JP4404884B2 - 被処理物の表面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば被処理物の電気化学的処理に好適で、被処理物と大気との接触を回避し、被処理物表面を高精度かつ均質に活性化し、金属イオンの良好な析出を得られるとともに、表面処理流体と処理液の給排を合理的に行ない、それらの有効利用と系外への排出を阻止し、合理的なシステムの実現と生産性の向上並びに量産化を図れるとともに、電気化学的処理作業を合理的かつ安全に行なえ、しかも設備の小形化と低廉化を図れ、メンテナンスに至便な被処理物の表面処理装置に関する。

例えば、従来の電気メッキ工程は、前処理工程とメッキ工程、後処理工程に分けられるこのうち、前処理工程は脱脂洗浄や酸洗いを伴い、これらは通常、専用の浴槽に所定の処理液を収容して加温し、この処理液に被処理物を所定時間浸漬して行なっている。
したがって、複数の浴槽とその作業スペ−スを要して設備費が高価になるとともに、処理液の飛散や有害なガスが発生する状況下での作業を強いられて作業環境が悪く、しかも前記浸漬に長時間を要して生産性が悪い、という問題があった。

このような問題を解決するものとして、出願人は、超臨界状態とした物質と、電解質溶液と、界面活性剤とを反応浴槽に導入し、これらの乳濁状態の下で電気メッキし、メッキ後は超臨界物質を気化させ、これを浴槽外に排出することで、洗浄液を要することなく反応浴槽や電極等を洗浄できるようにした電気化学的処理方法を開発し、これを既に提案している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３２１７９１号公報

本発明は、この既に開発した電気化学的処理方法およびその処理装置を更に改善して具体化し、例えば被処理物の電気化学的処理に好適で、被処理物と大気との接触を回避し、被処理物表面を高精度かつ均質に活性化し、金属イオンの良好な析出を得られるとともに、表面処理流体と処理液の給排を合理的に行ない、それらの有効利用と系外への排出を阻止し、合理的なシステムの実現と生産性の向上並びに量産化を図れるとともに、電気化学的処理作業を合理的かつ安全に行なえ、しかも設備の小形化と低廉化を図れ、メンテナンスに至便な被処理物の表面処理装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１の発明は、被処理物を着脱可能に装着する被処理物収納容器をチャンバに収容可能な槽本体と、該槽本体の開口部を密閉可能な蓋体とを有する反応槽とを備え、前記チャンバに表面処理流体を給排可能にするとともに、前記蓋体に前記被処理物収納容器を着脱可能に装着し、該被処理物収納容器を蓋体と一体に前記チャンバに出し入れ可能にした表面処理装置において、前記蓋体の周面に複数のクランプ爪を突設するとともに、槽本体の上部周面に縮径状のクランプシ−ル部を形成し、該クランプシ−ル部の中間部に複数のクランプ爪を突設し、前記蓋体と槽本体の接合部周面に亘ってクランプリングを回動かつ係脱可能に装着し、該クランプリング内面の中間部の上下位置に前記蓋体と槽本体の各クランプ爪に係合可能な環状溝を形成し、該環状溝の間に前記各クランプ爪に係合可能なリング状の係止部を形成し、かつクランプリング内面の上端部に前記蓋体のクランプ爪と係合可能な複数のクランプ爪を突設するとともに、クランプリング内面の下端部をクランプシ−ル部の段部に係合可能に配置し、簡単な構造で槽本体と蓋体とクランプリングを強固に接続し、それらの接続の安全性と気密性の向上を図り、耐圧性の反応槽に好適にするとともに、メンテナンスを容易に行えるようにしている。

請求項２の発明は、前記チャンバに、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素、または超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と酸洗い液と界面活性剤、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と電解液と界面活性剤とを、選択的に給排可能にし、これらの表面処理流体を使用した被処理物の脱脂洗浄、酸洗い、例えば電気めっき等の電気化学的反応を能率良く行なうようにしている。

請求項３の発明は、前記蓋体に複数の棒状の電極を取り付け、該電極と前記蓋体と被処理物収納容器とを一体に移動可能に設け、電極と蓋体と被処理物収納容器の槽本体への取り付けを容易かつ速やかに行なうようにしている。

請求項４の発明は、前記チャンバの中心に前記一つの電極を配置し、被処理物収納容器の電界強度を一様に設定して、前記収納容器に収容した被処理物に対し、均一な電気化学反応を得られるようにしている。
請求項５の発明は、前記チャンバに、横断面形状が円形の大小異径の複数の被処理物収納容器を前記電極を中心に互いに同心円状に配置し、槽本体と被処理物収納容器の製作の合理化とコンパクト化を図るとともに、多数の被処理物を効率良く収容かつ処理可能にし、その量産化を図るとともに、表面処理流体や処理溶液等の攪拌を精度良く行なえるようにしている。

請求項６の発明は、前記被処理物収納容器を縦方向に二つ割りに形成し、それらの基端部を回動可能に連結し、その他端部をクリップ手段で連結して、被処理物収納容器からの被処理物の出し入れを簡便に行なえるようにしている。

請求項１の発明は、前記蓋体の周面に複数のクランプ爪を突設するとともに、槽本体の上部周面に縮径状のクランプシ−ル部を形成し、該クランプシ−ル部の中間部に複数のクランプ爪を突設し、前記蓋体と槽本体の接合部周面に亘ってクランプリングを回動かつ係脱可能に装着し、該クランプリング内面の中間部の上下位置に前記蓋体と槽本体の各クランプ爪に係合可能な環状溝を形成し、該環状溝の間に前記各クランプ爪に係合可能なリング状の係止部を形成し、かつクランプリング内面の上端部に前記蓋体のクランプ爪と係合可能な複数のクランプ爪を突設するとともに、クランプリング内面の下端部をクランプシ−ル部の段部に係合可能に配置したから、簡単な構造で槽本体と蓋体とクランプリングを強固に接続し、それらの接続の安全性と気密性の向上を図れ、耐圧性の反応槽に好適な効果があるとともに、メンテナンスを容易に行なえる等の効果がある。

