JP2019143221A - 電解処理用電極及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理部材の製造コストを低減することができる電解処理用電極及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る電解処理用電極及びその製造方法によれば、電極部に相当する電極構成体４１の一部が、いわゆるバルブ金属によって形成されている。具体的には、電極構成体４１が、電極部材４１３を１対の保持プレートである第１、第２保持プレート４１１，４１２で挟み込むかたちで形成されている。このため、電極構成体４１の全体を白金のような不溶性金属（貴金属）によって形成する場合に比べて、不溶性金属の使用量を削減することができ、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。【選択図】図８

Description

本発明は、電解処理用電極及びその製造方法に関する。

従来の電解処理用電極としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

すなわち、ピストンのトップリング溝に陽極酸化処理を施す従来の電解処理用電極は、ピストンの外径よりも大きな内径を有する円環状に形成されている。そして、この電解処理用電極は、電解液中において、トップリング溝に対して径方向に対向して配置され、通電によって、トップリング溝に陽極酸化皮膜を形成する。

特開２０１０−１６３６７２号公報

近年、陽極酸化皮膜の空隙中に金属を析出させて皮膜を強化する方法が採用されている。通常のめっきでは、陽極に溶解性の金属電極を用いるのが通常であるが、上記の皮膜強化方法では、溶解により電極面積が変化することから、溶解性の電極の使用は、好ましくない。

しかし、従来の電解処理用電極を、陽極に使用される一般的な不溶性金属である白金のような貴金属を使用した場合、被処理部材の製造コストが増大してしまう問題がある。

そこで、本発明は、前記従来の電解処理用電極の技術的課題に鑑みて案出されたものであり、被処理部材の製造コストを低減することができる電解処理用電極及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、その一態様として、電極部は、バルブ金属によって被処理部材の溝部を包囲するリング板状に形成され、前記電極部の内周面に、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面が、前記電解液に露出可能に設けられている。

本発明によれば、被処理部材の製造コストを低減することができる。

本発明に係る電解処理用電極を適用して電解処理を施すピストンを収容するシリンダの縦断面図である。 （ａ）は図１に示すピストンを部分断面した正面図、（ｂ）は同図（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は図１（ｂ）に示すトップリング溝上面の拡大図である。 図１に示すピストンの製造工程を表したフローチャートである。 図３に示す電解処理工程において電解析出処理を行う電解処理装置の概略図である。 図３に示す電極析出工程の流れを表したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る電解処理用電極の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電解処理用電極の斜視図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 図８の要部拡大図である。 図８に示す電極部材の他例を表した断面図である。 （ａ）は、図５に示す通電時の状態を表した従来の電解処理装置の要部拡大図、（ｂ）は、同図（ａ）に示す装置によって電解処理されたトップリング溝の要部拡大断面図である。 （ａ）は、図５に示す通電時の状態を表した図４の電解処理装置の要部拡大図、（ｂ）は、同図（ａ）に示す電解処理装置によって電解処理されたトップリング溝の要部拡大断面図である。 電極の幅違いによる金属析出部の厚さ比率を表したグラフである。 図３に示す過析出除去工程において過析出除去処理を行う過析出除去装置の概略図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図３に示す過析出除去工程の流れを表したフローチャートである。 図３に示す過析出除去工程を表した図１４（ｂ）の要部拡大図である。 図３に示す過析出除去工程の前後におけるトップリング溝を走査電子顕微鏡で観察した画像であって、（ａ）は溝開口を表した斜視図、（ｂ）は同図（ａ）の溝内面の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る電解処理用電極の図８相当図である。 図１８に示す電解処理用電極の分解斜視図である。 図１８に示す電解処理用電極の平面図である。 図１８の要部拡大図である。 図２１に示す電極部材の他例を表した断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電解処理用電極の図８相当図である。 図２３の要部拡大図である。 図２３に示す電極部材の他例を表した断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電解処理用電極の斜視図である。 図２６のＢ−Ｂ線断面図である。 図２７の要部拡大図である。 図２８に示す電極部の形成工程を表した図であって、（ａ）は基部形成工程、（ｂ）はマスキング工程、（ｃ）は皮膜形成工程、（ｄ）はマスキング除去工程、（ｅ）はテーパ形成工程を表した図２８に相当する拡大断面図である。 （ａ）は、図２８に示す電解処理用電極に通電して電解処理を行う電解処理装置の要部拡大図、（ｂ）は、同図（ａ）に示す電解処理装置によって電解処理されたトップリング溝の要部拡大断面図である。

以下に、本発明に係る電解処理用電極及びその製造方法の実施形態について、図面に基づいて詳述する。なお、下記の各実施形態では、当該電極を内燃機関のピストンにおけるトップリング溝の電解処理に適用した例を基に説明する。

（ピストンの構成）
図１は、エンジン２のシリンダブロック２１における所定のシリンダ２０の軸方向に沿った断面図を示している。

図１に示すように、ピストン１は、エンジン２のシリンダブロック２１を貫通する横断面ほぼ円形状のシリンダ２０内を軸方向に沿って移動（摺動）可能に設けられていて、この摺接するシリンダ２０の周壁と共にシリンダ２０内に燃焼室Ｃを形成する。また、このピストン１は、ピストンピン２３を介して連結されるコンロッド２４を介して図示外のクランクシャフトに連係されている。

なお、図１中において、符号２２は、シリンダブロック２１上に載置されるシリンダヘッドを示す。また、このシリンダヘッド２２の内部には、燃焼室Ｃ内に混合気を導入する吸気ポート２２ａが、吸気バルブ２５によって開閉可能に設けられると共に、燃焼室Ｃ内のガスを排出する排気ポート２２ｂが、排気バルブ２６によって開閉可能に設けられている。

図２は、本発明に係る電解処理用電極を適用して電解処理を施す内燃機関のピストンを示し、（ａ）は部分断面した正面図、（ｂ）は同図（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は、同図（ｂ）に示すトップリング溝の拡大図である。なお、本図の説明では、ピストン１の中心軸線Ｚに沿う方向を「軸方向」、ピストン１の中心軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、ピストン１の中心軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。

図２（ａ）に示すように、ピストン１は、シリコンを含有するアルミニウム合金材料を母材とするＡｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金材料、例えばＡＣ８Ａを鋳造することによってほぼ有蓋円筒状に形成されている。具体的には、ピストン１は、冠面１０ａの上に燃焼室Ｃを形成する冠部１０と、この冠部１０の下端側の外周に一体に形成された１対の第１、第２スカート部１１，１２と、この第１、第２スカート部１１，１２の周方向の両端部を接続する１対の第１、第２エプロン部１３，１４と、を有する。

冠部１０は、比較的厚肉に形成された円盤状を呈し、冠面１０ａには、吸気バルブ２５及び排気バルブ２６（図１参照）との干渉を回避する凹状のバルブリセス（図示外）が形成されている。また、冠部１０の外周部には、溝深さＤｘが溝幅Ｗｘよりも大きく設定され、コンプレッションリングやオイルリングなどほぼ環状をなす３つのピストンリングＰＲ１〜ＰＲ３（図１参照）を保持するピストンリング溝に相当するリング溝１５〜１７が形成されている。

そして、これら各リング溝１５〜１７のうち、燃焼室Ｃにおける燃焼の影響を受けやすい、当該燃焼室Ｃに最も近接して設けられたトップリング溝１５の内部及び側縁部の表面には、図２（ｂ）に示すように、周知の陽極酸化処理を施してなる陽極酸化皮膜１８が形成されている。さらに、この陽極酸化皮膜１８には、図２（ｃ）に示すように、例えば特開２０１４−７７１９４号に開示されるような電解析出処理（例えば電解ニッケルめっき処理）が重ねて施されていて、陽極酸化皮膜１８の表面及び内部のシリコン粒子の周囲にニッケルや亜鉛等の金属を析出させてなる金属析出部１９が形成されている。

ここで、図２（ｃ）に示すように、金属析出部１９は、トップリング溝１５の奥側から開口端側に向かって徐々に厚くなるように形成されている。また、前記開口端側の金属析出部１９には、トップリング溝１５の開口端からトップリング溝１５の深さＤｘの１／２未満の領域Ａｘに、前記電解析出処理により過析出した金属（図２（ｃ）中に二点鎖線で表した部分）を除去してなる１対の平坦部１９ａが形成されている。なお、この１対の平坦部１９ａは、その間隔Ｗｙが、トップリング溝１５内に嵌め込まれる図示外のピストンリングの幅と同等となるように形成されている。

