JP2925947B2 - 化成処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学薬品を用いて金属
の表面を処理し、その表面に化成皮膜を生成するために
用いられる化成処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属表面の化成処理は、一般に被塗物を
塗装する前工程として実施され、被処理物が自動車のボ
デーの場合は、ボックス形状の部位の防錆を考えてフル
ディップ式（全没式）が採用されている。フルディップ
式化成処理装置は、図５及び図６の概略図に示すよう
に、ハンガー２０にて吊りさげられた被処理物Ｗ（以下
ボデーという）をディップ槽２１の処理液２２に浸漬し
て搬送し、ボデーＷの表面を処理液２２に所定時間接触
させることによりボデー表面にリン酸亜鉛皮膜を生成す
る構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の化成処理装置においては、図５に示すように、ボデ
ーＷの部位別で処理液２２に対する浸漬時間が異なるこ
とから、それに伴いボデー表面に生成される皮膜重量
（膜厚）も異なっている。その場合、最も薄膜となる部
位（処理液２２に対する浸漬時間が最も短い部位）の皮
膜重量が規格を満足するように処理時間（ボデーＷの浸
漬開始から引き上げまでの時間）を設定する結果、図７
の皮膜分布図に示すように、最短浸漬部位以外の部位に
は過剰に化成皮膜が生成されることとなり、大幅な材料
ロスを生じていた。

【０００４】また、浸漬時間の最短部位を基準にしてボ
デーＷの処理時間を設定することから、処理時間が長く
なり、その結果として処理時間相当の搬送距離に見合う
大型（長い）のディップ槽２２が必要となり、かつ多量
の処理液を必要とすることから、設備費及び運転コスト
が高くなるという問題があった。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは皮膜生成のファク
ターが浸漬時間と接液部位流速に支配されることに着目
して被処理物と処理液の界面に界面流を発生させること
により、被処理物に生成される皮膜重量の均一化を図る
とともに処理時間の短縮化を図るようにした化成処理装
置を提供することにある。また、本発明の他の目的は前
記界面流が所期の流速となるように制御することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は次のように構成したものである。すなわ
ち、本発明は化成処理すべき被処理物をディップ槽内の
処理液に浸漬することにより被処理物表面に化成皮膜を
生成する化成処理装置であって、前記被処理物と処理液
の界面に流速１０ｍ／ｓ以上の界面流を発生させる界面
流発生装置を備えたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記のように構成された本発明の化成処理装置
においては、被処理物がディップ槽の処理液に浸漬され
て移送されるとき、界面流発生装置にて発生された界面
流により被処理物表面に生成される化成皮膜の生成作用
が促進されるが、この場合において、化成皮膜は界面流
の流速が高いほど短時間で生成される反面、生成される
皮膜重量は小さい。すなわち、本発明においては、界面
流の流速を１０ｍ／ｓよりも高い領域に設定したことに
より、部位別の浸漬時間の長短に拘らず、被処理物表面
に生成される部位別皮膜重量の格差を吸収し得るととも
に、処理時間を短縮化することが可能となった。

【０００８】

【課題を解決するための他の手段】また、他の目的を達
成するために、請求項１記載の化成処理装置において、
前記界面流の流速を検出する流速センサと、この流速セ
ンサからの検出信号に基づいて前記界面流が所期の流速
となるように前記界面流発生装置を制御する制御装置と
を備える構成とした。

【０００９】

【作用】上記構成を採用したときは、流速センサによる
検出信号が界面流の流速データとして制御装置に取り込
まれ、界面流が常に所期の流速となるよう界面流発生装
置が制御される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本実施例に係る化成処理装置の概
略縦断面図であり、図２は化成処理装置の概略横断面図
である。化成処理タンクとしてのディップ槽１は、化成
処理すべき被処理物としての、例えばハンガー１３にて
吊られて搬送される自動車のボデーＷの搬送方向に長い
箱形に形成されており、ボデーＷの進入側及び引き上げ
側の底面がそれぞれ中央側に向けて傾斜するスロープ１
ａとされ、中央側底部にはスラッジ（粕）収集用のホッ
パ２が形成されている。また、ディップ槽１におけるボ
デーＷの進入側にはオーバーフロー槽３が連接されてい
る。

【００１１】そして、オーバーフロー槽３内の処理液１
２を第１のポンプ４にて汲み上げ、これを前記スロープ
１ａに沿って配設された多数のノズル５からスロープ１
ａに向けて噴出させることによりスロープ１ａ上面に沈
下したスラッジのホッパ２への収集を助成している。ま
た、第１のポンプ４から汲み上げられた処理液１２の一
部をディップ槽１におけるボデー進入側の液上層面に設
置された多数のノズル６からボデー搬送方向と逆方向に
噴出することにより液表面流を発生させて液表面に浮遊
するゴミをオーバーフロー槽３側へ回収するようになっ
ている。

