JPH07328845A

JPH07328845A - 電解加工方法及び電解加工装置

Info

Publication number: JPH07328845A
Application number: JP12100694A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Nomura; 正文野村; Yoshiharu Kikuchi; 義治菊池
Original assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1994-06-02
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】金属基体表面の酸化膜除去やエッチングを生
産性良好に行うことができる電解加工方法を提供するこ
と。【構成】陽極とする被加工物Ｗと陰極（電解電極）５
とを対面させ、両極対面間に電解液Ｅを循環させて電解
加工を行う方法。電解研摩領域より低い電圧を両極間に
印加するとともに、電解液を流動させて電解酸化膜除去
・エッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解電極（単に「電
極」と称することがある。）に被加工物を対面させ、電
極／加工物間に電解液を介在させて電解酸化膜除去また
は電解エッチング（梨地化）等の電解加工をする方法に
関する。

【０００２】エッチング（梨地化）は、金属表面の潤
滑性（潤滑油保持能）、超音波接着性（超音波発熱
性）、樹脂被着体（エポキシ樹脂等）との接着性、等
を改善（増大）するために行う。

【０００３】酸化膜除去は、ステンレス等の鉄系合金や
ベリリウム銅等の銅合金にメッキをするに際して、金属
基材表面に形成された少量金属の酸化物を除去して、メ
ッキ密着性を改善するために行う。

【０００４】本発明で使用する用語を下記に定義する。

【０００５】ヤッケ層…加工物の電気化学的溶解によっ
て発生する金属イオンとその他の電解液組成物によって
構成される高電気抵抗層を言う。

【０００６】エッチング…表面あらさＲａ：０．０１前
後の金属基材を、表面あらさＲａ：１．０前後に粗面化
する処理。

【０００７】研摩…表面あらさＲａ：０．５前後の金属
基材を、表面あらさＲａ：０．１以下に平滑面化する処
理。

【０００８】

【従来の技術】従来の金属基体（被加工物）表面の酸化
膜除去や、エッチングは、通常、腐食性強酸や酸化還元
剤を薬剤を使用したり、化学反応により行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法は、
化学反応を利用するため、処理時間が長くなる（通常、
１バッチ３０秒）とともに、薬液を頻繁に交換する必要
があり（ランニングコストが嵩む。）、生産性が良好で
なかった。

【００１０】本発明は、上記にかんがみて、金属基体表
面の酸化膜除去やエッチングを生産性良好に行うことが
できる電解加工方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電解加工方法
は、下記構成により上記課題を解決するものである。

【００１２】(1) 請求項１に係る電解加工方法は、陽極
とする被加工物と陰極（電解電極）とを対面させ、両極
対面間に電解液を循環させて電解加工をするに際して、
被加工物の表面にヤッケ層がほとんど発生しない低電圧
を両極間に印加するとともに液流動させて、電解酸化膜
除去を行うことを特徴とする。

【００１３】(2) 請求項５に係る電解加工方法は、陽極
とする被加工物と陰極（電解電極）とを対面させ、両極
対面間に電解液を循環させて電解加工をするに際して、
電解研摩領域より低く、かつ、電解酸化膜除去領域より
高い電圧を両極間に印加するとともに液流動させて、電
解エッチングを行うことを特徴とする。

【００１４】即ち、本発明者らは、上記課題を解決する
ために、鋭意、開発に努力をする過程で、本発明者らが
特願平４−３０１１７９号で先に提案した下記構成の電
解研摩方法における、研摩領域より低い電圧を印加して
電解加工を行うと、エッチングないし酸化膜除去が行わ
れることを発見して上記構成の本発明に想到した。

【００１５】「陽極とする加工物（被加工物）と陰極と
を対面させて、両極対面間に電解液を介在させた電解研
摩をするに際して、加工物の表面にヤッケ層の層厚を脈
動的に変化させて電解加工を行なうこと、を特徴とする
電解研摩方法。」

【００１６】

【実施例】次に、本発明の方法を、詳細に説明をする。
ここでは、被加工物への給電を非接触式ででき、また、
電解電極に電析・堆積する電解析出物の除去も電解加工
を停止して行う必要がない連続電解加工方法を、例に採
り説明するがこれに限られるものではない。即ち、バッ
チ式であってもよく、さらには、他の連続電解加工方法
にも本発明は適用可能である。

【００１７】(1) 図１に本実施例に使用する連続電解加
工装置のモデル図を示す。

【００１８】また、給電槽３及び電解槽７を横型（水平
方向に順接）とし、被加工物Ｗの搬送方向は水平（加工
面は垂直面）したが、給電槽及び研磨槽は縦型・斜設型
とし処理物の搬送方向も垂直・斜めでもよい。また、電
極１、５と被加工物Ｗの対面方向は左右方向としたが、
上下方向であってもよい。

