JPH026839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内部に冷却流体循環経路を備えると
共に、電源の負極に接続された陰極と、該陰極に
接触し、電解液を吸収保持するための吸収体（パ
ツド）と、陰極を支持するための電気絶縁性の保
持具とから構成される形式のパツド電気分解によ
る陽極酸化のための装置に関する。

上記のような装置の中でも、特にアルミニウム
やアルミニウム合金の陽極酸化に使用される最も
進んだ公知の装置では、陰極はブロツク状のグラ
フアイトで構成され、該グラフアイトブロツクに
は冷却水が通るための内部室が設けられている。
また陰極には、前記内部室に開口するねじ穴が設
けられており、該ねじ穴に保持具のねじ切りロツ
ドが嵌入する。保持具は、絶縁性コーテイングに
包まれた電導体から成り、該電導体は電源の正極
に接続されている。さらに保持具と一体的に水供
給導管及び水排出導管が配設され、これらは陰極
の内部室に開口し、水をこの内部室に循環させ
る。

しかし、上記構成において、グラフアイトは多
孔質な材料であるため、陰極内部室壁面を水密性
樹脂でシールしなければならず、そのためには時
間がかかるという問題がある。また、このような
シールは前記ねじ穴領域では行なえないため、こ
の位置での冷却水漏れが考えられ、このために供
給水圧を相当に制限しなくてはならない。従つ
て、供給水量（流速）、すなわち冷却効果に悪影
響を与える。さらに、グラフアイト陰極は、ある
期間使用の後には、陽極酸化に伴なうきびしい温
度、酸度、電圧及びその他の苛酷な条件に対する
耐性が低下するという問題があり、そのために、
頻繁に陰極を取替える必要がある。また、グラフ
アイト内に内部室を形成するのは容易ではなく、
特に陰極が小さい場合や複雑形状を有する場合に
は、このことが問題となる。

本発明の目的は上記のような欠点に対処するこ
とであり、このために、冒頭で述べた装置であつ
て、陰極が少なくとも２本の極部を有するステン
レス鋼管から成り、脚部の少なくとも１本が局部
的に保持具によつて支持されており、さらに脚部
の少なくとも１本の遊端が冷却流体供給源に連結
されると共に、残る脚部の遊端が冷却流体出口に
接続されていることを特徴とする陽極酸化のため
の装置を提供する。

ステンレス鋼は陽極酸化の諸条件に充分に耐え
うるだけでなく、管状に成形しうるので、冷却流
体を効率よく循環させ冷却できるものである。実
際パツト電気分解による陽極酸化においては、で
きる限り低温で作業を行なうことが肝要であり、
それにより高級で充分な厚みを有する保護膜を形
成することができる。従つて、陰極領域で生ずる
熱、つまり、印加された高電流により発生する熱
を除去することが絶対条件である。

ステンレス鋼管を使用した場合にはシール上の
問題がないので、冷却流体を高圧下、すなわち高
速度で循環でき、陰極での冷却効果をさらに高め
ることができる。

本発明の実施例によれば、陰極鋼管と電源負極
との間の接続は、保持具内に設けられた電導体を
介して行なわれており、陰極鋼管脚部の少なくと
も１本がこの電導体と接触している。また陰極鋼
管は実質的にＵ字形に形成し、両極部は遊端近傍
で保持具に固定するのが好ましい。

このように構成した装置は、コンパクトで使い
易く、またＵ字状陰極鋼管の脚部の長さを適当に
選択することにより、従来装置では陽極酸化処理
が困難又は不可能であつた領域までにも、酸化処
理を行き届かせることができる。

尚、電解液自体を冷却流体として利用しても良
い。この場合、陰極鋼管の吸収体と接触する部分
の近傍に電解液流出のための小さなオリフイスを
設ける。このようにすれば、陰極の冷却を確実に
達成できると同時に、吸収体を絶えず電解液で含
浸させた状態に維持でき（これは通常はめんどう
で、陽極酸化処理を複雑化する作業である）、従
来装置のように装置本体と独立して外部に電解液
供給導管を設ける必要もなくなる。

