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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum anodischen Oxidieren
eines Werkstückes, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
hergestellt ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Herkömmlicherweise
wurden aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellte
Bauelemente, wie beispielsweise eine Vielfalt von Außen-
und strukturellen Teilen, einschließlich Kolben und Zylinder
von Verbrennungsmotoren und hydraulischer und pneumatischer Kolben
und Zylinder, anodisch oxidiert, um einen anodisierten Film auf
den Oberflächen der Bauelemente auszubilden (anodische
Oxid-Beschichtung), um die Korrosionsbeständigkeit und
Verschleißfestigkeit oder die Färbung zu verbessern.
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Bei
dieser Anodisierungsbehandlung, wie sie z. B. in
JP2002-47596A offenbart
ist, wird durch das Anlegen von Gleichspannung, Wechselspannung, überlagerter
Wechsel- und Gleichspannung oder Impulsspannung zwischen einem Werkstück
(Anode) und einer Kathode eine elektrolytische Behandlung durchgeführt,
bei der das Werkstück in einer Elektrolytlösung
eingetaucht ist. Die vorliegenden Erfinder haben ein Verfahren zum Ausbilden
eines hochwertigen anodisierten Films mit hoher Geschwindigkeit
entdeckt, das nicht durch einen Legierungsbestandteil beeinflusst
wird und eine Behandlung umfasst, bei der die Anodisierung durch
das Anlegen von positiver Spannung über eine sehr kurze
Zeitspanne und das Entfernen von Ladungen von dem Film wiederholt
wird, wie dies in
JP2006-83467A offenbart
ist.
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Bei
dem herkömmlichen anodischen Oxidieren ging man davon aus,
dass eine geeignete Behandlung bei einem Strom von bis zu ungefähr
3 A pro 1 dm
2 der Oberfläche des
Werkstückes erfolgen sollte, um ein Brennen zu verhindern.
Bei dem in
JP2006-83467A offenbarten
Behandlungsverfahren wird die Temperaturerhöhung jedoch
durch das Entfernen von Filmladungen begrenzt, und daher kann ein
Strom von 30 A oder mehr pro 1 dm
2 der Oberfläche
eines Werkstückes während einer Zeitspanne, in
der positive Spannung angelegt wird, zugeführt wurden,
so dass die Dauer der Behandlung auf ein Viertel bis ein Fünftel
der herkömmlichen Behandlungsdauer verkürzt werden
kann.
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Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
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Obwohl
die Behandlung, bei der die anodische Oxidierung wiederholt wird,
die durch das Anlegen von positiver Spannung über eine
sehr kurze Zeitspanne und die Entfernung von Filmladungen verwirklicht
wird, die Dauer der Behandlung verkürzt, wirft diese Behandlung
ein neues Problem auf, das unten beschrieben ist. Wenn der zugeführte
Strom zunimmt, wird eine große Kathodenoberfläche
benötigt, um die Behandlung stabil durchzuführen,
verglichen mit dem Fall einer herkömmlichen Gleichstrom-Anodisierung
und einer solchen mit niedrig frequentem Wechselstrom. Es gibt jedoch
natürlich eine Grenze hinsichtlich des Aufnahmevermögens in
einem Behandlungsbehälter. Daher muss für den
Fall, dass eine Elektrodenplatte so angeordnet ist, dass die Elektrodenoberfläche
dem Werkstück wie bei dem herkömmlichen Beispiel
mit der Stirnfläche zugewandt angeordnet ist, die Größe
des Behandlungsbehälters unweigerlich erhöht werden.
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Im
Allgemeinen wird bei der Gleichstrom-Anodisierung das Phänomen
beobachtet, dass die Filmstärke eines Werkstückes
an einem Teil auf der Seite, die der Elektrode gegenüberliegt,
verringert ist. Man glaubt, dass der Grund hierfür darin
liegt, dass – anders als für den Fall, dass ein
leitender Weg über die kürzeste Strecke in einer
Anordnung gebildet wird, in der die Stirnseite der Elektrode dem
Werkstück zugewandt ist – ein langer leitender
Weg gebildet wird, um das Werkstück in dem Teil auf der
der Elektrode gegenüber liegenden Seite zu umgehen, so
dass der elektrische Widerstand relativ zunimmt, wodurch die Stromdichte
verringert wird. Daher ist die Elektrodenplatte bei der Gleichstrom-Anodisierung
im Allgemeinen so angeordnet, dass die Stirnfläche der
Elektrode dem Werkstück zugewandt so angeordnet ist, dass
der Abstand zwischen jedem Teil des Werkstückes und der
Elektrodenoberfläche konstant ist.
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Für
den Fall, dass die Kathode so angeordnet ist, dass sie mit der Stirnfläche
der Seite des Werkstückes gegenüberliegt, wird
die Elektrodenfläche jedoch eine Fläche, die einer
auf die Seitenoberfläche des Behandlungsbehälters
projizierten Fläche des Werkstückes entspricht.
Daher ist es schwierig, die wesentliche Elektrodenfläche
zu erhöhen, wenn die Größe des Behandlungsbehälters
nicht erhöht wird. Insbesondere wird bei einem vergleichsweise
kleinen Teil, wie beispielsweise einem Kolben, eine große
Anzahl von Werkstücken gleichzeitig behandelt, um die Effizienz
der Produktion zu erhöhen. Wenn der Aufnahmeabstand der
Werkstücke in dem Behandlungsbehälter abnimmt,
nimmt der Elektrodenraum ab, der jedem Werkstück zugemessen werden
kann, und es wird notwendig zu entscheiden, ob das Werkstückaufnahmeleistungsvermögen
verringert wird oder ob die Größe des Behandlungsbehälters
erhöht wird.
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Wenn
die Anordnung so ausgestaltet ist, dass die Kathodenplatte das Werkstück
umgibt, um den Oberflächenbereich der Kathodenplatte zu
sichern, wird des weiteren die Bewegung der Behandlungslösung behindert,
und die Kühlkapazität für die Wärmeerzeugung
während der Anodisierung nimmt ab, so dass die Befürchtung
besteht, dass ein Problem wie Brennen oder dergleichen auftreten
kann. Zusätzlich können sich für den
Fall, dass eine große Anzahl von Werkstücken gleichzeitig
behandelt wird, der Behandlungszustand und die Filmstärke
in Abhängigkeit von der Position des Werkstückes ändern,
was das weitere Erhöhen der Geschwindigkeit und das Verbessern
der Qualität der Anodisierung behindert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände
gemacht, und dementsprechend besteht ein Ziel der Erfindung darin,
eine Eloxierungsvorrichtung bereitzustellen, bei der der Oberflächenbereich
einer Kathode durch eine effiziente Anordnung der Kathode erhöht
werden kann, ohne dass die Größe eines Behandlungsbehälters
erhöht wird, eine stabile und effiziente anodische Oxidierungsbehandlung
durchgeführt werden kann, der Strömungswirkungsgrad
und der Kühlungswirkungsgrad einer Behandlungslösung verbessert
werden können, und das Werkstück gleichförmig
behandelt werden kann, selbst in dem Fall, dass eine große
Anzahl von Werkstücken gleichzeitig behandelt wird.