請求項２の発明は、前記チャンバに、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素、または超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と酸洗い液と界面活性剤、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と電解液と界面活性剤とを、選択的に給排可能にしたから、これらの表面処理流体を使用した被処理物の脱脂洗浄、酸洗い、例えば電気めっき等の電気化学的反応を能率良く行なうことができる。

請求項３の発明は、前記蓋体に複数の棒状の電極を取り付け、該電極と前記蓋体と被処理物収納容器とを一体に移動可能に設けたから、電極と蓋体と被処理物収納容器の槽本体への取り付けを容易かつ速やかに行なうことができる。

請求項４の発明は、前記チャンバの中心に前記一つの電極を配置したから、被処理物収納容器の電界強度を一様に設定して、前記収納容器に収容した被処理物に対し、均一な電気化学反応を得ることができる。
請求項５の発明は、前記チャンバに、横断面形状が円形の大小異径の複数の被処理物収納容器を前記電極を中心に互いに同心円状に配置したから、槽本体と被処理物収納容器の製作の合理化とコンパクト化を図れるとともに、多数の被処理物を効率良く収容かつ処理可能にし、その量産化を図れるとともに、表面処理流体や処理溶液等の攪拌を精度良く行なうことができる。

請求項６の発明は、前記被処理物収納容器を縦方向に二つ割りに形成し、それらの基端部を回動可能に連結し、その他端部をクリップ手段で連結したから、被処理物収納容器からの被処理物の出し入れを簡便に行なうことができる。

以下、本発明を超臨界または亜臨界流体を利用して電気化学的処理法である電気メッキ（ニッケルメッキ）に適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図９において１は作業室に設置した箱状の処理装置で、その前面の中高位置に扉２が開閉可能に設けられ、該扉２に臨む処理室３内の下部に耐圧性の反応槽４が設けられている。

前記反応槽４は上向きに開口され、その内部のチャンバにメッキ対象である被処理物等を着脱可能に装着可能な、いわゆるメッキ用の治具である被処理物収納容器５と、電極等を収容し、これを蓋体６で密閉し、更に後述のクランプリングを介して蓋体６をロックし、作業終了後、それらを一体に取り出し可能にしている。

前記反応槽４の直下に、異種のメッキ液を収容可能な第１および第２処理液槽７，８とが並設され、それらの溶液を送液ポンプ９，１０を介して、反応槽４へ選択的に供給可能にしている。
前記反応槽４の後方直下に分離槽である耐圧性の処理液回収槽１１が設けられ、該処理液回収槽１１は前記反応槽４と略同一の容積と耐圧能力を備え、前記反応槽４内の処理後の処理液を重力作用によって流下し、これを加熱して、二酸化炭素と処理液を分離可能にしている。

前記反応槽４と処理液回収槽１１とを処理液排出管１２で接続し、該管１２に処理液排出弁１３を介挿している。前記排出弁１３は反応槽４への超臨界または亜臨界流体導入時と、反応槽４での脱脂洗浄および乾燥時に開弁され、一方、反応槽４での酸洗いとメッキ処理時に閉弁可能にされている。
前記反応槽４の下流側に耐圧性の分離槽１４が設けられ、該分離槽１４は前記処理液回収槽１１と同形かつ同様に構成されていて、その減圧かつ加熱作用を介して、処理ガス中の油脂分を分離し除去可能にしている。

この他、図中１５は酸化被膜除去用の酸洗い溶液を収容可能な酸洗い溶液収納タンクで、該酸洗い溶液を反応槽４へ供給可能にしており、１６は前記送液ポンプ９，１０と並設した加圧ポンプで、表面処理流体として超臨界または亜臨界生成流体である二酸化炭素を密度０．４以上に加圧し、二酸化炭素を液状若しくは気体状または超臨界若しくは亜臨界状態に加圧可能にしている。

図中、１７は処理装置１内の後部に設けた凝縮回収槽で、冷媒導管を介して直下の冷凍機１８に連絡し、該槽１７に導入した超臨界または亜臨界生成流体である二酸化炭素を冷却し液化可能にしている。
この他、１９は種々の電気機器を内蔵した制御盤、２０は整流器、２１はリレ−ボックス、２２はトランス、２３は油槽、２４は脱水装置である脱水カラムである。

前記反応槽４は図６乃至図８のように、有底筒状の槽本体２５と、該本体２６の開口部を閉塞する蓋体６と、該蓋体６の閉塞状態を保持するクランプリング２７とを備え、これらは肉厚のステンレス鋼で構成され、その周面を塩化ビニ−ルや硬質ゴムでライニングして絶縁している。
前記槽本体２５の上部外周面に縮径状のクランプシ−ル部２８が設けられ、該シ−ル部２８の中高部周面に舌片状の複数のクランプ爪２９が形成されている。

前記クランプリング２７は、前記クランプシ−ル部２８に回動可能に取り付けられ、その内周面の中高部に前記係合爪２９と係合可能なリング状の係止部３０を形成し、該係止部３０の上下に環状溝３１，３２を形成している。
このうち、前記環状溝３１に前記クランプ爪２９が係合し、該溝３１の直下に舌片状の複数のクランプ爪３３が形成され、該クランプ爪３３を前記クランプ爪２９に係合可能にしている。

前記環状溝３２に後述する蓋６のクランプ爪が係合し、前記環状溝３２の直上に舌片状の複数のクランプ爪３４が形成され、該クランプ爪３４を前記蓋６のクランプ爪に係合可能にしている。
前記蓋体６は大小複数段の円板状に形成され、その最大径部周面に複数のクランプ爪３５が形成され、該クランプ爪３５が前記クランプ爪３４と係脱可能にされていて、蓋体６を着脱可能にしている。

前記蓋体６の下部に前記反応槽４のチャンバ３６と嵌合可能な略円板状のボス部３７が突設され、該ボス部３７の周面に複数のネジ孔３８が形成され、該ネジ孔３８にボルト３９またはビスをねじ込んで、前記被処理物収納容器５を着脱可能に取り付けている。

