JP4745571B2 - Surface treatment method and treatment apparatus for workpiece - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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方法およびその処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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
【0003】
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、これを特願2000−253572として既に提案している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
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方法およびその処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1の発明は、表面処理流体の循環経路に、被処理物を収容し表面処理可能な反応槽と、前記表面処理流体中の汚染物を分離可能な分離槽とを介挿し、表面処理流体を反応槽に導入して表面処理し、表面処理後、反応槽の表面処理流体を気液分離し、ガス状の表面処理流体を分離槽へ導入し、該分離槽で汚染物を分離する被処理物の表面処理方法において、被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応時、前記反応槽に超臨界若しくは亜臨界状態の表面処理流体を導入し、表面処理後、反応槽から排出した気液混合状態の表面処理流体を処理液回収槽へ導入し、該処理液回収槽で前記表面処理流体を気液分離し、分離したガス状の表面処理流体を前記循環経路へ還流し、かつ前記被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応とを単一の反応槽で実行して、前記表面処理流体と処理液の給排を合理的に行なとともに、それらの有効利用を図り、また前記表面処理流体による脱脂洗浄や酸洗い、電気化学反応を高精度かつ速やかに行なえるようにしている。
【0006】
請求項2の発明は、前記処理液回収槽で分離したガス状の表面処理流体を、前記分離槽より上流側の循環経路へ還流するようにして、循環経路に介挿した分離槽で汚染物を除去し、還流した表面処理流体中の汚染物を分離槽で除去し、清浄な表面処理流体を循環経路に循環させるようにしている。
請求項3の発明は、前記処理液回収槽で分離した液体状の表面処理流体を、その精製部へ送り出し、または表面処理流体の収容タンクへ還流するようにして、液体状の表面処理流体の有効利用を図るようにしている。
請求項4の発明は、前記循環経路の分離槽より下流側で表面処理流体の酸素と水素を除去するようにして、それらと被処理物との接触を回避し、被処理物表面を高精度かつ均質に活性化し得るようにしている。
【0007】
請求項5の発明は、被処理物の脱脂洗浄時に超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素を反応槽へ導入し、被処理物の酸洗いまたは電気化学反応時に、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と酸洗い液または電解液とを導入するようにして、被処理物の種々の表面処理において、良好な表面処理状態を得られるようにしている。
請求項6の発明は、被処理物の酸洗いまたは電気化学反応時に、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と酸洗い液または電解液と界面活性剤とを反応槽へ導入し、反応槽内部を乳濁して表面処理するようにして、被処理物表面の緻密かつ良好な表面処理状態を得られるようにしている。
【0008】
請求項7の発明は、表面処理流体の循環経路を備え、該循環経路に被処理物を収容し表面処理可能な反応槽と、汚染物を分離可能な分離槽とを介挿し、表面処理流体を反応槽へ導入して表面処理し、表面処理後、反応槽の表面処理流体を気液分離し、ガス状の表面処理流体を分離槽へ導入可能に設け、該分離槽で汚染物を分離可能にした被処理物の表面処理装置において、被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応時、前記反応槽に超臨界若しくは亜臨界状態の表面処理流体を導入可能に設けるとともに、前記反応槽の排出経路に気液混合状態の表面処理流体を収容し、かつ該表面処理流体を気液分離可能な処理液回収槽を設け、該処理液回収槽を前記循環経路に連通可能に設け、該処理液回収槽で気液分離したガス状の表面処理流体を前記循環経路へ還流可能に設け、かつ前記被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応とを単一の反応槽で実行可能にし、前記表面処理流体と処理液の給排を合理的に行なとともに、それらの有効利用を図り、また前記表面処理流体による脱脂洗浄や酸洗い、電気化学反応を高精度かつ速やかに行なえるようにしている。
【0009】
請求項8の発明は、前記処理液回収槽を、表面処理流体の精製部または液体状の表面処理流体の収容タンクへ連通可能に設け、前記処理液回収槽で分離した液体状の表面処理流体を、前記精製部へ送り出し、または前記収容タンクへ還流可能にして、液体状の表面処理流体の有効利用を図るようにしている。
【0020】
【発明の実施の形態】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
このように構成した本発明の被処理物の表面処理方法および処理装置は、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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
一方、本発明装置は、被メッキ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。
【0045】
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、被メッキ物と大気、とりわけ酸素との接触を回避させているから、被メッキ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、被メッキ物に対する多層メッキを確実に実現することができる。
【0046】
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。
【0047】
更に、本発明装置は、被メッキ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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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、被処理物である被メッキ物を取り付ける。
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。
【0051】
こうして、被処理物収納容器5に被メッキ物を取り付け後、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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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内の前記被メッキ物に接触して、該被メッキ物と、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、その分被メッキ物等の後述の乾燥を促す。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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メッキ物の表面に接触し、被メッキ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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
このように本発明は、超臨界状態の下で被メッキ物の酸化皮膜を除去しているから、被メッキ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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