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Um
die obigen Probleme zu lösen, haben die vorliegenden Erfinder
umfassende Forschungen durchgeführt, und als Ergebnis erhielten
sie die Erkenntnis, dass bei der anodischen Oxidationsbehandlung,
bei der eine kurzzeitige bipolare oder unipolare Impulsspannung
oder eine Wechselspannung kontinuierlich oder intermittierend an
einem Werkstück angelegt wird, kaum eine Abweichung der
Filmstärke auf der Oberfläche des Werkstückes
auftritt und eine praktische Behandlung durchgeführt werden
kann, insbesondere bei der Behandlung, bei der die anodische Oxidation,
die durch das Anlegen einer positiven Spannung für eine
sehr kurze Zeitspanne erreicht wird, und bei der das Entfernen von
Filmladungen wiederholt wird, selbst bei der Anordnung, bei der
die Stirnfläche der Elektrodenoberfläche der Kathodenplatte
nicht dem Werkstück zugewandt angeordnet ist. Als Ergebnis
sind die Erfinder zur vorliegenden Erfindung gelangt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Eloxierungsvorrichtung zum Ausbilden
eines anodisierten Films auf der Oberfläche eines Werkstückes
bereit, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht,
die einen Behandlungsbehälter zum Aufnehmen einer Elektrolytlösung;
eine Kathodenplatte, die in dem Behandlungsbehälter angeordnet
ist; ein Trägermittel zum Tragen des Werkstückes,
so dass es in der Elektrolytlösung eingetaucht ist; und
eine Stromversorgung zum kontinuierlichen oder intermittierenden
Anlegen einer kurzzeitigen bipolaren oder unipolaren Impulsspannung
oder einer Wechselspannung zwischen dem Werkstück und der
Kathodenplatte umfasst, wobei die Kathodenplatte bezüglich
des Werkstückes quer oder in kreuzweiser Richtung angeordnet
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist die Kathodenplatte mehrfach so angeordnet, dass sie im Wesentlichen
parallel und räumlich getrennt angeordnet ist (3),
oder die Kathodenplatte ist auf beiden Seiten des Werkstückes
so angeordnet, dass das Werkstück das Zentrum bildet (4 bis 6).
Alternativ ist die Kathodenplatte mehrfach so angeordnet, dass sie
bezüglich des Werkstückes radial angeordnet ist
(7 und 8).
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Weiterhin
ist, für den Fall, dass eine große Anzahl an Werkstücken
gleichzeitig behandelt wird, bevorzugt, dass das Werkstück
mehrfach angeordnet ist und durch ein Trägermittel getragen
ist, und dass die Kathodenplatten in die Richtung ausgerichtet sind,
die die Anordnungsrichtung der Werkstücke kreuzt, und im Wesentlichen
parallel angeordnet sind, so dass sie voneinander getrennt sind.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform ist auch bevorzugt,
dass die Eloxierungsvorrichtung weiterhin ein Mittel zum Erzeugen
eines Stromes der Elektrolytlösung in dem Behandlungsbehälter
umfasst, wobei der Strom entlang der Kathodenplatte auf das Werkstück
gerichtet ist.
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Da
die Eloxierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wie oben beschrieben konfiguriert ist, weist sie die Funktionen
und Wirkungen auf, wie sie im Folgenden beschrieben sind.
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Selbst
bei der Anordnung, bei der die Stirnseite der Elektrodenoberfläche
der Kathodenplatte nicht dem Werkstück zugewandt angeordnet
ist, wird eine Oberfläche, die dem Werkstück im
Wesentlichen gegenüber liegt, nicht bereitgestellt, weil
die Kathodenplatte in der Richtung so ausgerichtet ist, dass sie
das Werkstück kreuzt, so dass beide Oberflächen
der Kathodenplatte als Behandlungselektrodenoberfläche
verwendet werden können, und dementsprechend die Elektrodenoberfläche
effektiv erhöht werden kann. Auf diese Weise kann selbst
für den Fall, dass der Eingangsstrom erhöht wird,
eine stabile und effiziente anodische Oxidationsbehandlung durchgeführt
werden.
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Die
oben beschriebene Anordnung der Kathodenplatte hat keine Auswirkung
auf die anodische Oxidationsbehandlung, die mittels des Verfahrens
mit Gleichspannung oder des Verfahrens mit niederfrequentem Wechselstrom
durchgeführt wird. Zusätzlich konzentriert sich
der Strom auf eine Teiloberfläche eines Werkstückes,
die nahe der Kante der Kathodenplatte liegt, und eine übermäßige
Oxidation wird beschleunigt, so dass ein Problem insoweit auftreten
kann, als dass eine Ungleichmäßigkeit bei der
Filmstärke und, wiederum, Brennen oder dergleichen stattfindet.
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Im
Gegensatz dazu ist bei der anodischen Oxidationsbehandlung, bei
der eine kurzzeitige bipolare oder unipolare Impulsspannung oder
eine Wechselspannung kontinuierlich oder intermittierend an dem
Werkstück angelegt wird, insbesondere bei der Behandlung,
bei der die anodische Oxidation durch das Anlegen einer positiven
Spannung für eine sehr kurze Zeitspanne erreicht wird und
das Entfernen von Filmladungen wiederholt wird, die Dauer des Anlegen
von positiver Spannung sehr kurz, und zusätzlich wird der
durch die anodische Oxidation erzeugten Wärme gestattet,
zum Zeitpunkt der Ladungsentfernung zu entweichen, und der hergestellte
Film wird in einem von Natur aus mit hoher Widerstandsfähigkeit
ausgestatteten Zustand wieder hergestellt. Auf diese Weise wird
eine Gleichmäßigkeit der Filmstärke durch
das Bewegen eines Filmwachstumspunktes auf einen unbeschichteten
Teil oder einen Teil, an dem der Film zu dem Zeitpunkt, da die nächste
Spannung angelegt wird, dünn ist, erreicht. Somit tritt
das Problem einer Ungleichmäßigkeit der Filmstärke,
des Brennens oder dergleichen nicht auf. Weiterhin nimmt der elektrische
Widerstand an der Grenzfläche zwischen der Kathodenplatte
und der Behandlungslösung umgekehrt proportional zur Erhöhung
der Elektrodenfläche ab, und der Spannungsverlust nimmt
ab, so dass ein dickerer Film gebildet werden kann.
