JP6529877B2 - 部分陽極酸化処理用電解装置及びそれを用いた処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金等を素材としたワークに部分的に陽極酸化皮膜を形成するための電解装置及びそれを用いた部分陽極酸化処理方法に関する。

アルミニウム及びその合金を用いた各種素形材（以下ワークという。）を電解液に浸漬し、このワークを陽極として対極にカーボン，鉛，ステンレス等の陰極を配設し、電解処理するとワークの表面に陽極酸化皮膜が形成される。
この陽極酸化皮膜は緻密で硬いことから、耐食性向上、耐摩耗性向上等を目的に行われている。
車両の駆動部品、機関部品として、アルミニウム合金のダイカスト鋳造品、低圧鋳造品等が用いられている。
この種の駆動部品、機関部品の中には、回転体として使用され、回転面に耐摩耗性等が部分的に要求される場合がある。
従って、このような製品の場合に製品全体の表面に陽極酸化皮膜を形成する必要がなく、従来のようにワーク全体を電解液に浸漬して陽極酸化処理するのはエネルギー的にもムダが多い。
また、アルミニウム合金の鋳造品は電解時に電流密度を高くして高速処理化を図らんとすると、電解ヤケが発生しやすく均一な皮膜も得られ難い課題もあった。

従来から例えば、特許文献１〜４に開示するように部分的に陽極酸化処理する技術が各種提案されている。
しかし、いずれの技術もワークにリング状の部分陽極酸化皮膜を形成するのに適したものではない。

特開２０１４−２５１２５号公報 特開２００５−６８４５８号公報 特許第５１９６１１６号公報 特開２０１５−５９２６５号公報

本発明は、ワークにリング状の陽極酸化皮膜を部分的に形成するのに適した電解装置及びそれを用いた処理方法の提供を目的とする。

本発明に係る部分陽極酸化処理用電解装置は、ワークにリング状の部分陽極酸化皮膜を形成するための電解装置であって、円筒状の内周壁と、当該内周壁の外側に所定の間隔を設けて形成した円筒状の外周壁と、当該内周壁と外周壁との一方の端部側を端部壁で塞いだ電解槽を備え、前記内周壁と外周壁との間の他方側の開口部を塞ぐようにワークをセットするものであり、前記外周壁は接線方向から内部に電解液を供給する供給部と、接線方向に内部から外部に向けて電解液を排出する排出部を有することを特徴とする。
このようにすると一方の端部側が塞がれ、内周壁と外周壁との間に形成された電解槽の開口部をワークで塞ぐようにセットし、接線方向から電解液を供給すると、ドーナツ状の電解槽に沿って電解液が渦を巻くように旋回しながら排出部から排出され、必要に応じて温調し循環される。
これにより、ワークの表面で発生したガスや熱が電解液の流れに沿って効率よく除かれるので高電流密度による高速処理化もしやすい。
本明細書では、内周壁と外周壁との間に電解液が充填される電解槽の構造を説明するために、一方の端部側の壁を便宜上、端部壁と表現したものであって、限らずしも内・外周壁の端部に限定するものではない。

本発明にて、前記電解槽は内部に配設した陰極を有し、前記電解液の供給部と排出部とは陰極側と陽極となるワーク側とに位置を相対的にずらして配設してあるのが好ましい。
これにより、電解液の旋回流が安定する。

上記の電解装置を用いて、ワークは円盤部と、当該円盤部から突設した凸部を有し、前記ワークの凸部を前記内周壁の内側に挿入し、前記ワークの円盤部で前記電解槽の開口部を塞ぐようにシールセット配置し、前記円盤部にリング状の部分陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする。
このようにすると、回転体の必要な表面にリング状の陽極酸化皮膜を効率的に形成することができる。

本発明に係る電解装置を用いるとワークの表面にリング状の陽極酸化皮膜を形成することができるので、回転体等のワークの必要な表面に陽極酸化膜による耐摩耗性を付加することができる。
また、陽極酸化処理の高速化が可能で、それによる皮膜の硬質化を図り、耐摩耗性がさらに向上する。

ワークの形状例及び本発明に係る電解装置の構造例を示す。（ａ）は開口部を下側にした電解装置の斜視図を示す。（ｂ）はワークを電解装置にセットする状態。（ｃ）はセットした状態、（ｄ）は部分的に陽極酸化皮膜が形成されたワークの例を示す。 電解槽を示し、（ａ）は開口部側から見た平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はその断面図を示す。 （ａ）はワークを電解装置（電解槽）にセットした状態、（ｂ）は電解液を流した状態を示す。 （ａ）は電解槽の斜視図、（ｂ）は電解液の流れを矢印で示す。 ワークの形状例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は断面図を示す。（ｄ）は部分陽極酸化処理した状態を示す。