このようにすることで、超臨界二酸化炭素が被メッキ物や電極管48、被メッキ物収納容器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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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、被メッキ物の表面に接触する。
【0080】
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メッキ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、該イオンを被メッキ物の表面に緻密に付着させる。
【0081】
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と被メッキ物が位置し、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ないし被メッキ物に向かって、放射状に形成される。この状況は図7のようである。
【0082】
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に被メッキ物が取り付けられているから、全ての被メッキ物は同電位に置かれている。
したがって、被メッキ物が同一の場合、該被メッキ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。
【0083】
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、多数の被メッキ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。
【0084】
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、被メッキ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、被メッキ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。
【0085】
このため、従来のメッキ法のように、被メッキ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、また被メッキ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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
こうして、被メッキ物等をメッキ後、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、被メッキ物や電極管48、被メッキ物収納容器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。
【0090】
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。
【0091】
こうして被メッキ物を乾燥後、被メッキ物を反応槽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。
【0092】
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、被メッキ物、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、内部の被メッキ物を取り外せば一連のメッキ作業が終了する。
【0093】
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。
【0095】
また、被メッキ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、メッキ終了毎に被メッキ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、従来のように被メッキ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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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からの被メッキ物の出し入れを簡便に行なえるようにしている。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明は、被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応時、前記反応槽に超臨界若しくは亜臨界状態の表面処理流体を導入し、表面処理後、反応槽から排出した気液混合状態の表面処理流体を処理液回収槽へ導入し、該処理液回収槽で前記表面処理流体を気液分離し、分離したガス状の表面処理流体を前記循環経路へ還流し、かつ前記被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応とを単一の反応槽で実行するから、前記表面処理流体と処理液の給排を合理的に行なえるともに、それらの有効利用を図り、また前記表面処理流体による脱脂洗浄や酸洗い、電気化学反応を高精度かつ速やかに行なうことができる。
【0103】
請求項2の発明は、前記処理液回収槽で分離した気相状の表面処理流体を、前記分離槽より上流側の循環経路へ還流するから、循環経路に介挿した分離槽で汚染物を除去し、還流した表面処理流体中の汚染物を分離槽で除去し、清浄な表面処理流体を循環経路に循環させることができる。
請求項3の発明は、前記処理液回収槽で分離した液相状の表面処理流体を、その精製部へ送り出し、または表面処理流体の収容タンクへ還流するから、液相状の表面処理流体の有効利用を図ることができる。
請求項4の発明は、前記循環経路の分離槽より下流側で表面処理流体の酸素と水素を除去するから、被処理物との接触を回避し、被処理物表面を高精度かつ均質に活性化し得る効果がある。
【0104】
請求項5の発明は、被処理物の脱脂洗浄時に超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素を反応槽へ導入し、被処理物の酸洗いまたは電気化学反応時に、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と酸洗い液または電解液とを導入するから、被処理物の種々の表面処理において、良好な表面処理状態を得られる効果がある。
請求項6の発明は、被処理物の酸洗いまたは電気化学反応時に、超臨界若しくは亜臨界二酸化炭素と酸洗い液または電解液と界面活性剤とを反応槽へ導入し、反応槽内部を乳濁して表面処理するから、被処理物表面の緻密かつ良好な表面処理状態を得られる効果がある。
【0105】
請求項7の発明は、被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応時、前記反応槽に超臨界若しくは亜臨界状態の表面処理流体を導入可能に設けるとともに、前記反応槽の排出経路に気液混合状態の表面処理流体を収容し、かつ該表面処理流体を気液分離可能な処理液回収槽を設け、該処理液回収槽を前記循環経路に連通可能に設け、該処理液回収槽で気液分離したガス状の表面処理流体を前記循環経路へ還流可能に設け、かつ前記被処理物の脱脂洗浄と酸洗いと電気化学反応とを単一の反応槽で実行可能にしたから、前記表面処理流体と処理液の給排を合理的に行なえるとともに、それらの有効利用を図ることができ、また前記表面処理流体による脱脂洗浄や酸洗い、電気化学反応を高精度かつ速やかに行なえる効果がある。
【0106】
請求項8の発明は、前記処理液回収槽を、表面処理流体の精製部または液体状の表面処理流体の収容タンクへ連通可能に設け、前記処理液回収槽で分離した液体状の表面処理流体を、前記精製部へ送り出し、または前記収容タンクへ還流可能にしたから、液体状の表面処理流体の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の正面図である。
【図2】本発明装置の内部状況を示す正面図である。
【図3】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4】図1の平面図で、本発明装置の内部状況を示している。
【図5】本発明装置のフロ−を示す概要図である。
【図6】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7】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。
【図8】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。
【図9】本発明装置に適用した蓋体の底面図である。
【図10】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。
【図11】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。