前記蓋６の中央部とその両側に大小異径の貫通孔４０，４１が設けられ、このうち中央部の貫通孔４０に撹拌軸４２が挿入され、該軸４２の下端部にファン４３が取り付けられ、該軸４２の上端部にモ−タ４４に連係するベルトプーリが設けられている。
また、大径側の前記貫通孔４１，４１に同様な電極棒４５，４６が挿入され、これらに正電位と負電位が印加されている。

このうち、正電位を印加する電極棒４５の下端部にカ−ボン等の導電部材４７の一端が取り付けられ、この他端が撹拌軸４２の周面に装着した電極管４８に通電可能に接続されている。
前記電極管４８は、カ−ボンやフェライト等の不溶性電極部材で構成され、電解溶液に晒され、かつ電界内に置かれても溶出不可能にされている。
また、負電位を印加した電極棒４６の下端部にカ−ボン等の導電部材（図示略）の一端が取り付けられ、この他端が前記被処理物収納容器５の上端部に通電可能に接続されている。

図中、４９は被処理物収納容器５を構成する導電性の枠体で、被処理物を掛け止め若しくはクリップ可能にしている。５０〜５３は前記槽本体２５の外面に開口したポ−トで、チャンバ３６に連通し、所定の導管を接続されている。

図５は本発明装置の概要を示し、図中５４は超臨界若しくは亜臨界形成流体である二酸化炭素を液化して収容したガスボンベで、該二酸化炭素を開閉弁５５および導管５６を経て、凝縮回収槽１７および後述のク−ラ−を介し、加熱器５７へ導入可能にしている。
前記加熱器５７はヒ−タと撹拌器を備え、前記二酸化炭素を超臨界または亜臨界状態に形成可能な温度に加熱し、これを導管５８および導入弁５９を介して反応槽４へ供給可能にしている。

前記反応槽４に、第１および第２処理槽７，８に連通する給液導管６０，６１が接続され、これらの給液導管６０，６１に給液弁６２，６３が介挿されている。
なお、第１および第２処理槽７，８ にはヒ−タと攪拌器が装備されている。

前記反応槽４の上部に、分離槽１４に連通するガス回収管６４が接続され、該管６４にガス回収弁６５と調圧弁６６が介挿されている。
前記ガス回収弁６５は、脱脂洗浄工程および乾燥工程の際に開弁され、酸洗い工程とメッキ処理工程時に閉弁可能にされている。
また、前記調圧弁６６は、該弁６６より下流側の管路、つまり処理ガス導管６４の圧力を低圧、実施形態では６ＭＰａに設定可能にしている。

一方、前記処理液回収槽１１の底部に外部に連通する排出管６７が接続され、該管６７に排出弁６８が介挿され、また前記排出管６７の上流側に処理液回収管６９が接続されている。
前記処理液回収管６９は、精製部を介して第１および第２処理液槽７，８に連通し、該管６９に調圧弁７０と遮断弁７１が介挿され、前記調圧弁７０によって処理液の圧力を略大気圧に調圧可能にしている。

前記処理液回収槽１１の上部にバイパス管７２の一端が接続され、該管７２の他端が前記ガス回収管６４の前記ガス回収弁６５より上流側に接続され、該管７２に逆止弁を兼ねる遮断弁７３が介挿されている。
前記遮断弁７３は、前記処理液回収槽１１に排出した酸洗い溶液やメッキ液の処理過程で、分離した二酸化炭素とバイパス管７２へ導き、これをガス回収管６４へ移動可能にしている。
図中、７４，７５，７６は反応槽４および処理液回収槽１１、分離槽１４に設けたヒ−タである。

前記ガス回収管６４に分離槽１４と反応器７８とが介挿され、このうち反応器７８は、分離槽１４の下流側に配置されている。
前記反応器７８は、略筒状の容器に鉄とクロムとアルミニウムの金属を基体組成とする触媒を内蔵し、該触媒に処理ガスを通過させて接触させ、反応槽４での酸洗いやメッキ処理過程で発生した水素と酸素を燃焼して水を生成し、水素と酸素を除去するとともに、前記生成した水を前記脱水カラム２４，２４に吸収可能にしている。

前記脱水カラム２４，２４の下流側にリタ−ンパイプ７９の一端が接続され、その他端が凝縮回収槽入口弁８０を介して凝縮回収槽１７に接続され、未使用および再生二酸化炭素を冷却液化可能にしている。
前記凝縮回収槽１７の出口に注入管８１の一端が接続され、この他端が前記導管５６の中流部に接続されている。前記注入管８１にク−ラ−８２と加圧ポンプ１６とが介挿され、前記凝縮回収槽１７から流出した気液混合の二酸化炭素を確実に液化し、これを加圧して加熱器５７へ供給可能にしている。

図中、８３は前記注入管８１の上流側に介挿した凝縮回収槽出口弁、８４はク−ラ−８２に配管した冷媒導管で、前記冷凍機１８に導通している。８５は前記反応器７８と脱水カラム２４との間に介挿した調圧弁で、該弁７７より下流側の管路を低圧に設定可能にしている。

このように構成した本発明の被処理物の表面処理装置は、後述のようにメッキ前処理、つまり脱脂、酸洗い、洗浄、乾燥の各処理、メッキ処理、メッキ後処理、つまり被処理物４の回収、乾燥の多工程を単一の反応槽４で行っているから、各処理毎に専用の浴槽を要する従来のメッキ処理法および設備に比べて、構成が簡単で設置スペ−スがコンパクトになり、設備費の低減を図れる。
しかも、使用後の二酸化炭素や処理液を一次的に収容する貯留槽を実質的に廃したから、その分設備のコンパクト化と低廉化を図れ、また処理液等の再生および循環を速やかに行なえる。

また、本発明装置は、前記脱脂、酸洗い、洗浄、乾燥、メッキ処理の各作業から排出する種々の排出物、つまり二酸化炭素や酸洗い溶液、界面活性剤を含むメッキ液を、気液に分けて処理液回収槽１１と分離槽１４とに排出し、これらを再生するとともに、これらを系外へ排出しないから、従来のような高価かつ大形の排水および排気処理設備を要しない
しかも、使用後の酸洗い溶液やメッキ液等を系外に排出せず、再生して使用しているから、これらの消費を最小限に抑制し、メッキコストの低減を図れる。

