JP3121878U

JP3121878U - 電解研磨用複合化陰極および電解研磨装置

Info

Publication number: JP3121878U
Application number: JP2006002101U
Authority: JP
Inventors: 英勇海保
Original assignee: 株式会社海保技研
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2016-02-24

Abstract

【課題】従来、浸漬式電解研磨により複数の種々の金属材質からなる小型個品を同時に処理して表面を鏡面に仕上げる時、電解浴槽の浸漬位置によって被研磨体に研磨ムラが発生し、均一な外観を得ることができず歩留まりが悪かった。
【解決手段】本考案は、浸漬式電解研磨において、それぞれの被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）を備え、前記コンパートメントを互いに連結した複合化陰極を用いる。これにより複雑な形の装飾品、精密部品、歯科鋳造用合金などの鏡面仕上げにおいて高品質、高歩留まりを確保することが出来た。更に複合化陰極の底部に脚を設けることにより、電解液の対流を向上させた。
【選択図】図２

Description

本考案は、浸漬式電解研磨における陰極構造の改良とその陰極を用いた電解研磨装置に関するものである。

金属材質の多様性、不定形の小型個品である装飾品、精密部品、歯科鋳造用合金等を鏡面に仕上げる浸漬式電解研磨方法が広く用いられている。

周知のように、電解研磨は、金属製の被研磨体を陽極側にして電解液を介して直流電流を流し被研磨体の表面を溶解させる電気化学的な研磨方法であり、これにより被研磨体の表面を平滑化、鏡面化して研磨効果を得るものである。

この電解研磨は、機械研磨に比べてみると複雑な形状、線、薄板なども容易に研磨ができる利点がある。

そしてこの電解研磨は、機械研磨と比較して光沢の持続性が大である。

電解研磨によって得られる光沢の持続性は、被研磨体表面に耐食性の皮膜が生成されることによるものと考えられる。

図６、図７に示すように、例えば、周知の電解研磨装置は、主として電解液２１を満たす容器（電解浴槽）２０と直流電源２５と「コ」の字型などの形状の共通陰極（対極）５０とからなる。

共通対極（陰極）５０となる電極はステンレス、銅、鉛など不溶解性の金属が用いられる。

電源２５としては、原則としては直流電源を使用する。

図７に示す直流電源２５は、周知のように、コンセント２５ｆ、電源コード２５ｅを経由して商用交流電源と接続され、整流器を用いてこの交流を直流電圧、直流電流に変換するものである。

直流電源２５で得られた直流電圧、直流電流は出力端子２５ａ、２５ｂに出力される。

出力される直流電流、直流電圧は、それぞれ電流計２５ｃ、電圧計２５ｄに表示される。

電解液（電解研磨浴）の組成としては、Ｈ_３ＰＯ_４、Ｈ_２ＳＯ_４，ＣｒＯ_３を基本にする浴、ＨＣｌＯ_４を基本とする浴、またはアルカリ性浴が用いられている。

電解浴槽２０にはその底面に陰極５０が配置され、電解液２１は電解浴槽２０内に陰極５０の頂部より高い位置まで満たされる。

陽極枠２３が電解浴槽２０の頂部の縁にまたがって配置される。

プラス側の出力端子２５ａは、リード線２４ａを経由して陽極枠２３に接続される。

マイナス側の出力端子２５ｂは、リード線２４ｂ、導電端子１４を経由して陰極５０に接続される。

複数の導電性保持具２６は陽極枠２３に取り付けられる。

保持具２６にはステンレスなどの耐腐食性の導電金属からなる吊り下げ平板（または吊り下げワイヤー）２７が取り付けられる。

複数の不定形の小型個品である装飾品、精密部品、歯科鋳造用合金等の金属からなる複数の被研磨体４０はそれぞれの吊り下げ平板（または吊り下げワイヤー）２７の下端に取り付けられ電解浴槽２０に浸漬される。

特に従来の電解研磨においては、複数の被研磨体４０に対して一つの共通陰極５０を用いている。

このようにして金属製の被研磨体４０を陽極として直流電流が供給される。

電解研磨の工程は、順次、（１）脱脂、（２）水洗・中和．・水洗、（３）電解研磨（電流密度、通電時間、浴温度、など）、（４）水洗・中和・水洗−乾燥−検査からなっている。