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Selbst
bei der Anordnung, bei der die Stirnfläche der Elektrodenoberfläche
der Kathodenplatte nicht dem Werkstück zugewandt angeordnet
ist, begrenzt die Verbesserung der Effizienz der anodischen Oxidation selbst,
die durch die Zunahme der Elektrodenfläche erreicht wird,
das Auftreten von Variationen des Behandlungszustandes und der Filmstärke
von Teilen des Werkstückes, so dass auf allen Teilen des
Werkstückes ein gleichmäßiger anodisierter
Film gebildet werden kann.
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Selbst
wenn die Elektrodenfläche vergrößert
wird, ist weiterhin die Peripherie des Werkstückes nicht von
der Kathodenplatte umgeben. Daher wird der Strom der Behandlungslösung
nicht behindert, und ein Mittel zur Bewegung der Behandlungslösung
kann bereitgestellt werden, ohne dass ein Weg zwischen der Kathodenplatte
und dem Werkstück behindert wird, so dass die Kühlkapazität
für die Wärmeerzeugung bei der anodischen Oxidierung
nicht verringert wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann bei einer Ausführungsform,
bei der die Kathodenplatte mehrfach so angeordnet ist, dass sie
im Wesentlichen parallel räumlich voneinander getrennt
angeordnet sind (3), einer Ausführungsform,
bei der die Kathodenplatte auf beiden Seiten des Werkstückes
angeordnet ist, wobei das Werkstück das Zentrum darstellt
(4 bis 6), einer Ausführungsform,
bei der die Kathodenplatte mehrfach so angeordnet ist, dass sie
bezüglich des Werkstückes radial stehen (7 und 8),
und einer Ausführungsform, bei der die oben erwähnten
Ausführungsformen kombiniert sind, die Elektrodenfläche
weiter bezüglich der auf die Seite projizierten Fläche
des Werkstückes erhöht werden.
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Für
ein Werkstück erheblicher Größe kann
die Anordnung auch so gestaltet sein, dass das Werkstück von
einer großen Anzahl von Kathodenplatten umgeben ist, ohne
dass der Strom der Behandlungslösung behindert wird, so
dass ein gleichmäßiger anodisierter Film über
die Gesamtheit des Werkstückes erheblicher Größe
ausgebildet werden kann. Weiterhin können für
den Fall, dass eine große Anzahl von Werkstücken gleichzeitig
behandelt werden, die Kathodenplatten gleichmäßig
bezüglich der parallel angeordneten Werkstücke
angeordnet sein, und eine große Zahl von Werkstücken
und Kathodenplatten kann effizient in dem Behandlungsbehälter
angeordnet sein.
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Weiterhin
kann die Anordnung in dem Fall, wo das Werkstück mehrfach
angeordnet und durch ein Trägermittel getragen ist, und
die Kathodenplatten in der Richtung ausgerichtet sind, die die Anordnungsrichtung der
Werkstücke kreuzt, und diese im Wesentlichen parallel angeordnet
sind, so dass sie voneinander räumlich getrennt sind, so
ausgestaltet sein, dass der Aufnahmeabstand der einzelnen Werkstücke
und der Installationsabstand der Kathodenplatten sich voneinander
um einen halben Abstand verschieben. Selbst wenn sich weiterhin
der Aufnahmeabstand einzelner Werkstücke und der Installationsabstand
der Kathodenplatten in irrelevanter Weise verschieben, kann insgesamt
eine einheitliche anodische Oxidationsbehandlung durchgeführt
werden.
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Weiterhin
werden bei den oben beschriebenen Ausführungsformen in
einer Ausführungsform, bei der die Eloxierungsvorrichtung
weiterhin ein Mittel zum Erzeugen eines Stroms der Elektrolytlösung
in dem Behandlungstank umfasst, und wobei der Strom entlang der
Kathodenplatte auf das Werkstück gerichtet ist, auf der
Elektrodenoberfläche gebildete Bläschen durch
den Strom der Behandlungslösung entfernt, so dass dem Werkstück
eine aktive Behandlungslösung zugeführt werden
kann, wodurch die anodische Oxidationsbehandlung wirksam durchgeführt
werden kann. Weiterhin fungiert die Kathodenplatte als Richtplatte,
so dass ein Strom von Behandlungslösung in einer konstanten
Richtung gebildet werden kann, ohne dass eine Richtplatte separat
bereitgestellt wird, und auch die Kathodenplatte selbst kann zum
Kühlen von Behandlungslösung oder zur Dissipation
von Wärme verwendet werden.
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Der
Bereich der Dauer des Anlegens von positiver Spannung, der durch
die Anordnung der Kathodenplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung gestattet wird, hängt von den erforderlichen
Filmeigenschaften, der Behandlungslösung, der Behandlungsdauer,
der angelegten Spannung, der wirksamen Fläche der Kathodenplatte,
dem Abstand zwischen der Kathodenplatte und dem Werkstück,
der Größe und Form des Werkstückes und
dergleichen ab. Da nur die Dauer des Anlegens der positiven Spannung
zur Ausbildung von anodisiertem Film beiträgt, liegt die
Dauer für das Entfernen von Filmladungen, d. h. die Zeitdauer,
während der die positive Spannung nicht angelegt wird,
oder die Zeit, während der eine negative Spannung angelegt
wird, bevorzugterweise auf dem notwendigen Minimum, und die bipolare
Impulsspannung einschließlich der Dauer für das Entfernen
der Filmladungen, während der Ladungen positiv durch das
Anlegen von negativer Spannung entfernt werden, ist bevorzugterweise
mit der unipolaren Pulsspannung vergleichbar, die nicht die Dauer
des Anlegens von negativem Druck umfasst. Es scheint jedoch, dass,
abhängig von den Bedingungen, selbst bei einer unipolaren
Impulsspannung eine durch die Erhöhung der Elektrodenfläche
bewirkte Wirkung erwartet werden kann.
