JP2696197B2

JP2696197B2 - 連続電解研磨方法及び連続電解研磨装置

Info

Publication number: JP2696197B2
Application number: JP5213202A
Authority: JP
Inventors: 正文野村; 義治菊池; 猛雄沖
Original assignee: Yuken Industry Co Ltd
Current assignee: Yuken Industry Co Ltd
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH0760549A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解電極（単に「電
極」と称することがある。）に加工物を対面させて、電
極／加工物間に電解液を介在させて連続的に電解研磨を
する方法及び装置に関する。特に、金属表面に高度の平
滑性・物性が要求される製品、例えば、半導体製造設
備、超高真空機器、原子力関係設備、電子部品等の金属
材料の鏡面加工に好適な発明である。

【０００２】本発明で使用する用語を下記に定義する。

【０００３】ヤッケ層…加工物の電気化学的溶解によっ
て発生する金属イオンとその他の電解液組成物によって
構成される高電気抵抗層を言う。

【０００４】

【従来の技術】電解研磨は、機械的仕上げ方法のよう
に、加工時の力及び熱による加工変質層を加工物の表面
に生じさせないで平滑面が得られるため、また、銅やア
ルミニウム等の軟質の金属の研磨も容易であるため、上
記高度の表面物性が要求される金属製品の研磨方法とし
て着目されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そして、電解研磨を連
続的に行うには、加工物を電解研磨槽内を連続的に搬送
させる必要がある。

【０００６】この際、加工物を陽極に帯電させる必要が
あるために、ブラシ等の接触式給電手段を必要とした。
接触式給電手段は不安定で、異常放電や加工物の損傷が
発生し易く、生産性の見地から望ましくない。

【０００７】また、陰極と接続される電解電極には、電
解溶出物が電析・堆積する（この析出物を電解析出物と
言う。）ため、定期的に該電解析出物を除去する必要が
ある。電解析出物の存在により、加工物と電極間の実質
的距離が変動して電解性能に影響を与えるとともに、極
端な場合は、電解析出物が加工物に接触してショートす
ることがあるためである。この電解析出物の除去は、電
解研磨を停止して、または、電極切替により行う必要が
あり、生産性または電極消耗、等の見地から望ましくな
い。

【０００８】本発明は、上記にかんがみて、加工物への
給電を非接触式ででき、また、電解電極に電析・堆積す
る電解溶解物の除去も電解研磨を停止して行う必要がな
い連続電解研磨方法及び連続研磨装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の連続電解研磨方
法及びそれに使用する装置は、上記課題を、下記構成に
より解決するものである。

【００１０】（１）本発明の連続電解研磨方法は、電
解電極に加工物を対面させて、電極／加工物間に電解液
を循環させて連続的に電解研磨をするに際して、陽極に
接続される給電電極及び陰極に接続される電解電極を順
接して、加工物を各電極の電極面に沿って非接触状態で
移動させることにより、加工物を給電電極の対面部位で
電解液を介してマイナスに帯電させるとともに、電解電
極の対面部位で電解液を介してプラスに帯電させること
により電解研磨をさせ、電解電極を回転電極として、電
解電極に電析・堆積する電解析出物を電解液非接触部位
で除去することを特徴とする。

【００１１】(2) 本発明の連続電解研磨装置は、上記電
解研磨方法に使用する装置であって、給電電極が一側ま
たは両側に配された給電槽と、回転陽極電極が一側また
は両側に配された研磨槽と、給電槽と研磨槽との各電極
の極面に沿って加工物を移動させる加工物搬送手段と、
各電極と加工物との対面間に電解液を循環させる電解液
循環手段と、回転陽極電極に電析・堆積する電解析出物
を除去する電解析出物除去手段とを備えてなることを特
徴とする。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の方法及び装置を、図例に基づ
いて詳細に説明をする。なお、本発明は、下記実施例に
限られることなく、特許請求の範囲に記載される範囲内
で種々の態様に及ぶものである。

【００１３】また、給電槽及び研磨槽を横型とし、加工
物の搬送方向は水平したが、給電槽及び研磨槽は縦型・
斜設型とし処理物の搬送方向も垂直・斜めでもよい。ま
た、電極と加工物の対面方向は左右方向としたが、上下
方向であってもよい。