平滑化、鏡面化した製品を得るためには、適正な電流密度を保ちながら電解研磨を行うことが必要である。

電解研磨のもっとも困難な点は、金属材質によって研磨効果に差が生じることである。

上述の周知の電解研磨装置を用いて被研磨体を電解研磨する場合には、複数の被研磨体に対して一つの共通陰極を用いているので、被研磨体が電解浴槽の浸漬位置によって研磨ムラが発生し、均一な処理外観を得ることが出来ずに歩留まり低下を招く欠点があった。これらの欠点を解消することが強く望まれている。

本考案の目的は、上述の電解研磨の欠点を除去するものである。

本考案（請求項１）は、それぞれの被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）を備え、前記コンパートメントを互いに連結したことを特徴とする複合化陰極である。

本考案（請求項２）は、それぞれの被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）を備え、前記コンパートメントが、四角形、三角形、六角形を含む複数の多角形の形状、複数の円形形状または直線と波型を積層した形状であり、前記形状の前記コンパートメントを互いに連結した電解研磨用複合化陰極である。

本考案（請求項３）は、それぞれの被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）を互いに連結した陰極と、前記コンパートメントの底部と電解浴槽の底部との間に隙間を形成する複数の脚を設けたことを特徴とする電解研磨用複合化陰極である。

本考案（請求項４）は、電解浴槽と、陰極と、前記陰極と被研磨体を陽極として前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源とからなり、前記陰極が複数の被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られたコンパートメント（個室）を互いに連結して複合化したことを特徴とする電解研磨装置である。

本考案（請求項５）は、電解浴槽と、陰極と、前記陰極と被研磨体を陽極として前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源とからなり前記陰極を複数の被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られたコンパートメント（個室）を互いに連結して複合化し、前記陰極の底部と電解浴槽の底部との間に隙間を形成する手段を設けたことを特徴とする電解研磨装置である。

本考案（請求項６）は、電解浴槽と、陰極と、前記陰極と被研磨体を陽極として前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源とからなり前記陰極を複数の被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られたコンパートメント（個室）を互いに連結して複合化し、前記陰極の底部に複数の脚からなり前記陰極の底部と電解浴槽の底部との間に隙間を形成する手段を設けたことを特徴とする電解研磨装置である。

本考案の陰極構造、電解研磨装置を使用することにより被研磨体の審美性に優れた、均一な高品質に仕上げることができる。

考案を実施するための最良の方法

本考案の実施の形態を図１乃至図５を参照して詳細に説明する。

本考案の実施の形態における各構成要素、各部分と、従来例を示す図６、図７を参照して説明した各構成要素、各部分と同一なものについては、参照符号を付してある。

したがって、本考案の実施の形態において、従来例と重複する構成要素、部分の記載はできるだけ省略する。

図１、図２、図３を参照して本考案の実施の形態を説明する。

図１、図２、図３に示すように、本考案の電解研磨装置は、主として電解液２１を満たす適性な容器（電解浴槽）２０と直流電源２５と複合化陰極（対極）１０とからなる。

図１に示すように、複合化陰極（対極）１０は、それぞれの被研磨体４０の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体４０を１個ずつ浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備え、前記コンパートメントを互いに連結している。

図１の例では、ステンレス、銅、鉛など不溶解性の金属板１１を、平面図では「田」字型になるように、加工、組み立てて、金属板１１の壁によって仕切られた４室の複数の導電性コンパートメント（個室）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを構成している。

各個室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの空間は、頂部と下部が開口となっている。

一つの個室１２ａは、四方が金属板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの仕切りにより囲まれている。

同様に他の個室１２ｂ、１２ｃ、１２ｄも四方が金属板の仕切りにより囲まれている。

これらの個室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは物理的および電気的に結合、接続され一体化して複合化陰極１０を形成する。

複合化陰極１０には、ステンレス、銅、鉛など不溶解性の導電端子１４が接続されている。

複合化陰極１０の底部に安定できる所定の高さの複数の脚１３を設けるが望ましく、これにより電解液の上下の対流を良くすることができる。

図１、図２、図３に示すように、図１を参照して説明した複数の個室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有する複合化陰極１０は、一般的に樹脂または金属に樹脂のライニング、ゴムのライニングを施した電解浴槽２０内に配置される。

電解液２１は電解浴槽２０内に複合化陰極１０の頂部より高い位置まで満たされる。

電解液（電解研磨浴）２１の組成としては、Ｈ_３ＰＯ_４、Ｈ_２ＳＯ_４，ＣｒＯ_３を基本にする浴、ＨＣｌＯ_４を基本とする浴、またはアルカリ性浴が用いられている。

