JP6630015B2 - Surface treatment method and surface treatment device - Google Patents
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Description
本発明は、被処理体に表面処理を行う表面処理方法及び表面処理装置に係る。より詳細には、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等のバルブ金属からなる被処理体の被処理面に酸化被膜を形成する表面処理方法及び表面処理装置に関する。なお、バルブ金属は、バルブメタルあるいは弁金属とも呼称される。 The present invention relates to a surface treatment method and a surface treatment apparatus for performing a surface treatment on an object to be treated. More specifically, a surface treatment method and a surface treatment apparatus for forming an oxide film on a treatment surface of a treatment object made of a valve metal such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, and antimony About. The valve metal is also called a valve metal or a valve metal.
図7に示すように、小面積の被処理体111に対してマイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理を行うことにより、被処理体の表面に酸化被膜を形成する表面処理方法が公知である。図7において、符号121は電解液槽を、符号122は電解液を、それぞれ表わしている。被処理体111が小面積の場合には、被処理体111の全体を電解液122の中に浸漬することにより酸化被膜を形成してもよい。しかしながら、被処理体111が大面積になるに連れて、図7に示す手法、すなわち、高電圧、高電流密度を必要とするマイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理では、電源、チラー等の設備が大きくなり、大面積の被処理体を処理するのは困難になる。
As shown in FIG. 7, a surface treatment method for forming an oxide film on the surface of the object to be processed by performing an anodic oxidation process including a micro-arc oxidation process on the object to be processed 111 having a small area is known. In FIG. 7,
この課題を解消するために、大面積の被処理体の表面を分割して複数回に分けてマイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理を行うことにより、被処理体の表面全体に酸化被膜を形成する表面処理方法を、本発明者は先に提案している(特許文献1)。ここで、マイクロアーク酸化処理(火花放電を伴うアノード酸化処理)とは、アノード酸化処理の一種であり、優れた酸化被膜を形成することが可能な表面処理方法を意味する。しかし、特許文献1に開示された方法では、電解液から被処理体を引き上げてマスク材を除去する工程があるため作業効率が悪いという課題があった。
In order to solve this problem, an oxide film is formed on the entire surface of the object to be processed by dividing the surface of the object to be processed having a large area and performing anodic oxidation including micro-arc oxidation in a plurality of times. The present inventor has previously proposed a surface treatment method to be performed (Patent Document 1). Here, the micro-arc oxidation treatment (anodic oxidation treatment involving spark discharge) is a kind of anodic oxidation treatment and means a surface treatment method capable of forming an excellent oxide film. However, the method disclosed in
特許文献1の方法における課題を解決するため、マスクを用いず表面処理する方法を、本発明者はさらに提案している(特許文献2)。これにより、マスク材を除去する工程が不要となり、作業効率が改善された。しかし、特許文献2に開示された方法では、被処理体の処理面に縞模様が残存し、処理面の外観の改善が求められていた。
In order to solve the problem in the method of
そこで、本発明者は大面積の被処理体の表面を分割すること無く、数m2の被処理体に対してマイクロアーク酸化処理する方法を検討した。マイクロアーク酸化処理(火花放電を伴うアノード酸化処理)の場合、火花放電を伴わない通常のアノード酸化処理と比較して、高い電流密度、かつ高電圧で処理を行う。このため、マイクロアーク酸化処理によって、処理面積が大きな被処理体に対して酸化被膜を形成する場合、大規模な電源設備や、大型の電解液冷却機構などが必要となり、設備面でコストがかかるという課題があった。 Therefore, the present inventor studied a method of performing micro-arc oxidation treatment on an object to be processed of several m 2 without dividing the surface of the object to be processed having a large area. In the case of the micro-arc oxidation treatment (anodic oxidation treatment with spark discharge), the treatment is performed at a higher current density and a higher voltage than in the normal anodic oxidation treatment without spark discharge. For this reason, when an oxide film is formed on an object to be processed having a large processing area by the micro-arc oxidation process, a large-scale power supply facility, a large-sized electrolyte cooling mechanism, and the like are required, and the facility is costly. There was a problem.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、小電流の電源装置で、かつ簡易な電解液の冷却機構であっても、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理によって大きな面積の被処理体に対して断続的に酸化被膜を形成することが可能な、表面処理方法および表面処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even with a small-current power supply device and a simple electrolyte cooling mechanism, a large area can be covered by anodic oxidation treatment including micro-arc oxidation treatment. An object of the present invention is to provide a surface treatment method and a surface treatment apparatus capable of forming an oxide film intermittently on a treated body.
上記課題を解決するために、本発明は次のような表面処理方法および表面処理装置を提供した。すなわち、
バルブ金属からなる被処理体を電解液に浸漬してマイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理を行い、前記被処理体に酸化被膜を形成する表面処理装置であって、
前記被処理体の被処理面上に前記アノード酸化処理によって前記酸化被膜を形成するための陽極手段と、
前記電解液を収納し、かつ、該電解液に対する前記陽極手段の浸漬を可能とする開口部を備えた電解液槽と、
前記電解液中において前記陽極手段と対向して配置された陰極手段と、
前記陽極手段と前記陰極手段が前記電解液に浸漬された状態において、所定の電圧を印加して前記陽極手段と前記陰極手段との間に電流Iを発生させて、前記アノード酸化処理を行うための電源手段と、
前記被処理体のうち特定の処理区画までを前記電解液に浸漬させるために、前記被処理体を前記電解液の深さ方向へ移動させ、かつ、前記特定の処理区画までが前記電解液に浸漬された位置に前記被処理体を静止させる機能を備え、前記特定の処理区画のアノード酸化処理が終了する毎に、隣接する処理区画まで前記電解液に浸漬するように、前記被処理体を前記電解液の深さ方向に移動させる、前記被処理体の移動手段と、
前記電源手段と前記移動手段とを制御する制御装置と、
を含み、
前記移動手段は、前記被処理体の全域に亘って、所定の電圧を印加して一連のアノード酸化処理が終了する毎に、前記電解液の中から前記被処理体の全域が露呈する位置まで、該被処理体を該電解液から引き上げる方向へ前記陽極手段を移動させるように構成されており、
前記制御手段は、前記被処理体の全域に亘ってアノード酸化処理を行うこと(第M工程)を繰り返す、
ことを特徴とすることを特徴とする。
本発明において、前記制御装置は、
前記被処理体の全域に亘ってアノード酸化処理である第M工程を繰り返すとともに、
所定の電圧VMを印加したアノード酸化処理である前記第M工程が終了する毎に、次の第M工程においては、前記所定の電圧VMより高い電圧を前記被処理体に印加する機能を備える、
ことを特徴とする。
本発明において、前記制御装置は、前記アノード酸化処理時の電流値Iと所定の電流値I1とを比較し、
前記アノード酸化処理時の電流値Iと所定の電流I1との関係が、「I1≧I」を満たす場合に、前記被処理体を前記電解液の深さ方向に移動させるとともに、
前記アノード酸化処理時の電流値Iが、前記所定の電流値I1を超える場合は前記被処理体を静止させる機能を備える、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has provided the following surface treatment method and surface treatment apparatus. That is,
A surface treatment apparatus for performing an anodic oxidation process including a micro-arc oxidation process by immersing an object to be processed made of a valve metal in an electrolytic solution to form an oxide film on the object to be processed,
Anode means for forming the oxide film by the anodic oxidation treatment on the surface of the object to be processed,
An electrolyte bath containing the electrolyte, and having an opening that allows the anode means to be immersed in the electrolyte,
Cathode means arranged opposite to the anode means in the electrolytic solution,
In the state where the anode means and the cathode means are immersed in the electrolytic solution, a predetermined voltage is applied to generate a current I between the anode means and the cathode means to perform the anodic oxidation treatment. Power supply means,
The object to be processed is moved in the depth direction of the electrolytic solution in order to immerse the processing object in the electrolytic solution up to a specific processing section, and the specific processing section is immersed in the electrolytic solution. The object to be processed is provided with a function of stopping the object to be immersed at the position where the object is immersed. Movement in the depth direction of the electrolytic solution, moving means of the object to be processed,
A control device for controlling the power supply means and the moving means,
Including
The moving means applies a predetermined voltage over the entire area of the object to be processed, and every time a series of anodic oxidation processes is completed, from the electrolytic solution to a position where the entire area of the object to be processed is exposed. Is configured to move the anode means in a direction to pull up the object to be processed from the electrolytic solution ,
The control unit repeats performing an anodic oxidation process over the entire area of the object to be processed (M-th step) ;
It is characterized by the following.
In the present invention, the control device includes:
While repeating the M-th step which is an anodic oxidation treatment over the entire area of the object,
Each time the first M step is anodized a predetermined voltage is applied to V M is finished, in the next M th step, a function of applying a predetermined voltage higher than the voltage V M to the workpiece Prepare,
It is characterized by the following.
In the present invention, the controller compares the current value I and the predetermined current value I 1 at the time of the anodic oxidation treatment,
When the relationship between the current value I during the anodic oxidation treatment and the predetermined current I 1 satisfies “I 1 ≧ I”, the object is moved in the depth direction of the electrolytic solution,
Current value I during the anodic oxidation treatment, if it exceeds the predetermined current value I 1 is a function to quiesce the object to be processed,
It is characterized by the following.