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Weiterhin
dringen negative Ionen in eine Barrierenschicht des anodisierten
Films in einer sehr frühen Phase während der Dauer
des Anlegen der positiven Spannung ein und die Oxidation schreitet
fort, und danach ist das Eindringen negativer Ionen durch die negativen
Ionen begrenzt, die in der Barrierenschicht angehäuft sind,
und die Oxidation schreitet nicht weiter voran. Daher liegt die
Dauer des Anlegen der positiven Spannung bevorzugterweise auf dem
notwendigen Minimum. Die Wellenformen von positiver Spannung und negativer
Spannung sind nicht Gegenstand irgendeiner speziellen Beschränkung,
aber eine Rechteckimpulsspannung, die in der Lage ist, einen hohen
Strom in einer kurzen Zeitspanne zuzuführen, ist bevorzugt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Konfigurationsdiagramm einer Eloxierungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Draufsicht, die die Gestaltung einer Kathodenplatte
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
eine schematische Draufsicht, die die Gestaltung einer Kathodenplatte
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine schematische Draufsicht, die die Gestaltung einer Kathodenplatte
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist
eine schematische Draufsicht, die einen Fall zeigt, bei dem der
Strom einer Behandlungslösung in einer Anordnung einer
Kathodenplatte gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verschieden ist;
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6 ist
eine schematische Draufsicht, die die Gestaltung einer Kathodenplatte
gemäß einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine schematische Draufsicht, die die Gestaltung einer Kathodenplatte
gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
eine schematische Draufsicht, die ein weiteres Beispiel für
die Gestaltung einer Kathodenplatte gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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9 ist
eine schematische Draufsicht, die die Gestaltung einer Kathodenplatte
gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist
eine schematische Draufsicht, die die Anordnung einer Kathodenplatte
eines Vergleichsbeispiels anzeigt;
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11 ist
eine Draufsicht einer Eloxierungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
eine Schnittansicht, die entlang der Linie A-A von 11 angefertigt
ist;
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13 ist
eine Draufsicht, die einen Behandlungsstrom in einer Behandlungseinrichtung
zeigt, die eine Eloxierungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
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14 ist
eine Fotographie eines Querschnittes eines anodisierten Films eines
Beispiels der vorliegenden Erfindung;
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15 ist
eine Fotographie des Querschnittes eines anodisierten Films eines
Vergleichsbeispiels 1; und
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16 ist
eine Fotographie eines Querschnitts eines anodisierten Films eines
Vergleichsbeispiels 2.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert unter Bezugnahme
auf die mit eingereichten Zeichnungen beschrieben werden.
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1 ist
ein Konfigurationsdiagramm einer Eloxierungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 besteht
die Eloxierungsvorrichtung hauptsächlich aus einem Behandlungsbehälter 1 zum
Aufnehmen einer Elektrolytlösung 10, einer Kathodenplatte 2,
die in dem Behandlungsbehälter 1 angeordnet ist,
einem Trägermittel 3 zum Tragen eines Werkstückes 11,
das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist,
an einer Position, an der das Werkstück 11 in
die Elektrolytlösung 10 eingetaucht ist, einer
Stromversorgungseinheit 4 zum kontinuierlichen oder intermittierenden
Anlegen einer kurzzeitigen bipolaren oder unipolaren Impulsspannung
oder einer Wechselspannung zwischen dem Werkstück 11 und
der Kathodenplatte 2, und einer Steuereinheit 5 zum
Steuern der Stromversorgungseinheit 4.
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Die
Stromversorgungseinheit 4 umfasst eine Gleichstromstromversorgung 41 für
positive Spannung und eine Gleichstromstromversorgung 42 für
negative Spannung, die mit einer primären Wechselstromstromquelle 40 mit
kommerzieller Frequenz verbunden sind, und eine Wechselrichtereinheit 43 zum
Abgeben einer vorbestimmten Impulsspannung oder Wechselspannung
durch Umschalten der Gleichstrom-Spannung und des Stroms, die von
den Gleichstromstromversorgungen 41 und 42 zugeführt
werden. Die Wechselrichtereinheit 43 umfasst ein Schaltelement,
wie beispielsweise einen bipolaren Isolierschicht-Transistor (IGBT),
eine Klemmschaltung und eine Schutzschaltung und wird durch ein
Umschaltsteuerteil 53 der Steuereinheit 5 gesteuert.
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Die
Steuereinheit 5 umfasst ein Hauptsteuerteil 51 zum
Einstellen der Parameter für die anodische Oxidierung und
zum Steuern der anodischen Oxidierung, ein Spannungssteuerteil 52 für
die Gleichstromstromversorgungen 41 und 42, das
Umschaltsteuerteil 53 für die Wechselrichtereinheit 43 und
ein Überwachungsteil 54 für einen Behandlungstrom.
Wenn mit der anodischen Oxidierung begonnen wird, werden im Voraus
die angelegte Spannung, Filmladungs-Entfernungsspannung, Dauer der
Behandlung, Retardierungszeit und Behandlungsmodus in das Hauptsteuerteil 51 eingegeben.
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Die
Retardierungszeit ist die Zeitdauer für das langsame Erhöhen
einer Spannung auf eine vorgegebene Eingangspannung, um einen übermäßigen
Strom davon abzuhalten, in dem Zustand zu fließen, in dem der
anodisierte Film in einer frühen Phase der Anodisierung
noch nicht hergestellt ist.
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Als
Behandlungsmodus können ein Hochgeschwindigkeits-Behandlungsmodus,
bei dem die Geschwindigkeit der Behandlung Priorität genießt,
ein Hochqualitäts-Behandlungsmodus, bei dem die Glätte
der Filmoberfläche Priorität gegenüber
der Geschwindigkeit der Behandlung genießt, ein Zwischenbehandlungsmodus
dazwischen und dergleichen gemäß den benötigten
Filmeigenschaften ausgewählt werden. Der Behandlungsmodus
wird eingegeben, z. B. durch die Eingabe der numerischen Prozentwerte
oder durch das Auswählen eines Schalters. Durch die Auswahl
dieser Behandlungsmodi werden die Dauer des Anlegens der positiven
Spannung und die Dauer des Anlegen der negativen Spannung (d. h.
die Dauer der Filmladungsentfernung) für jede Zeitspanne
einer bipolaren Impulsspannung, die Verteilung davon während
der Zeitspanne oder die Einstellungsreferenz davon verändert.
Als Wellenformen positiver Spannung und negativer Spannung ist eine
Rechteckimpulsspannung geeignet, die in der Lage ist, einen großen
Strom in einer kurzen Zeitspanne zuzuführen.
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Die
optimale Einstellung für einen jeden der zuvor erwähnten
Behandlungsmodi unterscheidet sich entsprechend der Größe
und der Form des Werkstückes 11, der Anzahl der
Werkstücke 11, die gleichzeitig behandelt werden,
und dergleichen. Daher wird ein Anodisierungstest vor der Behandlung
durchgeführt, und eine arithmetische Verarbeitung wird
durch die Steuereinheit 5 auf der Grundlage der durch einen
Stromdetektor 44, der auf der Anodenseite bereitgestellt
ist, nachgewiesenen zeitlichen Veränderung der Spannung durchgeführt,
durch die die optimale Dauer des Anlegen der Spannung für
jeden Behandlungsmodus bestimmt wird. Auf der Grundlage der bestimmten
optimalen Dauer des Anlegen der Spannung werden die Dauer der Filmladungsentfernung
und die Verteilung über die Zeitspanne bestimmt. Dieser
Prozess des Einstellens der Bedingungen kann auch während
der Retardierungszeit durchgeführt werden.