ステンレス鋼板などの耐腐食性の導電金属からなる被研磨体の陽極枠２３が電解浴槽２０の頂部の縁にまたがって配置される。

複数の導電性保持具２６は陽極枠２３に取り付けられる。

複数の不定形の小型個品である装飾品、精密部品、歯科鋳造用合金等の金属からなる複数の被研磨体４０は、それぞれの吊り下げ平板（または吊り下げワイヤー）２７の下端に取り付けられ電解浴槽２０に浸漬される。

電解液（電解研磨浴）２１の温度を調整するために電熱ヒーター３０が電解浴槽２０内に配置される。

電源２５としては、原則としては直流電源を使用する。蓄電池を使用する場合もある。

図３に示す直流電源２５は、周知のように、コンセント２５ｆ、電源コード２５ｅを経由して商用交流電源と接続され、整流器を用いてこの交流を直流電圧、直流電流に変換するものである。

マイナス側の出力端子２５ｂは、リード線２４ｂ、端子１４を経由して陰極１０に接続される。

本考案による複合化陰極１０の形状パターンは、図１に示す複数の矩形の仕切りを有する個室を有するものに限定されずに図４、図５に例示するように任意のパターンを選択できる。

図４に示すように、図４Ａの複合化陰極１０Ａは、複数の矩形の金属板が物理的および電気的に横方向に接続、結合し、連結して一体化したものである。

図４Ｂの複合化陰極１０Ｂは、複数の矩形の金属板が物理的および電気的に横方向および縦方向に接続、結合して一体化したものである。

図４Ｃの複合化陰極１０Ｃは、複数の三角形の金属板が物理的および電気的に横方向に接続、結合して一体化したものである。

図５に示すように、図５Ａの複合化陰極１０Ｄは、複数のハニカム形の金属板が物理的および電気的に放射状に接続、結合して一体化したものである。

図５Ｂの複合化陰極１０Ｅは、複数の円形の金属板が物理的および電気的に横方向および縦方向に接続、結合し、連結して一体化したものである。

図５Ｃの複合化陰極１０Ｆは、複数の波形の金属板と複数の平板状金属板が物理的および電気的に交互に配列して接続、結合し、連結して一体化したものである。

被研磨体４０が複雑な形をしている時は、最適な個室の形、任意の数を選択して使用して被研磨体４０と陰極１０との距離を近くするのが望ましい。

一般的には、電解研磨では被研磨体に対して、高電流部と低電流部の電位差が生じ、研磨状態が良好な部分とそうでない部分が発生する。

特に、図６、図７に示した従来例の共通の陰極５０を用いて、複数の被研磨体４０を同時に電解研磨する場合には、異なる被研磨体４０における電流密度のばらつきを生じ、複雑な形状の被研磨体４０では例えば突起部の根元などは研磨されにくい。

上述の様に、本考案の陰極構造を使用することにより被研磨体の審美性に優れた、均一な高品質に仕上げることができる。

本考案によると、光沢性は、光沢見本に沿った鏡面を形成することができる。

（実施例）

実施例は次の通りである。

被研磨体の表面粗さ（Ｒａ；平均粗さ）は、処理前の１／２の数値となり良好な結果を示している。

電解研磨の評価方法は光沢・光沢見本を基準として、目視による相対比光沢度で優位差を決定した。

更に電解研磨の評価方法として、表面粗さ（Ｒａ；平均粗さ）を測定した。

表面粗さ測定器として、ＩＳＯ，ＪＩＳ、ＡＳＭＥなど対応装備した東京精密（株）社製ＨＡＮＤＹＳＵＲＦＥ−３５Ａを使用した。

パラメーターとして、算術平均粗さを用い被研磨体の処理前と処理後の変化を比較し、数値が１／２以下になった被研磨体を合格とした。

電解研磨の評価方法は、重量の変化・被研磨体の処理前、処理後の重量を秤量して、腐食減量ｇ、減量％を指標として利用し、研磨速度等の状況把握に貴重なデータとする。

下記実施例として被研磨体４０それぞれ１個にたいして、周囲３６０度囲む本考案の複合化陰極１０を用いた。

複合化陰極１０の形は適応であるが、ここでは図４、図５に示す形状の複合化陰極１０を用いた。

任意の重量、表面積の被研磨体４０ものに適用できるが、ここでは被研磨体４０の平均的重量は１０〜１５グラム、平均的表面積は７〜２０平方センチ・メートルの小型の被研磨体４０を使用した。

（実施例１）

被研磨体４０としてコバルトークロム合金の比較的複雑な形の装飾品、精密部品、歯科鋳造用合金などの小型の精密部品を用いた。

複合化陰極１０としてステンレス鋼板ＳＵＳ３０４を用いた。

また複合化陰極１０として図１、図４Ｂに示した矩形の形状の複数の個室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有するものを用いた。