【図12】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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is suitable for, for example, electrochemical treatment of an object to be treated, avoids contact between the object to be treated and the atmosphere, activates the surface of the object to be treated with high accuracy and uniformity, and obtains good precipitation of metal ions. As well as rationally supplying and discharging the surface treatment fluid and treatment liquid, preventing their effective use and discharge outside the system, realizing a rational system, improving productivity and mass production, The present invention relates to a surface treatment method and a treatment apparatus for an object to be treated which can perform electrochemical treatment work rationally and safely, and which can reduce the size and cost of equipment and are convenient for maintenance.
[0002]
[Prior art]
For example, the conventional electroplating process is divided into a pretreatment process, a plating process, and a posttreatment process. Among these, the pretreatment process involves degreasing and pickling, and these are usually performed by storing a predetermined treatment liquid in a dedicated bath and heating, and immersing the object to be treated in this treatment liquid for a predetermined time. Yes.
Therefore, a plurality of bathtubs and their work space are required, and the equipment cost is high. In addition, the work environment is poor due to being forced to work under conditions where the processing liquid is scattered and harmful gases are generated, and There was a problem that it took a long time to immerse and the productivity was poor
[0003]
In order to solve such a problem, the applicant introduced a substance in a supercritical state, an electrolyte solution, and a surfactant into the reaction bath, electroplated under these emulsion states, and plated. After that, a supercritical substance was vaporized and discharged out of the bath to develop an electrochemical treatment method that can clean the reaction bath and electrodes without the need for a cleaning solution. It has already been proposed as 253572.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention further embodies this already developed electrochemical treatment method and treatment apparatus, and is suitable for, for example, electrochemical treatment of an object to be treated, avoiding contact between the object to be treated and the atmosphere, The surface of the workpiece can be activated with high accuracy and uniformity, and good precipitation of metal ions can be obtained, and the surface treatment fluid and treatment liquid can be rationally supplied and discharged to effectively use them and discharge them outside the system. In addition to being able to realize a rational system, improve productivity and mass production, it is possible to carry out electrochemical treatment work rationally and safely, and to reduce the size and cost of equipment, which is convenient for maintenance. It is an object of the present invention to provide a surface treatment method and a treatment apparatus for a treated product.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the invention of
[0006]
According to a second aspect of the present invention, the gaseous surface treatment fluid separated in the treatment liquid recovery tank is returned to the circulation path upstream from the separation tank, and the contaminant is inserted in the separation tank interposed in the circulation path. The contaminants in the refluxed surface treatment fluid are removed by a separation tank, and a clean surface treatment fluid is circulated through the circulation path.
The invention of claim 3 is the liquid separated in the treatment liquid recovery tankbodyThe liquid surface treatment fluid is sent to the purification section or returned to the surface treatment fluid storage tankbodyIn this way, the surface treatment fluid is effectively used.