しかし本発明に係る装置においては、陰極鋼管
及び吸収体に隣接して電解液供給路をさらに設
け、該供給路から流出する電解液を吸収体が吸収
できるようにすると共に、該供給路を保持具に局
部的に支持させるようにするのが好ましい。この
場合、陰極鋼管は、その内部を流れる冷却流体に
よつて絶えず冷却される一方、電解液は陰極鋼管
以外の供給路から送られることになる。この供給
路は、一端が閉じられたステンレス鋼管として構
成され、該鋼管は電解液流出のための小さなオリ
フイスを備えていると共に、他端近傍で前記保持
具によつて支持されている。尚、この供給路（電
解液供給鋼管）は、陽極酸化装置内に緊密に統合
されているので、全体装置としてはコンパクトな
１ユニツトとして構成される。この構成は、前パ
ラグラフの構成と比較して、陰極の冷却に影響を
与えることなく吸収体への電解液供給量を所望に
応じて調整できるようにしながらも、装置の占有
空間を増大させることがなく、かつ構造が複雑
化、すなわち取扱い易さの低下を伴なわないとい
う点で有利である。

前記電解液供給鋼管は、実質的にＵ字陰極鋼管
の対称平面内に配設するのが有利である。すなわ
ち、電解液供給鋼管をＵ字状陰極鋼管の２本の脚
部間に位置させれば、陰極鋼管及び供給鋼管の占
める空間を最小限にできると共に、オリフイスの
設置位置を適当に選定すれば、陰極鋼管の有効領
域（作動領域）において、吸収体を電解液で充分
に含浸させた状態に維持できる。また、電解液供
給鋼管を陰極鋼管の両極部を通る平面のやや上方
に設置した場合は、同様にオリフイスの位置を適
当に選定することにより、オリフイスから流出す
る電解液が陰極鋼管の脚部にかかるようにして、
陰極の冷却を促進することができる。

所望により、電解液供給鋼管を電導体に接触さ
せてもよく、この場合、供給鋼管も陰極として機
能し、陽極酸化を促進できる。

電導体に接触する陰極鋼管の脚部と、場合によ
つては電解液供給鋼管とは電導体に穿設した孔に
固定保持するのが有利である。というのは、こう
することにより、良好な電気接続を確保できると
共に、装置に剛性を付与できるからである。

本発明の好適実施例においては、前記吸収体は
一端が閉じられたスリーブとして構成され、該ス
リーブは陰極鋼管及び電解液供給鋼管（但し、こ
れが設けられた場合のみ）の前記保持具に保持さ
れていない部分の一部又は全部を覆つている。

陰極鋼管及び電解液供給鋼管をこのように吸収
体で包めば、電解液が不当に滴出するのを防げ、
従つて陽極酸化装置をどのような場所でも使用で
きるようになる。

今日、パツト電気分解の分野で知られている吸
収体は主にナイロン―綿混合物で構成されている
が、このような材料は陽極酸化に伴う条件に充分
耐えうるものではない。

従つて本発明は、特に本明細書で記述する陽極
酸化用装置で有益な新しいタイプの吸収体をも提
供するものである。この吸収体は、ポリエステル
製詰め物をポリプロピレン又はポリエステル繊維
織布製の鞘で包んで構成する。

特に、詰め物又は織布を構成するポリエステル
は、種々なグリコールと芳香族系ジカルボン酸、
好ましくはグリコールとテレフタル酸の共重合体
にする。

鞘を作るのに使用されるポリプロピレンは、メ
ラクロン（MERKLON）タイプのアイソタクチ
ツクポリマーであるのが好適である。

さらに本発明は、パツト電気分解による陽極酸
化で使用される新規な電解液をも対象とするもの
であり、この電解液は、特に本発明に係る装置で
使用される。

具体的に述べると、本電解液は、濃硫酸と、三
酸化クロムと、スルフアミン酸との水溶液で構成
されており、アルミニウムの陽極酸化に特に適し
ている。

上記電解液にさらに硫酸マグネシウムを加えて
も良く、この場合はアルミニウム軽合金の陽極酸
化に特に適している。

これらの新規な電解液を使用すれば、従来公知
の電解液の場合よりも高質な酸化膜、すなわち化
学薬品や海水腐食に対する耐性、硬度、耐摩耗性
及び厚みの点で優れた酸化膜を得ることができ
る。