【００１４】＜実施例１＞ (1) 図１に本実施例に使用する両面処理タイプの連続電
解研磨装置のモデル図を示す。

【００１５】基本的には、平板状の給電電極１、１が両
側に配された給電槽３と、水平回転する回転電解電極５
が両側に配された研磨槽７と、給電槽３と研磨槽７との
各電極の極面に沿って加工物Ｗを移動させる加工物搬送
手段（搬送ローラ）９、９と、給電電極１、１及び回転
電解電極５と加工物Ｗとの対面間に電解液Ｅを循環させ
る電解液循環手段（ポンプ）１１、１１とからなり、回
転電解電極５に電析・堆積する電解析出物を除去する電
解析出物除去手段（スクレーパ）１３が付設された構成
である。そして、直流電源１５の陽極側に給電電極１が
接続され、陰極側が回転電解電極５が接続されている。

【００１６】給電電極１は、通常、不溶性電極である白
金等を使用する。また、回転電解電極５は陰極側に接続
されるため不溶性電極である必要はなく、通常、耐食性
を有するステンレス鋼等を使用する。また、回転電解電
極５、５は、モータ６で駆動されるようになっている。
また、給電槽３及び研磨槽７の材質は、セラミック等の
不良導体を使用し、各槽の搬入口３ａ、７ａ、及び、搬
出口３ｂ、７ｂは、通常、加工物が接触しない範囲で可
及的に塞ぐようにする。

【００１７】加工物搬送手段５は、図例では、ローラで
あるが、ベルト等であってもよい。

【００１８】また、電解溶解物除去手段１３は、スクレ
ーパに限定されず、薬液除去、ローラ除去、等任意であ
る。

【００１９】なお、直流電源１５は、図示しないが直列
可変抵抗を備え、電圧調整可能とされている。さらに、
ポンプ１１、モータ６等の駆動電源は、通常、交流電源
を使用する。

【００２０】(2) 次に、上記装置を使用しての本発明の
電解研磨を行う方法を説明する。

【００２１】本発明の方法は、電解電極５に加工物Ｗを
左右方向で対面させて、電極／加工物間に電解液Ｅを介
在させて連続的に電解研磨をすることを前提とする。

【００２２】このとき、加工物Ｗと給電電極１及び電
解電極５との間隔は、加工物・電解液の種類・大きさに
より異なるが、通常、０．５〜３０ｍｍとする。

【００２３】加工物Ｗとしては、Ｆｅ系・Ａｌ系・Ｃｕ
系・Ｎｉ系・Ｔｉ系の金属及び合金等、電解研磨可能な
ものなら特に限定されない。加工物Ｗの形態は、本実施
例では、帯板状のものを使用した例を示したが、帯板に
他の凹凸やパンチ孔をプレス、エッチング等により付加
したもの、さらには、ワイヤー状のものでもよい。

【００２４】電解液としては、通常、硝酸ソーダ、塩化
ナトリウム、リン酸、塩化カリ、等の中性・酸性・アル
カリ性、のもの等、適宜使用できる。特に、給電側の電
解液は、電解質を含み、且つ、加工物に悪影響を与えな
いものなら特に限定されるものではない。

【００２５】そして、ポンプ１１を駆動させて給電槽３
内及び研磨槽７内に電解液Ｅを循環させる。回転電解電
極５をモータ６を起動させて回転させるとともに直流電
源１５をオンとする。この状態で、搬送ローラ９を駆動
させて、加工物（図例では帯板鋼板）Ｗを搬送させる。

【００２６】ここで、印加電圧は、電解液、加工物／電
極の対向面間距離により異なるが、１５〜２００Ｖとす
る。１５Ｖ未満では電解力が小さく、バリ取り、及び、
粗研磨の作業効率が低い。２００Ｖを越えると、加工物
の表面荒れの原因となる異常放電が発生し易い。

【００２７】電解液Ｅの流量は、加工物Ｗの処理平板面
上で、ヤッケ層をほとんど減失させない程度ならよく、
通常、５０cm／秒以下、望ましくは、１０cm／秒以下と
する。