更に、前記各処理は良好な拡散性を有する超臨界または亜臨界二酸化炭素を利用して行なっているから、メッキ液に被処理物を浸漬する従来のメッキ法に比べて、酸溶液や電解質溶液の使用量が非常に少量で足り、したがってそれらの使用量の節減と排出処理設備の小形軽量化を図れ、前述と相俟って生産性を向上できる。

一方、本発明装置は、被処理物の脱脂洗浄工程と乾燥工程と再生工程（イオン供給を含む）時に、導入管５８、ガス導管６４、連通管７７、リタ−ンパイプ７９、注入管８１等による閉回路を形成し、これらに未使用および再生二酸化炭素を循環させているから、前記脱脂洗浄ないし乾燥工程と、その再生工程を一時に合理的かつ迅速に行なえ、生産性が向上する。

しかも、反応槽４は後述のように、脱脂洗浄工程、酸洗い工程、乾燥工程、メッキ処理工程の各工程、特にメッキ処理前の各工程が完結するまで密閉し、かつ超臨界または亜臨界流体を循環して、被処理物と大気、とりわけ酸素との接触を回避させているから、被処理物表面の活性化処理を確実かつ高精度に行なえ、当該表面における金属イオンの析出を確実に行なえる。
したがって、被処理物に対する多層メッキを確実に実現することができる。

また、本発明装置は、ガス導管６４、連通管７７、リタ−ンパイプ７９、注入管８１等による閉回路を形成し、これらに未使用および再生二酸化炭素を循環させているから、前記脱脂洗浄ないし乾燥工程と、その再生工程を一時に合理的かつ迅速に行なえ、生産性が向上する。

更に、本発明装置は、被処理物の酸洗い工程やメッキ工程時に、第１および第２処理液槽７，８、導管６０，６１、処理液排出管１２等による閉回路を形成し、これらに未使用および再生酸洗い液やメッキ液を供給可能にしているから、前記酸洗い工程やメッキ工程と、その再生工程を合理的かつ迅速に行なえ、生産性が向上するとともに、前記溶液の有効利用を図れる。

一方、本発明装置は耐圧の３つの処理槽４，１１，１４を要する。
このうち、処理液回収槽１１と分離槽１４は略同形同大で開閉かつ気密可能に構成され、適当な加熱装置を備えている。
また、反応槽４は、図６のように槽本体２５と蓋体６とクランプリング２７を有し、該クランプリング２７を適当なアクチュエ−タ（図示略）介して、回動可能にしている。

前記蓋体６は、適当なアクチュエ−タ（図示略）介して上下に移動可能にされ、これにモ−タ４４に連係する撹拌軸４２と、正負極の電極棒４５，４６と、被処理物収納容器５を取り付け、前記一方の陽極側の電極棒４５に導電部材４７の一端を接続し、この他端を撹拌軸４２の外周面に装着した電極管４８に接続している。
したがって、これらと蓋体６とは一体に組み付けられ、後述のようにチャンバ３６からの出し入れを容易かつ速やかに行なえるとともに、これらを反応槽４から取り出せることで、これらと反応槽４のメンテナンスを容易に行なえる。

このような表面処理装置を使用して電気メッキを行なう場合は、被処理物収納容器５の枠体４９の内側に、直接または適当なクリップを介して被処理物を取り付ける。 次に、前記収納容器５の上端部周縁を、予め槽本体２５から取り外して置いた蓋体６のボス３７の周面に、ボルト３９を介して取り付ける。
その際、被処理物収納容器５の中央に、撹拌軸４２とその周面に電極管４８を位置付け、また一方の電極棒４５の下端に導電部材４７の一端を取り付け、この他端を前記電極管４８に電気的に接続する。

こうして、被処理物収納容器５に被処理物を取り付け後、これらをアクチュエ−タで吊り上げて槽本体２５の直上に移動し、これを吊り降して、被処理物収納容器５等をチャンバ３６内に収容するとともに、蓋体６を槽本体２５の開口端部上に載置する。
前記槽本体２５の開口部外周に予めクランプリング２７が装着され、該リング２７の複数のクランプ爪３４間に、蓋体６の複数のクランプ爪３５を嵌合する。

そして、クランプリング２７をアクチュエ−タ（図示略）を介して閉方向に押し回し、前記クランプ爪３４，３５が上下に位置して係合したところで、位置決めピンをクランプリング２７と蓋体６に差し込み、これらをロックする。

このような状況の下で前記反応槽４に収納した被処理物を脱脂洗浄する場合は、凝縮回収槽出入口弁８０、導入弁５９、ガス回収弁６５、処理液排出弁１３、遮断弁７３を夫々開弁し、調圧弁６６，８５を段階的に低圧設定し、開閉弁５５を開弁する。
このようにすると、ガスボンベ５４に充填した液化二酸化炭素が噴出して気化し、この気化した二酸化炭素が導管５６に導かれて凝縮回収槽１７へ移動し、該回収槽１７で冷却液化して気液混合状態になる。

前記二酸化炭素は、凝縮回収槽１７から注入管８１を経てク−ラ−８２へ導かれ、該ク−ラ−８２で更に冷却液化されて全量が液化する。
前記液化した二酸化炭素は、加圧ポンプ１６へ導かれて略１０ＭＰａ、密度０．４以上に加圧され、更に加熱装置５７で略５０℃に加熱されて、超臨界状または亜臨界態に達し、この状態で導管５８から反応槽４へ流入する。

前記二酸化炭素は反応槽４へ流入後に若干減圧し、その一部が反応槽４からガス回収管６４を経て分離槽１４へ流入し、該槽１４を昇圧するとともに、該槽１４から反応器７８と脱水カラム２４を経てリタ−ンパイプ７９へ移動し、これらの管路を昇圧する。
また、前記二酸化炭素の一部は、反応槽４から処理液排出管１２を経て処理液回収槽１１へ流入し、該槽１１を昇圧するとともに、バイパス管７２に導かれて前記ガス回収管６４に合流し、これらの管路を昇圧する。