以下添付図面を参照しながら本発明の実施例を
一例として説明する。

図示の装置は、実質的に截頭円錐形状のプラス
チツク製保持ブロツク（保持具）１を有してお
り、該ブロツクにはハンドル２が固定されてい
る。ハンドル２のブロツク１への固定は、ハンド
ルに取付けられたねじ切りロツド（図示せず）を
ブロツクに穿設したねじ孔（図示せず）に螺合す
ることにより行なつている。ブロツク１の小径側
３には孔４が設けられ、これが内部室を形成して
いる。該内部室には円筒形の電導体５が圧入され
ており、該電導体はステンレス鋼製で、その軸心
はブロツク１の軸心と一致しているのが好まし
い。また電導体５には３つの孔６，７，８が設け
られており、それぞれブロツク１に設けた同断面
積の孔６ａ，７ａ，８ａと一直線状に並んでい
る。

図示の実施例において、３対の孔のうちの２対
６，６ａ，７，７ａは、実質的にブロツク１の水
平対称平面内に位置していると共に、ブロツク１
の垂直対称平面の両側等距離の位置にある。一
方、残る１対の孔８，８ａは、実質的に前記垂直
対称平面内にあり、他の２対の孔６，６ａ，７，
７ａの下方に位置する。尚、３対の孔の上記配置
関係は現在のところ最適と考えられるが、本発明
の要旨から逸れることなく異なつた配列を行なえ
るものである。例えば２対の孔６，６ａ，７，７
ａを前記水平対称平面以外の１平面内又は異なる
２平面内に配設しても良い。同様に残る１対の孔
８，８ａを前記垂直対称平面外でかつ孔６，６
ａ，７，７ａの上方に設けても良い。

電導体５は、突起部９を有しており、これはブ
ロツク１の前記水平対称平面上方に位置し、ブロ
ツク１の大径側１０に延びているが、端面までは
至らない。突起部９にはねじ孔１１が穿設されて
おり、これは大径側端面１０に対し垂直でかつ、
ブロツク１に設けられ、端面１０から延びる同一
断面積の孔１２と直線状に並んでいる。ねじ孔１
１には電気接続ピン１４のねじ切り基部１３が螺
入している。電気接続ピン１４は電源（図示せ
ず）の負極に接続される。突起部９を全く別の位
置に設けたり、ピン１４と突起部９との接続を全
く別の方法で行なつたりできるのは勿論であり、
そうしたからといつてこの陽極酸化装置の機能に
影響を与えることはない。

２対の孔６，６ａ，７，７ａには、それぞれス
テンレス鋼製Ｕ字状管１７の両極部１５，１６
が、ブロツク１を完全に突き抜けるように圧入さ
れている。両脚部は、ブロツク１の小径側端面３
の前方に屈曲部１８，１９を有しており、これら
は相互に近づく方向に傾斜した後に水平部２０，
２１へと連なる。該水平部２０，２１は、ブロツ
ク１の下方に位置する水平面内にあり、Ｕ形基部
で統合する。

Ｕ字状鋼管脚部１５の遊端は端面１０後方に延
びており冷却流体、例えば水の導入管（図示せ
ず）に接続される一方、脚部１６の遊端も同様に
端面１０後方に延びており冷却流体の排出管（図
示せず）に接続されている。

一対の孔８，８ａには、ステンレス鋼製の管２
２がブロツク１を完全に突き抜けるように圧入さ
れている。この管２２もやはり屈曲部２３を有し
ており、該屈曲部は水平部２４に連なつている。
水平部２４は、Ｕ字状鋼管の水平部２０，２１を
通る平面のすぐ上に位置し、一端（先端）が閉じ
られている。また、水平部２４には２列の小さな
オリフイス２５，２６が設けられており、該オリ
フイスは、Ｕ字状鋼管の上面と同レベルに位置す
る。管２２の他端（後端）、すなわち端面１０の
後方に延びる端部は電解液供給源に接続される。