【００１９】基本的には、平板状の給電電極１、１が両
側に配された給電槽３と、水平回転（回転面水平）する
複数の回転電解電極５、５…が両側に配された電解槽７
と、給電槽３と電解槽７との各電極１、５の極面に沿っ
て被加工物Ｗを移動させる被加工物搬送手段（搬送ロー
ラ９、９）と、給電電極１、１及び回転電解電極５と被
加工物Ｗとの対面間に電解液Ｅを循環させる電解液循環
手段（ポンプ）１１、１１とからなる構成である。そし
て、直流電源１５の陽極側に給電電極１が接続され、陰
極側に回転電解電極５が接続されている。また、各回転
電解電極５に電析・堆積する電解析出物を、掻き取り可
能な電解析出物除去手段（スクレーパ）１３が形成され
ている。

【００２０】給電電極１は、通常、不溶性電極である白
金等を使用する。また、回転電解電極５は陰極側に接続
されるため不溶性電極である必要はなく、通常、耐食性
を有するステンレス鋼等を使用する。また、回転電解電
極５、５…は、モータ６、６…で駆動されるようになっ
ている。また、給電槽３及び電解槽７の材質は、セラミ
ック等の不良導体を使用し、各槽の搬入口３ａ、７ａ、
及び、搬出口３ｂ、７ｂは、通常、被加工物Ｗが接触し
ない範囲で可及的に塞ぐようにする。

【００２１】被加工物搬送手段は、図例では、ローラで
あるが、ベルト等であってもよい。

【００２２】なお、ポンプ１１、モータ６等の駆動電源
は、通常、交流電源を使用する。

【００２３】(2) 次に、上記装置を使用しての本発明の
電解加工方法を説明する。

【００２４】本実施例の電解加工方法は、基本的には、
電解電極５に被加工物Ｗを左右方向で対面させて、電極
／被加工物間に電解液Ｅを介在させて連続的に電解加工
をする方法である。

【００２５】このとき、被加工物Ｗと電解電極５との間
隔は、加工目的（酸化膜除去またはエッチング）・被加
工物・電解液の種類・大きさにより異なるが、通常、
０．５〜３０mmとする。

【００２６】被加工物Ｗとしては、Ｆｅ系・Ａｌ系・Ｃ
ｕ系・Ｎｉ系・Ｔｉ系の金属及び合金等、電解加工可能
なものなら特に限定されない。被加工物Ｗの形態は、本
実施例では、帯板状のものを使用した例を示したが、帯
板に他の凹凸やパンチ孔をプレス、エッチング等により
付加したもの、さらには、ワイヤー状のものでもよい。

【００２７】電解液としては、通常、硝酸ソーダ、塩化
ナトリウム、リン酸、塩化カリ、等の中性・酸性・アル
カリ性、のもの等、適宜使用できる。特に、給電側の電
解液は、電解質を含み、且つ、被加工物に悪影響を与え
ないものなら特に限定されるものではない。

【００２８】そして、ポンプ１１を駆動させて給電槽３
内及び電解槽７内に電解液Ｅを循環させる。回転電解電
極５をモータ６を起動させて回転させるとともに直流電
源１５をオンとする。この状態で、搬送ローラ９を駆動
させて、被加工物（図例では帯板鋼板）Ｗを搬送させ
る。

【００２９】ここで、印加電圧は、電解液、被加工物／
電極の対向面間距離により異なるが下記、要件を満たす
ものとする。

【００３０】酸化膜除去の場合は、被加工物Ｗの表面
にヤッケ層がほとんど発生しない低電圧を両極間に印加
して行う。

【００３１】即ち、図２における浴電圧／陽極電流密度
の曲線のＡ−Ｂの区間で、酸化膜除去を行う。具体的に
は、電解液、被加工物／電極の対向面間距離、被加工物
により異なるが、ステンレスの場合８〜２０Ｖ、ベリリ
ウム青銅（Ｃｕ−Ｂｅ系合金）の場合、４〜１０Ｖとす
る。

【００３２】電解エッチングの場合は、電解研摩領域
より低く、かつ、電解酸化膜除去領域より高い電圧を両
極間に印加して行う。

【００３３】即ち、図２における浴電圧／陽極電流密度
の曲線のＢ−Ｃの区間で、電解エッチングを行う。な
お、Ｃ−Ｄ−Ｅの区間は研摩領域、Ｅ−Ｆの区間はヤッ
ケ層破壊領域となり、異常放電が発生する。電解液、被
加工物／電極の対向面間距離、被加工物により異なる
が、例えば、白銅（Ｃｕ−Ｎｉ合金）、銅錫（Ｃｕ−Ｓ
ｎ）系合金等の場合１０〜３０Ｖとする。