この後、更に導入管５８から加圧かつ加熱した二酸化炭素が反応槽４へ供給され、反応槽４およびその周辺の管路が超臨界状態に達する。すなわち、反応槽４、ガス回収管６４の上流側端部、処理液排出管１２、処理液回収槽１１、バイパス管７２が、系内で最も高圧かつ高温状態（約１０ＭＰａ、５０℃）で、超臨界状態に置かれる。

また、調圧弁６６，８５間のガス回収管６４、分離槽１４、反応器７８が、系内で次に高圧かつ高温状態（約６ＭＰａ、２２℃）で、亜臨界状態に置かれ、調圧弁８５より下流側の脱水カラム２４、リタ−ンパイプ７９が系内で最も低圧かつ低温の亜臨界以下の状態状態に置かれる。

このような状況の下でモ−タ４４を駆動し、ベルトおよびベルトプーリに連係した撹拌軸４２を回転してファン４３を回転し、反応槽４内の超臨界二酸化炭素を撹拌するとともに、反応槽４と処理液回収槽１１と分離槽１４の各ヒ−タ７４〜７６を加熱する。

このようにすると、超臨界二酸化炭素が反応槽４内を循環しながら拡散し、該槽４内の前記被処理物に接触して、該被処理物と、陽極側の電極棒４５の下端部、導電部材４７、電極管４８、並びに陰極側の電極棒４６の下端部、等に付着している油脂分や水分、異物等を高速かつ効率良く洗浄する。
しかも、従来のエマルジョン洗浄のような水、溶液の使用を廃しているから、その分被処理物等の後述の乾燥を促す。

このように本発明は超臨界二酸化炭素で被処理物４の脱脂洗浄を行なっているから、被処理物を脱脂液に浸漬する従来の方法に比べて、有害な脱脂剤の使用をなくし、作業環境を改善して、これを安全で迅速かつ容易に行えるとともに、反応槽４で脱脂洗浄を行なっているから、従来のような専用の脱脂槽を要せず、その分設備費の低減を図れる。

そして、前記脱脂洗浄によって除去された油脂分は、ガス回収管６４を移動する処理ガス、つまり超臨界ないし亜臨界二酸化炭素に搬送されて分離槽１４へ移動し、該槽１４で減圧かつ加熱されて回収される。
前記回収後、前記処理ガスは反応器７８へ導かれ、該反応器７８に内蔵した金属触媒に接触して、処理ガス中の酸素と水素が燃焼し、それらが除去されるとともに、水が生成される。
この後、前記処理ガスは、調圧弁８５で更に減圧されて脱水カラム２４へ移動し、該カラム２４で前記生成した水分が吸収されて再生され、この再生ガスがリタ−ンパイプ７９を下流側へ移動する。

前記処理ガスは、リタ−ンパイプ７９の下流側終端部へ移動後、凝縮回収槽１７へ導かれ、該回収槽１７で冷却液化され、更にク−ラ−８２で冷却液化され、その全量を液化された後、加圧ポンプ１６で加圧され、かつ加熱器５７で加熱されて反応槽４に収容され、超臨界状態を回復する。

このように前記脱脂洗浄は、系内に二酸化炭素を循環させて行なっているから、超臨界二酸化炭素を反応槽４内に封じ込めて行なう場合に比べて、清浄な二酸化炭素による脱脂洗浄を行なえ、その分脱脂洗浄を高精度に行なえる。
また、前記二酸化炭素は、系内を循環する間に脱脂洗浄と汚染物の分離を行なった後に再生され、その有効利用を図っている。
そして、その間、二酸化炭素は系外へ一切排出されないから、二酸化炭素の消耗ないし消費が極めて少なく、その消耗分だけガスボンベ５４から補給される。
なお、反応槽４の超臨界状態形成後、処理液排出弁１３を閉弁して脱脂洗浄を行なってもよい。

こうして所定時間脱脂洗浄後、該作業を終了し、次の酸洗いを行なう。
この酸洗いに際しては、反応槽４の密閉状態や被処理物収納容器５の収納状態、被処理物の収納状態はそのまま維持され、この状況の下で、例えば加圧ポンプ１６とモ−タ４４の駆動を一旦停止し、凝縮回収槽出入口弁８０、導入弁５９、処理液排出弁１３、ガス回収弁６５等を閉弁する。
すなわち、反応槽４を周辺の管路から遮断し、代わりに酸洗い溶液収納タンク１５の開閉弁（図示略）を開弁して、その送液ポンプ（図示略）を駆動し、加温した酸洗い溶液を反応槽４へ供給する。

この場合、反応槽４は高圧に維持されているが、内部の二酸化炭素よりも酸洗い溶液の方が密度が大きいから、前記酸洗い溶液を反応槽４へ容易に送り込める。
また、前記反応槽４は、前記脱脂洗浄時と同様に密閉されて高圧状態を維持し、ヒ−タ７４が加熱されて超臨界状態を維持している。

このような状況の下でモ−タ４４を駆動し、酸溶液を撹拌すると、超臨界二酸化炭素が高速に拡散して被処理物の表面に接触し、被処理物表面の酸化皮膜を除去し、表面を活性化する。
この場合、酸溶液に適当な界面活性剤を添加して乳濁すれば、酸化皮膜が均一かつ効率良く除去され、酸洗い能率が向上する。

このように前記酸洗いは、反応槽４内の密閉状態を維持することで、新たに二酸化炭素を供給することなく、脱脂洗浄時の超臨界状態を利用して、合理的かつ能率良く行なえる
そして、所定時間酸洗い後、処理液排出弁１３とガス回収弁６５を開弁する。

このようにすると反応槽４が減圧され、内部の超臨界二酸化炭素が気化して、反応槽４内に二酸化炭素と酸洗い液の二層状態が形成される。
このうち、密度の低い二酸化炭素がガス回収管６４側へ流出し、密度の大きい使用後の酸洗い液が、酸化被膜と一緒に処理液排出管１２に導かれ、処理液回収槽１１へ流下する