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Als
Behandlungslösung 10 können verdünnte
Schwefelsäure, Oxalsäure, Phosphorsäure,
Chromsäure und dergleichen angegeben werden. Die Behandlungslösung 10 ist
jedoch nicht auf die vorstehend genannten Säuren begrenzt,
und eine für eine gewöhnliche anodische Oxidation
verwendete Behandlungslösung, wie beispielsweise ein Bad
mit einer zweiprotonigen Säure, ein gemischtes Säurebad
einer zweiprotonigen Säure und einer organischen Säure,
oder ein alkalisches Bad können verwendet werden. Das alkalische
Bad kann eine metallische Verbindung eines Erdalkalimetalles enthalten.
Das alkalische Bad kann auch optional Boride oder Fluoride enthalten.
Das Material der Kathodenplatte 2 ist nicht Gegenstand
irgendeiner besonderen Beschränkung, und eine Kathodenplatte,
die herkömmlich für die anodische Oxidation verwendet
wurde, wie beispielsweise eine Kohlenstoffplatte, Titanplatte, Platte
aus rostfreiem Stahl, Bleiplatte oder Platinplatte, kann verwendet
werden.
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Die
Eloxierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Behandlungsbehälter 1 angeordnete
Kathodenplatte 2 in einer kreuzweisen Richtung bezüglich
des Werkstückes 11 angeordnet ist, wie in den 2 bis 9 gezeigt
ist, und eine Basisausführungsform und einige Hauptausführungsformen
auf der Grundlage der Basisausführungsform annimmt. Im
Folgenden werden diese Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erklärt.
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2 ist
eine schematische Draufsicht, die eine grundlegendste erste Ausführungsform
einer Anordnung der Kathodenplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Kathodenplatte
in der Richtung so ausgerichtet, dass sie die zentrale Achse des
Werkstückes 11 auf einer Seite des Werkstückes 11 kreuzt.
Durch diese Anordnung der Kathodenplatte 2 können
beide Oberflächen der Kathodenplatte 2 als Behandlungselektrodenoberfläche
verwendet werden. Daher verdoppelt sich die Elektrodenfläche
im Vergleich zu der herkömmlichen Anordnung, bei der die
Stirnseite der Kathodenplatte dem Werkstück zugewandt angeordnet
ist, selbst für den Fall, dass ein Vergleich lediglich
bezüglich der Ebene durchgeführt wird.
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Darüber
hinaus nimmt die Kathodenplatte 2 nur einen Teil einer
der auf die Seite projizierten Fläche des Werkstückes 11 ein,
der ihrer Dicke entspricht, so dass ein (später beschriebenes)
Mittel zum Bewegen der Behandlungslösung in Räumen
an beiden Seiten der Kathodenplatte 2 installiert werden
kann, ohne dass ein Weg zwischen der Kathodenplatte 2 und
dem Werkstück 11 behindert wird.
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Auf
diese Weise werden, wenn ein Strom 10a der Behandlungslösung
erzeugt wird, der entlang der Elektrodenoberfläche der
Kathodenplatte 2 auf das Werkstück gerichtet ist,
auf der Elektrodenoberfläche gebildete Bläschen
durch den Strom 10a entfernt, so dass die Behandlungslösung 10 aktiviert
und dem Werkstück 11 zugeführt werden
kann, wodurch eine Anodisierung wirksam erreicht werden kann. Zusätzlich
wird die Kühlung des Werkstückes 11 durch
den Strom 10a der Behandlungslösung gefördert,
und die Wirksamkeit der Kühlung bezüglich der
Wärmeerzeugung der Anodisierung wird verbessert, so dass
das Auftreten von Brennen und einer Ungleichmäßigkeit
der Filmstärke, die durch den örtlichen Temperaturanstieg
des Werkstückes 11 verursacht werden, vermieden
werden können.
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Weiterhin
kann durch das Merkmal, dass die Kathodenplatte 2 nur einen
ihrer Stärke entsprechenden Teil der auf die Seite projizierten
Fläche des Werkstückes 11 einnimmt, eine
Anordnung realisiert werden, bei der eine Vielzahl von Kathodenplatten 2 parallel
auf einer Seite des Werkstückes 11 angeordnet
ist, so dass sie voneinander getrennt sind.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform, bei der zwei Kathodenplatten 2 parallel
auf einer Seite des Werkstückes 11 angeordnet
sind, so dass sie voneinander getrennt sind. Durch diese Anordnung
der beiden Kathodenplatten 2 vervierfacht sich die Elektrodenfläche
im Vergleich zu der herkömmlichen Anordnung, bei der die
Stirnfläche der Kathodenplatte dem Werkstück zugewandt
angeordnet ist, selbst in dem Fall, dass ein Vergleich auf einfache
Weise vorgenommen wird. Darüber hinaus ist die Wirkung,
die durch den Strom 10a der Behandlungslösung
erzielt wird, beinahe so groß wie die in der oben beschriebenen
ersten Ausführungsform, und die stromausrichtende Wirkung,
die der Behandlungslösung 10 durch die Kathodenplatte 2 verliehen wird,
ist eher verbessert.
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Die 4 und 5 zeigen
eine dritte Ausführungsform, bei der zwei Kathodenplatten 2A und 2B auf den
beiden Seiten des Werkstückes 11 angeordnet sind,
wobei das Werkstück 11 zwischen ihnen gehalten wird.
Bei dem in 4 gezeigten Modus werden Ströme 10a und 10b der
Behandlungslösung erzeugt, die von beiden Seiten entlang
den beiden Kathodenplatten 2A und 2B auf das Werkstück 11 gerichtet
sind. In diesem Fall wird die an dem Werkstück 11 ankommende
Behandlungslösung zum oberen oder unteren Teil (oder auf die
beiden Seitenteile) des Behandlungsbehälters 1 zirkuliert.
Auf der anderen Seite werden bei der in 5 gezeigten
Ausführungsform die Ströme 10a und 10b der
Behandlungslösung erzeugt, die auf das Werkstück 11 entlang
einer Kathodenplatte 2A gerichtet sind, sowie ein Strom
entlang der anderen Kathodenplatte 2B nach dem Hindurchtreten
durch das Werkstück 11.