本発明は、バルブ金属からなる被処理体の被処理面に、複数の処理区画を設定し、各処理区画を断続的に電解液に浸漬してマイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理を行い、前記被処理面に酸化被膜を形成する表面処理方法であって、
前記アノード酸化処理は、前記被処理体を前記電解液の深さ方向の幅を有する前記処理区画ごとに移動させる複数のステップから構成される第M工程を備え、
前記第M工程は、
前記被処理体のうち最初の処理区画のみを前記電解液に浸漬させて、前記アノード酸化処理の最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持し、所定の電流I1となるように、前記最初の処理区画に所望の酸化被膜を形成するステップに続けて、
一つ手前のステップを終えた前記被処理体を、処理を終えた前記処理区画に隣接する処理区画まで前記電解液に浸漬させて、先のステップと同一電圧VM条件で最初と最後の間の前記処理区画に対して所望の酸化被膜を形成するステップを繰り返し行い、
最後の処理区画まで前記電解液に浸漬させて、先のステップと同一電圧VM条件で前記最後の処理区画に所望の酸化被膜を形成するステップを行うことで、前記電圧VMに保持して前記被処理面の全域に亘って酸化被膜を形成するものとされ、
さらに、前記第M工程は、複数回に渡って繰り返し行う工程であって、
前記アノード酸化処理の電圧を電圧VMで行う最初の第M工程から、前記アノード酸化処理の電圧を前記最高電圧Vmaxで行う最後の第M工程までの間を、前記アノード酸化処理の電圧を、前記電圧VMから前記最高電圧Vmaxになるまで段階的に増加させることで、前記被処理面の全域に合計膜厚が所望の厚さからなる前記酸化被膜を形成する、
ことができる。
The present invention sets a plurality of processing sections on a processing surface of a processing target made of a valve metal, performs anodic oxidation processing including micro-arc oxidation processing by immersing each processing section intermittently in an electrolytic solution, A surface treatment method for forming an oxide film on the surface to be treated,
The anodic oxidation treatment includes an M step including a plurality of steps of moving the object to be processed in each of the processing sections having a width in a depth direction of the electrolytic solution,
The M-th step is:
Said only the first processing compartment is immersed in the electrolytic solution of the object to be processed, held to a low voltage V M than the maximum voltage V max of the anodic oxidation treatment, so as to have a predetermined current I 1, the Continuing with the step of forming the desired oxide layer in the first processing zone,
The workpiece having been subjected to the immediately preceding step, it was immersed in the electrolyte to the processing compartment adjacent to said processing compartment have been processed, between the first and last in the previous step and the same voltage V M Conditions Repeating the step of forming a desired oxide film on the processing section,
Until the end of the treatment compartment is immersed in the electrolyte, by performing the step of forming the desired oxide film on the end of the processing compartment with the same voltage V M conditions the previous step, and held in the voltage V M An oxide film is formed over the entire surface to be processed,
Further, the M-th step is a step that is repeatedly performed a plurality of times,
The first of the M step of performing a voltage of the anodic oxidation treatment at a voltage V M, between a voltage of the anodic oxidation treatment to the end of the M step carried out at the maximum voltage V max, the voltage of the anodic oxidation treatment the from the voltage V M to be stepwise increased until the maximum voltage V max, to form the oxide film in which the total film thickness over the entire treated surface is made of a desired thickness,
be able to.
本発明は、上記において、前記第M工程の繰り返しが2以上である、ことができる。
本発明は、上記において、前記第M工程を繰り返し行う際における所定の電流の値が、前記電流I1と同じである、ことができる。
本発明は、上記において、前記被処理体における複数の前記処理区画を順に前記電解液に浸漬させる際には、該電解液の深さ方向へ該被処理体が進行するか、または停止するように、前記電解液の液面に対する前記被処理体の位置を制御する、ことができる。
本発明は、上記における前記最後の第M工程に続けて、
前記最後の第M工程が行われた前記電圧VMよりも低い電圧VM−まで、所定の時間で連続的又は断続的に電圧を降下させて、前記アノード酸化処理を行う工程Pと、
前記電圧VM−で定電圧処理を行う工程Qと、を順に、さらに備える、ことができる。
本発明は、上記に記載の表面処理方法によりアノード酸化処理を行い、前記被処理体に酸化被膜を形成する表面処理装置であって、
前記被処理体の被処理面上に前記アノード酸化処理によって前記酸化被膜を形成するための陽極手段と、
前記電解液を収納し、かつ、該電解液に対する前記陽極手段の浸漬を可能とする開口部を備えた電解液槽と、
前記電解液中において前記陽極手段と対向して配置された陰極手段と、
前記陽極手段と前記陰極手段が前記電解液に浸漬された状態において、前記陽極手段と前記陰極手段との間に前記電流I1を発生させて、前記アノード酸化処理を行うための電源手段と、
前記被処理体の前記処理区画のうち特定の処理区画までを前記電解液に浸漬させるために、前記被処理体を前記電解液の深さ方向へ移動させ、かつ、前記特定の処理区画までが前記電解液に浸漬された位置に前記被処理体を静止させる機能を備えた前記被処理体の移動手段と、を含み、
前記移動手段は、前記被処理体の全域に亘る前記第M工程が終了する毎に、前記電解液の中から前記被処理体の全域が露呈する位置まで、該被処理体を該電解液から引き上げる方向へ前記陽極手段を移動させるように構成されている、ことができる。
本発明は、上記に記載の表面処理方法によりアノード酸化処理を行い、前記被処理体に酸化被膜を形成する表面処理装置であって、
前記被処理体の被処理面上に前記アノード酸化処理によって前記酸化被膜を形成するための陽極手段と、
前記電解液を収納し、かつ、該電解液に対する前記陽極手段の浸漬を可能とする開口部を備えた電解液槽と、
前記電解液中において前記陽極手段と対向して配置された陰極手段と、
前記陽極手段と前記陰極手段が前記電解液に浸漬された状態において、前記陽極手段と前記陰極手段との間に電流を発生させて、前記アノード酸化処理を行うための電源手段と、
前記被処理体のうち特定の処理区画までを前記電解液に浸漬させるために、前記被処理体を前記電解液の深さ方向へ移動させ、かつ、前記所定の電流値I1と処理電流の値を比較し、前記所定の電流値I1を超える場合は前記被処理体を静止させる機能を備えた前記被処理体の移動手段と、を含み、
前記移動手段は、前記被処理体の全域に亘る前記第M工程が終了する毎に、前記電解液の中から前記被処理体の全域が露呈する位置まで、該被処理体を該電解液から引き上げる方向へ前記陽極手段を移動させるように構成され、かつ、前記第M工程の次の第M工程においては前記所定の電圧より高い電圧を所定の電圧として前記被処理体に印加している、ことができる。
In the present invention, in the above, the repetition of the M-th step may be 2 or more.
The present invention, in the above, the value of the predetermined current at the time of repeatedly performing the first M step is the same as the current I 1, it is possible.
In the present invention, in the above, when the plurality of processing sections in the object to be processed are sequentially immersed in the electrolytic solution, the object proceeds or stops in a depth direction of the electrolytic solution. In addition, the position of the object to be processed with respect to the level of the electrolytic solution can be controlled.
The present invention continues from the above-mentioned last M-th step,
The final low voltage V to M- than the M step the voltage V M made, continuously or intermittently lowers the voltage at a predetermined time, a step P of performing the anodic oxidation treatment,
A step Q of performing a constant voltage process at the voltage VM− may be further provided in order.
The present invention is a surface treatment apparatus for performing an anodic oxidation treatment by the surface treatment method described above, and forming an oxide film on the object to be treated,
Anode means for forming the oxide film by the anodic oxidation treatment on the surface of the object to be processed,
An electrolyte bath containing the electrolyte, and having an opening that allows the anode means to be immersed in the electrolyte,
Cathode means arranged opposite to the anode means in the electrolytic solution,
In a state in which the anode means and said cathode means is immersed in the electrolyte, the by generating a current I 1 between the anode means and said cathode means, and power supply means for performing the anodic oxidation treatment,
The object to be processed is moved in the depth direction of the electrolytic solution in order to immerse the processing object in the processing section up to a specific processing section in the electrolytic solution, and the processing section is up to the specific processing section. A moving means of the object to be processed having a function of stopping the object to be processed at a position immersed in the electrolytic solution,
The moving means moves the object from the electrolytic solution to a position where the entire area of the object is exposed from the electrolytic solution every time the M-th step over the entire area of the object is completed. It can be configured to move the anode means in the lifting direction.