この場合、処理液回収槽１１は反応槽４の直下に位置し、前記酸洗い液が重力で落下するから、前記噴出速度と相俟って処理液回収槽１１へ速やかに移動し、反応槽４内の残留を防止する。
また、処理液回収槽１１はバイパス管７２を介してガス回収管６４に連通しているから、前記酸洗い液の流入圧力を吸収し緩衝する。

一方、前記処理液回収槽１１は、前記酸洗い液の排出と前後してヒ−タ７５が加熱され、この加熱によって酸洗い液と、該液に混入した二酸化炭素とが分離され、この分離した二酸化炭素がバイパス管７２へ押し出され、ガス回収管６４へ移動する。

前記除去した酸化被膜は、排出弁６８を開弁して外部へ排出され、酸化被膜除去後の酸洗い液は、調圧弁７０を介し管内を略大気圧に降下し、遮断弁７１を開弁して精製部（図示略）へ送り込み、精製後の酸洗い液を酸洗い液収納タンク１５若しくはその回収タンクへ流下する。

このように本発明は、超臨界状態の下で被処理物の酸化皮膜を除去しているから、被処理物を酸洗い液に浸漬する従来の酸洗い法に比べて、酸洗い液の使用量を低減し、これを迅速かつ容易に行えるとともに、反応槽４で酸洗いを行なっているから、従来のような専用の酸洗い槽を要せず、その分設備費の低減を図れる。

この場合、反応槽４、処理液排出管１２、処理液回収槽１１、給液管６０，６１の酸洗い液の付着を嫌うときは、前記タンク１５に水タンク部を設け、この水を前記ポンプ９，１０と給液管６０，６１を介して、反応槽４へ供給し、これを処理液回収槽１１へ流下し水洗いすれば、所期の目的が達成される。
また、前記酸洗い時は、反応槽４を周辺の管路から遮断して行なっているから、系内、特にガス回収管６４、リタ−ンパイプ７９側への酸洗い液の流出を防止し、酸洗い液による腐食を防止できる。

こうして、酸洗い液を精製し前記収納タンク１５へ戻すのと相前後して、被処理物を乾燥する。
この場合は、前記脱脂洗浄後に閉弁した凝縮回収槽出入口弁８０、ガス導入弁５９、ガス回収弁６５を開弁し、かつ加圧ポンプ１６を駆動して、加圧二酸化炭素を反応槽４内へ供給ないし補給し、反応槽４内の超臨界状態を維持形成するとともに、前記二酸化炭素を系内に循環移動する。

このようにすることで、超臨界二酸化炭素が被処理物や電極管４８、被処理物収納容器５、導電部材４７等に付着した水分と接触し、これを高速かつ精密に拡散して乾燥する。 この場合、前記水分は二酸化炭素に搬送され、脱水カラム２４で除去されて、二酸化炭素の乾燥能率を維持する。

このように前記乾燥は、超臨界二酸化炭素を反応槽４へ導入し、これを速やかに拡散させて排出し、系内を循環させているから、系内から反応槽４を遮断して乾燥する場合に比べ、水分が効率良く迅速に搬送され速やかに乾燥する。

こうして被処理物を乾燥後、加圧ポンプ１６とモ−タ４４の駆動を一旦停止し、凝縮回収槽出入口弁８０、処理液排出弁１３、ガス回収弁６５等を閉弁し、代わりに第１若しくは第２処理槽７，８の給液ポンプ９，１０を駆動し、所定のメッキ液を反応槽４へ供給する。この場合、前記メッキ液に適当な界面活性剤を添加して置く。

このような状況の下で凝縮回収槽出入口弁８０と、導入弁５９を開弁し、更に加圧ポンプ１６を駆動して、系内の二酸化炭素を加圧かつ加熱して反応槽４内へ供給し、反応槽４内を超臨界状態に維持形成したところで、導入弁５９を閉弁し、反応槽４を系内から遮断する。これと前後してモ−タ４４を駆動し、撹拌軸４２を回転して超臨界二酸化炭素とメッキ液を撹拌する。

このようにすると、超臨界二酸化炭素が反応槽４に高速に拡散し、前記メッキ液と界面活性剤とが急速に混合して乳濁化し、メッキ液の微粒子が反応槽４内に高密度に拡散して、被処理物の表面に接触する。

この状況の下で電極棒４５，４６に接続した電源用スイッチ（図示略）をＯＮし、陽極側の電極管４８と陰極側の被処理物収納容器５に通電すると、メッキ液中の純ニッケルイオンが被処理物の表面に析出する。
その際、前記ファン４３の回転によって、前記乳濁物質を撹拌し、前記電解ニッケルイオンを均一に分布させて、該イオンを被処理物の表面に緻密に付着させる。

この場合、反応槽４内の中央に電極管４８による陽極が位置し、反応槽４内の外周部に陰極である被処理物収納容器５と被処理物が位置し、この正負電極に同大の電位を印加しているから、電極管４８から直線状の電気力線が被処理物収納容器５ないし被処理物に向かって、放射状に形成される。この状況は図７のようである。

この場合、被処理物収納容器５は電極管４８の同心円上に位置し、該収納容器５に被処理物が取り付けられているから、全ての被処理物は同電位に置かれている。 したがって、被処理物が同一の場合、該被処理物に対し略同一の電流密度が得られ、均一なメッキ状態を得られる。それゆえ、メッキ槽に一対の電極を離間して配置する従来のメッキ方法に比べ、均質なメッキ状態を得られる。

しかも、反応槽４と被処理物収納容器５が円形断面で、これらが同心円状に配置されているから、多数の被処理物を効率良く等距離位置に配置でき、メッキの量産性ないし生産性の向上を図れるとともに、ファン４３によるメッキ液と超臨界二酸化炭素との良好な撹拌効果を得られ、均一なイオン分布を得られて均質かつ良質なメッキを得られる。