【００３４】また、電解液Ｅの流動量（流速）は、被加
工物Ｗの処理平板面上で、ヤッケ層を実質的にほとんど
発生させない程度が望ましく、通常、１０〜２５０cm／
秒、望ましくは、５０〜１５０cm／秒とする。

【００３５】すると、被加工物Ｗは給電電極１及び電解
電極５の電極面にに沿って移動することとなり、給電電
極１の対面部位で被加工物Ｗがマイナスに帯電されると
ともに、電解電極５の対面部位でプラスに帯電されて電
解加工（酸化膜除去またはエッチング）される。

【００３６】このとき、電解酸化膜除去・エッチング時
間、即ち、電解加工時間は、通常、０．１〜１５秒程度
でよい。なお、従来の化学酸化膜除去・エッチング時間
は、通常、３０秒前後である。

【００３７】(3) なお、本発明の陽極電解による電解加
工方法（酸化膜除去と電解エッチング）に適用可能な装
置は、実施例のものに限定されず、先に本発明者らによ
って提案されている下記各構成の電解装置等を使用可能
である。

【００３８】特願平４−３０１１７９号に開示された
「液循環手段を備えたバッチ式電解槽（但し、液循環の
オン・オフ切替はなくてもよい。）」、特願平５−７９７１３号に開示された「複数の電解電
極が並列される研磨槽と、電極の極面に対向し且つ並列
方向に添って前記加工物を移動させる加工物搬送手段
と、加工物の電極直面部位に電解液高流速状態を発生さ
せ、電極非直面部位に電解液低流速状態を発生させるポ
ンプを備えた貯留タンクからなることを特徴とする連続
電解研磨装置。」特願平５−１３２３０２号に開示された「円筒状電解
セル内へ円筒の中心部から円周方向へ電解液を噴射する
機構と、電解セル内に被処理物と電極とが狭間隔で対向
して少なくともどちらか一方が回転する回転セル機構を
有し、さらに被処理物を任意の極性における電解電圧ま
たは電解電流密度を制御する機構を有した金属表面の高
速電気化学的処理装置。」

【００３９】

【発明の作用・効果】本発明の電解加工方法は、上記の
ように、陽極とする被加工物と陰極とを対面させて、両
極対面間に電解液を循環させて電解加工を行なうに際し
て、陽極及び陰極との間に印加する電圧を研摩領域に使
用するものより低くすることにより、酸化膜除去または
エッチングの各処理を被加工物に行うことができる。

【００４０】即ち、電解加工により酸化膜除去またはエ
ッチングを行うことができるため、従来の化学酸化膜除
去・エッチングに比して、短時間でそれらの処理が可能
となるとともに、薬剤も頻繁に替える必要がない。従っ
て、本発明の電解加工方法により、金属基体表面の酸化
膜除去やエッチングを生産性良好に行うことができる。
また、連続的に上記電解加工を行う場合は、さらに、生
産性が向上する。

【００４１】なお、上記電解酸化膜除去・エッチングの
金属基材表面の挙動は、夫々下記の如くであると推定さ
れる。

【００４２】酸化膜除去：金属基材を陽極側とし、前
述の電解エッチングを生じような電圧条件で、且つ、ヤ
ッケ層が生じないような液流動条件で電解処理をする
と、表面に厚く酸化膜が形成されたような銅合金板の表
面がエッチングされることなく、金属基材の外観を呈す
る。また、ステンレス板やベリリウム銅板の表面に不動
態膜が形成されている基材を、同様の電圧条件で陽極電
解し、電気ニッケルメッキを施すと、後述の実施例で示
す如く、十分に密着性に優れたものが得られることか
ら、この電圧領域内での陽極電解によって、理由は分か
らないが、後処理としての電気メッキに影響を与えない
程度に金属表面の酸化膜が除去されると考えられる。

【００４３】エッチング：金属基材を陽極側として、
電解研摩が生じるよりも低い電圧で、且つ、ヤッケ層が
生じないような流動条件で陽極電解すると、基材表面か
ら金属がヤッケ層の抑制なしに陽イオンとして溶出し、
その結果、基材がエッチングされる。このとき、酸素ガ
スの発生により生じた電解液成分濃度差や基材表面成分
のミクロな差異により、局部的な溶解量が異なるため効
率よくエッチングが行われる。例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金
の場合、固溶限界を越えて母材（Ｃｕ）に添加された添
加金属（Ｎｉ）が結晶粒２２の粒界に偏析２４し、粒界
部分に局部電池が発生するため、該局部電池により電解
電流に対して部分的な電流が重畳されて局部的な溶解が
促進され、円滑にエッチングが行われると推定される
（図３参照：但し、図３は粒界偏析物の特殊な例で、電
解エッチングとしては余り一般的ではない）。さらに電
圧が高くなると、ヤッケ層が成長して、研磨領域とな
る。