【００１２】上述の如き構成の化成処理装置において、
ディップ槽１内に浸漬されて搬送されるボデーＷと処理
液１２の界面に界面流を発生させるために界面流発生装
置が設置されている。この界面流発生装置はオーバーフ
ロー槽３の処理液１２を汲み上げる第２のポンプ７と、
この第２のポンプ７からパイプ７ａを経て送られた処理
液１２をディップ槽１の処理液中にボデー搬送方向と逆
方向に噴出させる界面流発生用ライザー管８とからなっ
ている。

【００１３】しかして、界面流発生用ライザー管８は下
端部を塞がれた金属製の管の長手方向にノズルとしての
所要径の複数の小孔を適宜間隔で備えたものであり、こ
のような構成の複数の界面流発生用ライザー管８がディ
ップ槽１のボデー搬送方向に平行な壁面付近、すなわ
ち、ボデーＷの搬送路の両側面に沿って適宜間隔を置い
て縦向きに挿入配置されている。各界面流発生用ライザ
ー管８は、ボデーＷに対応してその管長さが設定されて
おり、また流速の均一化を図るために図示の如く下流側
（下部側）の管径を小径に設定してある。

【００１４】かくして、オーバーフロー槽３の底部から
第２のポンプ７にて汲み上げられた処理液１２は、各界
面流発生用ライザー管８へ送られるとともにそのノズル
からディップ槽１に噴出され、このことによりボデーＷ
がディップ槽１の処理液１２に浸漬されて搬送されると
き、ボデーＷと処理液１２の界面にボデーＷの搬送方向
と逆方向の界面流が発生する。

【００１５】また、この界面流の流速を検出するため
に、ディップ槽１内には流速センサ９が配置されてい
る。そして、流速センサ９からの検出信号を流速データ
として制御装置１０に取り込み、界面流が所期の流速と
なるように第２のポンプ７の回転数を制御する構成とし
てある。さらにまた、化成処理すべきボデーＷがディッ
プ槽１に接近したことを検出する光電管１１からの検出
信号を前記制御装置１０に入力し、これを受けた制御装
置１０が第２のポンプ７に起動指令を指示する構成とし
てある。

【００１６】本実施例の化成処理装置は上述のように構
成したものであり、化成処理すべきボデーＷがハンガー
１３に吊られて搬入されてくると、これを検出した光電
管１１からの検出信号に基づいて第２のポンプ７が起動
される。従って、オーバーフロー槽３の処理液１２が該
ポンプ７にて汲み上げられて界面流発生用ライザー管８
に送られるとともにそのノズルから噴出され、ディップ
槽１内の処理液１２にはボデー搬送方向と逆方向の流れ
が形成される。この状態でボデーＷを処理液１２に浸漬
して搬送（化成処理）すると、ボデーＷと処理液の界面
に発生する界面流によってボデーＷ表面に生成される化
成皮膜の生成作用が促進される。

【００１７】図３は処理時間に対応する皮膜重量の生成
状態を界面流の流速毎に示したものであって、具体的に
は、界面流の流速が０ｍ／ｓの場合（従来に相当する）
と、５ｍ／ｓの場合と、１０ｍ／ｓの場合との実験結果
を示している。この図に基づいて、例えば界面流の流速
が０ｍ／ｓの場合と１０ｍ／ｓの場合とを比較してみる
と、界面流の流速が０ｍ／ｓの場合には、液中にボデー
Ｗが浸漬されてからの皮膜生成が緩慢であり、そして浸
漬時間が長くなるに従って生成される皮膜重量が大きく
なるが、１０ｍ／ｓの場合には、液中にボデーＷが浸漬
されてからの皮膜生成が短時間に行われ、そして一定重
量の皮膜が生成されると、その後の皮膜生成が急激に鈍
化していることが分かる。

【００１８】すなわち、界面流の流速が高いほど、化成
皮膜が短時間で生成され、かつ生成される皮膜重量は小
さいことが認められる。その結果、ボデーＷに生成され
る化成皮膜は浸漬時間の最短部位と最長部位とにおける
重量差が小さくなり、皮膜重量の均一化が得られること
となる。図４は界面流の流速を１０ｍ／ｓに設定して化
成処理を行ったときのボデーＷの部位別皮膜重量分布を
示しており、図７に示す従来に比較して部位別皮膜重量
差が極めて小さいものとなっている。

【００１９】また、界面流の流速が高いほど、ボデーＷ
の浸漬時間の最短部位に形成される皮膜重量が規格（図
中に破線で示す）の領域を越えるまでの所要時間が短い
ことが認められる。そして、ボデーＷの処理時間は浸漬
時間の最短部位を基準に設定する結果、従来に比べて処
理時間を短縮することが可能となる。