電解液２１としてリン酸８６％、硫酸１４％を用いた。

供給電圧、電流は４Ｖ／１２Ａである。

その結果として、４被研磨体の回分×１１バッチ＝４４個、９１％、４０個合格し、充分な再現性が認められた。

（比較例１）

図６に示す従来の共通陰極５０を用い、その他の条件は実施例１と同一で電解研磨を行った結果、合格率は７０％であった。
（実施例２）

被研磨体４０としてステンレス鋼板ＳＵＳ３０４の比較的小型の精密部品を用いた。

複合化陰極として複数のハニカム状個室（図５Ａ参照）を有する複合化陰極１０Ｄを用いた。

電解液２１としてリン酸６０％、硫酸４０％、クロム酸７０ｇを用いた。

供給電圧、電流は３．５Ｖ／１７Ａである。

その結果として、８被研磨体の回分×４バッチ＝３２個、９４％３０個合格し、充分な再現性が認められた。

（比較例２）

図６に示す従来の共通陰極５０を用い、その他の条件は実施例２と同一で電解研磨を行った結果、合格率は７２％であった。

上記から明らかなように、従来の共通電極を用いた電解研磨による被研磨体の合格率が平均７０％であったのに対して、本考案の複合化電極を用いた電解研磨よる被研磨体の合格率が平均で９０％となり、歩留が飛躍的に改善された。

本考案の陰極構造を示す概念的斜視図である。本考案の電解研磨装置の主要部を示す概念的斜視図である。本考案の電解研磨装置を示す概念的説明図である。本考案の陰極の任意の仕切り板によって構成される陰極の区画種類の概念的平面図である。本考案の陰極の任意の仕切り板によって構成される陰極の他の区画種類の概念的平面図である。従来の電解研磨装置の主要部を示す概念的斜視図である。従来の電解研磨装置を示す概念的説明図である。

符号の説明

同一構成要素、同一部分については同一参照符号を付してある。
１０複合化陰極
１０Ａ複合化陰極
１０Ｂ複合化陰極
１０Ｃ複合化陰極
１０Ｄ複合化陰極
１０Ｅ複合化陰極
１０Ｆ複合化陰極
１１金属板
１１ａ仕切り板
１１ｂ仕切り板
１１ｃ仕切り板
１１ｄ仕切り板
１２ａ個室
１２ｂ個室
１２ｃ個室
１２ｄ個室
１３脚
１４導電端子
２０電解槽
２１電解液
２３導電枠
２４ａリード線
２４ｂリード線
２５直流電源
２５ａ出力端子（プラス側）
２５ｂ出力端子（マイナス側）
２６保持具
２７吊り下げ平板（吊り下げワイヤー）
３０電熱ヒーター
４０被研磨体
５０従来の共通陰極

Claims

それぞれの被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）を備え、
前記コンパートメントを互いに連結したことを特徴とする電解研磨用複合化陰極。
それぞれの被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）を備え、
前記コンパートメントが、四角形、三角形、六角形を含む複数の多角形の形状、複数の円形形状または直線と波型を積層した形状であり、
前記形状の前記コンパートメントを互いに連結した電解研磨用複合化陰極。
それぞれの被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られた導電性コンパートメント（個室）を互いに連結した陰極と、
前記コンパートメントの底部と電解浴槽の底部との間に隙間を形成する複数の脚を設けたことを特徴とする電解研磨用複合化陰極。
電解浴槽と、陰極と、前記陰極と被研磨体を陽極として前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源とからなり
前記陰極が複数の被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られたコンパートメント（個室）を互いに連結して複合化したことを特徴とする電解研磨装置。
電解浴槽と、陰極と、前記陰極と被研磨体を陽極として前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源とからなり
前記陰極を複数の被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られたコンパートメント（個室）を互いに連結して複合化し、
前記陰極の底部と電解浴槽の底部との間に隙間を形成する手段を設けたことを特徴とする電解研磨装置。
電解浴槽と、陰極と、前記陰極と被研磨体を陽極として前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源とからなり
前記陰極を複数の被研磨体の周辺を３６０度囲み、前記被研磨体を１個ずつ電解液に浸漬できる複数の仕切られたコンパートメント（個室）を互いに連結して複合化し、
前記陰極の底部に複数の脚からなり前記陰極の底部と電解浴槽の底部との間に隙間を形成する手段を設けたことを特徴とする電解研磨装置。