The present invention is a surface treatment apparatus for performing an anodic oxidation treatment by the surface treatment method described above, and forming an oxide film on the object to be treated,
Anode means for forming the oxide film by the anodic oxidation treatment on the surface of the object to be processed,
An electrolyte bath containing the electrolyte, and having an opening that allows the anode means to be immersed in the electrolyte,
Cathode means arranged opposite to the anode means in the electrolytic solution,
In the state where the anode means and the cathode means are immersed in the electrolytic solution, a current is generated between the anode means and the cathode means, and a power supply means for performing the anodic oxidation treatment,
The object to be processed is moved in the depth direction of the electrolytic solution in order to immerse the object up to a specific processing section in the electrolytic solution, and the predetermined current value I 1 and the processing current comparing a value, wherein the moving means of the object to be processed having a function to quiesce the workpiece when it exceeds the predetermined current value I 1,
The moving means moves the object from the electrolytic solution to a position where the entire area of the object is exposed from the electrolytic solution every time the M-th step over the entire area of the object is completed. It is configured to move the anode means in the pulling-up direction, and in the Mth step next to the Mth step, a voltage higher than the predetermined voltage is applied to the object as a predetermined voltage, be able to.
本発明は、バルブ金属からなる被処理体の被処理面に、複数の処理区画を設定し、各処理区画ごとに断続的に電解液に浸漬してアノード酸化処理を行い、前記被処理面に酸化被膜を形成する表面処理方法であって、
前記アノード酸化処理は、第M(Mは2以上の整数)工程から構成され、
前記第M工程は、
前記被処理体のうち第一処理区画のみを前記電解液に浸漬させて、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理の最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持し、所定の電流I1となるように、前記被処理体の第一処理区画に所望の酸化被膜を形成する第Ma工程と、
前記第Ma工程を終えた被処理体を、前記第一処理区画に隣接する第二処理区画まで前記電解液に浸漬させて、第Ma工程と同一条件で前記二処理区画に所望の酸化被膜を形成する第Mb工程と、
前記第Mb工程を終えた被処理体を、第n処理区画まで前記電解液に浸漬させて、第Ma工程と同一条件で前記n処理区画に所望の酸化被膜を形成し、前記被処理面の全域に亘って酸化被膜を形成するする第Mn工程(nは1以上の整数)とを備え、
前記電圧VMを前記最高電圧Vmaxの方向へ順に増加させて所定の数値とし、前記第M工程を繰り返し行うことにより、合計膜厚が所望の厚さからなる前記酸化被膜を形成する、ことができる。
本発明は、上記において、前記アノード酸化処理は、前記nが1であり、前記第M工程を構成する、前記第Ma工程、前記第Mb工程、・・・前記第Mn工程が、前記被処理体を連続的または断続的に前記電解液に浸漬する、ことができる。
本発明は、上記において、前記第Mb工程、・・・前記第Mn工程における所定の電流の値が、前記第Ma工程における所定の電流I1と同じであることができる。
本発明は、上記において、前記被処理体における前記第一処理区画、前記第二処理区画、・・前記第n区画を順に前記電解液に浸漬させる際には、該電解液の深さ方向へ該被処理体が進行するか、または停止するように、前記電解液の液面に対する前記被処理体の位置を制御する、ことができる。
本発明は、上記において、前記電解液の液面に対する前記被処理体の位置を制御するために、前記電解液の液面の高さ位置を固定し、前記電解液の液面に対して前記被処理体の高さ位置を調整する、ことができる。
本発明は、上記において、前記電解液の液面に対する前記被処理体の位置を制御するために、前記被処理体の高さ位置を固定し、前記被処理体の高さ位置に対して前記電解液の液面の高さを調整する、ことができる。
本発明は、上記における最後の第M工程に続けて、前記最後の第M工程が行われた前記電圧VMよりも低い電圧VM−まで、所定の時間で連続的又は断続的に電圧を降下させて、前記アノード酸化処理を行う工程Pと、前記電圧VM−で定電圧処理を行う工程Qとを順に、さらに備えることができる。
In the present invention, a plurality of processing sections are set on a processing surface of a processing object made of a valve metal, and anodizing treatment is performed by intermittently immersing the processing section in an electrolytic solution for each processing section. A surface treatment method for forming an oxide film,
The anodic oxidation treatment includes an M-th (M is an integer of 2 or more) step,
The M-th step is:
Said only the first processing compartment of the object to be processed is immersed in the electrolyte solution, and held at the maximum voltage V max voltage lower than V M of the anode oxidation process comprising micro-arc oxidation process, a predetermined current I 1 A Ma step of forming a desired oxide film on the first processing section of the object to be processed;
The object to be processed after the Ma step is immersed in the electrolytic solution up to the second processing section adjacent to the first processing section, and a desired oxide film is formed on the second processing section under the same conditions as in the Ma step. Forming an Mb step;
The object to be processed after the Mb step is immersed in the electrolytic solution up to the n-th processing section to form a desired oxide film on the n-processing section under the same conditions as in the Ma step. Mn-th step (n is an integer of 1 or more) of forming an oxide film over the entire area,
Said voltage V M is increased in order in the direction of the highest voltage V max is a predetermined number, by repeating the first M step to form the oxide film total thickness is composed of a desired thickness, it Can be.
In the above, according to the present invention, in the anodic oxidation treatment, the n is 1, and the Mth step, the Mth step,... The body can be immersed in the electrolyte continuously or intermittently.
The present invention, in the above, the second Mb step, the value of the predetermined current in ... the first Mn step may be the same as the predetermined current I 1 in the first Ma step.
In the above, when the first processing section, the second processing section, and the n-th section in the object to be processed are sequentially immersed in the electrolytic solution, the present invention may be applied in a depth direction of the electrolytic solution. The position of the target object with respect to the level of the electrolytic solution can be controlled so that the target object advances or stops.
The present invention, in the above, in order to control the position of the object to be processed with respect to the liquid level of the electrolytic solution, fixing the height position of the liquid level of the electrolytic solution, the liquid level of the electrolytic solution The height position of the object to be processed can be adjusted.
The present invention, in the above, in order to control the position of the object to be processed with respect to the liquid surface of the electrolytic solution, fixing the height position of the object to be processed, the height position of the object to be processed The height of the electrolyte surface can be adjusted.
The present invention is, following the end of the M step in the said last low voltage V to M- than the M step the voltage V M performed, continuously or intermittently voltage at a predetermined time The method may further include, in order, a step P of lowering the anodic oxidation treatment and a step Q of performing a constant voltage treatment at the voltage VM− .
本発明は、バルブ金属からなる被処理体を電解液に浸漬してアノード酸化処理を行い、前記被処理体に酸化被膜を形成する表面処理装置であって、
前記被処理体の被処理面上にアノード酸化処理によって前記酸化被膜を形成するための陽極手段と、
前記電解液を収納し、かつ、該電解液に対する前記陽極手段の浸漬を可能とする開口部を備えた電解液槽と、
前記電解液中において前記陽極手段と対向して配置された陰極手段と、
前記陽極手段と前記陰極手段が前記電解液に浸漬された状態において、前記陽極手段と前記陰極手段との間に電流を発生させて、前記アノード酸化処理を行うための電源手段と、
前記被処理体のうち特定の処理区画までを前記電解液に浸漬させるために、前記被処理体を前記電解液の深さ方向へ移動させ、かつ、前記特定の処理区画までが前記電解液に浸漬された位置に前記被処理体を静止させる機能を備えた被処理体の移動手段と、を含み、
前記移動手段は、前記被処理体の全域に亘って、所定の電圧を印加して一連のアノード酸化処理が終了する毎に、前記電解液の中から前記被処理体の全域が露呈する位置まで、該被処理体を該電解液から引き上げる方向へ前記陽極手段を移動させるように構成されている、ことができる。
The present invention is a surface treatment apparatus for performing an anodic oxidation treatment by immersing an object to be processed made of a valve metal in an electrolytic solution to form an oxide film on the object to be processed,
Anode means for forming the oxide film by anodic oxidation treatment on the surface of the object to be processed,
An electrolyte bath containing the electrolyte, and having an opening that allows the anode means to be immersed in the electrolyte,
Cathode means arranged opposite to the anode means in the electrolytic solution,
In the state where the anode means and the cathode means are immersed in the electrolytic solution, a current is generated between the anode means and the cathode means, and a power supply means for performing the anodic oxidation treatment,
The object to be processed is moved in the depth direction of the electrolytic solution in order to immerse the processing object in the electrolytic solution up to a specific processing section, and the specific processing section is immersed in the electrolytic solution. Means for moving the object to be processed having a function of resting the object at the immersed position,
The moving means applies a predetermined voltage over the entire area of the object to be processed, and every time a series of anodic oxidation processes is completed, from the electrolytic solution to a position where the entire area of the object to be processed is exposed. The anode means may be configured to be moved in a direction in which the object to be processed is pulled up from the electrolytic solution.