The invention of
[0007]
The invention of
The invention of
[0008]
Claim7The invention ofA surface treatment fluid circulation path is provided, and a reaction tank that accommodates an object to be treated in the circulation path and is capable of surface treatment and a separation tank that can separate contaminants are inserted, and the surface treatment fluid is introduced into the reaction tank. Surface treatment, and after surface treatment, the surface treatment fluid in the reaction vessel is separated into gas and liquid, and the gaseous surface treatment fluid is provided so as to be introduced into the separation vessel, and the object to be treated in which the contaminants can be separated in the separation vessel. In the surface treatment apparatus, a supercritical or subcritical surface treatment fluid can be introduced into the reaction tank at the time of degreasing washing, pickling, and electrochemical reaction of an object to be treated, and a gas-liquid is disposed in the discharge path of the reaction tank. A treatment liquid recovery tank is provided for containing the mixed surface treatment fluid and capable of gas-liquid separation of the surface treatment fluid, and the treatment liquid recovery tank is provided so as to communicate with the circulation path. Liquid-separated gaseous surface treatment fluid can be returned to the circulation path And the degreasing and pickling and electrochemical reaction of the object to be processed can be performed in a single reaction tank, and the surface treatment fluid and the treatment liquid can be supplied and discharged rationally, Effective use and high-precision and quick degreasing, pickling, and electrochemical reaction using the surface treatment fluidI am doing so.
[0009]
Claim8According to the present invention, the treatment liquid recovery tank is provided so as to be able to communicate with a surface treatment fluid purification unit or a liquid surface treatment fluid storage tank, and the liquid separated by the treatment liquid recovery tankbodyThe surface treatment fluid in the form of a liquid can be sent to the purification unit or recirculated to the storage tank.bodyIn this way, the surface treatment fluid is effectively used.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the illustrated embodiment in which the present invention is applied to electroplating (nickel plating) which is an electrochemical processing method using a supercritical or subcritical fluid will be described. In FIG. 1 to FIG. In the installed box-shaped processing apparatus, a
[0021]
The
[0022]
Immediately below the
A pressure-resistant treatment liquid recovery tank 11 that is a separation tank is provided immediately below the
[0023]
The
A pressure-
[0024]
In addition, in the figure,
[0025]
In the figure,
In addition, 19 is a control panel incorporating various electric devices, 20 is a rectifier, 21 is a relay box, 22 is a transformer, 23 is an oil tank, and 24 is a dehydration column which is a dehydrator.
[0026]
As shown in FIGS. 6 to 8, the
A
[0027]
The
Among them, the
[0028]
A clamp claw of the
The
[0029]
A substantially disc-shaped
[0030]
Through
In addition,
[0031]
Among these, one end of a
The
Also, one end of a conductive member (not shown) such as carbon is attached to the lower end portion of the
[0032]
In the figure,
[0033]
FIG. 5 shows an outline of the apparatus of the present invention. In the figure, 54 is a gas cylinder containing liquefied carbon dioxide, which is a supercritical or subcritical fluid. The carbon dioxide is condensed and recovered through an on-off
The
[0034]
The
[0035]
A
The
The
[0036]
On the other hand, a
The processing liquid recovery pipe 69 communicates with the first and second
[0037]
One end of a
The shut-off
In the figure, 74, 75, and 76 are heaters provided in the
[0038]
A
The
[0039]
One end of a
One end of an
[0040]
In the figure, 83 is a condensation recovery tank outlet valve inserted upstream of the
[0041]
Configured like thisSurface treatment method for an object to be treated of the present invention andAs will be described later, the processing apparatus is a single reaction tank for pre-plating treatment, that is, degreasing, pickling, washing, drying, plating treatment, post-plating treatment, that is, recovery of the
In addition, since the storage tank that primarily stores the used carbon dioxide and treatment liquid has been virtually eliminated, the equipment can be made more compact and less expensive, and the treatment liquid can be regenerated and circulated quickly. The
[0042]
In addition, the apparatus of the present invention uses various discharges discharged from the degreasing, pickling, washing, drying, and plating operations, that is, plating solution containing carbon dioxide, pickling solution, and surfactant in the gas liquid. Separately, it is discharged into the treatment liquid recovery tank 11 and the
In addition, since the pickling solution and plating solution after use are not discharged to the outside of the system, they are regenerated and used, so that their consumption can be minimized and the plating cost can be reduced.
[0043]
Further, since each of the treatments is performed using supercritical or subcritical carbon dioxide having good diffusibility, compared to the conventional plating method in which an object to be treated is immersed in a plating solution, an acid solution or an electrolyte solution Therefore, it is possible to reduce the amount used and to reduce the size and weight of the discharge treatment facility, and in combination with the above, productivity can be improved.