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6 zeigt
eine vierte Ausführungsform, in der eine Vielzahl von (vier)
Kathodenplatten 2A und 2B parallel angeordnet
sind, so dass sie voneinander getrennt sind und sich auf den beiden
Seiten des Werkstückes 11 befinden, wobei das
Werkstück 11 zwischen ihnen gehalten wird. Für
den Fall, dass die Kathodenplatten 2 parallel auf beiden
Seiten des Werkstückes 11 ebenfalls auf diese
Weise angeordnet sind, gibt es eine Ausführungsform, bei
der die Ströme 10a und 10b der Behandlungslösung,
die auf das Werkstück 11 gerichtet sind, erzeugt
werden, und es gibt eine Ausführungsform, bei der der Strom 10a der
Behandlungslösung erzeugt und von einer Seite des Behandlungsbehälters
zu der anderen Seite davon gelenkt wird, wobei er das Werkstück 11 durchströmt.
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Die 7 und 8 zeigen
eine fünfte Ausführungsform, bei der eine Vielzahl
von (vier und sechs) Kathodenplatten 2C und 2D bezüglich
des Werkstückes 11 radial angeordnet sind. Diese
Anordnung der Kathodenplatten 2 ist zum Erzeugen der Ströme 10c und 10d der
Behandlungslösung geeignet, die entlang der Kathodenplatten 2 auf
das Werkstück 11 gerichtet sind. Die Behandlungslösung,
die am Werkstück 11 ankommt, wird zum oberen Teil
oder zum unteren Teil des Behandlungsbehälters 1 zirkuliert.
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9 ist
eine schematische Draufsicht, die eine Ausführungsform
zeigt, welche für den Fall geeignet ist, dass eine Vielzahl
von Werkstücken 11 gleichzeitig behandelt werden,
von denen jedes eine vergleichsweise geringe Größe
aufweist (zum Beispiel ein Kolben eines Verbrennungsmotors). Bei
dieser Ausführungsform ist die Vielzahl von Werkstücken 11 in
einer Reihe angeordnet, und sie sind durch den Träger 3 getragen, und
andererseits sind die Kathodenplatten 2A und 2B in
der Richtung ausgerichtet, die die Richtung Y kreuzt, in der die
Werkstücke 11 angeordnet sind, und sie sind im
Wesentlichen auf beiden Seiten der Werkstücke 11 parallel
angeordnet, so dass sie voneinander getrennt sind, wobei die Werkstücke 11 zwischen
ihnen gehalten werden.
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Durch
das Annehmen einer solchen Anordnung können die Elektrodenflächen
der Kathodenplatten 2A und 2B weiter wirkungsvoll
vergrößert werden. Zusätzlich kann der
für die Ausrüstung zur Verfügung stehende Raum
effizient für den Fall ausgenutzt werden, dass eine große
Anzahl von Werkstücken 11, die kollektiv durch den
Träger 3 in der Form eines Gestells getragen werden,
in die Richtung X senkrecht zur Anordnungsrichtung Y zusammen mit
dem Träger 3 fortbewegt werden, um ein Entfetten,
Reinigen und dergleichen durchzuführen, und es ist der
Vorteil gegeben, dass die Transportstrecke verkürzt ist.
Außerdem kann die Konfiguration in Abhängigkeit
von der Anzahl und Form der Werkstücke 11 so beschaffen
sein, dass die Werkstücke 11 in der Anordnungsrichtung
Y zusammen mit dem Träger 3 fortbewegt werden,
um anderen Verfahren unterzogen zu werden.
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Obwohl
dieser in den Zeichnungen weggelassen ist, gibt es in der in 9 gezeigten
Ausführungsform sowie in den oben beschriebenen Ausführungsformen
eine Ausführungsform, bei der die Ströme (10a und 10b in 4)
der Behandlungslösung, die auf die Werkstücke 11 gerichtet
sind, erzeugt werden, und eine Ausführungsform, bei der
die Ströme (10a, 10a in 5)
der Behandlungslösung, die von einer Seite des Behandlungsbehälters 1 zur
anderen Seite davon gerichtet sind und das Werkstück 11 durchströmen,
erzeugt werden.
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Außerdem
sind in dem in 9 gezeigten Beispiel die Kathodenplatten 2A und 2B so
angeordnet, dass sie die seitenprojizierten Oberflächen
der Werkstücke 11 kreuzen. In Abhängigkeit
von der Größe und Form der Werkstücke 11 können
die Kathodenplatten 2A und 2B jedoch so angeordnet
sein, dass sie sich in der Y-Richtung von der Anordnung der Werkstücke 11 verschieben.
Weiterhin werden für den Fall einer universell einsetzbaren
Eloxierungsvorrichtung, die jegliche Teile behandelt, die keine
spezifischen Teile sind, selbst wenn die Anordnungsabstände
zwischen den Kathodenplatten 2A und 2B und die
Werkstücke keine Beziehung aufweisen, wie beispielsweise
ein einfaches Verhältnis ganzer Zahlen, elektrische Ladungen,
die für die anodische Oxidierung notwendig und ausreichend
sind, den Werkstücken 11 zugeführt, so
dass einheitliche Filmeigenschaften behandelt werden können,
wenn die Kathodenplatten 2A und 2B in einer Richtung ausgerichtet
sind, so dass sie die Anordnungsrichtung Y der Werkstücke 11 kreuzen.
Für diesen Fall ist es bevorzugt, dass Ströme
der Behandlungslösung, die auf die Werkstücke 11 und
insbesondere deren Stirnflächen treffen, erzeugt werden.
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10 zeigt
einen Fall, bei dem zwei Kathodenplatten 102p und 102q so
angeordnet sind, dass ihre Stirnflächen beiden Seiten der
Werkstücke 11 zugewandt angeordnet sind, wobei
die Werkstücke 11 als Vergleichsbeispiel zu den
oben beschriebenen Ausführungsformen dazwischen gehalten
sind. Bei einer solchen Anordnung ist die Strecke in der Fortbewegungsrichtung
X verkürzt, aber es müssen große Abstände
zwischen den Werkstücken 11 bereitgestellt werden,
weil die Kathodenplatten 102p und 102q in der Anordnungsrichtung Y
angeordnet sind. Daher nimmt die Breite des Behandlungsbehälters 101 zu,
wenn mehr Werkstücke gleichzeitig zu behandeln sind, was
dahingehend ein Problem darstellt, dass sich die Länge
eines Trägers 103 erhöht. Weiterhin tritt,
wie unten beschrieben, ein ernsthaftes Problem auf. Von den beiden
Kathodenplatten 102p und 102q auf jeder Seite
wird die Kathodenplatte, die von dem Werkstück 11 getrennt
ist, von der Kathodenplatte, die sich nahe am Werkstück 11 befindet,
blockiert, und die hintere Oberfläche der Kathodenplatte, die
sich nahe dem Werkstück 11 befindet, stellt ebenfalls
eine Oberfläche dar, die dem Werkstück 11 gegenüberliegt,
so dass die Tatsache, dass der Beitrag zu der wesentlichen Vergrößerung
der Elektrodenfläche klein ist, experimentell bestätigt
wurde, wie später beschrieben wird.