本発明に係る表面処理方法によれば、被処理体の被処理面が、断続的な酸化処理(マイクロアーク酸化処理の最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持し、所定の電流I1とする条件下で)、酸化被膜によって覆われるように、前述した第M工程(第M工程の繰り返しが2以上)を行う。また、前記電圧VMを前記最高電圧Vmaxの方向へ順に増加させて所定の数値VM+nとし、前記第M工程を繰り返し行うことにより、最終的な膜厚が所望の厚さからなる前記酸化被膜を形成する。これにより、本発明は、小電流密度の電源装置で、かつ簡易な電解液の冷却機構であっても、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理によって大きな面積の被処理体に対して断続的に酸化被膜を形成することが可能な、表面処理方法の提供に貢献する。
また、本発明の表面処理方法による被処理体の被処理面は、酸化被膜の形成時に最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持し、所定の電流I1としたことにより、断続的に処理を行っても、処理面に色彩的な模様が残ることが無い。このため、処理面の外観の均質性に優れた酸化被膜を得ることが可能になる。
なお、本発明の表面処理方法において、前記アノード酸化処理は、前記第M工程の繰り返しが2以上であり、前記第M工程を構成するステップが、前記被処理体を連続的または断続的に前記電解液に浸漬する、こともできる。その際には、前記第M工程における所定の電流の値が、所定の電流I1で同じ数値とされる。
なお、本発明の表面処理方法において、前記アノード酸化処理は、前記nが1であり、前記第M工程を構成する、前記第Ma工程、前記第Mb工程、・・・前記第Mn工程が、前記被処理体を連続的または断続的に前記電解液に浸漬する、こともできる。その際には、前記第Mb工程、・・・前記第Mn工程における所定の電流の値が、前記第Ma工程における所定の電流I1と同じ数値とされる。
According to the surface treatment method according to the present invention, the treated surface of the object to be processed is, intermittent oxidation (maintained at a low voltage V M than the maximum voltage V max of the micro-arc oxidation process, a predetermined current I 1 The above-described M-th step (the M-th step is repeated two or more times) is performed so as to be covered with the oxide film. Further, said voltage V M is increased in order in the direction of the highest voltage V max is a predetermined numerical V M + n, by repeating the first M step, the oxidation final thickness consists of desired thickness Form a coating. As a result, the present invention can intermittently apply to a large-area workpiece by anodic oxidation including micro-arc oxidation even with a power supply device having a small current density and a simple electrolyte cooling mechanism. This contributes to the provision of a surface treatment method capable of forming an oxide film.
Moreover, the treated surface of the object to be processed by the surface treatment method of the present invention, by holding to a low voltage V M than the maximum voltage V max during formation of the oxide film, and a predetermined current I 1, intermittently Even if the processing is performed, a color pattern does not remain on the processing surface. For this reason, it becomes possible to obtain an oxide film excellent in uniformity of the appearance of the treated surface.
In the surface treatment method of the present invention, in the anodic oxidation treatment, the repetition of the M-th step is two or more, and the step of configuring the M-th step includes continuously or intermittently treating the object to be treated. It can also be immersed in an electrolytic solution. At that time, the value of the predetermined current at the first M step is the same value at a predetermined current I 1.
In the surface treatment method of the present invention, in the anodic oxidation treatment, the n is 1, and the Mth step, the Mth step, the Mb step,... The object may be continuously or intermittently immersed in the electrolytic solution. At that time, the second Mb step, the value of the predetermined current in ... the first Mn step is the same value as the predetermined current I 1 in the first Ma step.
本発明に係る表面処理装置は、被処理体のうち特定の処理区画までを電解液に浸漬させるために、前記被処理体を前記電解液の深さ方向へ移動させ、かつ、前記特定の処理区画までが前記電解液に浸漬された位置に前記被処理体を静止させる機能を備えた被処理体の移動手段を備えている。そして、前記移動手段は、前記被処理体の全域に亘って、所定の電圧を印加して一連のアノード酸化処理が終了する毎に、前記電解液の中から前記被処理体の全域が露呈する位置まで、該被処理体を該電解液から引き上げる方向へ前記陽極手段を移動させるように構成されている。これにより、本発明によれば、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理時の電流を所定の電流I1以下に保持することが可能であるため、大容量の電源が不要となる。更に、全ての酸化皮膜の形成過程の発熱を積極的に下げることができるので、処理系の冷却するためのシステムを従来と比べて小さくすることができる。
ゆえに、本発明は、小電流密度の電源装置で、かつ簡易な電解液の冷却機構であっても、マイクロアーク酸化処理によって大きな面積の被処理体に対して断続的に酸化被膜を形成することが可能な表面処理装置をもたらす。
また、本発明の表面処理装置は、上述した陽極手段を備えているので、大面積の被処理物に対して、自動的に被処理物を覆うように所望の膜厚からなる酸化被膜を形成できる。
The surface treatment apparatus according to the present invention moves the object to be processed in the depth direction of the electrolytic solution in order to immerse the object to be processed to a specific treatment section in the electrolytic solution, and performs the specific treatment. There is provided a moving means of the object having a function of stopping the object at a position where the section is immersed in the electrolytic solution. Then, the moving unit applies a predetermined voltage over the entire area of the object to be processed, and every time a series of anodic oxidation processes is completed, the entire area of the object to be processed is exposed from the electrolytic solution. The anode means is configured to be moved to a position where the object is pulled up from the electrolyte. Thus, according to the present invention, since it is possible to retain the current at the anode oxidation process comprising micro-arc oxidation process in a predetermined current I 1 or less, large-capacity power supply is not required. Furthermore, since the heat generation during the formation process of all oxide films can be positively reduced, the size of the system for cooling the processing system can be reduced as compared with the related art.
Therefore, the present invention is to form an oxide film intermittently on an object to be processed having a large area by micro-arc oxidation, even with a power supply device having a small current density and a simple electrolyte cooling mechanism. To provide a possible surface treatment device.
Further, since the surface treatment apparatus of the present invention is provided with the above-described anode means, an oxide film having a desired film thickness is formed on a large-sized workpiece so as to automatically cover the workpiece. it can.
以下、本発明に係る表面処理装置および表面処理方法の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, best modes of a surface treatment apparatus and a surface treatment method according to the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment is specifically described for better understanding of the spirit of the invention, and does not limit the invention unless otherwise specified.
図1は、本発明に係る表面処理装置を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明の表面処理装置は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被処理体11を電解液22に浸漬してアノード酸化処理を行い、前記被処理体に酸化被膜を形成する表面処理装置である。
この表面処理装置において、アノード酸化処理によって酸化被膜が形成される前記被処理体11が陽極手段として機能する。
FIG. 1 is a block diagram showing a surface treatment apparatus according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the surface treatment apparatus of the present invention performs a anodic oxidation treatment by immersing a
In this surface treatment apparatus, the object to be treated 11 on which an oxide film is formed by anodic oxidation functions as anode means.
この表面処理装置において、電解液22を収納する電解液槽21は、該電解液に対する陽極手段(被処理体11)の浸漬を可能とする開口部を備えている。
電解液22の中には、浸漬された状態にある陽極手段(被処理体11)と対向する位置に、陰極手段17が配置されている。
本発明の表面処理装置は、前記アノード酸化処理を行うための電源手段30を備えている。この電源手段30は、陽極手段(被処理体11)と陰極手段17が電解液22に浸漬された状態において、陽極手段(被処理体11)と陰極手段17との間に電流を発生させて、前記アノード酸化処理を行う。
In this surface treatment apparatus, the
In the
The surface treatment apparatus of the present invention includes a power supply means 30 for performing the anodic oxidation treatment. The power supply means 30 generates a current between the anode means (the object 11) and the cathode means 17 in a state where the anode means (the object 11) and the cathode means 17 are immersed in the
本発明の表面処理装置は、被処理体11の移動手段(たとえば、アクチュエータ)40を備える。移動手段40は、第一支持部41と第二支持部42を介して被処理体11を保持する。この移動手段40は、被処理体11のうち特定の処理区画までを電解液22に浸漬させるために、被処理体11を電解液22の深さ方向(Z方向)へ移動させる機能と、前記特定の処理区画までが電解液22に浸漬された位置に被処理体11を静止させる機能とを備える。
The surface treatment apparatus of the present invention includes a moving unit (for example, an actuator) 40 for moving the object to be treated 11. The moving
つまり、移動手段40は、上下動可能とされた第一支持部41と、この第一支持部41の他端と被処理体11の上端とを繋ぎ、被処理体11を釣り下げた状態に保つ第二支持部42を備える。これにより、被処理体11は、その全域(被処理体11が電解液22に浸漬される方向(Z方向)の全ての領域)に亘って、所定の電圧を印加して一連のアノード酸化処理を行うことができる。また、移動手段40は、前記一連のアノード酸化処理が終了する毎に、電解液22の中から被処理体11の全域が露呈する位置まで、被処理体11を電解液22から引き上げる方向へ前記陽極手段(被処理体11)を移動させるように構成されている。
In other words, the moving
移動手段40の上下動は、シーケンサー50を介して情報処理装置60から制御される。情報処理装置60は、通信回線を通して、電源手段30から陽極手段(被処理体11)および陰極手段17に印加する情報(電圧、電流)を制御する。図1には、シーケンサー50と情報処理装置60が分割して配置される構成例を示しているが、これらを統合した制御装置としてもよい(不図示)。この制御装置が備える制御部は、上述した所定の電流の値と処理電流の値とを比較する機能を備えた比較部を有することが好ましい。
The vertical movement of the moving
図2は、本発明に係る表面処理方法を示すフローチャートである。図3は、本発明に係る表面処理方法を示す説明図である。以下の図3に基づく説明においては、前記アノード酸化処理は、前記ステップの数が「3以上」であり、前記第M工程(第M工程の繰り返しが2以上)を構成する、第MA工程(ステップ)、・・・第MN工程(ステップ)が、前記被処理体を「断続的」に前記電解液に浸漬する場合について詳述する。
本発明に係る表面処理方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被処理体11の被処理面に、複数の処理区画A、B、C、・・Nを設定[図3(a)]し、各処理区画ごとに断続的に電解液に浸漬してアノード酸化処理を行い、前記被処理面に酸化被膜を形成する。ここで、「断続的」とは、最初に処理区画Aを、次に処理区画Bまでを、その次に処理区画Cまでを、・・最後に処理区画Nまでを(すなわち、被処理体11の被処理面の全域を)、順に電解液に浸漬してアノード酸化処理を行うことを意味する。
図3(a)において、x1は被処理体11の幅を、x2は被処理体11の高さを、x3は被処理体11の厚さ、おのおの表わしている。
FIG. 2 is a flowchart showing the surface treatment method according to the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a surface treatment method according to the present invention. In the description based on FIG. 3 below, in the anodic oxidation process, the number of the steps is “3 or more”, and the MA step (the M-step is repeated 2 or more) constitutes the MA step ( Step),... The case where the MN step (step) immerses the object to be processed “intermittently” in the electrolytic solution will be described in detail.