【００２０】なお、界面流の流速が１０ｍ／ｓ以上の領
域において、流速を上げるにつれて生成される皮膜重量
が規格により近づき、遂には規格割れを生ずることは容
易に推量される。従って、規格割れを生じない範囲内で
界面流の流速をできるだけ高く設定することにより、好
適にしてより均一化された化成皮膜の生成と、処理時間
の短縮化を図ることが可能となる。以上のように、本実
施例の化成処理装置によれば、ボデーＷの表面に生成さ
れる皮膜重量の均一化により、材料ロスを低減すること
が可能となり、また処理時間の短縮化により、ディップ
槽１の長さを短縮でき、ディップ槽１の小型化が達成さ
れる。

【００２１】ところで、界面流の流速はボデーＷの大き
さや形状等の諸条件により変動する可能性がある。その
ため、本実施例では界面流の流速を流速センサ９により
検出し、その検出された流速データに基づいて第２のポ
ンプ７の回転数を制御することにより、界面流が常に所
期の流速となるようにしている。したがって、界面流の
流速の安定化によりボデーＷ表面に生成される化成皮膜
重量の適正化を達成できる。

【００２２】また、本実施例ではボデーＷの搬入を光電
管１１により検出し、それに基づいて第２のポンプ７を
起動する構成としてあるため、第２のポンプ７の無駄な
運転を回避してエネルギーロスを低減することが可能と
なる。なお、第２のポンプ７の停止制御については、図
示はしないが、例えばポンプ起動後のタイマーによる制
御又はディップ槽１からのボデーＷの引き上げを検出し
て停止する制御によって対応できる。

【００２３】また、本実施例ではオーバーフロー槽３の
底部から処理液１２を界面流発生用として利用する構成
であるため、スラッジの混入を抑える上で有効となり、
生成される化成皮膜の品質向上を図る上で効果的である
が、処理液１２の吸入源は必ずしもオーバーフロー槽３
に限定するものではなく、スラッジを吸入しない部位で
あればディップ槽１内であっても差し支えない。

【００２４】なお、本実施例では第１のポンプ４から汲
み上げられた処理液１２をノズル５を介してスロープ１
ａの下り傾斜方向に向かって噴射させる構成としてある
ため、スラッジのホッパー２への収集が合理的に行わ
れ、また処理液１２上層面に対するノズル６からの噴出
流れにより液上層面に浮遊するゴミのオーバーフロー槽
３への収集が合理的に行われる。

【００２５】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、被処理
物表面に生成される化成皮膜重量の部位別の格差が縮小
されて均一化されることから、材料ロスを大幅に低減す
ることが可能となる。また処理時間を短縮できることか
ら、ディップ槽の小型化及び処理液の少量化が可能とな
り、このことにより設備費、運転コストの低減が実現さ
れ、さらには処理液の加温エネルギーの低減につなが
る。

【００２６】また、界面流の流速を流速センサからの検
出信号に基づいて制御する構成を採用したときは、界面
流の流速の安定化により被処理物表面に生成される化成
皮膜重量の適正化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る界面流発生装置を備えた
化成処理装置を示す概略縦断面図である。

【図２】同じく概略横断面図である。

【図３】処理時間に対する化成皮膜の生成状況を界面流
の流速毎に表した図表である。

【図４】本発明の化成処理装置を用いて化成処理したと
きの皮膜重量分布図である。

【図５】従来の化成処理装置の概略縦断面図である。

【図６】同じく概略横断面図である。

【図７】従来の化成処理装置を用いて化成処理したとき
の皮膜重量分布図である。

【符号の説明】

１…ディップ槽 ３…オーバーフロー槽 ７…第２のポンプ ８…界面流発生用ライザー管 ９…流速センサ １０…制御装置 １１…光電管 １２…処理液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 久敏 愛知県刈谷市一里山町金山100番地 ト ヨタ車体株式会社内 (72)発明者 鈴木 和彦 東京都新宿区西新宿２丁目６番１号 株 式会社 大氣社内 (72)発明者 石田 三郎 東京都新宿区西新宿２丁目６番１号 株 式会社 大氣社内 (72)発明者 宮崎 康 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日 本パーカライジング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−76076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−136967（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 22/00 - 22/86 B05D 3/10,7/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化成処理すべき被処理物をディップ槽内
   の処理液に浸漬することにより被処理物表面に化成皮膜
   を生成する化成処理装置であって、前記被処理物と処理
   液の界面に流速１０ｍ／ｓ以上の界面流を発生させる界
   面流発生装置を備えたことを特徴とする化成処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の化成処理装置において、
   前記界面流の流速を検出する流速センサと、この流速セ
   ンサからの検出信号に基づいて前記界面流が所期の流速
   となるように前記界面流発生装置を制御する制御装置と
   を備えた化成処理装置。