[0044]
On the other hand, the apparatus of the present invention uses an
[0045]
In addition, as will be described later, the
Therefore, it is possible to reliably realize multilayer plating on the object to be plated.
[0046]
Further, since the apparatus of the present invention forms a closed circuit by the
[0047]
Furthermore, the apparatus of the present invention forms a closed circuit by the first and second
[0048]
On the other hand, the apparatus of the present invention requires three
Of these, the treatment liquid recovery tank 11 and the
The
[0049]
The
Therefore, these and the
[0050]
When electroplating is performed using such a surface treatment apparatus, an object to be plated, which is an object to be processed, is attached to the inside of the
Next, the peripheral edge of the upper end portion of the
At this time, the stirring
[0051]
In this way, after the objects to be plated are attached to the
A
[0052]
Then, the
[0053]
When the object to be processed stored in the
In this way, the liquefied carbon dioxide filled in the
[0054]
The carbon dioxide is supplied from the
The liquefied carbon dioxide is led to the
[0055]
The carbon dioxide is slightly depressurized after flowing into the
A part of the carbon dioxide flows from the
[0056]
Thereafter, pressurized and heated carbon dioxide is further supplied from the
[0057]
In addition, the
[0058]
Under such circumstances, the
[0059]
In this way, supercritical carbon dioxide diffuses while circulating in the
Moreover, since the use of water and solutions as in conventional emulsion cleaning is eliminated, the later-described drying of the objects to be plated is promoted accordingly.
[0060]
Thus, since the present invention performs degreasing and cleaning of the
[0061]
Then, the fat and oil removed by the degreasing cleaning is transported to the processing gas that moves through the
After the recovery, the processing gas is guided to the
Thereafter, the processing gas is further depressurized by the pressure regulating valve 85 and moves to the
[0062]
The process gas moves to the downstream end of the
[0063]
As described above, the degreasing cleaning is performed by circulating carbon dioxide in the system. Therefore, supercritical carbon dioxide is contained in the reaction tank 4.UbaCompared to the above, degreasing and cleaning with clean carbon dioxide can be performed, and thus degreasing and cleaning can be performed with high accuracy.
Further, the carbon dioxide is regenerated after degreasing and separation of contaminants while circulating in the system, and is used effectively.
In the meantime, since no carbon dioxide is discharged outside the system, the consumption or consumption of carbon dioxide is extremely small, and only the consumed amount is replenished from the
Note that after the supercritical state of the
[0064]
Thus, after degreasing and cleaning for a predetermined time, the operation is finished and the next pickling is performed.
During this pickling, the sealed state of the
That is, the
[0065]
In this case, although the
[0066]
Under such circumstances, when the
In this case, if an appropriate surfactant is added to the acid solution to make it milky, the oxide film is uniformly and efficiently removed, and the pickling efficiency is improved.
[0067]
Thus, the pickling can be performed rationally and efficiently by maintaining the sealed state in the
Then, after the pickling for a predetermined time, the treatment liquid discharge valve 13 and the
[0068]
If it does in this way, the
Among these, carbon dioxide having a low density flows out to the
[0069]
In this case, the treatment liquid recovery tank 11 is located immediately below the
Further, since the treatment liquid recovery tank 11 communicates with the
[0070]
On the other hand, in the treatment liquid recovery tank 11, the heater 75 is heated before and after the discharge of the pickling liquid, and the pickling liquid and carbon dioxide mixed in the liquid are separated by this heating. The carbon dioxide thus discharged is pushed out to the
[0071]
The removed oxide film is discharged to the outside by opening the discharge valve 68, and the pickling solution after removing the oxide film is lowered to a substantially atmospheric pressure through the
[0072]
As described above, since the present invention removes the oxide film of the object to be plated under supercritical conditions, compared to the conventional pickling method in which the object to be plated is immersed in the pickling liquid, The amount can be reduced and this can be done quickly and easily, and pickling is performed in the
[0073]
In this case, when it is desired to avoid the pickling solution adhering to the
Further, since the
[0074]
Thus, the object to be treated is dried at the same time as the pickling solution is purified and returned to the
In this case, the condensing / recovery tank inlet /
[0075]
By doing so, the supercritical carbon dioxide comes into contact with moisture adhering to the object to be plated, the
[0076]
In this way, the drying is performed by introducing supercritical carbon dioxide into the
[0077]
After drying the object to be processed in this way, the driving of the
[0078]
Under such circumstances, the condensation recovery tank inlet /
[0079]
In this way, supercritical carbon dioxide diffuses into the
[0080]
Under this circumstance, when a power switch (not shown) connected to the
At this time, the emulsion substance is agitated by the rotation of the
[0081]
In this case, the anode by the
[0082]
In this case, since the
Therefore, when the objects to be plated are the same, substantially the same current density is obtained for the objects to be plated, and a uniform plating state can be obtained. Therefore, a homogeneous plating state can be obtained as compared with the conventional plating method in which a pair of electrodes are arranged apart from each other in the plating tank.