In the surface treatment method according to the present invention, a plurality of treatment sections A, B, C,... N are set on the treatment surface of the
In FIG. 3A, x1 represents the width of the
本発明の表面処理方法におけるアノード酸化処理は、後述する第M(Mは2以上の整数)工程からなる。すなわち、
前記第M(Mは2以上の整数)工程は、以下に説明する第MA工程(ステップ)、第MB工程(ステップ)、第MC工程(ステップ)、・・・第MN工程(ステップ)から構成される。
The anodic oxidation treatment in the surface treatment method of the present invention includes an M-th step (M is an integer of 2 or more) described later. That is,
The M-th step (M is an integer of 2 or more) includes an MA-th step (step), an MB-th step (step), an MC-th step (step),... Is done.
第MA工程(ステップ)は、被処理体11をZ方向へ距離Δaだけ移動する。これにより、被処理体11のうち第一処理区画Aのみを電解液22に浸漬した状態とする。この浸漬した状態を保ちながら、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理の最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持し、所定の電流I1となるように、被処理体11の第一処理区画Aに所望の酸化被膜を形成する[図3(b)→図3(c):第MA工程(ステップ)]。図3(b)、図3(c)において、符号Δaは第一処理区画AのZ方向の幅である。図3(c)において、符号15a1は第一処理区画Aに形成された酸化被膜である。ここで、所定の電流は、オペレーターが、この電流値を入力するものである。本発明の表面処理装置(図1)は、所定の電流値の入力部も備えている。
In the MA-th step (step), the
次に、前記第MA工程(ステップ)を終えた被処理体11をZ方向へ距離Δbだけ移動する。これにより、被処理体11が第一処理区画Aとともに、該第一処理区画Aに隣接する第二処理区画Bまで電解液22に浸漬した状態とする。この浸漬した状態を保ちながら、第MA工程(ステップ)と同一条件で第二処理区画Bに所望の酸化被膜を形成する[図3(d):第MB工程(ステップ)]。
その際、第一処理区画Aには酸化被膜は殆ど形成されない。図3(d)において、符号Δbは第二処理区画BのZ方向の幅である。図3(d)において、符号15b1は第二処理区画Bに形成された酸化被膜である。
Next, the
At this time, an oxide film is hardly formed on the first processing section A. In FIG. 3D, the symbol Δb is the width of the second processing section B in the Z direction. In FIG. 3D, reference numeral 15b1 denotes an oxide film formed in the second processing section B.
次いで、前記第MB工程(ステップ)を終えた被処理体11をZ方向へ距離Δcだけ移動する。これにより、被処理体11が第一処理区画Aおよび第二処理区画Bとともに、該第二処理区画Bに隣接する第三処理区画Cまで電解液22に浸漬した状態とする。この浸漬した状態を保ちながら、第MA工程(ステップ)と同一条件で第三処理区画Cに所望の酸化被膜を形成する[図3(e):第MC工程(ステップ)]。その際、第一処理区画Aと第二処理区画Bには酸化被膜は殆ど形成されない。図3(e)において、符号Δcは第三処理区画CのZ方向の幅である。図3(e)において、符号15c1は第三処理区画Cに形成された酸化被膜である。
Next, the
第三処理区画C以降も同様に、被処理体11をZ方向へ所定距離だけ移動させて、順に隣接する処理区画まで電解液22に浸漬した状態とする。この浸漬した状態を保ちながら、第MA工程(ステップ)と同一条件で隣接する処理区画に所望の酸化被膜を形成する。
このように、MB工程(ステップ)、MC工程(ステップ)と同様の工程(ステップ)を順に繰り返し、被処理体11の最後の処理区画Nまで(すなわち、被処理体11の全ての被処理面が)電解液22に浸漬した状態とする。この浸漬した状態を保ちながら、第MA工程(ステップ)と同一条件で最後の処理区画(第n処理区画)Nに所望の酸化被膜を形成する[図3(f):第MN工程(ステップ)]。その際、第一処理区画A〜最後の処理区画Nの一つ手前の処理区画には酸化被膜は殆ど形成されない。これにより、被処理体11の被処理面の全域に亘って酸化被膜が形成された状態が得られる。図3(f)において、符号Δnは最後の処理区画NのZ方向の幅である。図3(e)において、符号15n1は最後の処理区画Nに形成された酸化被膜である。
Similarly, after the third processing section C, the object to be processed 11 is moved by a predetermined distance in the Z direction, and is immersed in the
In this manner, the steps (steps) similar to the MB step (step) and the MC step (step) are sequentially repeated until the last processing section N of the processing target 11 (that is, all the processing surfaces of the processing target 11). Is immersed in the
以上の第M工程(第MA工程(ステップ)〜第MN工程(ステップ))により、所定の電圧VMに保持して酸化被膜を形成する一連の工程は終了する。その後、酸化被膜が形成された被処理体11を電解液22に浸漬した状態から引き上げ(−Z方向に移動し)、被処理体11が電解液22から露呈した状態とする。
Through the above first M step (a MA step (step) to the MN step (step)), a series of steps of forming an oxide film and held to a predetermined voltage V M is completed. Thereafter, the
そして、先に設定した所定の電圧VMより高い電圧であって、マイクロアーク酸化処理の最高電圧Vmaxよりも低い電圧VM+1(VM<VM+1<Vmax)に保持し、所定の電流I1となるように管理しながら、被処理体11の第一処理区画Aに所望の酸化被膜を形成する。以下、上述した電圧VMの場合と同様に、一連の工程(第MA工程(ステップ)〜第MN工程(ステップ))を行う。これにより、被処理体11の被処理面の全域に亘って、所定の電圧VMにおいて形成された酸化被膜の上に、所定の電圧VM+1において形成された酸化被膜が形成された状態が得られる。
Then, a higher than the predetermined voltage V M the previously set voltage, holds the micro arc voltage lower than the maximum voltage V max of oxidation V M + 1 (V M < V M + 1 <V max), a predetermined current while managing so that I 1, to form the desired oxide film on the first processing compartment a of the object to be processed 11. Hereinafter, as in the case of the voltage VM described above, a series of steps (the MAth step (step) to the MNth step (step)) are performed. Thus, over the entire surface to be processed of the
前記電圧VMを前記最高電圧Vmaxの方向へ順に増加させて所定の数値(VM<VM+1<VM+2<VM+3<・・<VM+n<Vmax)とし、前記第M工程(第MA工程(ステップ)〜第MN工程(ステップ))を繰り返し行うことにより、合計膜厚が所望の厚さからなる前記酸化被膜を、被処理体11の被処理面の全域に亘って形成することができる。
Said voltage V M is increased in order in the direction of the highest voltage V max is a predetermined numerical (V M <V M + 1 <V M + 2 <V M + 3 <·· <V M + n <V max), wherein the M step (a By repeatedly performing the MA process (step) to the MN-th process (step)), the oxide film having a desired total thickness is formed over the entire surface of the processing target surface of the
つまり、本発明に係る表面処理方法は、被処理体の被処理面が、断続的な酸化処理(マイクロアーク酸化処理の最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持し、所定の電流I1とする条件下で)、酸化被膜によって覆われるように、前述した第M工程を行う。また、前記電圧VMを前記最高電圧Vmaxの方向へ順に増加させて所定の数値とし、前記第M工程を繰り返し行うことにより、合計膜厚が所望の厚さからなる前記酸化被膜を形成する。 That is, the surface treatment method according to the present invention, the treated surface of the object to be processed is intermittent oxidation (maintained at a low voltage V M than the maximum voltage V max of the micro-arc oxidation process, a predetermined current I 1 The above-mentioned M-th step is performed so as to be covered with the oxide film. Further, said voltage V M is increased in order in the direction of the highest voltage V max is a predetermined number, by repeating the first M step to form the oxide film total thickness is composed of desired thickness .