（ピストンの製造方法）
図３は、ピストン１の製造工程の概要を表したフローチャートを示している。

図３に示すように、前記アルミニウム合金の素材を鋳造することによりピストン１を形成し（ステップＳ１）、この鋳造したものを熱処理した後（ステップＳ２）、リング溝形成工程において、リング溝１５〜１７を加工する（ステップＳ３）。次に、陽極酸化工程において、前記各リング溝１５〜１７のうちトップリング溝１５の内面に陽極酸化処理を施した後（ステップＳ４）、電解析出工程において、前記陽極酸化処理によって形成された陽極酸化皮膜１８に電解析出処理を施す（ステップＳ５）。その後、この電解析出処理によって過析出した金属を除去し（ステップＳ６）、ピストン１が完成する。

（電解析出工程の説明）
図４は、図３中の電解析出工程で電解析出処理を行う電解処理装置の概略図を示している。

図４に示すように、電解処理装置は、電解液を貯留するほぼ有底円筒状の容器３と、この容器３に貯留される電解液に浸漬される陽極側の電極である陽極電極（以下、単に「電極」と略称する。）４と、容器３の外部に設けられた陰極側の電極である陰極電極５と、を有する。なお、図４中の符号６は、容器３内の電解液の漏出を抑制するシール部材である。

容器３は、ピストン１の外径よりも大きな内径を有し、底部には、ピストン１を逆さ（冠部１０が下側）に支持する台座部３１を有する。台座部３１は、中央部が凹状に凹み、外周側には、ピストン１の冠面１０ａに当接支持するほぼ平坦状の支持面３１ａが形成されている。また、容器３の側部（周壁）には、電極４の電気接続に供する電線が導入されている。さらに、容器３の側部には、電解液の導入に供する導入口３２が開口されると共に、電解液の排出に供する排出口３３が開口されている。

電極４は、ピストン１の外径よりも僅かに大きな内径を有するリング板状を呈し、外周部の厚さＴ２に対して内周部の厚さＴ１が相対的に小さくなるように形成されている。すなわち、この電極４は、外周側に設けられ、比較的厚肉に形成された外周側厚肉部４ａと、内周側に設けられ、外周側厚肉部４ａよりも相対的に薄肉に形成された内周側薄肉部４ｂと、を有する。そして、外周側厚肉部４ａと内周側薄肉部４ｂとは、外周側から内周側に向かって厚さが徐々に薄くなる円錐テーパ部４ｃによって接続されている。この円錐テーパ部４ｃによって、電解液が内周側に導入容易となっている。

以上のような電解処理装置を用いて、電解析出処理が行われる。具体的には、まず、冠部１０を下方に向けた状態でピストン１の冠面１０ａを台座部３１の支持面３１ａに載置した後、シール部材６を潰すことによって処理範囲のみを露出させてシールし、前記処理範囲を電解液に浸漬させる。その後、ピストン１のうち電解液に浸漬していない部分、例えば第１スカート部１１の先端部に陰極電極５を接触させ、通電することにより、電解析出処理が行われる。

図５は、電極析出工程の流れを表したフローチャートを示している。

図５に示すように、まず、ピストン配置工程として、ワークであるピストン１を、トップリング溝１５が電極面４１３ａと対向するように電解処理装置にセットする（ステップＳ１１）。そして、ピストン１を固定（クランプ）した後（ステップＳ１２）、陰極電極５を下降させて、この陰極電極５をピストン１の第１スカート部１１に接触させる（ステップＳ１３）。続いて、電解液の吐出を開始し（ステップＳ１４）、通電工程において、陽極電極５から電解液を介してピストン１に所定時間通電を行った後（ステップＳ１５）、電解液の吐出を停止させる（ステップＳ１６）。その後、陰極電極５を上昇させ（ステップＳ１７）、ピストン１のクランプを解除した後（ステップＳ１８）、このピストン１を取り出して（ステップＳ１９）、電解析出工程が完了する。

〔第１実施形態〕
以下、図６〜図１７に基づき、本発明に係る電解処理用電極の第１実施形態を示す。

（電極の構成）
図６は、電極４の分解斜視図を示し、図７は、図６に示す電極４を組み立ててなる電極４の斜視図を示している。また、図８は、図７のＡ−Ａ線に沿って切断した電極４の縦断面図を示している。なお、各図の説明においては、電極４の中心軸線Ｘに沿う方向を「軸方向」、電極４の中心軸線Ｘに直交する方向を「径方向」、電極４の中心軸線Ｘ周りの方向を「周方向」として説明する。

図６〜図８に示すように、電極４は、ピストン１の外径Ｒｘよりも僅かに大きな内径Ｒ１を有するほぼリング状に形成され、電極を構成する電極部としての電極構成体４１と、１対のリング状に形成され、電極構成体４１を支持する電極支持部としての電極ホルダ４２と、有する。すなわち、本実施形態では、電極４が、電極を構成する電極構成体４１と、この電極構成体４１とは別体に形成され、当該電極構成体４１を支持する電極ホルダ４２と、に分割して構成されている。

電極構成体４１は、ほぼリング板状に形成された１対の保持プレートである第１、第２保持プレート４１１，４１２と、該第１、第２保持プレート４１１，４１２に挟み込まれるかたちで保持され、電極本体を構成するほぼリング板状の電極部材４１３と、を有する。第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とは、所定の固定手段、例えばスポット溶接により固定（接合）される。なお、このスポット溶接は、周方向の複数箇所（本実施形態では１６箇所）に、ほぼ等間隔で実施される。

第１、第２保持プレート４１１，４１２は、後述する電極部材４１３の厚さＷ３よりも厚い所定の厚さＷ１，Ｗ２（本実施形態では０．３ｍｍ厚）のいわゆるバルブ金属、例えばチタン（Ｔｉ）により、電極部材４１３とほぼ同形の円環状に形成されていて、電極部材４１３を上下から挟み込むように保持する。すなわち、電極構成体４１は、電極部材４１３の内側端面により構成される電極面４１３ａを露出させるように、電極部材４１３を第１、第２保持プレート４１１，４１２で挟み込んで保持することにより構成される。また、この際、第１、第２保持プレート４１１，４１２の内径は、それぞれ電極部材４１３の内径と同じか、又は電極部材４１３の内径よりも僅かに大きく形成されていて、少なくとも内周側に電極部材４１３の端部が突出しないように構成されている。なお、第１、第２保持プレート４１１，４１２については、上記の一例として例示したチタン（Ｔｉ）に限定されるものではなく、Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｂｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｓｉなど、他のバルブ金属で形成されていてもよい。

電極部材４１３は、その厚さ（幅）Ｗ３が被処理対象であるトップリング溝１５の溝幅Ｗｘ（図２参照）の１／２以下で、かつ溝幅Ｗｘの１／１０以上となる極薄（本実施形態では０．２ｍｍ厚）の不溶性金属、例えば白金（Ｐｔ）により、ほぼ円環状に形成されている。なお、電極部材４１３は、上記一例として例示した白金（Ｐｔ）に限定されるものではなく、他の不溶性金属により形成されていてもよい。また、この電極部材４１３は、必ずしも不溶性金属により単体で形成されている必要はなく、例えば所定の基材の表面に不溶性金属もしくは不溶性化合物を被覆することによって形成されてもよい。具体的には、図１０を参照して後述する。

電極ホルダ４２は、電極構成体４１の第１保持プレート４１１側を支持する第１ホルダ４２１と、電極構成体４１の第２保持プレート４１２側を支持する第２ホルダ４２２と、を有する。第１ホルダ４２１と第２ホルダ４２２とは、所定の固定手段により固定（接合）される。なお、本実施形態では、この固定手段は、第１ホルダ４２１に形成される後述の第１プレート嵌合溝４２１ｃに嵌め込まれ、第１ホルダ４２１と共に第２ホルダ４２２を挟み込む複数のクランププレート４２３と、これらクランププレート４２３を第１ホルダ４２１に固定するスクリュ４２４と、で構成される。