本発明に係る電解装置及びそれを用いた処理方法例を以下、図面に基づいて説明する。

本発明における陽極酸化処理の対象とするのに適したワークの形状例を図１（ｄ）と
図５に示す。
例えば対象製品は、車両向の回転部品となるワークが例として挙げられ、ワーク１は円盤部１ａと円筒状の凸部１ｂを有する。
このような部品は例えばダイカスト用アルミニウム合金ＪＩＳ ＡＤＣ１２等を用いてダイカスト鋳造される。
電解槽１０は図１，２に示すように、円筒状の内周壁１２と同心円状の外周壁１１の一方の端部側を端部壁１３に塞いだ開口部から見た平面視で略ドーナッツ状の槽構造になっている。
図２では上部側に陰極２０が配設され、外部に陰極導線部２０ａが設けられている。
外周壁１１は、接線方向に内部に電解液を供給するための供給部１４と、供給された電解液が接線方向に排出するための排出部１５を有する。
従って、平面視では図２（ａ）に示すようにパイプ状の供給部１４、排出部１５が外周壁の接線方向に溶接等により接続されている。
また、電解液の供給部１４と排出部１５とは、側面図に示すように上下方向に相互にずらして配置してあり、本実施例ではワーク側よりに供給部１４を配置し、端部壁側に排出部１５を配置した例になっている。

ワーク１を図１（ｂ）に示すように凸部１ｂが内周壁１２の内側に挿通されるようにセットすると、図３（ａ）に断面図を示すようにワーク１の円盤部１ａの表面で電解槽の開口部を塞ぐ。
ワーク１と電解槽の間をＯリング等のシール部材１１ａ，１２ａにてシールする。
例えば、ワークを下側に配置し、電解槽とワークとを相互に押圧セットすることでシールされる。
この状態で図３（ｂ）に示すように、供給部１４から電解液Ｓを供給すると図４（ｂ）に模式図を示すように電解液Ｓは矢印に示すように旋回し、ワークの表面から上方に流れ、排出部１５から排出される。
この状態でワーク１を陽極として、陰極との間に直流等の電圧を印加することでワークの表面に陽極酸化皮膜が形成される。
その状態を図１（ｄ），図５（ｄ）にＡとして示す。

次に電解処理した実施例を説明する。
外径約１００ｍｍ、凸部の外径約４５ｍｍのワークに幅約１５ｍｍのリング状の陽極酸化皮膜Ａを形成した。
電解槽の内周壁の外径は約５０ｍｍ、外周壁の内径は約８０ｍｍとなる。
電解液としてはアルミニウム合金の陽極酸化に用いられる公知の各種電解液を用いることができ、本実験では２００ｇ／ｌの硫酸水溶液を用いた。
液温１０℃，流量１５リットル／分，電圧３０Ｖとし、２０分間電解処理した。
なお、電圧計、制御系は公知のものを用い、図示を省略した。
その結果、膜厚約８μｍの陽極酸化皮膜が形成され、摩耗試験の結果、約１０，０００サイクルの摩耗試験で耐摩耗性基準を充分にクリアーした。
ＡＤＣ１２材からなるダイカスト製品は鋳造性に優れるものの、一般的には陽極酸化処理が難しいとされている材料であるが、本発明に係る電解装置を用いると、均一に陽極酸化処理できた。
また、電解条件も直流のみならず交流等の組み合せでもよく、必要に応じて電解液は冷却装置を経由してポンプ循環させることで電解液の温調を図ることができる。

１ａ 円盤部
１ｂ 凸部
１０ 電解槽
１１ 外周壁
１２ 内周壁
１３ 端部壁
１４ 供給部
１５ 排出部
２０ 陰極
Ａ 陽極酸化皮膜部

Claims (2)

1. ワークにリング状の部分陽極酸化皮膜を形成するための電解装置であって、
   円筒状の内周壁と、当該内周壁の外側に所定の間隔を設けて形成した円筒状の外周壁と、当該内周壁と外周壁との一方の端部側を端部壁で塞いだ電解槽を備え、
   前記内周壁と外周壁との間の他方側の開口部を塞ぐようにワークをセットするものであり、
   前記外周壁は接線方向から内部に電解液を供給する供給部と、接線方向に内部から外部に向けて電解液を排出する排出部を有する電解装置を用い、
   ワークは円盤部と、当該円盤部から突設した凸部を有し、
   前記ワークの凸部を前記内周壁の内側に挿入し、前記ワークの円盤部で前記電解槽の開口部を塞ぐようにシールセット配置し、
   前記円盤部にリング状の部分陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする部分陽極酸化処理方法。
2. 前記電解槽は内部に配設した陰極を有し、前記電解液の供給部と排出部とは陰極側と陽極となるワーク側とに位置を相対的にずらして配設してあることを特徴とする請求項１記載の部分陽極酸化処理方法。

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