以上、図3に基づき、アノード酸化処理において、前記ステップの数が「3以上」であり、前記第M工程を構成する、前記第MA工程(ステップ)、前記第MB工程(ステップ)、・・・前記第MN工程(ステップ)が、前記被処理体を「断続的」に前記電解液に浸漬する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
前記ステップの数は「1又は2」であっても構わない。また、前記第M工程を構成する、前記第MA工程(ステップ)、前記第MB工程(ステップ)、・・・前記第MN工程(ステップ)が、前記被処理体を「断続的」に前記電解液に浸漬する代わりに、前記被処理体を「連続的」に前記電解液に浸漬する方法を採用してもよい。
すなわち、アノード酸化処理において、前記ステップの数が「1」であり、前記第M工程を構成する、前記第MA工程(ステップ)、前記第MB工程(ステップ)、・・・前記第MN工程(ステップ)が、前記被処理体を「連続的」または「断続的」に前記電解液に浸漬することもできる。その際には、前記第MB工程(ステップ)、・・・前記第MN工程(ステップ)における所定の電流の値が、前記第MA工程(ステップ)における所定の電流I1と同じ数値とされることが好ましい。
As described above, based on FIG. 3, in the anodic oxidation process, the number of the steps is “3 or more”, and the MA-th step (step), the MB-th step (step),. -Although the case where the above-mentioned MN process (step) immerses the object to be processed intermittently in the above-mentioned electrolytic solution was explained, the present invention is not limited to this.
The number of steps may be “1 or 2”. Further, the MA-th step (step), the MB-th step (step),..., The MN-th step (step) constituting the M-th step “intermittently” perform the electrolysis of the object to be processed. Instead of immersion in the solution, a method of immersing the object to be processed in the electrolyte solution “continuously” may be adopted.
That is, in the anodic oxidation process, the number of the steps is “1”, and the Mth step (step), the MBth step (step),... Step) may immerse the object to be processed “continuously” or “intermittently” in the electrolytic solution. At that time, the first MB step (step), the value of the predetermined current in ... the first MN step (step), are the same numerical value as the predetermined current I 1 in the first MA step (step) Is preferred.
以下では、統合した制御装置が備える制御部を採用した場合、第M工程(Mは2以上の整数)の前記第MA工程(ステップ)、前記第MB工程(ステップ)、・・・前記第MN工程(ステップ)において、前記被処理体を前記電解液に浸漬する際に「断続的」に制御する為に利用する、「目標値、現在値、操作量、移動量」の典型的な対応について述べる。
目標値はオペレーターが入力した所定の電流値である。
現在値は処理電流(アノード酸化処理時の電流)である。
操作量は被処理物を浸漬する速度である。なお、この浸漬速度は典型的にはオペレーターが入力する固定された速度であるが、目標値と現在値との差分に比例定数を乗じた値の速度としてもよい。後者の場合はより短時間での表面処理を行うことが可能となる。
Hereinafter, when a control unit included in the integrated control device is employed, the MA step (step) of the M-th step (M is an integer of 2 or more), the MB step (step),. In the process (step), a typical correspondence of “target value, current value, operation amount, and movement amount” used to control “intermittently” when the object to be processed is immersed in the electrolyte solution State.
The target value is a predetermined current value input by the operator.
The current value is the processing current (current during anodic oxidation processing).
The manipulated variable is the speed at which the object is immersed. The immersion speed is typically a fixed speed input by the operator, but may be a speed obtained by multiplying the difference between the target value and the current value by a proportional constant. In the latter case, the surface treatment can be performed in a shorter time.
移動量は被処理物のZ方向への移動距離である。移動量は図示しないセンサ等によって制御部に取り込まれる。この時、ある処理区画までの浸漬とは、当初位置から次の処理区画に対応する移動量に一致するまでZ方向へ移動する事と同義である。
または、操作量を時間積分した値を移動量とし、センサ不要として、次の処理区画に対応する移動量に一致するまでZ方向へ移動することとしてもよい。ここで処理区画に対応する移動量の定義はオペレーターが入力する任意の値となるが、制御部の制御周期時間に対応する値を設定することが望ましい。この設定を行うことで最小の処理区画を実現可能となるためである。
The moving amount is the moving distance of the object in the Z direction. The movement amount is taken into the control unit by a sensor (not shown) or the like. At this time, immersion to a certain processing section is synonymous with moving in the Z direction from the initial position until the movement amount corresponding to the next processing section is matched.
Alternatively, a value obtained by time-integrating the operation amount may be used as the movement amount, and the sensor may not be used, and the movement may be performed in the Z direction until the movement amount corresponds to the next processing section. Here, the definition of the movement amount corresponding to the processing section is an arbitrary value input by the operator, but it is desirable to set a value corresponding to the control cycle time of the control unit. This is because a minimum processing section can be realized by performing this setting.
制御部は、ある処理区画までの浸漬が完了したことを、「移動量」と「処理区画に対応する移動量」とを比較することによって検知し、次に「目標値」と「現在値」の比較を行う。この比較の結果、所定の電流値以下であれば停止する必要がないため、次の処理区画に対応する移動を許可する。
なお、所定の電流値を超える場合は、浸漬を停止させる処理、すなわち操作量をゼロとする。しかしながら、被処理物が微小に逆方向へ移動する事は実機の調整範囲内として許容可能である。
上述したように、本発明においては、制御部はこの一連の処理を複数回繰り返し実行することで、前記第MA工程(ステップ)、前記第MB工程(ステップ)、・・・前記第MN工程(ステップ)の処理を行う。つまり、目標値と現在値とを比較した結果次第で、「断続的な処理」となったり、「一部が連続的な処理」となったり、「全てが連続的な処理」となる場合がある。
The control unit detects that the immersion to a certain processing section is completed by comparing the “movement amount” with the “movement amount corresponding to the processing section”, and then detects the “target value” and the “current value”. Is compared. As a result of the comparison, if the current value is equal to or less than the predetermined current value, there is no need to stop, and the movement corresponding to the next processing section is permitted.
If the current value exceeds a predetermined value, the process of stopping the immersion, that is, the operation amount is set to zero. However, a slight movement of the workpiece in the reverse direction is acceptable within the adjustment range of the actual machine.
As described above, in the present invention, the control unit repeatedly executes this series of processes a plurality of times, so that the MA-th step (step), the MB-th step (step), ..., the MN-th step ( Step) is performed. In other words, depending on the result of comparing the target value with the current value, there may be cases where “intermittent processing”, “partial continuous processing”, or “all continuous processing” is performed. is there.
図2(a)は、上述した本発明に係る表面処理方法を示すフローチャートであり、第M工程(第MA工程(ステップ)〜第MN工程(ステップ))を繰り返し行うことを表わしている。図2(b)は、図3(b)と図3(f)に相当する、被処理体11と電解液22との位置関係を模式的に示した図である。
つまり、図2(a)は、アノード酸化処理時の電流値Iと所定の電流I1との関係が、「I1≧I」を満たす場合に、YESの方向へ進むことを表わしている。
なお、「I1≧I」を満たす場合でも、アクチュエータ−位置をZ1<Zにしても構わない。この条件を満たす際は、第M工程を構成する「第MA工程(ステップ)〜第MN工程(ステップ)」は、おのおの区分されずに、連続した1つの工程と見なされる。ここで、Z1は基板の前側面が液面に接した状態における基板の後側面の位置(高さ)、Zはアノード酸化処理時の基板の後側面の位置(高さ)、をおのおの表わす[図2(b)]。
FIG. 2A is a flowchart illustrating the above-described surface treatment method according to the present invention, and illustrates that the M-th step (the MA-th step (step) to the MN-th step (step)) is repeatedly performed. FIG. 2B is a diagram schematically illustrating the positional relationship between the
That is, FIG. 2 (a), the relationship between the current value I and the predetermined current I 1 during anodic oxidation treatment, if they meet the 'I 1 ≧ I "represents that the process proceeds in the direction of YES.
Note that, even when “I 1 ≧ I” is satisfied, the actuator position may be set to Z 1 <Z. When this condition is satisfied, the “MAth process (step) to the MNth process (step)” constituting the Mth process are regarded as one continuous process without being classified. Here, Z 1 is the front side surface position of the rear surface of the substrate in a state in contact with the liquid surface (height) of the substrate, Z is the position of the rear surface of the substrate during the anodization (height), represent each a [FIG. 2 (b)].
ゆえに、本発明は、小電流密度の電源装置で、かつ簡易な電解液の冷却機構であっても、マイクロアーク酸化処理によって大きな面積の被処理体に対して断続的に酸化被膜を形成することが可能な、表面処理方法をもたらす。 Therefore, the present invention is to form an oxide film intermittently on an object to be processed having a large area by micro-arc oxidation, even with a power supply device having a small current density and a simple electrolyte cooling mechanism. To provide a possible surface treatment method.
また、本発明の表面処理方法による被処理体の被処理面は、断続的な酸化処理によって形成された酸化被膜の多層構造によって覆われる。酸化被膜の形成時に最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持し、所定の電流I1としたことにより、断続的に処理を行っても、処理面に色彩的な模様が残ることが無い。このため、本発明は、処理面の外観の均質性に優れた酸化被膜の提供に寄与する。 Further, the surface to be treated of the object to be treated by the surface treatment method of the present invention is covered with a multilayer structure of an oxide film formed by intermittent oxidation treatment. Maintained at a low voltage V M than the maximum voltage V max during formation of the oxide film, by which a predetermined current I 1, even if the intermittent processing, it is never remain chromatic patterns on treated surface . Therefore, the present invention contributes to providing an oxide film having excellent uniformity of the appearance of the treated surface.