[0083]
Moreover, since the
[0084]
Furthermore, since the electrolytic nickel ions are electrolyzed, deposited and adhered in a supercritical state, the electrolytic nickel ions diffuse quickly in the
Therefore, compared with the conventional plating method in which the anode material is electrolyzed, deposited and adhered in the electrolyte solution, the so-called plating is very good, and a uniform and dense plating state can be obtained on the surface and back surface of the object to be plated. A good finished surface can be obtained.
[0085]
For this reason, unlike the conventional plating method, there is no need to separate the plating of the front and back surfaces of the object to be plated, so that the productivity can be improved correspondingly, and even if the object to be plated has a complicated shape, the auxiliary electrode Can be easily accommodated.
In addition, since the
[0086]
Further, since the
[0087]
Thus, after the plating step is completed, the electrode application switch is turned OFF, the
In this way, the inside of the
[0088]
In the treatment liquid recovery tank 11, the heater 75 is heated before and after the discharge of the plating liquid, and the plating liquid and carbon dioxide mixed in the liquid are separated by this heating. It is pushed out to the
Further, the plating solution or the surfactant is reduced to a substantially atmospheric pressure through the
As described above, in this embodiment, the used plating solution and the surfactant are returned to the original first or
[0089]
Thus, after plating the object to be plated or the like, it is dried.
In this case, the operation of the pressurizing
[0090]
Thus, since the said supercritical carbon dioxide is introduce | transduced into the
[0091]
After the object to be plated is dried in this manner, the object to be plated is taken out from the
Then, the positioning pin (not shown) is removed, and the
[0092]
Thereafter, the
Thereafter, the
[0093]
In the above-described embodiment, a supercritical or subcritical fluid is used as a cleaning and degreasing, electrochemical reaction, and drying medium, but not limited to this, a pressurized fluid at atmospheric pressure or higher, for example, carbon dioxide is used. By doing so, the pressure-
[0095]
Further, when so-called multi-plating is performed on the object to be plated, the above-described steps may be repeated continuously.
Therefore, unlike the conventional overplating, each time the plating is finished, the object to be plated is taken out from the reaction tank one by one, and this is moved to each tank and pretreatment is not required. It is possible to prevent consumption due to the release of etc.
Moreover, since the concern of contact with the outside air when removing the object to be plated from the reaction vessel is eliminated as in the past, the active surface of the object to be processed can be maintained reliably and safely, and it is effective for the above-mentioned overplating There are significant advantages.
[0096]
10 to 12 show another embodiment of the present invention, and the same reference numerals are used for the components corresponding to the above-described configurations.
Of these, FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention, in which the polarity of the
[0097]
Even if the polarities of the
In addition, the lines of electric force at that time are formed radially from the
[0098]
FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of
In this case, the processing
[0099]
FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the
[0100]
In addition, the method of depositing and adhering the electrolyzed electrode material to the other electrode material as in the above-described embodiment can be applied in principle to the same electroforming and anodic oxide film forming methods, and the same effect as described above. Can be obtained.
In addition, the present invention can be applied to an electrolytic method in which an electrolytic substance and an electrode substance are accommodated in a reaction tank, one electrode substance is electrolyzed, and this is collected on the other electrode substance side. Therefore, it can be applied to, for example, electrolytic refining of metal, electrolytic extraction, electrolytic polishing, etc., and the same effect as described above can be obtained.