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Die 11 und 12 zeigen
eine Ausführungsform einer Eloxierungsvorrichtung für
einen Kolben eines Automotors auf der Grundlage der oben beschriebenen
Ausführungsform, die in 9 gezeigt
ist. In den 11 und 12 sind
zwei Tragbalken 21 parallel im oberen Teil des Behandlungsbehälters 1 angebracht, und
die Kathodenplatten 2 sind an Klammern 22 befestigt,
die parallel entlang der Längsrichtungen der Tragbalken 21 so
bereitgestellt sind, dass die beiden Platten einen Satz bilden.
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In
der Ausführungsform, die in den 11 und 12 gezeigt
ist, sind auf beiden Seiten von zehn Werkstücken 11 (Kolben),
die in dem Behandlungsbehälter 1 in einem Zustand
angebracht sind, in dem sie von dem Träger 3 so
getragen sind, dass sie in einer Reihe angeordnet sind, vierundzwanzig
(insgesamt achtundvierzig) Kathodenplatten 2 parallel angeordnet,
so dass sie in einer Richtung ausgerichtet sind, die senkrecht zur
Anordnungsrichtung Y ist. Mit Ausnahme von insgesamt acht Kathodenplatten 2 an
den Seitenendenteilen sind vier Kathodenplatten 2 bezüglich
eines Werkstückes 11 angebracht.
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Der
Träger 3 besteht aus einem Tragerahmen, der aus
einem Haupttragebalken 31 und einem Hilfstragebalken 32,
welcher sich zum Haupttragebalken 31 parallel erstreckend
unter dem Hauptstützstrahl 31 bereitgestellt ist,
und aus zehn Trägerelementen 33, die an dem Tragerahmen
in vorbestimmten Abständen aufgehängt sind. In
dem unteren Endstück von jedem der Trägerelemente 33 ist
ein Verriegelungsmittel (Futter, Klemme, Haken, etc.) zum Befestigen
des Werkstückes 11 und eine Abdeckung 34 (maskierend)
zum Abdecken nicht behandelter Teile des Werkstückes 11 bereitgestellt.
Die Abdeckung 34 hat die Funktion, dass sie verhindert,
dass die Behandlungslösung ins Innere des Kolbens eindringt,
der das Werkstück 11 darstellt. In dem Fall, dass
eher das gesamte Werkstück 11 in der Behandlungslösung
eingetaucht ist, kann zusätzlich ein Mechanismus zum gemeinsamen
Neigen der Trägerelemente 33 bereitgestellt werden,
um die Behandlungslösung, die sich in dem Werkstück 11 angesammelt
hat, nach der Behandlung ablaufen zu lassen.
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Andererseits
ist auf beiden Außenseiten des Behandlungsbehälters 1 ein
lösbares Trägerteil 36 zum Tragen eines
Endteils 35 des Trägers 3 (der Haupttragebalken 31)
bereitgestellt, das bis auf die Behandlungsposition abgesenkt wurde,
bei der die anodische Oxidierung durchgeführt wird. Das
Endteil 35 und das lösbare Trägerteil 36 sind
jeweils mit einem Kontakt versehen, der geschlossen wird in dem
Zustand, bei dem der Träger 3 gestützt
wird, um einen Strom tragenden Weg zum Werkstück 11 auszubilden,
so dass der Träger 3 über den Kontakt
elektrisch mit der Stromversorgung verbunden ist.
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Es
wird auch eine Rohrleitung 62 zum Transportieren der Behandlungslösung
unter Druck bereitgestellt, die sich entlang der Innenwand des Behandlungsbehälters 1 erstreckt,
und die Rohrleitung 62 weist Düsen 61 zum
Versprühen der Behandlungslösung auf, die so bereitgestellt
sind, dass sie den Werkstücken 11 zugewandt sind,
die an den Behandlungspositionen durch die Trägerelemente 33 gehalten
sind, wodurch ein Bewegungsmittel 6 für die Behandlungslösung
ausgebildet wird. Die Rohrleitung 62 ist mit einem Überlaufrohr des
Behandlungsbehälters 1 über eine Pumpe,
die nicht gezeigt ist, an der Außenseite des Behandlungsbehälters 1 verbunden.
Somit kann durch das Anlegen eines Druckes an der Behandlungslösung,
die durch das Überlaufrohr angesaugt wird, mit einer Pumpe
und das Versprühen der Behandlungslösung von den
Düsen durch die Rohrleitung 62 ein Zirkulationsstrom
von Behandlungslösung ausgebildet werden, der sich auf
das Werkstück 11 bewegt, das Werkstück 11 durchströmt
und die Kathodenplatte 2 auf der entgegengesetzten Seite
erreicht.
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Somit
kann, indem eine Vielzahl von Kathodenplatten 2 einem Werkstück 11 zugeordnet
wird, selbst dann, wenn die Werkstücke 11 effizient
in dem Behandlungsbehälter 1 angeordnet sind,
so dass sie mit vergleichsweise kleinen Abständen parallel
angeordnet sind, die Elektrodenfläche erheblich erhöht
werden, und es kann ein hoher Strom zugeführt werden, ohne
die Größe des Behandlungsbehälters 1 und
des Trägers 3 zu erhöhen. Die Kathodenplatten 2 weisen
nicht nur Funktionen beim Unterbrechen des Stroms der Behandlungslösung
auf, sondern auch beim Ausrichten des Stroms der Behandlungslösung
als eine Richtplatte auf, so dass die Verbesserung der Behandlungsqualität
aufgrund der Verbesserung der Bewegung und der Kühlwirkung
der Behandlungslösung ebenfalls erwartet werden kann. Außerdem
kann die Elektrodenfläche weiter in der X-Richtung (Fortbewegungsrichtung),
die senkrecht zur Anordnungsrichtung Y des Werkstückes 11 ist, vergrößert
werden.
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13 zeigt
ein Beispiel einer Behandlungseinrichtung, in der ein Entfettungsbehälter 141,
ein Wasserwaschbehälter 142, primäre
und sekundäre anodisierende Behälter 143 und 144,
ein Wasserwaschbehälter 145, und ein Heißwasserwaschbehälter 146 in
der angegebenen Reihenfolge entlang der Fortbewegungsrichtung 11 angeordnet
sind, in der die Werkstücke 11 zusammen mit dem
Träger 3 fortbewegt werden. Der Träger 3 wird
entlang der Fortbewegungsstrecke X durch ein Fortbewegungssystem,
das nicht gezeigt ist, fortbewegt, und das Fortbewegungssystem wird
zusätzlich mit einer Hebeeinrichtung, die nicht gezeigt
ist, versehen, die den Träger 3 absenkt, um die
Werkstücke 11 in jedem Behandlungsbehälter
einzusetzen und die Werkstücke 11 aus jedem Behandlungsbehälter
hochzuziehen.