図4は、酸化被膜の形成時に印加する電圧および電流と処理時間との関係を示すグラフであり、本発明の方法で処理した場合の電圧電流曲線である。図4において、実線が電圧を、点線が電流を、おのおの表わしている。
図4より、本発明の表面処理方法においては、酸化被膜の形成時に最高電圧Vmaxよりも低い電圧VMに保持した際に、所定の電流I1を保つように制御されていることが分かる。また本発明では、図4に示すように、前記電圧VMを前記最高電圧Vmaxの方向へ順に増加させて所定の数値(VM<VM+1<VM+2<VM+3<・・<VM+n<Vmax)とし、前記第M工程(第MA工程(ステップ)〜第MN工程(ステップ))を行った場合でも、所定の電流I1を保つように制御されている。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the voltage and current applied during the formation of the oxide film and the processing time, and is a voltage-current curve in the case of processing by the method of the present invention. In FIG. 4, the solid line represents the voltage, and the dotted line represents the current.
FIG. 4 shows that in the surface treatment method of the present invention, when the oxide film is formed, the voltage V M is controlled to maintain a predetermined current I 1 when the voltage V M is lower than the maximum voltage V max. . In the present invention also as shown in FIG. 4, said voltage V M is increased in order in the direction of the highest voltage V max predetermined value (V M <V M + 1 <V M + 2 <V M + 3 <·· <V M + n <and V max), even when subjected to the first M step (a MA step (step) to the MN step (step)), and is controlled so as to maintain a predetermined current I 1.
さらには、図4に示すように、最後の第M工程(第MA工程(ステップ)〜第MN工程(ステップ))に続けて、前記最後の第M工程が行われた前記電圧VMよりも低い電圧VM−まで、所定の時間で連続的又は断続的に電圧を降下させて、前記アノード酸化処理を行う工程Pと、前記電圧VM−で定電圧処理を行う工程Qとを順に、さらに備えてもよい。
これにより、後者の電圧(VM−)では絶縁破壊されないが、後者の電圧(VM−)よりも高い前者の電圧(VM)では絶縁破壊されるような、弱い部分を十分に修復し、より高い耐電圧、耐食性を有する酸化被膜を得ることが可能になる。
このような、前者の電圧(VM)と後者の電圧(VM−)の間の電圧変化を複数回繰り返すことにより、膜の修復をより確実に行うことが好ましい。
Furthermore, as shown in FIG. 4, following the end of the M step (a MA step (step) to the MN step (step)), than the last of the voltage V M to the M step is performed A step P of performing the anodic oxidation process by continuously or intermittently dropping the voltage for a predetermined time to a low voltage VM- , and a step Q of performing a constant voltage process at the voltage VM- in order. It may be further provided.
Thus, without the latter voltage (V M-) In breakdown, as higher the former voltage (V M) in breakdown than the latter voltage (V M-), fully repair the weak It is possible to obtain an oxide film having higher withstand voltage and corrosion resistance.
Such, by repeating several times the voltage variation between the former voltage (V M) and the latter voltage (V M-), it is preferable to carry out the repair of the membrane more securely.
図5は、酸化被膜の形成時に印加する電圧および電流と処理時間との関係を示すグラフであり、一括で処理した場合の電圧電流曲線である。図5において、実線が電圧を、点線が電流を、おのおの表わしている。
図4と図5を比較することにより、一括処理を行うと、処理時間は本発明の方法で処理した場合の1/3であるが、処理電流は本発明の方法で処理した場合の3倍必要になることが分かる。これより、本発明に係る連続処理は、処理電流を抑えることができ、小さな設備で大面積な被処理体を処理できることが明らかとなった。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the voltage and current applied during the formation of the oxide film and the processing time, and is a voltage-current curve in the case where the processing is performed collectively. In FIG. 5, a solid line represents a voltage, and a dotted line represents a current.
By comparing FIG. 4 and FIG. 5, when the batch processing is performed, the processing time is 1/3 of the processing time by the method of the present invention, but the processing current is three times that of the processing by the method of the present invention. It turns out that it is necessary. From this, it has been clarified that the continuous processing according to the present invention can suppress the processing current and can process a large-sized object with small equipment.
図6は、浸漬する方向における被処理体の位置と処理時間との関係を示すグラフである。
図6より、処理電圧が低い場合には、試料全体が浸漬されて、その電圧における処理が完了するまでの時間が短いことが分かる。一方、処理電圧が高い場合には、試料全体が浸漬されて、その電圧における処理が完了するまでの時間が長いことが分かる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the position of the object to be processed in the immersion direction and the processing time.
FIG. 6 shows that when the processing voltage is low, the entire sample is immersed and the time until the processing at that voltage is completed is short. On the other hand, when the processing voltage is high, it can be seen that the entire sample is immersed and the time until the processing at that voltage is completed is long.
本発明の表面処理方法においては、前記被処理体における前記第一処理区画、前記第二処理区画、・・前記第n区画を順に前記電解液に浸漬させる際には、該電解液の深さ方向へ該被処理体が進行するか、または停止するように、前記電解液の液面に対する前記被処理体の位置を制御することが好ましい。
これにより、被処理体11の被処理面のうち、未だ膜が形成されていない領域が、電解液22の液面に対して、出たり入ったりするような動作を防ぐことができる。ゆえに、絶縁破壊の現象が発生しにくい状態で、酸化被膜の形成を安定して行うことが可能となる。
In the surface treatment method of the present invention, when the first treatment section, the second treatment section, and the n-th section in the object to be treated are sequentially immersed in the electrolytic solution, the depth of the electrolytic solution is Preferably, the position of the object with respect to the level of the electrolytic solution is controlled so that the object proceeds or stops in the direction.
Accordingly, it is possible to prevent an operation in which a region of the processing target surface of the
このように、電解液22の液面に対する被処理体11の位置を制御する方法としては、以下に述べる2通りの手法が挙げられる。
第一の手法は、前記電解液の液面の高さ位置を固定し、前記電解液の液面に対して前記被処理体の高さ位置を調整する方法である。
第二の手法は、前記被処理体の高さ位置を固定し、前記被処理体の高さ位置に対して前記電解液の液面の高さを調整する方法である。
いずれの手法においても、電解液22の液面に対する被処理体11の位置を制御することができる。被処理体11が小さい(処理面積が狭い)場合には、いずれの手法を選択しても構わない。しかし、被処理体11が大きい(処理面積が広い)場合には、電解液22を収納する電解槽21も大容量となるので、第一の手法が好適である。
As described above, as a method of controlling the position of the
A first method is a method of fixing the height position of the liquid surface of the electrolytic solution and adjusting the height position of the object to be processed with respect to the liquid surface of the electrolytic solution.
A second method is a method of fixing the height position of the object to be processed and adjusting the height of the liquid surface of the electrolytic solution with respect to the height position of the object to be processed.
In any of the methods, the position of the
本発明の表面処理装置として、図1に示すような表面処理装置が挙げられる。すなわち、
本発明に係る表面処理装置は、被処理体のうち特定の処理区画までを電解液に浸漬させるために、前記被処理体を前記電解液の深さ方向へ移動させ、かつ、前記特定の処理区画までが前記電解液に浸漬された位置に前記被処理体を静止させる機能を備えた被処理体の移動手段を備えている。そして、前記移動手段は、前記被処理体の全域に亘って、所定の電圧を印加して一連のアノード酸化処理が終了する毎に、前記電解液の中から前記被処理体の全域が露呈する位置まで、該被処理体を該電解液から引き上げる方向へ前記陽極手段を移動させるように構成されている。
As the surface treatment apparatus of the present invention, there is a surface treatment apparatus as shown in FIG. That is,
The surface treatment apparatus according to the present invention moves the object to be processed in the depth direction of the electrolytic solution in order to immerse the object to be processed to a specific treatment section in the electrolytic solution, and performs the specific treatment. There is provided a moving means of the object having a function of stopping the object at a position where the section is immersed in the electrolytic solution. Then, the moving unit applies a predetermined voltage over the entire area of the object to be processed, and every time a series of anodic oxidation processes is completed, the entire area of the object to be processed is exposed from the electrolytic solution. The anode means is configured to be moved to a position where the object is pulled up from the electrolyte.
これにより、本発明によれば、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理時の電流を所定の電流I1以下に保持することが可能であるため、大容量の電源が不要となる。
更に、全ての酸化皮膜の形成過程の発熱を積極的に下げることができるので、処理系の冷却するためのシステムを従来と比べて小さくすることができる。
ゆえに、本発明は、小電流の電源装置で、かつ簡易な電解液の冷却機構であっても、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理によって大きな面積の被処理体に対して断続的に酸化被膜を形成することが可能な表面処理装置をもたらす。
また、本発明の表面処理装置は、上述した陽極手段を備えているので、大面積の被処理物に対して、自動的に被処理物を覆うように所望の膜厚からなる酸化被膜を形成できる。
Thus, according to the present invention, since it is possible to retain the current at the anode oxidation process comprising micro-arc oxidation process in a predetermined current I 1 or less, large-capacity power supply is not required.
