JP2004211116A - Apparatus for anodic oxidation-treatment to aluminum or aluminum alloy - Google Patents
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Abstract
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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an anodizing apparatus for performing anodizing on an object to be processed made of aluminum or an aluminum alloy using an electrolytic solution in an electrolytic cell.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when forming an anodized film on aluminum or aluminum alloy, the workpiece is attached to a current-carrying jig or holder, and the workpiece is fixed in an electrolytic cell and energized. Alternatively, if the distance from the cathode plate varies depending on the mounting position such as the left and right and the center, the current density becomes non-uniform, resulting in a large variation in the coating thickness. In order to solve such a defect, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-72832, an object to be processed is mounted on a holder, and the holder is rotated to perform a uniform surface treatment. Has been proposed.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 50-72832 (FIGS. 1 and 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-72832 discloses a method in which a plurality of long workpieces are horizontally rotated at the same height position in an electrolytic cell, or a plurality of long workpieces are rotated. The electrolysis was performed by rotating the workpiece in the vertical direction in the electrolyzer, and the current efficiency changed due to the influence of the uneven temperature in the electrolyzer. There is a drawback that the variation occurs. Further, in the technology disclosed in the above-mentioned patent document, when performing an electrolytic treatment on a bottomed container-shaped object to be processed, if the attachment manner is not devised, the object to be processed is immersed in the electrolyte when the object is immersed in the electrolytic solution. There is also a possibility that the air bubbles taken in remain as they are, causing an air pocket phenomenon, and a defect that an anodic oxide film is not formed at that portion. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an anodizing treatment in which a uniform anodized film is formed on an aluminum or aluminum alloy workpiece of any shape. It is to provide a device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Specific means adopted by the present invention to achieve the above object will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing an outline of an anodizing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a rotation drive mechanism of the anodizing apparatus 1, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of a
[0006]
In the drawing, the present invention relates to an anodizing apparatus 1 for performing anodizing on an
[0007]
With this configuration, the rotating shaft 3 rotates in the
[0008]
Further, the
[0009]
In addition, as a schematic structure of the anodizing apparatus 1 according to the present invention, as shown in FIG. 2 and a conductive rotating shaft 3 is rotatably supported at the lower part of the left and right
[0010]
In the anodizing apparatus 1 configured as described above, the step formed on the
[0011]
Note that the configuration described above does not limit the structure of the anodizing apparatus 1 of the present invention. For example, the
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the oxidation in the case where the object 5 (the product, a piston of an automobile brake cylinder) shown in FIG. 3 is anodized under predetermined conditions using the anodizing apparatus 1 configured as described above. The results measured for the variation in the coating were as follows.
[0013]
Embodiment 1
In an electrolytic cell having a tank depth of 500 mm, a tank width of 400 mm and a tank length of 600 mm, the material of the object to be treated: A1050, current density: 2 A / dm 2 , electrolysis time: 30 min, electrolyte temperature: 20 ° C., rotation speed: 10 sec The result of the film thickness measurement under the condition of / rotation was 19 μm ± 0.5 μm, and the variation range was within 2.7%. This is because the variation in the film thickness is greatly improved as compared with the variation range of 20% when the anodic oxidation treatment is performed by the conventional fixing method, and the current density can be increased as compared with the conventional method (conventional method). Is generally 1 A / dm 2 to 1.5 A / dm 2 ), so that the thickness of the film itself can be increased even when the conditions except the current density are almost the same.
[0014]
In an electrolytic cell having a tank depth of 500 mm, a tank width of 400 mm and a tank length of 600 mm, the material of the object to be treated: A1050, current density: 3 A / dm 2 , electrolysis time: 30 min, electrolyte temperature: 5 ° C. (hard alumite), The result of the film thickness measurement under the condition that the number of rotations was 16 sec / rotation was 29 μm ± 0.8 μm, and the variation range was within 2.8%. As in the case of the first embodiment, as compared with the variation range in the case where the anodic oxidation treatment is performed by the conventional fixing method, the variation in the film thickness is greatly improved, and the thickness of the film itself can be increased.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, as is clear from the above description, since the rotating shaft rotates in parallel with the bottom of the electrolytic cell, the object to be treated can be placed at any position regardless of the temperature difference in the electrolytic cell. Since it passes between the bottom and the liquid surface of the electrolytic solution, it is processed under almost the same conditions. Therefore, it is possible to make the film thickness of the object to be processed uniform for each lot. In addition, the distance between the cathode plate provided in the electrolytic cell and the object to be processed is leveled by the periodic rotational movement as described above, which also allows the film thickness of the object to be processed for each lot to be reduced. Uniformity can be achieved. In addition, since the temperature rise caused by Joule heat at the aluminum interface is diffused by the stirring effect due to the periodic rotational motion, "burning" and "melting" caused by the local current of the unstirred portion under high current density are prevented. Thus, an object to be processed on which a high quality anodic oxide film is formed can be provided. Further, the object to be processed by the anodizing apparatus according to the present invention can be effectively applied to an object to be processed having a bottomed container shape. In addition, by continuing the rotation of the rotating shaft while being lifted from the electrolytic cell, the electrolytic solution brought out by the object to be processed can be shaken down to the electrolytic cell, thereby minimizing the removal of harmful electrolytic solution to the outside. And adverse effects on the environment can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an outline of an anodizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a rotation drive mechanism of the anodizing apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an object to be anodized by an anodizing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
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。In an anodizing apparatus that performs an anodizing process on an object to be processed made of aluminum or an aluminum alloy with an electrolytic solution in an electrolytic cell,
The anodizing apparatus includes a conductive rotating shaft arranged in parallel with a bottom of the electrolytic cell, and a conductive holder radially provided to hold the workpiece on the outer periphery of the rotating shaft. And, a rotation drive mechanism for rotating the rotation shaft, and a power supply mechanism for supplying power to the rotation shaft to supply electricity to the holder,
When the rotation shaft is rotated by the rotation drive mechanism, the object to be processed held by the holder is passed between the tank bottom and the liquid surface of the electrolytic tank. Anodizing equipment for aluminum or aluminum alloy.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002378908A JP2004211116A (en) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | Apparatus for anodic oxidation-treatment to aluminum or aluminum alloy |
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A02 | Decision of refusal |
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