水平部２０，２１，２４は、一端が閉じられた
略円筒形のスリーブ２７に挿入され、これにより
完全に覆われている。スリーブ２７は、メラクロ
ン（MERAKLON）タイプのポリプロピレンポ
リマー繊維織布製の鞘２９にポリエステルの詰め
物２８を包み込むことにより構成されている。
尚、スリーブの形状は必ずしも円筒形というわけ
ではなく、実際には陰極の形状により決定するも
のである。また、図示の実施例において陰極はＵ
字形をしているが、陽極酸化を施こす表面の構造
に適するように他の形状にすることもできる。

上記装置は以下のように操作される。脚部１
５，１６の遊端をそれぞれ冷却流体導入管及び排
出管に接続し、冷却流体を例えばポンプにより循
環させる。同様に管２２の端部を電解液供給源に
電解液供給ポンプを介して接続し、これにより電
解液の流速を制御する。また、適当な電源の負極
にピン１４を接続すると共に、電源の正極には陽
極酸化処理を施こす被加工物を接続する。尚、上
記電源はどのようなタイプのものでもよく、例え
ばDC電源又はパルス電源を使用することができ
る。

このような接続を完了した後に、スリーブ２７
を電解液で完全に含浸させ準備を終える。陽極酸
化は、スリーブ２７を被加工物の表面上で移動さ
せることにより行なうが、この際に電解液供給量
をモニターすることにより電解液の蒸発損失分を
補充して、スリーブ２７が絶えず充分な電解液で
湿潤しているようにする。

陽極酸化においては、温度が低いほど高級な酸
化膜を形成できるので、電極をできるだけ冷却し
て電解液の温度をできるだけ低く、好ましくは20
℃以下に保つようにする。

本発明に係る装置の作動電圧は通常20ないし
50Vにする。この電圧範囲では陽極酸化の効率は
実質的に一定に保つことができる。一方、電流密
度は15ないし250A／ｄm²の範囲で可変できる。

被加工物としては、アルミニウムやアルミニウ
ム軽合金及びチタニウムやチタニウム合金等陽極
酸化可能な金属は全て対象となる。また、本装置
で使用する電解液のタイプは、当然のことながら
被加工物金属の性質に依存するものである。

被加工金属がアルミニウムの場合、電解液とし
て30〜100ｇ／リツトル、好ましくは約35ｇ／リ
ツトルのスルフアミン酸と、10〜60ｇ／リツト
ル、好ましくは約17ｇ／リツトルの三酸化クロム
と、９〜55ｇ／リツトル、好ましくは約13ｇ／リ
ツトルの濃硫酸とを含む水溶液を使用するのが適
切である。