第１ホルダ４２１は、電極構成体４１の外径Ｄ１よりも大きな外径Ｄ２に設定されると共に、電極構成体４１の厚さＴ１よりも大きな厚さＴ２に設定されている。第１ホルダ４２１は、外周側に比較的厚肉に形成された円環状の基部４２１ａと、この基部４２１ａの内周側に段差状に形成され、電極構成体４１を受容する電極受容部４２１ｂと、を有する。基部４２１ａには、周方向にほぼ９０°間隔で、各クランププレート４２３が嵌合する断面が矩形凹状の４つの第１プレート嵌合溝４２１ｃが、径方向に沿って形成されている。そして、この第１プレート嵌合溝４２１ｃには、後述のクランププレート４２３の固定に供するスクリュ４２４がねじ込まれる雌ねじ孔４２１ｄが形成されている。電極受容部４２１ｂは、上方に開口する凹状を呈し、電極構成体４１の厚さＴ１よりも大きな深さＴ３に形成されている。すなわち、電極受容部４２１ｂにおいて、電極構成体４１が第２ホルダ４２２により挟み込まれると共に、これら電極構成体４１及び第２ホルダ４２２が第１プレート嵌合溝４２１ｃに嵌め込まれたクランププレート４２３により挟み込まれる。

第２ホルダ４２２は、ほぼ円環状を呈し、電極構成体４１の内径Ｒ１よりも大きい内径Ｒ２に設定されると共に、一般部４２２ａが、外周側から内周側に向かって厚さが徐々に減少するように形成されている。すなわち、第２ホルダ４２２の一般部４２２ａは、下側に、水平かつ平坦状に形成された水平面４２２ｂを有すると共に、上側に、内周側へ向かって下り傾斜する円錐テーパ状に形成された傾斜面４２２ｃを有する。また、第２ホルダ４２２は、第１ホルダ４２１の第１プレート嵌合溝４２１ｃに対応する周方向位置に、それぞれ第１プレート嵌合溝４２１ｃと共にクランププレート４２３を受容する４つの第２プレート嵌合溝４２２ｄが、径方向に沿って形成されている。すなわち、第２プレート嵌合溝４２２ｄは、第１プレート嵌合溝４２１ｃと段差なく接続可能な平坦状に形成されていて、それぞれ第１プレート嵌合溝４２１ｃと協働してクランププレート４２３を受容する。

クランププレート４２３は、第１プレート嵌合溝４２１ｃに受容される基部４２３ａと、基部４２３ａの内側に延長され、第２プレート嵌合溝４２２ｄに嵌合して第２ホルダ４２２をクランプするクランプ部４２３ｂと、が一体に形成されている。すなわち、クランププレート４２３は、それぞれ第１プレート嵌合溝４２１ｃと第２プレート嵌合溝４２２ｄとに跨るように配置され、電極受容部４２１ｂに延出したクランプ部４２３ｂにより第２ホルダ４２２をクランプした状態で、スクリュ４２４により第１ホルダ４２１に共締め固定される。基部４２３ａには、ほぼ中央位置に、スクリュ４２４の軸部が貫通する貫通孔４２３ｃが、厚さ方向に沿って貫通形成されている。クランプ部４２３ｂは、縦断面が第２ホルダ４２２の一般部４２２ａと相似形状を呈し、第２プレート嵌合溝４２２ｄに嵌め込まれて第２ホルダ４２２をクランプした状態で、第２ホルダ４２２の一般部４２２ａと周方向に段差なく連続可能に構成されている。

（電極構成体の製造方法）
電極構成体４１は、以下の工程に基づいて製造される。まず、プレート形成工程において、チタン（Ｔｉ）により第１、第２保持プレート４１１，４１２が形成される。また、電極形成工程において、不溶性金属である白金（Ｐｔ）により電極部材４１３が形成される。次に、電極挟み工程において、電極部材４１３の内側端部を外部に露出させた状態で、電極部材４１３が、第１、第２保持プレート４１１，４１２によって挟み込まれる。その後、電極固定工程において、これら第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とがスポット溶接によって接合され、電極構成体４１が完成する。

（電極構成体の他例）
図１０は、図７のＡ−Ａ線に沿って切断した断面に相当する図であり、電極部材４１３を変更してなる電極構成体４１の他例を表した当該電極構成体４１の縦断面図を示している。

前述のように、電極構成体４１の電極部材４１３は、不溶性金属単体で形成されている必要はなく、例えば図１０に示すように、所定の材料（本実施形態ではチタン（Ｔｉ））により形成される基材４１３ｂを不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜４１３ｃで被覆することにより形成することも可能である。換言すれば、電極部材４１３は、第１、第２保持プレート４１１，４１２との当接面が、不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜４１３ｃにより被覆され、この被覆を介して第１、第２保持プレート４１１，４１２と溶接によって接合されていてもよい。なお、不溶性金属の皮膜としては、例えば白金めっきが挙げられる。この白金めっきの膜厚については、２〜５μｍに設定されることが望ましい。また、不溶性化合物の皮膜としては、酸化イリジウム皮膜や酸化ルテニウム皮膜などが挙げられる。この酸化イリジウム皮膜や酸化ルテニウム皮膜の膜厚については、２〜１０μｍに設定されることが望ましい。

（従来の電解析出処理）
図１１は、従来の電解処理装置を用いて電解析出処理を行った際の通電時の状態を表した図であり、（ａ）は電解処理装置の電極面近傍を拡大して表示した電解処理装置の要部拡大図、（ｂ）は電解析出処理が施されたトップリング溝を拡大して表示した同図（ａ）の拡大図を示している。

図１１（ａ）に示すように、従来の電解処理装置では、電極４０の厚さＴｘが、被処理対象であるトップリング溝１５の溝幅Ｗｘとほぼ同等に設定されていた。このため、当該電極を、代表的な不溶性金属である白金により形成した場合、被処理製品の製造コストが増大してしまう問題があった。

また、従来は、電極４０の電極面４０ａの幅Ｗ０がトップリング溝１５の溝幅Ｗｘと同等に設定されていた。このため、通電によって電極４０の電極面４０ａから放射される電流密度ベクトルＩが、トップリング溝１５の奥まで届かず、トップリング溝１５の開口部の近傍に集中してしまっていた。その結果、図１１（ｂ）に示すように、電解析出処理により形成される金属析出部１９がトップリング溝１５の開口部に集中してしまい、トップリング溝１５内に嵌め込まれるピストンリングの保持性が悪化してしまう問題があった。

（本実施形態に係る電解析出処理）
図１２は、本実施形態に係る電極４を用いて電解析出処理を行った際の通電時の状態を表した図であり、（ａ）は電解処理装置の電極面４１３ａ近傍を拡大して表示した電解処理装置の要部拡大図、（ｂ）は電解析出処理が施されたトップリング溝を拡大して表示した同図（ａ）の拡大図を示している。

図１２（ａ）に示すように、本実施形態に係る電解処理装置では、電極４のうち電極本体を構成する電極部材４１３の厚さＷ３、すなわち電極面４１３ａの幅Ｗ３が、トップリング溝１５の溝幅Ｗｘの１／２以下に設定されている。このように、トップリング溝１５の溝幅Ｗｘに対して十分に小さい厚さＷ３に設定された電極部材４１３により、電極面４１３ａからトップリング溝１５への電流密度ベクトルＩが、図１２（ａ）に示すように、トップリング溝１５の奥まで達する。この際、トップリング溝１５における電流分布は、開口部から徐々に低下して、奥まで至る。したがって、図１２（ｂ）に示すように、電流密度ベクトルＩが、トップリング溝１５の奥まで届くようになり、開口部の近傍に集中してしまうおそれがなくなる。換言すれば、トップリング溝１５に形成される金属析出部１９の厚さＷ４が、トップリング溝１５の奥側から開口側に向かって徐々に厚く形成されることになり、当該金属析出部１９が開口部の近傍に集中してしまうおそれがなくなる。これにより、金属析出部１９の偏った分布が解消され、トップリング溝１５内に嵌め込まれるピストンリングの保持性やシール性を向上させることができる。

図１３は、電極４の厚さ（電極面４１３ａの厚さ）の違いによる皮膜（金属析出部１９）の厚さの比率を表したグラフであり、（ａ）は溝開口からの距離と膜厚比との関係、（ｂ）は溝開口（同図（ａ）の溝開口からの距離がゼロ）電極４の厚さと膜厚比との関係を示している。