更に、前記電解ニッケルイオンの電解、析出および付着を超臨界状態で行なっているから、電解ニッケルイオンが反応槽４内を速やかに拡散し、かつ高密度で均一に分布して、被処理物の表面および裏面に付着する。
したがって、電解質溶液中で陽極物質を電解し析出、付着する従来のメッキ法に比べて、いわゆるメッキのつき廻りが非常に良く、被処理物の表面および裏面に均一かつ緻密なメッキ状態を得られ、良好な仕上がり面を得られる。

このため、従来のメッキ法のように、被処理物の表面と裏面のメッキを分けて行なう面倒がなく、その分生産性を向上でき、また被処理物が複雑な形状の場合でも、補助極を要することなく容易に対応できる。
また、電極管４８を不溶性部材で構成し、電解液および電界中に置かれても溶出しないから、従来のように電極が消耗し取り換える面倒がない。

また、前記メッキ時は、反応槽４を周辺の管路から遮断して行なっているから、系内、特にガス回収管６４、リタ−ンパイプ７９側へのメッキ液の流出を防止し、メッキ液による腐食を防止できる。

こうして、前記メッキ工程終了後、電極印加スイッチをＯＦＦし、ファン４３を停止して、処理液排出弁１３、ガス回収弁６５、導入弁５９、凝縮回収槽出入口弁８０，８３を開弁する。
このようにすると、反応槽４内が減圧され、超臨界二酸化炭素が減圧されて急激に気化または液化し、これがメッキ液ないし界面活性剤と二層状態を形成する。
このうち、密度の小さな二酸化炭素がガス回収管６４に押し出され、密度の大きなメッキ液ないし界面活性剤が処理液排出管１２へ押し出され、処理液回収槽１１へ流下する。

前記処理液回収槽１１は、前記メッキ液の排出と前後してヒ−タ７５が加熱され、この加熱によってメッキ液と、該液に混入した二酸化炭素とが分離され、この分離した二酸化炭素がバイパス管７２へ押し出されて、ガス回収管６４へ移動する。
また、メッキ液ないし界面活性剤は、調圧弁７０を介し略大気圧に降圧して精製部（図示略）へ移動し、これを精製後に第１若しくは第２処理槽７，８へ流下させる。
このようにこの実施形態は、使用後のメッキ液と界面活性剤を元の第１若しくは第２処理槽７，８へ戻して再利用を図っている。

こうして、被処理物等をメッキ後、これを乾燥する。
この場合は、前記加圧ポンプ１６の運転を続行し、超臨界二酸化炭素を反応槽４内へ供給ないし補給し、被処理物や電極管４８、被処理物収納容器５、導電部材４７等に付着したメッキ液等と接触し、これを高速に拡散してガス回収管６４へ押し出す。

このように前記乾燥は、超臨界二酸化炭素を反応槽４へ導入し、これを速やかに拡散させて排出し、系内を循環させているから、水分が効率良く搬送され迅速に乾燥する。この場合、二酸化炭素に搬送された水分は脱水カラム２４で除去され、乾燥能率を維持する。

こうして被処理物を乾燥後、被処理物を反応槽４から取り出す。この場合は、加圧ポンプ１６とモ−タ４４を停止し、導入弁５９、ガス回収弁６５、処理液排出弁１３を閉弁する。
そして、位置決めピン（図示略）を抜き取り、アクチュエ−タを介してクランプリング２７を開回動し、該リング２７のクランプ爪３４と蓋体６のクランプ爪３５との係合を解除する。この状況は図８のようである。

この後、アクチュエ−タを介して蓋体６を吊り上げ、被処理物収納容器５、被処理物、電極棒４５，４６、撹拌軸４２、電極管４８、導電部材４７等を反応槽４から一体に取り出す。この状況は図３のようである。
この後、ボルト３９を取り外し、被処理物収納容器５を蓋体６から取り外し、内部の被処理物を取り外せば一連のメッキ作業が終了する。

なお、前述の実施形態では洗浄および脱脂、電気化学的反応、並びに乾燥媒体として、超臨界または亜臨界流体を用いているが、これに限らず大気圧以上の加圧流体、例えば二酸化炭素を用いることも可能であり、そのようにすることで、超臨界または亜臨界状態の形成に要する耐圧性処理槽４，１１，１４や耐圧性管路、加熱かつ加圧手段等が不要になり、これを安価に製作できるとともに、作業を容易かつ安全に行なえる利点がある。

また、前述の実施形態では単一の反応槽４で一連の工程を処理しているが、そのような反応槽４を複数装備し、これらの反応槽４で各工程を順次独立して行なわせるとともに、相前後する処理工程を行なう反応槽４，４間において、先行側の反応槽４で使用した超臨界二酸化炭素や酸溶液、メッキ液、界面活性剤等を、当該工程終了後、後行側の反応槽４に供給し、それらの有効利用と電気化学的処理の量産化を図るようにしても良い。

また、被処理物に多層メッキする、いわゆる重ねメッキを行なう場合は、前述の各工程を繰り返し連続して処理すれば良い。
したがって、従来の重ねメッキのように、メッキ終了毎に被処理物を反応槽からいちいち取り出し、これを各槽へ移動して前処理を行なう面倒がなく、それだけ生産性が向上するとともに、二酸化炭素等の放出による消費を防止できる。
しかも、従来のように被処理物を反応槽から取り出す際の外気との接触の不安を解消しているから、被処理物表面の活性処理面を確実かつ安全に維持でき、前記重ねメッキに有効な利点がある。

図１０乃至図１２は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する構成部分には同一の符号を用いている。
このうち、図１０は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態は、電極棒４５，４６の極性を整流器２０の単純な切り換え操作で実現している。

このように電極棒４５，４６の極性を変更しても、電極管４８からは金属イオンは放出されず、被処理物収納容器５との間の電界形成に機能するだけであるから、それらの電気化学的反応に支障はなく、電極の選択と変更を許容し、その合理的な使用と作業を得られる。
しかも、その際の電気力線は、被処理物収納容器５から内側の電極管４８に向かって放射状に形成され、前述と同様な作用効果を得られる。

