴射盤のスリット吐出口から陽極の被
処理物表面に均一に噴射させる構成としたことを特徴と
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。 - 【請求項２】 回転噴射盤のスリット吐出口が十字状に
配置されていること特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 回転噴射盤のスリット吐出口３〜６個が
放射状に配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の装置。 - 【請求項４】 回転噴射盤の回転数が毎秒０．５〜１０
回転であることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 自動電流制御装置からの電流を、並列に
接続された複数の電解槽に供給される部分電流に均等に
分割する電流分配器を備えていることを特徴とする請求
項１に記載の装置。 - 【請求項６】 内燃機関のピストンを被処理物とし、こ
れに専用マスクを差し込んだときのマスキングしない頂
部が、被処理面であることを特徴とする請求項１に記載
の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8321554A JP2837397B2 (ja) | 1995-12-04 | 1996-12-02 | 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 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31519895 | 1995-12-04 | ||
| JP7-315198 | 1995-12-04 | ||
| JP8321554A JP2837397B2 (ja) | 1995-12-04 | 1996-12-02 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09217200A true JPH09217200A (ja) | 1997-08-19 |
| JP2837397B2 JP2837397B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=26568224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8321554A Expired - Fee Related JP2837397B2 (ja) | 1995-12-04 | 1996-12-02 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2837397B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11315396A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-11-16 | Pioneer Metal Finishing | 物体の陽極酸化処理のための方法及び装置 |
| US6814851B2 (en) | 2001-11-05 | 2004-11-09 | Unisia Jecs Corporation | Method and apparatus for an anodic treatment |
| US6821408B2 (en) | 2001-01-15 | 2004-11-23 | Unisia Jecs Corporation | Method and apparatus for an anodic treatment |
| KR100830210B1 (ko) * | 2006-11-10 | 2008-05-19 | 한국에너지기술연구원 | 박판에 부분 산화막을 형성하는 장치 |
| KR100851204B1 (ko) * | 2006-11-09 | 2008-08-07 | 금오공과대학교 산학협력단 | 양극 산화 장치 |
| JP2010084235A (ja) * | 2010-01-18 | 2010-04-15 | Ebara Corp | めっき装置 |
| WO2011040679A1 (ko) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | 한국전기연구원 | 고전계 양극산화장치 |
| CN102459838A (zh) * | 2009-04-15 | 2012-05-16 | 丰田自动车株式会社 | 发动机燃烧室结构及其制造方法 |
| CN102828215A (zh) * | 2012-09-13 | 2012-12-19 | 上海瑞尔实业有限公司 | 一种改变电解液流向的阳极氧化方法 |
| JP2013535579A (ja) * | 2010-08-06 | 2013-09-12 | シャーメン ユニバーシティー | 金属ナノ触媒の表面構造制御及び製造方法 |
| KR101349354B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2014-01-16 | 한국전기연구원 | 병렬 프로세스를 이용한 양극산화장치 |
| US8691403B2 (en) | 2008-12-26 | 2014-04-08 | Denso Corporation | Method for anodizing aluminum and anodized aluminum |
| JP2017061736A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | アイシン軽金属株式会社 | 部分陽極酸化処理用電解装置及びそれを用いた処理方法 |
| CN107313095A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-11-03 | 重庆协成汽车零部件有限公司 | 阳极氧化装置和活塞阳极氧化加工工艺 |
| CN113481561A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-10-08 | 浙江米皇新材股份有限公司 | 一种铝型材氧化设备 |
| US11211267B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-12-28 | Toshiba Memory Corporation | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
-
1996
- 1996-12-02 JP JP8321554A patent/JP2837397B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11315396A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-11-16 | Pioneer Metal Finishing | 物体の陽極酸化処理のための方法及び装置 |
| US7396439B2 (en) | 2001-01-15 | 2008-07-08 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for an anodic treatment |
| US6821408B2 (en) | 2001-01-15 | 2004-11-23 | Unisia Jecs Corporation | Method and apparatus for an anodic treatment |
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| DE10249194B4 (de) * | 2001-11-05 | 2005-03-03 | Hitachi Unisia Automotive, Ltd., Atsugi | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer anodischen Behandlung |
| KR100851204B1 (ko) * | 2006-11-09 | 2008-08-07 | 금오공과대학교 산학협력단 | 양극 산화 장치 |
| KR100830210B1 (ko) * | 2006-11-10 | 2008-05-19 | 한국에너지기술연구원 | 박판에 부분 산화막을 형성하는 장치 |
| US8691403B2 (en) | 2008-12-26 | 2014-04-08 | Denso Corporation | Method for anodizing aluminum and anodized aluminum |
| CN102459838A (zh) * | 2009-04-15 | 2012-05-16 | 丰田自动车株式会社 | 发动机燃烧室结构及其制造方法 |
| WO2011040679A1 (ko) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | 한국전기연구원 | 고전계 양극산화장치 |
| JP2010084235A (ja) * | 2010-01-18 | 2010-04-15 | Ebara Corp | めっき装置 |
| JP2013535579A (ja) * | 2010-08-06 | 2013-09-12 | シャーメン ユニバーシティー | 金属ナノ触媒の表面構造制御及び製造方法 |
| KR101349354B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2014-01-16 | 한국전기연구원 | 병렬 프로세스를 이용한 양극산화장치 |
| CN102828215A (zh) * | 2012-09-13 | 2012-12-19 | 上海瑞尔实业有限公司 | 一种改变电解液流向的阳极氧化方法 |
| CN102828215B (zh) * | 2012-09-13 | 2015-10-28 | 上海瑞尔实业有限公司 | 一种改变电解液流向的阳极氧化方法 |
| JP2017061736A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | アイシン軽金属株式会社 | 部分陽極酸化処理用電解装置及びそれを用いた処理方法 |
| CN107313095A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-11-03 | 重庆协成汽车零部件有限公司 | 阳极氧化装置和活塞阳极氧化加工工艺 |
| US11211267B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-12-28 | Toshiba Memory Corporation | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
| CN113481561A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-10-08 | 浙江米皇新材股份有限公司 | 一种铝型材氧化设备 |
| CN113481561B (zh) * | 2021-08-02 | 2023-08-11 | 浙江米皇新材股份有限公司 | 一种铝型材氧化设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2837397B2 (ja) | 1998-12-16 |
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