【００４４】

【試験例】本発明の効果を確認するために、前述の電解
加工装置を使用して、電解酸化膜除去・エッチングを行
った。なお、電解研磨液は、「パクナＥ」（ユケン工業
株式会社製）を、電解電極／被加工物の対面間距離：５
mm、被加工物搬送速度：１ｍ／分とした。

【００４５】(1) 試験例１（酸化膜除去）被加工物をＳＵＳ３０４製帯板（０．３mmｔ）とし、印
加電圧を１５Ｖとした。そして、酸化膜除去した被加工
物を、水洗・酸活性後、ストライクＮｉメッキ（０．２
μｍ）さらにＢＮｉメッキ（２μｍ）を施して、折曲げ
テストをして、該折曲げ部を拡大鏡で観察したたとこ
ろ、全く剥離が見られず、良好な密着性を示した。

【００４６】(2) 試験例２（酸化膜除去）被加工物をＢｅ−Ｃｕ合金（Ｃ１７２０）製帯板（０．
３mmｔ）とし、印加電圧を７Ｖとした。そして、酸化膜
除去した被加工物を、水洗・酸活性・水洗後、ＢＮｉメ
ッキ（２．３μｍ）を施して、試験例１と同様に、折曲
げテストをして観察したたところ、全く剥離が見られ
ず、良好な密着性を示した。をしたところ、良好な密着
性を示した。

【００４７】(3) 試験例３（エッチング）被加工物を白銅（Ｃ７０６０）製帯板（１mmｔ、Ｒａ：
略０．１）とし、印加電圧を２５Ｖとした。そして、エ
ッチング処理後の、表面あらさＲａ：略１．８であっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用する電解加工装置の一例を
示すモデル概略図

【図２】電解槽における印加電圧／陽極電流密度の曲線
図

【図３】電解エッチング時における金属基体表面の挙動
を示すモデル図

【符号の説明】

１給電電極３給電槽５電解電極７電解槽９被加工物搬送手段（搬送ローラ）１１電解液循環手段（ポンプ）１３電解析出物除去手段（スクレーパ）１５直流電源Ｅ電解液Ｗ被加工物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極とする被加工物と陰極（電解電極）
とを対面させ、両極対面間に電解液を循環させて電解加
工を行うに際して、前記被加工物の表面にヤッケ層がほとんど発生しない低
電圧を前記両極間に印加するとともに液流動させて、電
解酸化膜除去を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項２】請求項１の電解加工を行う際に使用する
装置であって、被加工物をセットする陽極と、該陽極に対面する陰極
（電解電極）を備えた電解槽と、該電解槽に電解液を循
環させる電解液循環手段とからなることを特徴とする電
解加工装置。
【請求項３】請求項１において、陽極側に接続される
給電電極及び陰極側に接続される電解電極を順接して、
前記被加工物を前記各電極の電極面に沿って移動させる
ことにより連続的に電解酸化膜除去を行うことを特徴と
する連続電解加工方法。
【請求項４】請求項３の電解加工を行う際に使用する
連続電解加工装置であって、前記給電電極が一側または
両側に配された給電槽と、前記電解電極が一側または両
側に配された電解槽と、前記給電槽と前記電解槽との各
電極の極面に沿って前記加工物を移動させる加工物搬送
手段と、前記各電極と加工物との対面間にの電解液を循
環させる電解液循環手段とからなることを特徴とする連
続電解加工装置。
【請求項５】陽極とする被加工物と陰極（電解電極）
とを対面させ、両極対面間に電解液を循環させて電解加
工をするに際して、電解研摩領域より低く、かつ、電解酸化膜除去領域より
高い電圧を前記両極間に印加するとともに液流動させ
て、電解エッチングを行うことを特徴とする電解加工方
法。
【請求項６】請求項５の電解加工を行う際に使用する
装置であって、被加工物をセットする陽極と、該陽極に対面する陰極
（電解電極）を備えた電解槽と、該電解槽に電解液を循
環させる電解液循環手段とからなることを特徴とする電
解加工装置。
【請求項７】請求項５において、陽極側に接続される
給電電極及び陰極側に接続される電解電極を順接して、
前記被加工物を前記各電極の電極面に沿って移動させる
ことにより連続的に電解エッチングを行うことを特徴と
する連続電解加工方法。
【請求項８】請求項７の電解加工を行う際に使用する
連続電解加工装置であって、前記給電電極が一側または
両側に配された給電槽と、前記電解電極が一側または両
側に配された電解槽と、前記給電槽と前記電解槽との各
電極の極面に沿って前記加工物を移動させる加工物搬送
手段と、前記各電極と加工物との対面間にの電解液を循
環させる電解液循環手段とからなることを特徴とする連
続電解加工装置。