図１１は本発明の第３の実施形態を示し、この実施形態は、互いに相似形状の複数の被処理物収納容器５，５ａ，５ｂを設け、これらを電極管４８を中心に同心円状かつ等距離に配置し、かつこの隣接する電極管４８と被処理物収納容器５，５ａ、および一対の被処理物収納容器５，５ｂ間に同電位を印加し、チャンバ３６内に配置した複数の被処理物収納容器５，５ａ，５ｂによって、メッキの量産化と構成の簡潔化を図るようにしている。
この場合、被処理物収納容器５，５ａ，５ｂを同心円状に配置しているが、両者を平行に対向配置する従来のメッキ法や、略矩形断面の反応槽にも適応することができる。

図１２は本発明の第４の実施形態を示し、この実施形態は、被処理物収納容器５を縦方向に二つ割り可能に形成し、それらの基端部を蝶番８７を介して回動可能に連結し、かつその他端部を適宜なクリップで連結して、前記容器５からの被処理物の出し入れを簡便に行なえるようにしている。

なお、前述の実施形態のように電解した電極物質を他方の電極物質に析出付着する方法は、原理的に同様な電鋳および陽極酸化皮膜形成法に適用することができ、前述と同様な効果を得られる。
また、反応槽に電解物質と電極物質を収容し、一方の電極物質を電解し、これを他方の電極物質側で採集する電解法にも、本発明を適用することが可能であり、そのようにすることで、例えば金属の電解精製、電解抽出、電解研磨等に適用することができ、前述と同様な効果を得られる。

また、電解物質を収容可能な反応槽に被処理物を収容し、電解質溶液に含まれる電解物質を前記被処理物に析出付着し、外部電界を加えない無電解メッキや化成処理法にも本発明を適用することが可能であり、そのようにすることで前述と同様な効果を得られる。

このように本発明の被処理物の表面処理装置は、被処理物と大気との接触を回避し、被処理物表面を高精度かつ均質に活性化し、金属イオンの良好な析出を得られるとともに、表面処理流体と処理液の給排を合理的に行ない、それらの有効利用と系外への排出を阻止し、合理的なシステムの実現と生産性の向上並びに量産化を図れるとともに、電気化学的処理作業を合理的かつ安全に行なえ、しかも設備の小形化と低廉化を図れ、メンテナンスに至便であるから、例えば被処理物の電気化学的処理に好適である。

本発明装置の正面図である。 本発明装置の内部状況を示す正面図である。 図１の左側面図で、本発明装置の内部状況を示している。 図１の平面図で、本発明装置の内部状況を示している。

本発明装置のフロ−を示す概要図である。 本発明装置に適用した反応槽を拡大して示す断面図で、反応槽に治具を取り付けた蓋体を装着し、これらをクランプリングでロックして、被処理物の電気化学反応に備えている状況を示している。 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図で、反応槽内の治具と電極との通電状況を若干縮小して図示している。

本発明装置に適用した反応槽の平面図で、電極とモ−タを省略し、蓋体とクランプリングとのロック直前の開状態を示している。 本発明装置に適用した蓋体の底面図である。 本発明の第２の実施形態の要部を示す断面図で、反応槽内の治具と電極との極性を変えた通電状態を示している。

本発明の第３の実施形態の要部を示す断面図で、反応槽内に電極を中心に複数の治具を同心円状に配置し、その通電状況を示している。 本発明の第４の実施形態の要部を示す平面図で、二つ割りに構成した治具の状況を示している。

符号の説明

４ 反応槽
５ 治具（被処理物収納容器）
６ 蓋体
１１ 分離槽（処理液回収槽）
１４ 分離槽
２４ 脱水装置（脱水カラム）

２５ 槽本体
３６ チャンバ
４２ 撹拌軸
４３ 撹拌手段（ファン）
４５，４６ 電極（電極棒）
４８ 電極（電極管）
７８ 反応器

Claims (6)

1. 被処理物を着脱可能に装着する被処理物収納容器をチャンバに収容可能な槽本体と、該槽本体の開口部を密閉可能な蓋体とを有する反応槽とを備え、前記チャンバに表面処理流体を給排可能にするとともに、前記蓋体に前記被処理物収納容器を着脱可能に装着し、該被処理物収納容器を蓋体と一体に前記チャンバに出し入れ可能にした表面処理装置において、前記蓋体の周面に複数のクランプ爪を突設するとともに、槽本体の上部周面に縮径状のクランプシ−ル部を形成し、該クランプシ−ル部の中間部に複数のクランプ爪を突設し、前記蓋体と槽本体の接合部周面に亘ってクランプリングを回動かつ係脱可能に装着し、該クランプリング内面の中間部の上下位置に前記蓋体と槽本体の各クランプ爪に係合可能な環状溝を形成し、該環状溝の間に前記各クランプ爪に係合可能なリング状の係止部を形成し、かつクランプリング内面の上端部に前記蓋体のクランプ爪と係合可能な複数のクランプ爪を突設するとともに、クランプリング内面の下端部をクランプシ−ル部の段部に係合可能に配置したことを特徴とする被処理物の表面処理装置。
2. 前記チャンバに、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素、または超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と酸洗い液と界面活性剤、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と電解液と界面活性剤とを、選択的に給排可能にした請求項１記載の被処理物の表面処理装置。
3. 前記蓋体に複数の棒状の電極を取り付け、該電極と前記蓋体と被処理物収納容器とを一体に移動可能に設けた請求項１記載の被処理物の表面処理装置。
4. 前記チャンバの中心に前記一つの電極を配置した請求項３記載の被処理物の表面処理装置。
5. 前記チャンバに、横断面形状が円形の大小異径の複数の被処理物収納容器を前記電極を中心に互いに同心円状に配置した請求項４記載の被処理物の表面処理装置。
6. 前記被処理物収納容器を縦方向に二つ割りに形成し、それらの基端部を回動可能に連結し、その他端部をクリップ手段で連結した請求項１記載の被処理物の表面処理装置。

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