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Nun
wird die Wirkung der anodischen Oxidation auf der Grundlage der
oben beschriebenen Ausführungsform durch experimentelle
Daten verifiziert.
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Bei
dem Experiment wurde ein Behandlungsbehälter bereitgestellt,
in dem zwei Kathodenplatten auf einer jeden Seite von zehn Kolben,
die aus einer Aluminiumlegierung (AC8A) hergestellt waren, in einer Überkreuzungsanordnung,
wie sie in
9 (
11) gezeigt
ist, bereitgestellt wurden, und eine anodisierende Behandlung wurde
4 Minuten lang unter Verwendung von 10 Vol.-% Schwefelsäure
als Behandlungslösung und Anlegen einer Eingangsspannung
von 40 V und einer Ladungsentfernungsspannung von –2 V
einer bipolaren Impulsspannung bei einer Zeitdauer von 50 μs,
wie in Tabelle 1 gezeigt, durchgeführt. [Tabelle
1]
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Als
Vergleichsbeispiel wurden auch ein Experiment (Vergleichsbeispiel
1), bei dem die anodisierende Behandlung durch die Verwendung eines
Behandlungsbehälters durchgeführt wurde, in dem
zwei Kathodenplatten mit der gleichen Form auf einer jeden Seite
in einer mit der Stirnfläche zugewandten Anordnung bereitgestellt
wurden, wie sie in 10 gezeigt ist, und durch das
Anlegen einer bipolaren Impulsspannung, die genauso war wie die
oben beschriebene, und ein Experiment (Vergleichsbeispiel 2) durchgeführt,
bei dem eine anodisierende Behandlung mit direktem Strom 20 Minuten
lang durch das Anlegen einer Gleichspannung an die Kathodenplatten
durchgeführt wurde, die in der mit der Stirnfläche
zugewandten Anordnung angeordnet waren, ähnlich der in
Vergleichsbeispiel 1, und die Querschnitte der anodisierten Filme
wurden fotografiert, um die Filmeigenschaften zu vergleichen.
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14 zeigt
den Querschnitt des anodisierten Films des Beispiels der vorliegenden
Erfindung, und die 15 und 16 zeigen
die Querschnitte der anodisierten Filme der Vergleichsbeispiele
1 bzw. 2. Um die Filmeigenschaften zu beurteilen, wurde eine durchschnittliche
Filmstärke (μm) durch das Teilen der Filmquerschnittsfläche
in den Querschnittsfotografien der 14 bis 16 durch
die transversale Breite bestimmt. Es wurde auch die Differenz (μm)
zwischen der maximalen Filmstärke und der minimalen Filmstärke auf
den Querschnittsfotografien gemessen, und das Verhältnis
der Differenz zwischen der maximalen Filmstärke und der
minimalen Filmstärke zur durchschnittlichen Filmstärke
wurde als Glätte bestimmt.
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Die
Glätte des anodisierten Films, der durch die Überkreuzanordnung
des Beispiels der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, betrug
0,5. Dieser Wert beträgt ein Drittel oder weniger der Glätte
des anodisierten Films, der durch die Direktstrom-Anodisierung von
Vergleichsbeispiel 2 hergestellt wurde. Es wurde festgestellt, dass
sowohl die durchschnittliche Filmstärke als auch die Glätte
trotz der kurzen Behandlungszeit verbessert waren. Weiterhin beträgt
die Glätte des anodisierten Films des Beispiels der vorliegenden
Erfindung nur die Hälfte oder weniger als die Hälfte
der Glätte des anodisierten Films, der mit der zugewandten
Anordnung des Vergleichsbeispiels 1 hergestellt wurde, und bei dem
die gleiche bipolare Impulsspannung angelegt wurde, was zeigt, dass
die Elektrodenanordnung, bei der eine Oberfläche dem Werkstück
gegenüber bereitgestellt ist, wenig zur wesentlichen Erhöhung
der Elektrodenoberfläche beiträgt.
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Das
Vorstehende ist eine Beschreibung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt,
und verschiedene Modifikationen und Änderungen können
auf der Grundlage des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung weiter
vorgenommen werden.
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Zum
Beispiel wurde bei der oben beschriebenen Ausführungsform
der Fall gezeigt, bei dem die Behandlung, bei der die anodische
Oxidierung, die durch das Anlegen von positiver Spannung über
eine sehr kurze Zeitspanne erreicht wird, und bei der das Entfernen
der Filmladungen wiederholt wird, d. h. die anodisierende Behandlung,
die durch das Anlegen einer bipolaren Impulsspannung einer kurzen
Zeitspanne durchgeführt wurde, durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt.
In Abhängigkeit von den Bedingungen kann die vorliegende
Erfindung auch auf einen Fall angewandt werden, bei dem die Behandlung
durchgeführt wird durch das intermittierende Anlegen einer
positiven Spannung über eine sehr kurze Zeitspanne, d.
h. die anodisierende Behandlung wird durch das Anlegen einer unipolaren
Impulsspannung über eine kurze Zeitspanne durchgeführt,
oder auf einen Fall, bei dem die anodisierende Behandlung durchgeführt
wird durch das Anlegen einer hochfrequenten Wechselspannung. Der
erstere Fall, bei dem die anodisierende Behandlung durch die unipolare
Impulsspannung durchgeführt wird, ist ein Fall, bei dem
nur die Dauer der Filmladungsentfernung (Intervall) eingestellt
wird, und die Filmladungsentfernungsspannung null beträgt,
d. h. es handelt sich um einen Fall, bei dem die Ladungsentfernung
nicht positiv erfolgt.
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Weiterhin
hat die oben beschriebene Ausführungsform den Fall gezeigt,
bei dem die vorliegende Erfindung auf die Behandlung von Kolben
von Verbrennungsmotoren angewandt wird. Die vorliegende Erfindung kann
jedoch auf verschiedene Gegenstände aus Aluminium oder
einer Aluminiumlegierung angewandt werden, einschließlich
Zylinder von Verbrennungsmotoren und hydraulischer und pneumatischer
Kolben und Zylinder. Die Anordnung der Kathodenplatten 2, 2A, 2B, 2C und 2D der
oben beschriebenen Ausführungsformen kann je nach Werkstück
selektiv oder in Kombination angepasst werden. Weiterhin kann die
Kathodenplatte im Falle eines großen Gegenstandes oder
dergleichen so in einer Richtung ausgerichtet sein, dass die Kathodenplatte
das Werkstück oder die Anordnungsrichtung davon kreuzt,
so dass sie einen Neigungswinkel aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2002-47596
A [0003]
- - JP 2006-83467 A [0003, 0004]