ここで、「膜厚比」とは、溝開口から溝奥までの膜厚の平均値と、任意の位置の膜厚との比を示す。

図１３に示すように、従来の電極の厚さ１．２ｍｍに対し、電極部材４１３の厚さを０．８ｍｍ（従来比６７％）では、溝開口の膜厚比が２５％と比較的大きくなる。その結果、溝内部において、金属析出部の膜厚が急激に減少してしまう。一方、電極部材４１３の厚さを０．６ｍｍ（従来比５０％）以下に設定した場合には、溝開口の膜厚比が１２〜１３％程度となり、溝内部においても、金属析出部の膜厚が緩やかに減少するものとなる。換言すれば、この解析結果により、金属析出部の膜厚の減少分布が比較的緩やかなものとなる臨界点は、電極部材４１３の厚さが従来比５０％以下、すなわちトップリング溝１５の溝幅の１／２以下であることが確認された。

なお、上記解析結果によれば、金属析出部の膜厚という観点では、電極部材４１３の厚さがトップリング溝１５の溝幅の１／２以下であればよく、特に下限はないと考えられる。しかし、電極部材４１３の厚さを従来比１０％以下、すなわちトップリング溝１５の溝幅の１／１０以下に設定する場合、特に後述する第４実施形態において、加工が困難となるおそれがある。そこで、全てを総合的に勘案すると、電極部材４１３の厚さは、トップリング溝１５の溝幅の１／２以上かつ１／１０以下であることが望ましいと考えられる。

（過析出除去工程の説明）
図１４は、図３中の過析出除去工程で過析出除去処理を行う過析出除去装置の概略図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示している。

図１４に示すように、過析出除去装置は、ピストン１を回転可能に支持するピストン支持台７１と、このピストン支持台７１上に載置されたピストン１のトップリング溝１５内に過析出した金属を除去するほぼ円板状の工具７２と、この工具７２を回転可能に支持する工具支持台７３と、を有する。すなわち、この過析出除去装置は、トップリング溝１５内に工具７２の先端部を挿入し、ピストン１と工具７２を互いに反対方向へほぼ同じ回転速度で相対回転させることで、工具７２の外周縁部（エッジ）によりトップリング溝１５内に過析出した金属をこそぎ落とすように除去する。

ピストン支持台７１は、ピストン１の回転支持のベースとなる台座部７１１と、この台座部７１１の上部に回転可能に設けられ、ピストン１を一方向へ回転させる回転軸７１２と、を有する。回転軸７１２は、ピストン１の内周部、例えば第１、第２エプロン部１３、１４の二面幅に嵌合可能に形成され、当該ピストン１の内周部に嵌合することによって、当該ピストン１と一体回転する。

工具７２は、所定の金属材料によって全体がほぼ円板状に形成されていて、トップリング溝１５の溝幅とほぼ同等の厚さに形成されてなる一般部７２１と、一部の周方向領域の外周縁部に一般部７２１よりも薄肉に形成され、加工前の工具７２の挿入に供する薄肉部７２２と、を有する。一般部７２１は、後述のバニッシングによりトップリング溝１５の１対の平坦部１９ａの形成に供するほぼ平坦状の平行面７２１ａ，７２１ａを有する。すなわち、一般部７２１は、平行面７２１ａ，７２１ａ間の距離である厚さがトップリング溝１５の適正な溝幅、つまりトップリング溝１５に嵌め込まれるピストンリングの幅と同等の厚さに設定され、加工後のトップリング溝１５の溝幅が、当該一般部７２１の厚さに形成されるようになっている。また、一般部７２１の周長は、ピストン１のトップリング溝１５の周長よりも長く設定されていて、当該一般部７２１でもってトップリング溝１５の全周の加工が可能となっている。薄肉部７２２は、工具７２の一部の周方向領域に接線方向へ沿って直線状に設けられ、かつ電解析出処理後のトップリング溝１５の最小の溝幅よりも小さい厚さに設定されていて、加工前にトップリング溝１５内に径方向外側から挿入される。また、薄肉部７２２と一般部７２１とは、一般部７２１側から薄肉部７２２側に傾斜するテーパ部７２３によって接続されている（図１４（ｂ）参照）。これにより、加工開始時において、薄肉部７２２から一般部７２１へスムーズに移行すると共に、テーパ部７２３のエッジによって析出金属の除去が開始される。

工具支持台７３は、工具７２の回転支持のベースとなる台座部７３１と、この台座部７３１の上部に回転可能に設けられ、工具７２を他方向へ回転させる回転軸７３２と、を有する。工具支持台７３は、ピストン支持台７１に対して径方向に相対移動可能に設けられている。すなわち、この工具支持台７３は、加工開始時においてトップリング溝１５内への工具７２の挿入に伴いピストン支持台７１に接近し、加工完了後においてトップリング溝１５からの工具７２の離脱に伴いピストン支持台７１から退避する。回転軸７３２は、工具７２の中央部に形成された貫通孔７２４に固定されることによって、当該工具７２と一体回転する。

図１５は、過析出除去処理工程の流れを表したフローチャートを示している。

図１４、図１５に示すように、まず、過析出除去装置のピストン支持台７１にワークであるピストン１をセットした後（ステップＳ２１）、工具支持台７３を前進（ピストン支持台７１に接近）させて、工具７２の薄肉部７２２をピストン１のトップリング溝１５内に挿入する（ステップＳ２２）。続いて、工具７２とピストン１との相対回転を開始し（ステップＳ２３）、規定回数だけ相対回転させた後（ステップＳ２４）、工具７２の回転を停止させる（ステップＳ２５）。その後、工具支持台７３を後退（ピストン支持台７１から退避）させて、工具７２をピストン１のトップリング溝１５から離脱させた後（ステップＳ２６）、ピストン支持台７１からピストン１を取り出して（ステップＳ１９）、過析出除去工程が完了する。

図１６は、過析出除去処理工程における具体的な加工内容を表した図であり、図１４中のトップリング溝１５と工具７２との接触部を拡大して表示した要部拡大図を示している。図１６のうち、（ａ）は工具７２の挿入前、（ｂ）は工具７２の薄肉部７２２を挿入した状態、（ｃ）は工具７２の回転を開始してトップリング溝１５と一般部７２１とが摺接した状態、（ｄ）は加工が完了してトップリング溝１５から工具７２を離脱させた状態、をそれぞれ示している。

図１６（ａ）に示すように、まず、工具７２の薄肉部７２２をピストン１のトップリング溝１５に対向させ、図１６（ｂ）に示すように、当該工具７２の薄肉部７２２をトップリング溝１５内に挿入する。続いて、図１６（ｃ）に示すように、ピストン１と工具７２とを同じ周速度となる回転速度で相対回転させて、一般部７２１の端縁（エッジ）によって、金属析出部１９において過析出した金属をこそぎ落とすように除去すると共に、この金属を除去した面を工具７２の平行面７２１ａ，７２１ａによりバニッシングして、平坦部１９ａ，１９ａを形成する。その後、図１６（ｄ）に示すように、ピストン１が一周し、工具７２の一般部７２１によってトップリング溝１５の過析出除去が完了したところで、トップリング溝１５から工具７２を離脱させ、過析出除去処理が完了する。

図１７は、過析出除去処理工程の前後でトップリング溝１５を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した画像であって、（ａ）は溝開口を表した斜視図、（ｂ）は同図（ａ）の溝内面の拡大図を示している。

図１７（ａ）に示すように、電解析出処理後のトップリング溝１５の溝内面には、金属析出部１９において析出した金属の大小によって凹凸状に形成されている。すなわち、電解析出処理後のトップリング溝１５の内側面には、過析出の金属によって溝幅が規定値より狭くなる凸部１９ｂが形成され、この凸部１９ｂ以外の部分（金属が析出していない部分）が凹部１９ｃとなる。

一方、図１７（ｂ）に示すように、過析出除去処理後のトップリング溝１５の溝内面には、図１７（ａ）に示す複数の凸部１９ｂが、ほぼ平坦状の複数の平坦部１９ａとして構成されると共に、この平坦部１９ａ以外の部分に、当該平坦部１９ａよりも低い凹部１９ｃが残存する。すなわち、工具７２によって過析出の金属が除去され、かつバニッシングされることで、ほぼ平坦状に形成され、かつ対向面がほぼ平行となる複数の平坦部１９ａが形成される。ここで、平坦部１９ａは、トップリング溝１５の開口部から溝深さの１／２未満となる径方向範囲に形成される。また、平坦部１９ａにおけるトップリング溝１５の溝幅は、当該トップリング溝１５内に嵌め込まれる図示外のピストンリングの厚さと同等に形成されている。

