JP2018040018A

JP2018040018A - 金属表面電解研磨装置及び金属電解研磨方法

Info

Publication number: JP2018040018A
Application number: JP2016172415A
Authority: JP
Inventors: 由久三島; Yoshihisa Mishima
Original assignee: X Ray Residual Stress Measurement Center; X-Ray Residual Stress Measurement Center
Current assignee: X Ray Residual Stress Measurement Center; X-Ray Residual Stress Measurement Center
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2018-03-15

Abstract

【課題】電解研磨装置では、モーターと攪拌装置が必要であり構造が複雑、組み立て清掃に時間がかかる、またモーター用別電源が必要となる問題があった。さらに攪拌部には、摩擦があり老朽化する問題があった。
本発明はこのような従来構成が有していた問題を解決しようとするものであり、構造が単純で組み立てが不要、清掃も簡単にでき、可動部がなく磨耗、老朽化がない電解研磨装置を実現することを目的とする。
【解決手段】電解研磨液を内蔵する円筒型容器に磁石を配置して、磁石の磁界中に研磨の電流を流すことにより電解研磨液を攪拌させる。そのため攪拌のための攪拌部材、モーターおよび電源が不要となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、攪拌機能をもつ電解研磨装置に関する

X線回折を用いた残留応力測定では、表面の不要な層を取り除く目的で被測定部材に電解研磨が施される。電解研磨液の攪拌により、電解研磨液中の被研磨材イオン濃度が均一され、また被研磨材表面から発生する気泡が表面から離れやすくなるために平坦な電解研磨を短時間実現できる。良質な電解研磨を実現するために電解液を攪拌または循環させる必要があるが、攪拌や循環には、モーター等の駆動装置、伝達装置が必要であった。(例えば特許文献１参照)
以下図4により従来の電解装置について説明する。図4において電解液１８が内部に供給された円筒型容器１１の下端縁には、シール１２が配置されて漏れを防止している。モーター１４により攪拌部材１７を回転させることにより電解液１８を攪拌しつつ、直流電源１９により通電する。

特開２０１１−２３１３５４号公報

以上述べた電解研磨装置では、モーターと攪拌装置が必要であり構造が複雑、組み立て清掃に時間がかかる、またモーター用別電源が必要となる問題があった。さらに攪拌部には、摩擦があり老朽化する問題があった。
本発明はこのような従来構成が有していた問題を解決しようとするものであり、構造が単純で組み立てが不要、清掃も簡単にでき、可動部がなく磨耗、老朽化がない電解研磨装置を実現することを目的とする。

そして本発明は上記目的を達成するために電解研磨液を内蔵する円筒型容器、円筒型容器下部を覆う中心部に穴を有するシール材、円筒型電極、磁石、直流電源を設けたものである。円筒形容器の内径は、5〜50mmで内蔵する電解研磨液への耐性からアクリルまたは塩化ビニル等を使用できる。十分な回転力を得るためには、電解研磨領域径の２倍以上の内径を持つ円筒型容器が望ましい。シールの穴径は電解研磨領域に合わせて直径1〜20mm程度である。穴の形は、多角形でもよい。シール材は、液体シール性の高いゴムで厚み0.5〜5mmが望ましい。円筒形電極は、ステンレスの板厚0.1〜0.3mmの板を円筒形に巻いたものを使用できる。磁石は上部と下部に極を持つネオジウムまたはフェライト磁石および電磁石で上下に極があるものを使用する。研磨部分の電流密度は、0.02〜2A/mm2が望ましい。直流電源は、出力電圧10〜50Vで出力電流が1〜10Aが使用できる。

上記解決手段による作用は次の通りである。磁石により発生した磁界中にある電解研磨液は、被電解研磨材から円筒型電極への通電によりローレンツ力を生じる、ローレンツ力により電解研磨液が攪拌される。上述にように本発明の電解研磨装置は、ローレンツ力による電解研磨液の攪拌により、電解研磨液中の被研磨材イオン濃度が均一にされ、電解研磨反応が電解研磨面で均一に起き、また、攪拌が電解研磨反応を阻害する被研磨材表面から発生する気泡を表面から離れやすくなるために、電解研磨反応が促進され平坦な電解研磨が短時間を実現できる。