[0101]
This is also applicable to electroless plating and chemical conversion treatment methods in which an object to be treated is accommodated in a reaction vessel that can accommodate an electrolytic substance, and the electrolytic substance contained in the electrolyte solution is deposited on the object to be treated and no external electric field is applied. The invention can be applied, and by doing so, the same effects as described above can be obtained.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, the invention of claim 1During degreasing cleaning, pickling and electrochemical reaction of workpieces,Surface treatment flow in supercritical or subcritical state in the reactorBodyAfter the surface treatment, the surface treatment fluid in a gas-liquid mixed state discharged from the reaction tank is introduced into the treatment liquid recovery tank, and the surface treatment fluid is gas-liquid separated in the treatment liquid recovery tank, and the separated gaseous state Return the surface treatment fluid to the circulation pathAnd performing the degreasing cleaning, pickling and electrochemical reaction of the object to be processed in a single reaction tank,It is possible to rationally supply and discharge the surface treatment fluid and treatment liquid, and to make effective use of them.In addition, degreasing, pickling, and electrochemical reaction with the surface treatment fluid are performed with high accuracy and speed.be able to.
[0103]
The invention of
The invention of claim 3 provides theSince the liquid surface treatment fluid separated in the treatment liquid recovery tank is sent to the purification section or returned to the surface treatment fluid storage tank, the liquid phase surface treatment fluid is effectively used.be able to.
Claim4The invention ofSince oxygen and hydrogen of the surface treatment fluid are removed downstream from the separation tank in the circulation path, there is an effect that contact with the object to be treated can be avoided and the surface of the object to be treated can be activated with high accuracy and uniformity.
[0104]
The invention of
The invention of
[0105]
Claim7The invention ofA surface treatment fluid in a supercritical or subcritical state can be introduced into the reaction tank at the time of degreasing washing, pickling and electrochemical reaction of the object to be treated, and a surface treatment in a gas-liquid mixed state in the discharge path of the reaction tank A treatment liquid recovery tank is provided that contains a fluid and is capable of gas-liquid separation of the surface treatment fluid, the treatment liquid recovery tank is provided so as to be able to communicate with the circulation path, and is gas-liquid separated in the treatment liquid recovery tank The surface treatment fluid and the treatment liquid are provided so that the surface treatment fluid can be returned to the circulation path, and the object to be treated can be degreased, pickled, and electrochemically reacted in a single reaction tank. Can be rationally supplied and discharged, and their effective use can be achieved. In addition, there is an effect that the degreasing cleaning, pickling, and electrochemical reaction by the surface treatment fluid can be performed with high accuracy and speed.
[0106]
Claim8According to the present invention, the treatment liquid recovery tank is provided so as to be able to communicate with a surface treatment fluid purification unit or a liquid surface treatment fluid storage tank, and the liquid separated by the treatment liquid recovery tankbodySince the liquid surface treatment fluid can be sent to the purification unit or returned to the storage tank, the liquid surface treatment fluid can be effectively used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a device of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an internal state of the apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a left side view of FIG. 1, showing an internal state of the device of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of FIG. 1, showing an internal state of the device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a flow of the apparatus of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a reaction tank applied to the apparatus of the present invention. A lid with a jig attached to the reaction tank is attached, and these are locked with a clamp ring, so It shows the situation in preparation for the reaction.
7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6 and shows a slightly reduced energization state between the jig and the electrode in the reaction tank.
FIG. 8 is a plan view of a reaction tank applied to the apparatus of the present invention, in which an electrode and a motor are omitted, and an open state immediately before the lid body and the clamp ring are locked is shown.
FIG. 9 is a bottom view of a lid applied to the device of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the main part of the second embodiment of the present invention, showing a state of energization in which the polarities of the jig and the electrode in the reaction tank are changed.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the main part of a third embodiment of the present invention, in which a plurality of jigs are concentrically arranged around an electrode in a reaction tank, and the energization state is shown.
FIG. 12 is a plan view showing a main part of a fourth embodiment of the present invention, and shows the situation of a jig configured in half.
[Explanation of symbols]
4 reaction tank
5 Jig (processing object storage container)
6 Lid
11 Separation tank (treatment liquid recovery tank)
14 Separation tank
24 Dehydration equipment (dehydration column)
25 tank body
36 chambers
42 Stirring shaft
43 Stirring means (fan)
45,46 electrode (electrode bar)
48 electrodes (electrode tubes)
78 reactor
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