【００２８】すると、加工物Ｗは給電電極１及び電解
電極５の電極面に沿って非接触状態で移動することとな
り、給電電極１の対面部位で電解液Ｅを介してマイナス
に帯電されるとともに、電解電極５の対面部位で電解液
Ｅを介してプラスに帯電されて電解研磨される。このと
き、電解電極５と加工物Ｗの対抗面間では低電流密度／
低流速領域となるように、電解液Ｅの循環流の条件（電
解電極５と加工物Ｗの対向面間距離、加工物Ｗの搬送速
度も含めて）が設定されており、高電気抵抗層であるヤ
ッケ層が成長して鏡面研磨される。即ち、鏡面化は、ヤ
ッケ層の存在により、金属の電解溶出量は、凹部と凸部
でほとんど変わらないとともに、ヤッケ層の存在により
電解溶出した金属イオンが拡散せず、凹部に蓄積して該
部が平滑面となるためである。

【００２９】また、加工物（帯板）の上下端縁は、鋭端
であるため、電流が優先的に流れるため、大きな凹凸を
平滑化する粗研磨により角取りが行われる。なお、角取
りが不必要な場合は、該部位をマスキングすればよい。

【００３０】そして、回転電解電極５に電析・堆積する
電解析出物は、電解液非接触部位で、即ち研磨槽７の外
側で、スクレーパ１３により除去される。

【００３１】＜実施例２＞ (1) 図２に本発明の方法に使用する片面処理タイプの電
解研磨装置のモデル図を示す。

【００３２】実施例１において、各電極を片面とし、且
つ、電解液の循環流の方向を水平方向とし、さらに、加
工物を孔あき帯板鋼板としたものである。実施例１と同
一部分については同一図符号を、対応する部分について
は、実施例１の図符号に接尾辞Ａを付した。

【００３３】基本的には、平板状の給電電極１Ａが一側
に配された給電槽３Ａと、垂直回転する回転電解電極５
Ａが一側に配された研磨槽７Ａと、給電槽３Ａと研磨槽
７Ａとの各電極の極面に沿って加工物Ｗを移動させる加
工物搬送手段（搬送ローラ９Ａとガイド部材１０）と、
給電電極１Ａ及び回転電解電極５Ａと加工物Ｗとの対面
間に電解液Ｅを循環させる電解液循環手段（ポンプ）１
１、１１とからなり、回転電解電極５に電析・堆積する
電解析出物を除去する電解析出物除去手段（スクレー
パ）１３Ａが付設された構成である。そして、直流電源
１５の陽極側に給電電極１が接続され、陰極側が回転電
解電極５が接続されている。

【００３４】(2) 次に、上記装置を使用しての本発明の
電解研磨を行う方法を説明する。

【００３５】実施例１と同様にして、ポンプ１１を駆動
させて給電槽３Ａ内及び研磨槽７Ａ内に電解液Ｅを水平
方向に循環させる。回転電解電極５Ａをモータ６を起動
させて回転させるとともに直流電源１５をオンとする。
この状態で、搬送ローラ９を駆動させて、加工物（図例
ではプレス加工された孔あきストリップ）ＷＡを搬送さ
せる。

【００３６】すると、板存在（中実）部位ｓでは、低流
速領域となり、孔明き部位ｏでは、高流速領域となる。

【００３７】すると、板存在部位ｓでは、電解液が流れ
が阻害されて、電解液の流速が小さくなり、高電気抵抗
層であるヤッケ層が成長するため、実施例１と同様にし
て鏡面研磨される。

【００３８】また、孔部周縁、バリ部、及び上下端縁で
は先端が鋭端で優先的に大きな電流流れが発生する。こ
のため、孔部周縁及び上下端縁の角取り、さらにはバリ
取りも同時的に行われる。特に、孔明き部位ｏでは、電
解液の流速が大きく、高電気抵抗層であるヤッケ層の成
長が阻止されるため、その研磨作用は顕著となる。

【００３９】なお、回転電解電極５に対する給電は、上
記両実施例ともに、ブラシ等の接触式で行うが、回転電
解電極５は、加工物と異なり損傷を受けても、ほとんど
問題がなく、且つ、取り替えもきくため、研磨の生産性
にほとんど悪影響を与えない。

【００４０】

【発明の作用・効果】本発明の電解研磨方法及びそれに
使用する装置は、上記のような構成により、搬送物への
給電を電解液を介しておこなうことができるとともに、
電解研磨に際して電解電極に電析・堆積する電解析出物
を連続的にスクレーパ等により除去できる。従って、加
工物への給電を非接触式ででき、また、電解電極に電析
・堆積する電解溶解物の除去も電解研磨を停止して行っ
たり、電極切替をしたりする必要がない。よって、電解
研磨の生産性を向上させることができる。