このように、トップリング溝１５の溝内面に複数の平坦部１９ａが形成されることで、トップリング溝１５内において図示外のピストンリングが溝内面に密着可能となり、このピストンリングとトップリング溝１５の溝内面との接触面積を増大させることができる。その結果、トップリング溝１５内に嵌め込まれるピストンリングによるシール性が向上し、シリンダ内においてブローバイガスを低減することができる。

（本実施形態の作用効果）
前述したように、従来の電解処理装置では、電極の厚さがトップリング溝の溝幅とほぼ同等に設定されていたため、電解析出処理のために当該電極を白金のような貴金属で形成すると、被処理部材の製造コストが増大してしまう問題があった。

これに対し、本実施形態に係る電極４及びその製造方法では、以下の効果が奏せられることにより、前記従来の電解処理用電極の課題を解決することができる。

前記電極４は、陽極に配置され、円筒形状の被処理部材であるピストン１の外周面に円周方向に沿って環状に形成されてなる被処理部としての溝部であるトップリング溝１５に対し、電解液を介して電解処理を施す電解処理用電極であって、電解液の中でトップリング溝１５に放電可能な電極部としての電極構成体４１と、電極構成体４１を支持するリング状の電極支持部としての電極ホルダ４２と、を有し、電極構成体４１は、バルブ金属によってトップリング溝１５を包囲するリング状に形成され、電極構成体４１の内周面に、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面４１３ａが、電解液に露出可能に設けられている。

このように、本実施形態では、電極４を構成する電極構成体４１の一部が、バルブ金属によって形成されている。このため、電極構成体４１の全体を白金のような不溶性金属（貴金属）で形成する場合に比べて、不溶性金属の使用量を削減することができ、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態では、電極構成体４１と電極ホルダ４２とは別体に構成され、電極構成体４１は、リング板状に形成された１対の保持プレートである第１、第２保持プレート４１１，４１２と、第１、第２保持プレート４１１，４１２に挟み込まれ、第１、第２保持プレート４１１，４１２の内径とほぼ同じ内径に形成された電極部材４１３と、を有する。

このように、本実施形態では、電極部材４１３を１対の保持プレート（第１、第２保持プレート４１１，４１２）で挟み込むことによって電極構成体４１が形成されている。このため、不溶性金属（貴金属）、例えば白金で形成する電極本体としての電極部材４１３をより薄く形成することが可能となって、不溶性金属の使用量を削減できることは勿論、電極面４１３ａの幅をより小さく設定することができる。これにより、電極面４１３ａから放射された電流密度ベクトルＩが、トップリング溝１５に対して奥まで届くようになり、金属析出部１９の偏った分布を抑制することができる。その結果、トップリング溝１５に嵌め込まれるピストンリングの保持性やシール性を向上させることができる。

また、本実施形態では、電極部材４１３は、不溶性金属によってリング板状に形成され、又は、リング板状の基材４１３ｂに不溶性金属もしくは不溶性化合物を被覆して形成されている。

このように、電極部材４１３が不溶性金属単体で形成されていることにより、電極部材４１３の耐久性（耐衝撃性）が向上し、電極４の耐久性を向上させることができる。

一方、本実施形態の他例のように、電極部材４１３が、リング板状の基材４１３ｂに不溶性金属もしくは不溶性化合物を被覆することによって形成されている場合は、基材４１３ｂの厚さ分だけさらに不溶性金属（貴金属）の使用量を削減することができ、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態では、１対の保持プレートは、第１保持プレート４１１と第２保持プレート４１２とを有し、電極部材４１３の厚さは、第１、第２保持プレート４１１，４１２の厚さよりも小さく設定されている。

すなわち、第１、第２保持プレート４１１，４１２を相対的に厚く形成することにより、電極部材４１３の支持性を向上させることができる。一方、電極部材４１３を相対的に薄く形成することで、不溶性金属（貴金属）によって形成される電極部材４１３の使用量を削減でき、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態では、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とは、互いに溶着（本実施形態ではスポット溶接）されている。

このように、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とを溶着することで、電極部材４１３への通電をより確実なものとし、被処理部材であるピストン１の品質を向上させることができる。

また、本実施形態の他例では、電極構成体４１と電極ホルダ４２とは別体に構成され、電極構成体４１は、第１保持プレート４１１と第２保持プレート４１２に分割して形成されたリング板状の保持プレートと、第１保持プレート４１１と第２保持プレート４１２とに挟み込まれ、第１保持プレート４１１及び第２保持プレート４１２との当接面に不溶性金属又は不溶性化合物が被覆された電極部材４１３と、を有する。

このように、本実施形態の他例としては、電極部材４１３の第１、第２保持プレート４１１，４１２との当接面が、不溶性金属又は不溶性化合物によって被覆されていてもよい。かかる構成の場合、不溶性金属（貴金属）の使用量を削減でき、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態に係る電極４（電極構成体４１）の製造方法は、１対の保持プレートである第１、第２保持プレート４１１，４１２を形成するプレート形成工程と、不溶性金属で形成され、第１、第２保持プレート４１１，４１２の内径とほぼ同じ内径に形成された電極部材４１３を形成する電極形成工程と、電極部材４１３の内側端部を外部へと露出させた状態で、電極部材４１３を第１、第２保持プレート４１１，４１２によって挟み込む電極挟み工程と、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とを固定する電極固定工程と、を含む。

このように、本実施形態では、電極部材４１３を１対の保持プレート（第１、第２保持プレート４１１，４１２）で挟み込む構成となっている。このため、不溶性金属（貴金属）、例えば白金で形成する電極本体としての電極部材４１３をより薄く形成することが可能となり、不溶性金属の使用量を削減できることは勿論、電極面４１３ａの幅をより小さく設定することができる。これにより、電極面４１３ａから放射された電流密度ベクトルＩがトップリング溝１５に対して奥まで届くようになり、金属析出部１９における偏った分布を抑制することができる。その結果、トップリング溝１５に嵌め込まれるピストンリングの保持性やシール性を向上させることができる。

また、本実施形態では、電極固定工程において、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とを溶接（本実施形態ではスポット溶接）により固定する。

このように、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とを溶接により固定することで、電極部材４１３への通電をより確実なものとし、被処理部材であるピストン１の品質を向上させることができる。

また、本実施形態に係る電極４は、陽極に配置され、被処理部材であるピストン１に形成された被処理部としての溝部であるトップリング溝１５に対して、電解液を介して電解処理を施す電解処理用電極であって、電解液の中でトップリング溝１５に放電可能な電極部としての電極構成体４１と、電極構成体４１を支持する電極支持部としての電極ホルダ４２と、を有し、電極構成体４１は、バルブ金属によってトップリング溝１５に対応する板状に形成され、電極構成体４１の端面に、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面４１３ａが、電解液に露出可能に設けられている。

このように、本実施形態では、電極４を構成する電極構成体４１の一部が、バルブ金属により形成されている。このため、電極構成体４１の全体を白金のような不溶性金属（貴金属）で形成する場合に比べて、不溶性金属の使用量を削減でき、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

加えて、本実施形態では、被処理部材の一例としてピストン１が例示され、被処理部としての溝部が環状に形成されているため、これに対応して、電極４がほぼリング状に形成されている。しかし、例えば被処理部である溝部が直線状に形成されている場合、電極４は、溝部に対向可能となる真っ直ぐな板状に形成されていればよく、本実施形態のように、リング状に形成されている必要はない。換言すれば、本発明に係る電解処理用電極は、本実施形態で例示したような環状の溝部のみならず、非環状の溝部の電解処理にも適用可能である。

〔第２実施形態〕
図１８〜図２１は本発明に係る電解処理用電極及び製造方法の第２実施形態を示し、前記第１実施形態に係る電極構成体４１の構成を変更したものである。なお、かかる変更点以外の基本的な構成については前記第１実施形態と同様であるため、該第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を省略する。