従来の技術に対して、攪拌のための構成要素は磁石のみで、可動部はなく経年劣化が少ない。攪拌のための電源も不要である。ローレンツ力による攪拌は、機械攪拌に対して広範囲に複雑な攪拌ができ、溶液のイオン濃度がより均一になり平坦な電解研磨を実現できる。

本発明の実施例１を示す電解研磨装置の部分断面図本発明の実施例２を示す電解研磨装置の部分断面図本発明の実施例3を示す電解研磨装置の部分断面図従来技術発明の電解研磨装置の部分断面図

図１は本発明の実施例１に係る電解研磨装置１を示す。この電解研磨装置１は被研磨部材2の電解研磨領域2ａを電解研磨する装置である。

電解研磨装置１の円筒型容器5は、被測定部材2の表面に立てた状態で配置されるものであり、円筒型容器5と被研磨材の間 (図１では下側の開口端縁)には、シール材3が配置されている。シール材3としては、シリコンゴム材等を使用することができ、被研磨材が磁性材料である場合、このシール材3 は磁石4と被研磨材2挟まれて密着しているため電解液の漏れを防ぐことができる。

電解液7 としては、例えば塩化アンモニウム水溶液や、塩酸の水溶液を用いる。
直流電源8は、被測定部材2に正電圧（＋電圧）を印加し、電解液7に負電圧（− 電圧）を印加する。
磁石の磁場中にある電解液には、通電時にローレンツ力が生じて流動する。その流動により電解液が攪拌され、その被研磨材成分濃度が均一化されると同時に発生する機体の泡切れが改善する。また本装置は上部が開口のため電解研磨中であっても深さ計等で電解研磨深さの測定が可能である。また、電解研磨液の入れ替えも簡単にできる。

図2に実施例２示す。図１に実験例で電解研磨の形状に問題がある場合、実施例の2の形状の電極を使用する。

図3に実施例3を示す。測定領域φ2-5mmの残留応力を測定する。測定値をσ1とする。外側の幅0.1-5mmの範囲を電解研磨により取り除く、その後、再び測定領域φ2-5mmの残留応力を測定する。測定値をσ2とする取り除く前後で測定値σ1とσ2の差分を計算することにより、被測定部材にかかる残留応力を推定することができる。この方法は、集合組織等の影響で残留の絶対値の誤差が大きい場合にも有効で、X線応力値の変化により残留応力を測定することができる。

X線による残留応力測定では、表面の平滑化と深さ方向応力分布の測定の目的利用できる。さらに測定箇所の周りを電解研磨で取り除き、その前後で残留応力を測定して差分を計算することにより、被測定部材にかかる応力を推定できる。
EBSP、電子顕微鏡での観察には、主に表面の平滑化の目的で利用可能になる。

１電解研磨装置
２被研磨部材
2a 電解研磨領域
３シール部材
４磁石
５円筒型容器
６電極
７電解液
８直流電源
９測定領域
１０従来の電解研磨装置
１１円筒型容器
１２シール材
１３蓋材
１４モーター
１５回転軸
１６摺動部材
１７攪拌部材
１８電解液
１９直流電源

Claims

電解研磨液を内蔵する円筒型容器、円筒型容器下部を覆いかつ電解研磨領域に穴を有するシール材、円筒型電極、磁石、直流電源からなることを特徴とする金属残留応力を測定するための金属表面電解研磨装置
金属の残留応力を測定するために金属を電解研磨する方法であって、金属表面に中心部に穴を有するシール材を密着させ、その上に円筒型容器を設け、該円筒型容器下部内側に円筒型電極を設け、該円筒型容器外側に磁石を設け、被電解研磨金属から円筒型電極間に１〜２００Ａ／ｄｍ^２の電流密度で通電することを特徴とする金属電解研磨方法