【００４１】また、本発明の方法及び装置を、プレスで
打ち抜いたようなエッジ、バリを有するような孔明き帯
鋼板等に適用した場合、鏡面研磨、角取り（Ｒ面仕上
げ）、バリ取りを同時的に行え、生産性の向上にさらに
寄与する。

【００４２】本発明は、特願平４−３０１１７９号
（特開平６−１５５１６６号）に記載された電解研磨の
基本原理に基づき、加工物（金属材）のマクロ的研磨で
あるバリ取りと、ミクロ的研磨である鏡面研磨の両方の
どちらか一方を実施するか、又は両方を同時に実施する
方法と装置に関する発明である。本発明者らは、前記原
理に基づき、バッチ式研磨方法と装置を、特願平５−２
８２３８号（特開平６−２３８５１９号）で提案し、又
連続処理方法と装置を特願平５−７９７１３号（特開平
６−２８５７１９号）で提案したが、今回は、後者の連
続処理装置に対して、特に、新規な電解用の電極構造
と、加工物に対して安定に給電する方法と機構を提案す
るものである。

【００４３】そして、本発明にあっては、特願平４−３
０１１７９号に記載された電解研磨の基本原理に基づ
き、電解条件の設定を変えることにより、加工物（金属
材）のバリ取りと鏡面光沢化の双方を同時実施、又は、
これらの一方だけを任意に選択でき、電解研磨の実施に
際して極めて安定的に連続処理が可能となるものであ
る。

【００４４】

【試験例】本発明の効果を確認するために、下記試験を
行なった。

【００４５】(1) 試験方法上記実施例２の電解研磨装置を使用して、電解研磨を行
った。処理物（５０mm幅帯材）は、プレス打ち抜き済み
の孔あき伸銅帯材（真鍮： JIS H 3100 中の C2801）
を、電解研磨液は、「パクナＥ」（ユケン工業株式会社
製）を、それぞれ使用した。また、電解電極／加工物の
対面間距離：５mm、印加電圧：８０Ｖ、加工物搬送速
度：１ｍ／分とした。

【００４６】(2) 試験結果：プレス打ち抜きで発生した
孔部のエッジ・バリが取れるともに、処理前には全面が
鈍い光沢であったものが、研磨処理により鏡面光沢が得
られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用する電解研磨装置の一例を
示すモデル概略図

【図２】本発明の方法に使用する電解研磨装置の他の例
を示すモデル概略図

【符号の説明】

１、１Ａ給電電極３、３Ａ給電槽５、５Ａ回転電解電極７、７Ａ研磨槽９加工物搬送手段（搬送ローラ）１１電解液循環手段（ポンプ）１３電解析出物除去手段（スクレーパ）１５直流電源Ｅ電解液Ｗ、ＷＡ加工物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−119233（ＪＰ，Ａ) 特開平２−218515（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−54909（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−3688（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電解電極に加工物を対面させて、電極／
加工物間に電解液を循環させて連続的に電解研磨をする
に際して、陽極に接続される給電電極及び陰極に接続される電解電
極を順接して、前記加工物を前記各電極の電極面に沿っ
て非接触状態で移動させることにより、前記加工物を前
記給電電極の対面部位で前記電解液を介してマイナスに
帯電させるとともに、前記電解電極の対面部位で前記電
解液を介してプラスに帯電させることにより電解研磨を
させ、前記電解電極を回転電極として、該回転電極に電
析・堆積する電解析出物を電解液非接触部位で除去する
ことを特徴とする連続電解研磨方法。
【請求項２】請求項１の電解研磨を行う際に使用する
連続電解研磨装置であって、前記給電電極が一側または
両側に配された給電槽と、前記回転電極が一側または両
側に配された研磨槽と、前記給電槽と前記研磨槽との各
電極の極面に沿って前記加工物を移動させる加工物搬送
手段と、前記各電極と加工物との対面間に電解液を循環
させる電解液循環手段とからなり、前記回転電極に電析
・堆積する電解析出物を除去する電解析出物除去手段
と、を備えてなることを特徴とする連続電解研磨装置。