（電極構成体の構成）
図１８は、図７のＡ−Ａ線に沿って切断した電極４の縦断面図に相当する図である。図１９は、本実施形態に係る電極４の分解斜視図を示し、図２０は、図１９に示す電極４を組み立ててなる電極４の平面図を示している。また、図２１は、図１８の要部拡大図を示している。なお、各図の説明では、電極４の中心軸線Ｘに沿う方向を「軸方向」、電極４の中心軸線Ｘに直交する方向を「径方向」、電極４の中心軸線Ｘ周りの方向を「周方向」として説明する。

図１８〜図２１に示すように、本実施形態においては、電極構成体４１が、ほぼリング板状の電極部材４１３と、該電極部材４１３の外周側に配置されるほぼリング板状のスペーサ４１４と、電極部材４１３とスペーサ４１４を上下から挟み込む第１、第２保持プレート４１１，４１２と、で構成される。電極部材４１３は、第１、第２保持プレート４１１，４１２の外径よりも小さい外径に設定されると共に、第１、第２保持プレート４１１，４１２の内径とほぼ同等の内径に設定されている。一方、スペーサ４１４は、いわゆるバルブ金属、例えばチタン（Ｔｉ）により形成されていて、電極部材４１３の外径と同等な内径を有すると共に、第１、第２保持プレート４１１，４１２の外径と同等な外径を有し、かつ電極部材４１３の厚さと同等な厚さに設定されている。そして、図２０に示すように、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とは、第１実施形態と同様に、スポット溶接によって溶着されている。すなわち、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とは、周方向に沿ってほぼ等間隔に設けられる複数（本実施形態では１６箇所）の溶接部４１５を介して接合されている。また、第１、第２保持プレート４１１，４１２とスペーサ４１４とは、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３と同様に、スポット溶接によって溶着されている。すなわち、第１、第２保持プレート４１１，４１２とスペーサ４１４とは、周方向に沿ってほぼ等間隔に設けられる複数（２箇所）の溶接部４１５を介して接合されている。

（電極構成体の製造方法）
本実施形態に係る電極構成体４１は、以下の工程により製造される。まず、プレート形成工程において、いわゆるバルブ金属であるチタン（Ｔｉ）により、第１、第２保持プレート４１１，４１２が形成される。また、電極形成工程において、不溶性金属である白金（Ｐｔ）により、電極部材４１３が形成される。また、スペーサ形成工程において、バルブ金属であるチタン（Ｔｉ）により、スペーサ４１４が形成される。その後、電極挟み工程において、スペーサ４１４を外周側に配置すると共に、電極部材４１３を内周側に配置して、かつ電極部材４１３の内側端部を外部に露出させた状態で、電極部材４１３とスペーサ４１４とが、第１、第２保持プレート４１１，４１２によって挟み込まれる。最後に、電極固定工程において、電極部材４１３及びスペーサ４１４と第１、第２保持プレート４１１，４１２とがスポット溶接により接合され、電極構成体４１が完成する。なお、電極固定工程では、第１溶接工程において、第１、第２保持プレート４１１，４１２とスペーサ４１４とがスポット溶接によって接合され、第２溶接工程において、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とがスポット溶接によって接合される。

図２２は、図７のＡ−Ａ線に沿って切断した断面に相当する図であり、電極部材４１３を変更してなる電極構成体４１の他例を表した当該電極構成体４１の縦断面図を示している。

前記第１実施形態と同様、電極構成体４１の電極部材４１３は、不溶性金属単体で形成されている必要はなく、例えば図２２に示すように、所定の材料（本実施形態ではチタン（Ｔｉ））により形成される基材４１３ｂを不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜４１３ｃで被覆することにより形成することも可能である。換言すれば、電極部材４１３は、第１、第２保持プレート４１１，４１２との当接面が、不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜４１３ｃにより被覆され、この被覆を介して第１、第２保持プレート４１１，４１２と溶接によって接合されていてもよい。なお、不溶性金属の皮膜としては、例えば白金めっきが挙げられる。この白金めっきの膜厚については、２〜５μｍに設定されることが望ましい。また、不溶性化合物の皮膜としては、酸化イリジウム皮膜や酸化ルテニウム皮膜などが挙げられる。この酸化イリジウム皮膜や酸化ルテニウム皮膜の膜厚については、２〜１０μｍに設定されることが望ましい。

（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態では、電極形成工程において形成される電極部材４１３は、第１、第２保持プレート４１１，４１２の外径よりも小さい外径に設定され、電極挟み工程よりも前に、電極部材４１３の外径と同等な内径を有すると共に、第１、第２保持プレート４１１，４１２の外径と同等な外径を有し、かつ電極部材４１３の厚さと同等な厚さに設定されたスペーサを形成するスペーサ形成工程が設けられている。

このように、本実施形態に係る電極構成体４１は、電極部材４１３の外周側にスペーサ４１４が設けられていて、この電極部材４１３及びスペーサ４１４を第１、第２保持プレート４１１，４１２により挟み込む構成となっている。これにより、スペーサ４１４の分だけ不溶性金属の使用量を削減でき、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

〔第３実施形態〕
図２３、図２４は本発明に係る電解処理用電極及び製造方法の第３実施形態を示し、前記第１実施形態に係る電極構成体４１の構成を変更したものである。なお、かかる変更点以外の基本的な構成については前記第１実施形態と同様であるため、該第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を省略する。

（電極構成体の構成）
図２３は、図７のＡ−Ａ線に沿って切断した電極４の縦断面図に相当する図である。また、図２４は、図２３の要部拡大図を示している。なお、本図の説明では、電極４の中心軸線Ｘに沿う方向を「軸方向」、電極４の中心軸線Ｘに直交する方向を「径方向」、電極４の中心軸線Ｘ周りの方向を「周方向」として説明する。

図２３、図２４に示すように、本実施形態に係る電極構成体４１では、前記第２実施形態に係るスペーサ４１４が、第１保持プレート４１１と一体に形成されている。すなわち、本実施形態では、第１保持プレート４１１の第２保持プレート４１２との対向端部であって電極部材４１３の外周側の領域に、前記第２実施形態に係るスペーサ４１４に相当するスペーサ部４１６が、第１保持プレート４１１と一体に設けられている。このスペーサ部４１６は、電極部材４１３の外径と同等な内径を有すると共に、第１、第２保持プレート４１１，４１２の外径と同等な外径を有し、かつ電極部材４１３の厚さと同等な厚さを有する。また、このスペーサ部４１６が設けられることで、スペーサ部４１６の内周側には、電極部材４１３を受容する凹状の電極受容部４１７が、径方向内側に向かって開口形成されている。

（電極構成体の製造方法）
本実施形態に係る電極構成体４１は、以下の工程により製造される。まず、プレート形成工程において、いわゆるバルブ金属であるチタン（Ｔｉ）により、第１、第２保持プレート４１１，４１２が形成される。また、電極形成工程において、不溶性金属である白金（Ｐｔ）により、電極部材４１３が形成される。その後、電極挟み工程において、第１保持プレート４１１の電極受容部４１７に電極部材４１３が配置され、電極部材４１３の内側端部を外部に露出させた状態で、電極部材４１３が第１、第２保持プレート４１１，４１２により挟み込まれる。最後に、電極固定工程において、第１、第２保持プレート４１１，４１２と電極部材４１３とがスポット溶接により接合され、電極構成体４１が完成する。

図２５は、図７のＡ−Ａ線に沿って切断した断面に相当する図であり、電極部材４１３を変更してなる電極構成体４１の他例を表した当該電極構成体４１の縦断面図を示している。

前記第１実施形態と同様、電極構成体４１の電極部材４１３は、不溶性金属単体で形成されている必要はなく、例えば図２５に示すように、所定の材料（本実施形態ではチタン（Ｔｉ））により形成される基材４１３ｂを不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜４１３ｃで被覆することにより形成することも可能である。換言すれば、電極部材４１３は、第１、第２保持プレート４１１，４１２との当接面が、不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜４１３ｃにより被覆され、この被覆を介して第１、第２保持プレート４１１，４１２と溶接によって接合されていてもよい。なお、不溶性金属の皮膜としては、例えば白金めっきが挙げられる。この白金めっきの膜厚については、２〜５μｍに設定されることが望ましい。また、不溶性化合物の皮膜としては、酸化イリジウム皮膜や酸化ルテニウム皮膜などが挙げられる。この酸化イリジウム皮膜や酸化ルテニウム皮膜の膜厚については、２〜１０μｍに設定されることが望ましい。