一方、被加工物金属としてアルミニウム軽合金
を使用した場合、電解液としては30〜100ｇ／リ
ツトル、好ましくは約100ｇ／リツトルのスルフ
アミン酸と、10〜60ｇ／リツトル、好ましくは約
48ｇ／リツトルの三酸化クロムと、９〜55ｇ／リ
ツトル、好ましくは約37ｇ／リツトルの濃硫酸
と、約100ｇ／リツトルの硫酸マグネシウム７水
塩とを含む水溶液を使用するのが好適である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示しており、第１図は
陽極酸化装置の断面図であり、第２図は第１図の
―断面矢視図である。 １…保持ブロツク（保持具）、５…電導体、１
５，１６…Ｕ字状陰極鋼管の脚部、２２…電解液
供給鋼管、２５，２６…オリフイス、２７…スリ
ーブ（パツト）、２８…詰め物、２９…鞘。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に冷却流体を循環させる経路を備えると
   共に、電源の負極に接続された陰極と、電解液を
   供給するための手段と、前記陰極に接触し、かつ
   前記電解液供給手段からの電解液を吸収保持する
   ための吸収体と、陰極を支持するための電気絶縁
   性の保持具とから成り、前記陰極が少なくとも２
   本の脚部を有するステンレス鋼管から成り、脚部
   の少なくとも１本が局部的に前記保持具によつて
   支持されており、さらに脚部の少なくとも１本の
   遊端が冷却流体導入管に連結されると共に、残る
   脚部の遊端が冷却流体排出管に接続されているこ
   とを特徴とする電気分解による陽極酸化のための
   装置。 ２ 前記陰極鋼管と電源負極との間の接続が、前
   記保持具内に設けられた電導体を介して行なわれ
   ており、陰極鋼管極部の少なくとも１本がこの電
   導体と接触していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記陰極鋼管が実質的にＵ字形状に形成され
   ており、その両脚部が遊端近傍で保持具に固定さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の装置。 ４ 冷却流体が電解液であり前記電解液供給手段
   が前記陰極鋼管が吸収体と接触する部分の近傍に
   設けられた電解液流出のための小さなオリフイス
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれか１つに記載の装置。 ５ 前記電解液供給手段が前記陰極鋼管及び吸収
   体に隣接して設けられた電解液供給路であり、該
   供給路から流出する電解液を吸収体が吸収できる
   ようにすると共に、該供給路を前記保持具に局部
   的に支持させたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれか１つに記載の装
   置。 ６ 前記電解液供給路は一端が閉じられたステン
   レス鋼管として構成され、該鋼管は電解液流出の
   ための小さなオリフイスを備えていると共に、他
   端近傍で前記保持具によつて支持されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装
   置。 ７ 前記電解液供給路が、前記Ｕ字状陰極鋼管の
   対称平面内に配設されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項又は第６項に記載の装置。 ８ 前記電解液供給路が、前記電導体に接触して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項ない
   し第７項のいずれか１つに記載の装置。 ９ 前記陰極鋼管の脚部が前記電解液供給鋼管と
   接触していることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項ないし第８項のいずれか１つに記載の装置。 １０ 前記陰極鋼管の脚部の少なくとも１本が、
   前記電導体に穿設された孔に固定保持されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第
   ９項のいずれか１つに記載の装置。 １１ 前記吸収体は、一端が閉じられたスリーブ
   として構成され、該スリーブは陰極鋼管の前記保
   持具に保持されていない部分の一部又は全部を覆
   つていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第１０項のいずれか１つに記載の装置。 １２ 前記吸収体は、一端が閉じられたスリーブ
   として構成され、該スリーブは陰極鋼管及び電解
   液供給鋼管の前記保持具に保持されていない部分
   の一部又は全部を覆つていることを特徴とする特
   許請求の範囲第６項ないし第１１項のいずれか１
   つに記載の装置。 １３ 前記吸収体は、ポリエステル製詰め物をポ
   リプロピレン又はポリエステル繊維織布製の鞘で
   包んで構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第１２項のいずれか１つに記
   載の装置。 １４ 詰め物又は織布を構成する前記ポリエステ
   ルがグリコールと芳香族系ジカルボン酸の共重合
   体であることを特徴とする特許請求の範囲第１３
   項に記載の装置。 １５ 前記ポリエステルがポリグリコールテレフ
   タレートであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１３項に記載の装置。 １６ 前記ポリプロピレンがアイソタクテイツク
   構造のものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１３項ないし第１５項のいずれか１つに記載
   の装置。 １７ 前記ポリプロピレンがメラクロンタイプの
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ６項に記載の装置。 １８ 前記電解液が、濃硫酸と、三酸化クロム
   と、スルフアミン酸との水溶液で構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項及び第５項ないし第１７項のいずれか１つに
   記載の装置。 １９ 前記電解度が、１リツトル当りに濃硫酸約
   13ｇと、三酸化クロム約17ｇと、スルフアミン酸
   約35ｇとを含む水溶液で構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１８項に記載の装置。 ２０ 前記電解液が、さらに硫酸マグネシウムを
   含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ８項に記載の装置。 ２１ 前記電解液が、１リツトル当りに濃硫酸約
   37ｇと、三酸化クロム約48ｇと、スルフアミン酸
   約100ｇと、硫酸マグネシウム７水塩約100ｇとの
   水溶液で構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２０項に記載の装置。