Furthermore, since the heat generation during the formation process of all oxide films can be positively reduced, the size of the system for cooling the processing system can be reduced as compared with the related art.
Therefore, the present invention provides an oxide film intermittently for an object to be processed having a large area by an anodic oxidation process including a micro-arc oxidation process, even with a small-current power supply device and a simple electrolytic solution cooling mechanism. To provide a surface treatment apparatus capable of forming a surface treatment device.
Further, since the surface treatment apparatus of the present invention is provided with the above-described anode means, an oxide film having a desired film thickness is formed on a large-sized workpiece so as to automatically cover the workpiece. it can.
本発明において着目した「電流密度」とは、被処理体のうち特定の処理区画までを電解液に浸漬させた状態において、電解液の液面により特定される被処理体の表面周囲の長さ(周長)で電流値を除した数値であり、いわゆる「線電流密度」である。
図3(a)において、被処理体のサイズが、x1=2500mm、x2=3000mm、x3=50mmとした場合、被処理体の表面周囲の長さ(周長)は、「2500×2+50×2」となる。(直流)電源装置から印加する(最大)電圧を50V、(最大)電流を50Aとした場合、「線電流密度」は0.0098A/mm(≒50/5100)と算出される。つまり、電解液の液面が接する被処理体の表面周囲(周長部)には、極めて微弱な電流が作用するだけである。よって、本発明によれば、酸化被膜の成長領域以外は絶縁破壊の現象が発生しにくい状態で、酸化被膜の形成を安定して行うことが可能となる。
The "current density" focused on in the present invention refers to the length around the surface of the object specified by the liquid level of the electrolytic solution in a state where the specific processing section of the object to be processed is immersed in the electrolytic solution. This is a numerical value obtained by dividing the current value by (perimeter), and is a so-called “line current density”.
In FIG. 3A, when the size of the object is x1 = 2500 mm, x2 = 3000 mm, and x3 = 50 mm, the length around the surface of the object (perimeter) is “2500 × 2 + 50 × 2”. ". When the (maximum) voltage applied from the (DC) power supply device is 50 V and the (maximum) current is 50 A, the “linear current density” is calculated as 0.0098 A / mm (≒ 50/5100). That is, only a very weak current acts on the periphery (peripheral portion) of the surface of the object to which the liquid surface of the electrolyte contacts. Therefore, according to the present invention, it is possible to stably form an oxide film in a state where the phenomenon of dielectric breakdown hardly occurs in a region other than the growth region of the oxide film.
本発明は、このように極めて微弱な電流が作用するだけで、酸化被膜を形成できる。ゆえに、本発明によれば、大電流を供給するような電源装置は必要なく、小電流密度の電源装置でも十分に酸化被膜を形成することが可能である。したがって、本発明は、簡易な電解液の冷却機構であっても、マイクロアーク酸化処理を含むアノード酸化処理によって大きな面積の被処理体に対して断続的に酸化被膜を形成することが可能な表面処理装置をもたらす。
また、本発明の表面処理装置は、上述した陽極手段を備えているので、大面積の被処理物に対して、自動的に被処理物を覆うように所望の膜厚からなる酸化被膜の安定した形成を実現する。
According to the present invention, an oxide film can be formed only by such an extremely weak current. Therefore, according to the present invention, a power supply device for supplying a large current is not required, and a power supply device with a small current density can sufficiently form an oxide film. Therefore, the present invention provides a surface capable of forming an oxide film intermittently on an object to be processed having a large area by an anodic oxidation process including a micro-arc oxidation process, even with a simple electrolytic solution cooling mechanism. Bring processing equipment.
Further, since the surface treatment apparatus of the present invention includes the above-described anode means, it is possible to stabilize an oxide film having a desired film thickness so as to automatically cover a large-area object to be processed. To achieve the desired formation.
本発明は、バルブ金属からなる被処理体の表面処理法に広く適用可能である。本発明は、真空装置の内部空間で使用される物品、たとえば、加熱ヒータパネルや、シャワープレート、チャンバの内壁材などの表面処理法として好適に用いられる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is widely applicable to the surface treatment method of the to-be-processed object which consists of valve metals. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitably used as a surface treatment method for an article used in an internal space of a vacuum device, for example, a heater panel, a shower plate, and an inner wall material of a chamber.
11 被処理体、21 電解液槽、22 電解液、22a 液面、15a1、15b1
、15c1、・・15n1(15) 酸化被膜、A、B、C、・・N 処理区画。
11 Object to be processed, 21 Electrolyte tank, 22 Electrolyte, 22a Liquid level, 15a1, 15b1
, 15c1,... 15n1 (15) oxide film, A, B, C,.
Claims (3)
前記被処理体の被処理面上に前記アノード酸化処理によって前記酸化被膜を形成するための陽極手段と、
前記電解液を収納し、かつ、該電解液に対する前記陽極手段の浸漬を可能とする開口部を備えた電解液槽と、
前記電解液中において前記陽極手段と対向して配置された陰極手段と、
前記陽極手段と前記陰極手段が前記電解液に浸漬された状態において、所定の電圧を印加して前記陽極手段と前記陰極手段との間に電流Iを発生させて、前記アノード酸化処理を行うための電源手段と、
前記被処理体のうち特定の処理区画までを前記電解液に浸漬させるために、前記被処理体を前記電解液の深さ方向へ移動させ、かつ、前記特定の処理区画までが前記電解液に浸漬された位置に前記被処理体を静止させる機能を備え、前記特定の処理区画のアノード酸化処理が終了する毎に、隣接する処理区画まで前記電解液に浸漬するように、前記被処理体を前記電解液の深さ方向に移動させる、前記被処理体の移動手段と、
前記電源手段と前記移動手段とを制御する制御装置と、
を含み、
前記移動手段は、前記被処理体の全域に亘って、所定の電圧を印加して一連のアノード酸化処理が終了する毎に、前記電解液の中から前記被処理体の全域が露呈する位置まで、該被処理体を該電解液から引き上げる方向へ前記陽極手段を移動させるように構成されており、
前記制御手段は、前記被処理体の全域に亘ってアノード酸化処理を行うこと(第M工程)を繰り返す、
ことを特徴とする表面処理装置。 A surface treatment apparatus for performing an anodic oxidation process including a micro-arc oxidation process by immersing an object to be processed made of a valve metal in an electrolytic solution to form an oxide film on the object to be processed,
Anode means for forming the oxide film by the anodic oxidation treatment on the surface of the object to be processed,
An electrolyte bath containing the electrolyte, and having an opening that allows the anode means to be immersed in the electrolyte,
Cathode means arranged opposite to the anode means in the electrolytic solution,
In the state where the anode means and the cathode means are immersed in the electrolytic solution, a predetermined voltage is applied to generate a current I between the anode means and the cathode means to perform the anodic oxidation treatment. Power supply means,
The object to be processed is moved in the depth direction of the electrolytic solution in order to immerse the processing object in the electrolytic solution up to a specific processing section, and the specific processing section is immersed in the electrolytic solution. The object to be processed is provided with a function of stopping the object to be immersed at the position where the object is immersed. Movement in the depth direction of the electrolytic solution, moving means of the object to be processed,
A control device for controlling the power supply means and the moving means,
Including
The moving means applies a predetermined voltage over the entire area of the object to be processed, and every time a series of anodic oxidation processes is completed, from the electrolytic solution to a position where the entire area of the object to be processed is exposed. Is configured to move the anode means in a direction to pull up the object to be processed from the electrolytic solution ,
The control unit repeats performing an anodic oxidation process over the entire area of the object to be processed (M-th step) ;
A surface treatment apparatus characterized by the above-mentioned.
所定の電圧VMを印加したアノード酸化処理である前記第M工程が終了する毎に、次の第M工程においては、前記所定の電圧VMより高い電圧を前記被処理体に印加する機能を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の表面処理装置。 The control device repeats an M-th process that is an anodic oxidation process over the entire area of the object to be processed,
Each time the first M step is anodized a predetermined voltage is applied to V M is finished, in the next M th step, a function of applying a predetermined voltage higher than the voltage V M to the workpiece Prepare,
The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein:
前記アノード酸化処理時の電流値Iと所定の電流I1との関係が、「I1≧I」を満たす場合に、前記被処理体を前記電解液の深さ方向に移動させるとともに、
前記アノード酸化処理時の電流値Iが、前記所定の電流値I1を超える場合は前記被処理体を静止させる機能を備える、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の表面処理装置。 The controller compares the current value I and the predetermined current value I 1 at the time of the anodic oxidation treatment,
When the relationship between the current value I during the anodic oxidation treatment and the predetermined current I 1 satisfies “I 1 ≧ I”, the object is moved in the depth direction of the electrolytic solution,
Current value I during the anodic oxidation treatment, if it exceeds the predetermined current value I 1 is a function to quiesce the object to be processed,
The surface treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein:
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