（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態では、前記第２実施形態に係るスペーサ４１４と第１保持プレート４１１とが一体に形成されている。これにより、電極構成体４１の構成部品点数が削減され、電極構成体４１の製造工程においてスペーサ形成工程や第１溶接工程を省略することができ、被処理部材であるピストン１の製造コストをさらに低減することができる。

〔第４実施形態〕
図２６〜図２９は本発明に係る電解処理用電極及び製造方法の第４実施形態を示し、前記第１実施形態に係る電極４の構成を変更したものである。なお、かかる変更点以外の基本的な構成については前記第１実施形態と同様であるため、該第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を省略する。

（電極の構成）
図２６は、本実施形態に係る電極４の斜視図を示している。図２７は、図２６のＢ−Ｂ線に沿って切断した電極４の縦断面図を示し、図２７は、図２６の要部拡大図を示している。なお、各図の説明では、電極４の中心軸線Ｘに沿う方向を「軸方向」、電極４の中心軸線Ｘに直交する方向を「径方向」、電極４の中心軸線Ｘ周りの方向を「周方向」として説明する。

図２６、図２７に示すように、本実施形態に係る電極４では、前記第１実施形態に係る電極構成体４１と電極ホルダ４２とが一体に形成されている。すなわち、本実施形態では、電極ホルダ４２の内周側の端部に、電極構成体４１が一体に設けられている。

電極ホルダ４２は、外周側に環状に形成される比較的厚肉の厚肉部４２５と、この厚肉部４２５の内周側に環状に形成される比較的薄肉の薄肉部４２６と、この薄肉部４２６と厚肉部４２５との間を接続する接続部４２７と、を有する。接続部４２７は、上下両側において厚肉部４２５側から薄肉部４２６側へ向かって厚さが徐々に小さくなる円錐テーパ状に形成されている。

電極構成体４１は、図２８に示すように、薄肉部４２６の内周側の端部に軸方向断面が内周側に向かって先細るように設けられた基部４１８と、この基部４１８の内周側の端面に設けられた電極部材４１３と、を有する。基部４１８は、薄肉部４２６と一体に形成され、基部４１８の内側端部には、上下両側において外周側から内周側へ向かって断面の厚さが徐々に小さくなる円錐テーパ状の１対のテーパ部４１９，４１９が形成されている。そして、このテーパ部４１９，４１９よりも内周側の端面に、不溶性金属又は不溶性化合物を被覆してなる電極部材４１３の電極面４１３ａが、外部に露出するように一体に設けられている。

なお、第１実施形態と同様に、不溶性金属の皮膜には、例えば白金めっきが挙げられ、不溶性化合物の皮膜には、酸化イリジウム皮膜及び酸化ルテニウム皮膜などが挙げられる。また、第１実施形態と同様に、白金めっきの膜厚は、２〜５μｍに設定されることが望ましく、酸化イリジウム皮膜及び酸化ルテニウム皮膜の膜厚は、２〜１０μｍに設定されることが望ましい。

（電極の製造方法）
図２９は、本実施形態に係る電極４の製造工程を表した図であって、（ａ）は基部形成工程、（ｂ）はマスキング工程、（ｃ）は皮膜形成工程、（ｄ）はマスキング除去工程、（ｅ）はテーパ形成工程を表した図２８に相当する拡大断面図を示している。

本実施形態に係る電極４は、図２９に示す以下の工程に基づいて製造される。まず、基部形成工程において、電極ホルダ４２の内周側の端部に、リング状の基部４１８を一体に形成した後、マスキング工程において、基部４１８の内周側の端部を残した状態で、基部４１８の表面をマスキングしてなるマスキング部４１０を形成する。続いて、被覆工程において、マスキング部４１０が形成されていない基部４１８の表面を不溶性金属又は不溶性化合物により被覆して、基部４１８の内側端部に電極部材４１３を一体に設ける。その後、基部４１８の内周側の端部の上下両側縁に、1対のテーパ部４１９，４１９を形成し、このテーパ部４１９，４１９の内周側に電極部材４１３を残存させることにより、電極４が完成する。

（本実施形態に係る電解析出処理）
図３０は、本実施形態に係る電極４を用いて電解析出処理を行った際の通電時の状態を表した図であり、（ａ）は電解処理装置の電極面４１３ａ近傍を拡大して表示した電解処理装置の要部拡大図、（ｂ）は同図（ａ）に示す電解処理装置によって電解析出処理が施されたトップリング溝を拡大して表示した同図（ａ）の拡大図を示している。

図３０（ａ）に示すように、本実施形態に係る電解処理装置でも、前記第１実施形態と同様に、電極４のうち電極本体を構成する電極部材４１３の厚さＷ３、すなわち電極面４１３ａの厚さＷ３が、トップリング溝１５の溝幅Ｗｘの１／２以下に設定されている。このように、トップリング溝１５の溝幅Ｗｘに対し十分に小さい厚さＷ３に設定された電極部材４１３の電極面４１３ａから放射された電流密度ベクトルＩは、図３０（ｂ）に示すように、トップリング溝１５の奥まで届くようになり、開口部の近傍に集中してしまうおそれがなくなる。換言すれば、トップリング溝１５に形成される金属析出部１９が、トップリング溝１５の奥側から開口側に向かって徐々に厚く形成されることになり、当該金属析出部１９が開口部の近傍に集中してしまうおそれがなくなる。これにより、金属析出部１９の偏った分布が解消され、トップリング溝１５内に嵌め込まれるピストンリングの保持性やシール性を向上させることができる。

（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態では、電極構成体４１は、内周側に向かって断面が先細りとなる基部４１８を有し、基部４１８の内側端面には、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面４１３ａが形成されている。

このように、本実施形態では、電極構成体４１と電極ホルダ４２とが一体的に設けられていて、基部４１８の内側端面に不溶性金属又は不溶性化合物を被覆することによって電極構成体４１が形成されている。このため、電極構成体４１と電極ホルダ４２とを別体に形成する場合に比べて、電極４の製造工程を削減でき、電極４の生産性の向上が図れる。また、電極面４１３ａについても、基部４１８の内側端面に形成した不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜によって形成されることから、電極構成体４１の全体を白金のような不溶性金属（貴金属）で形成する場合に比べて、不溶性金属の使用量を削減でき、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態に係る電極４の製造方法は、リング状の基部４１８を形成する基部形成工程と、基部４１８の少なくとも内周面を残した状態で、基部４１８の表面をマスキングするマスキング工程と、マスキングがされていない基部４１８の表面を不溶性金属又は不溶性化合物によって被覆する被覆工程と、基部４１８の内周側の端部に、内周側に向かって断面が先細りとなるテーパ部を形成するテーパ形成工程と、を含む。

このように、本実施形態によれば、電極面４１３ａの形成にあたって、基部４１８の内側端面に形成した不溶性金属又は不溶性化合物の皮膜により形成されることから、電極構成体４１の全体を白金のような不溶性金属（貴金属）で形成する場合に比べて、不溶性金属の使用量を削減でき、被処理部材であるピストン１の製造コストを低減することができる。

本発明に係る電極４は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の作用効果を奏し得る形態であれば、適用対象である被処理部材の仕様等に応じて自由に変更可能である。

特に、前記実施形態においては、電極４の適用の一例として、ピストン１のトップリング溝１５の電解処理への適用を例示したが、当該電極４は、環状に形成されたピストン１のトップリング溝１５のみならず、例えば直線状に形成された溝部など、種々の態様の溝部について適用可能であることは言うまでもない。

以上説明した実施形態に基づく電解処理用電極としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、当該電解処理用電極は、その１つの態様において、陽極に配置され、円筒形状の被処理部材の外周面に円周方向に沿って環状に形成されてなる被処理部としての溝部に対し、電解液を介して電解処理を施す電解処理用電極であって、前記電解液の中で前記溝部に放電可能な電極部と、前記電極部を支持するリング状の電極支持部と、を有し、前記電極部は、バルブ金属によって前記溝部を包囲するリング状に形成され、前記電極部の内周面に、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面が、前記電解液に露出可能に設けられている。

前記電解処理用電極の好ましい態様において、前記電極部と前記電極支持部とは別体に構成され、前記電極部は、リング板状に形成された１対の保持プレートと、前記１対の保持プレートに挟み込まれ、前記１対の保持プレートの内径とほぼ同じ内径に形成された電極部材と、を有する。

別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記電極部材は、不溶性金属によってリング板状に形成され、又は、リング板状の基材に不溶性金属もしくは不溶性化合物を被覆して形成されている。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記電極部材は、白金で形成されている。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記電極部の厚さは、前記電極支持部の厚さよりも薄く形成されている。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記１対の保持プレートは、第１保持プレートと第２保持プレートとを有し、前記電極部材の厚さは、前記第１、第２保持プレートの厚さよりも小さく設定されている。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記第１、第２保持プレートと前記電極部材とは、互いに溶着されている。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記電極部と前記電極支持部とは別体に構成され、前記電極部は、第１保持プレートと第２保持プレートに分割して形成されたリング板状の保持プレートと、前記第１保持プレートと前記第２保持プレートとに挟み込まれ、前記第１保持プレート及び前記第２保持プレートとの当接面に不溶性金属又は不溶性化合物が被覆された電極部材と、を有する。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記第１保持プレートと前記第２保持プレートとは、前記被覆を介して溶着されている。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の態様のいずれかにおいて、前記電極部は、内周側に向かって断面が先細りとなる基部を有し、前記基部の内側端面には、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面が形成されている。

また、前述した実施形態に基づく電解処理用電極の製造方法としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、当該電解処理用電極の製造方法は、前記１対の保持プレートを形成するプレート形成工程と、不溶性金属で形成され、前記１対の保持プレートの内径とほぼ同じ内径に形成された前記電極部材を形成する電極形成工程と、前記電極部材の内側端部を外部へと露出させた状態で、前記電極部材を前記１対の保持プレートによって挟み込む電極挟み工程と、前記１対の保持プレートと前記電極部材とを固定する電極固定工程と、を含む。

前記電解処理用電極の製造方法の好ましい態様において、前記電極固定工程では、前記１対の保持プレートと前記電極部材とを溶接によって固定する。

別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の製造方法の態様のいずれかにおいて、前記溶接は、スポット溶接である。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の製造方法の態様のいずれかにおいて、前記電極形成工程で形成される前記電極部材は、前記１対の保持プレートの外径よりも小さい外径に設定され、前記電極挟み工程よりも前に、前記電極部材の外径と同等な内径を有すると共に、前記１対の保持プレートの外径と同等な外径を有し、かつ前記電極部材の厚さと同等な厚さに設定されたスペーサを形成するスペーサ形成工程を含む。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の製造方法の態様のいずれかにおいて、前記電極固定工程は、前記１対の保持プレートと前記スペーサとを溶接により固定する第１溶接工程と、前記１対の保持プレートと前記電極部材とを溶接により固定する第２溶接工程と、を含む。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の製造方法の態様のいずれかにおいて、前記電極支持部及び前記スペーサは、チタンによって形成され、前記電極部材は、白金によって形成されている。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の製造方法の態様のいずれかにおいて、リング状の前記基部を形成する基部形成工程と、前記基部の少なくとも内周面を残した状態で、前記基部の表面をマスキングするマスキング工程と、前記マスキングがされていない前記基部の表面を不溶性金属又は不溶性化合物によって被覆する被覆工程と、前記基部の内周側の端部に、内周側に向かって断面が先細りとなるテーパ部を形成するテーパ形成工程と、を含む。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の製造方法の態様のいずれかにおいて、前記基部は、バルブ金属によって形成され、前記不溶性金属は、白金である。

さらに別の好ましい態様では、前記電解処理用電極の製造方法の態様のいずれかにおいて、前記基部は、バルブ金属によって形成され、前記不溶性化合物は、酸化イリジウム又は酸化ルテニウムである。

また、別の観点から、前述した実施形態に基づく電解処理用電極は、その一態様として、陽極に配置され、被処理部材に形成された被処理部としての溝部に対して、電解液を介して電解処理を施す電解処理用電極であって、前記電解液の中で前記溝部に放電可能な電極部と、前記電極部を支持する電極支持部と、を有し、前記電極部は、バルブ金属によって前記溝部に対応する板状に形成され、前記電極部の端面に、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面が、前記電解液に露出可能に設けられている。

１…ピストン（被処理部材）、１５…トップリング溝（溝部）、４１…電極構成体（電極部）、４２…電極ホルダ（電極支持部）、４１１…第１保持プレート、４１２…第２保持プレート、４１３…電極部材、４１３ａ…電極面、４１４…スペーサ、

Claims (12)

1. 陽極に配置され、円筒形状の被処理部材の外周面に円周方向に沿って環状に形成されてなる被処理部としての溝部に対し、電解液を介して電解処理を施す電解処理用電極であって、
   前記電解液の中で前記溝部に放電可能な電極部と、
   前記電極部を支持するリング状の電極支持部と、
   を有し、
   前記電極部は、バルブ金属によって前記溝部を包囲するリング状に形成され、
   前記電極部の内周面に、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面が、前記電解液に露出可能に設けられている、
   ことを特徴とする電解処理用電極。
2. 前記電極部と前記電極支持部とは別体に構成され、
   前記電極部は、リング板状に形成された１対の保持プレートと、前記１対の保持プレートに挟み込まれ、前記１対の保持プレートの内径とほぼ同じ内径に形成された電極部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電解処理用電極。
3. 前記電極部材は、不溶性金属によってリング板状に形成され、又は、リング板状の基材に不溶性金属もしくは不溶性化合物を被覆して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電解処理用電極。
4. 前記１対の保持プレートは、第１保持プレートと第２保持プレートとを有し、
   前記電極部材の厚さは、前記第１、第２保持プレートの厚さよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電解処理用電極。
5. 前記第１、第２保持プレートと前記電極部材とは、互いに溶着されていることを特徴とする請求項４に記載の電解処理用電極。
6. 前記電極部と前記電極支持部とは別体に構成され、
   前記電極部は、第１保持プレートと第２保持プレートに分割して形成されたリング板状の保持プレートと、前記第１保持プレートと前記第２保持プレートとに挟み込まれ、前記第１保持プレート及び前記第２保持プレートとの当接面に不溶性金属又は不溶性化合物が被覆された電極部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電解処理用電極。
7. 前記電極部は、内周側に向かって断面が先細りとなる基部を有し、
   前記基部の内側端面には、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電解処理用電極。
8. 請求項２に記載の電解処理用電極の製造方法であって、
   前記１対の保持プレートを形成するプレート形成工程と、
   不溶性金属で形成され、前記１対の保持プレートの内径とほぼ同じ内径に形成された前記電極部材を形成する電極形成工程と、
   前記電極部材の内側端部を外部へと露出させた状態で、前記電極部材を前記１対の保持プレートによって挟み込む電極挟み工程と、
   前記１対の保持プレートと前記電極部材とを固定する電極固定工程と、
   を含むことを特徴とする電解処理用電極の製造方法。
9. 前記電極固定工程では、前記１対の保持プレートと前記電極部材とを溶接によって固定することを特徴とする請求項８に記載の電解処理用電極の製造方法。
10. 前記電極形成工程で形成される前記電極部材は、前記１対の保持プレートの外径よりも小さい外径に設定され、
    前記電極挟み工程よりも前に、前記電極部材の外径と同等な内径を有すると共に、前記１対の保持プレートの外径と同等な外径を有し、かつ前記電極部材の厚さと同等な厚さに設定されたスペーサを形成するスペーサ形成工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の電解処理用電極の製造方法。
11. リング状の前記基部を形成する基部形成工程と、
    前記基部の少なくとも内周面を残した状態で、前記基部の表面をマスキングするマスキング工程と、
    前記マスキングがされていない前記基部の表面を不溶性金属又は不溶性化合物によって被覆する被覆工程と、
    前記基部の内周側の端部に、内周側に向かって断面が先細りとなるテーパ部を形成するテーパ形成工程と、
    を含むことを特徴とする請求項７に記載の電解処理用電極の製造方法。
12. 陽極に配置され、被処理部材に形成された被処理部としての溝部に対して、電解液を介して電解処理を施す電解処理用電極であって、
    前記電解液の中で前記溝部に放電可能な電極部と、
    前記電極部を支持する電極支持部と、
    を有し、
    前記電極部は、バルブ金属によって前記溝部に対応する板状に形成され、
    前記電極部の端面に、不溶性金属又は不溶性化合物からなる電極面が、前記電解液に露出可能に設けられている、
    ことを特徴とする電解処理用電極。