JPH07328846A

JPH07328846A - 電解加工方法及び電解加工装置

Info

Publication number: JPH07328846A
Application number: JP12101294A
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】直流電源を交流電源から容易に得ることがで
き、かつ、ヤッケ層除去や陰極の電析物除去のための電
源の切替も不要な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、５Ａとを対面させて、両極対面間に電解液Ｅを循環
させ、かつ、被加工物Ｗの表面にヤッケ層の層厚を脈動
的に変化させて、電解研削・研摩等の電解加工を行なう
方法。陽極及び陰極との間に印加する直流電源１５とし
て、半波整流電源２２を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陽極とする被加工物と
陰極（電解電極）とを対面させて、両極対面間に電解液
を循環させて電解研削・加工等の電解加工をする方法に
関する。特に、金属表面に高度の平滑性・物性が要求さ
れる製品、例えば、半導体製造設備、超高真空機器、原
子力関係設備、電子部品等の金属材料の研削・加工（鏡
面加工）等に好適な電解加工方法である。

【０００２】本発明で使用する用語を下記に定義する。

【０００３】ヤッケ層…陽極（被加工物）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。

【０００４】ここでは、電解加工として、電解研摩を主
として例に採り説明するが、これに限られるものではな
い。

【０００５】

【従来の技術】電解研摩は、機械的仕上げ方法のよう
に、研摩時の力及び熱による研摩変質層を被加工物の表
面に生じさせないで平滑面が得られるため、また、銅や
アルミニウム等の軟質の金属の研摩も容易であるため、
上記高度の表面物性が要求される金属製品の研摩方法と
して着目されている。

【０００６】そして、電解研摩には、陽極（被加工物）
と陰極と対面間の電解液を、ヤッケ層を発生させないよ
うに流動させて、粗研摩（表面あらさ２〜１００μｍ）
する方法、及び、両極間の電解液を流動させずにヤッケ
層を発生させて行なう鏡面研摩（表面あらさ２μｍ未
満）する方法の、二つに大別される。

【０００７】従って、電解研摩のみで、被加工物を鏡面
研摩にするためには、通常は、粗研摩と鏡面研摩の、二
工程を別々に行なう必要があった。

【０００８】なお、機械仕上げで粗研摩をしておき、電
解研摩により鏡面研摩することも考えられるが（特開昭
６２−３７３９３号公報等参照）、上記の如く、被加工
物表面に研摩変質層が発生するおそれが有るとともに研
摩工数も嵩み、望ましくない。

【０００９】そこで、上記課題を解決するために、本発
明者らによって、粗研摩と鏡面研摩とが一工程で同時的
に、粗研摩の必要な被加工物に鏡面を形成することがで
き、研摩変質層が発生するおそれがないとともに研摩工
数も削減できる下記構成の電解研摩方法が提案されてい
る（特願平４−３０１１７９号）。

【００１０】「陽極とする研摩物（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、研摩物の表面にヤッケ層の層厚を脈
動的に変化させて電解研摩を行なうこと、を特徴とする
電解研摩方法。」そして当該明細書では、ヤッケ層の層厚を、電解液の間
欠循環流により脈動的変化させることが開示されてい
る。

【００１１】さらに、ヤッケ層の層厚の脈動的変化をよ
り確実に発生させるために、電解液の間欠循環流に対応
させて、高電圧・低電圧区間を夫々所定時間ずつ繰り返
すパルス波形となるように電圧を印加をする技術が、本
発明者らによって提案されている（特願平５−２８２３
８号）。

【００１２】また、上記と同じ原理に基づいて、本発明
者らにより、下記構成の連続電解研摩方法が提案されて
いる（特願平５−７９７１３号）。

【００１３】「電解電極に研摩物を対面させて、電極／
研摩物間に電解液を介在させて連続的に電解研摩をする
に際して、複数の電解電極を研摩槽に並列し、該電極の
極面に対向しかつ並列方向に沿って前記研摩物を相対的
に移動させることにより、前記研摩物の電流直面部位に
高電流密度／電解液高流速領域を発生させ、電極非直面
部位に低電流密度／電解液低流速領域を発生させて、電
解研摩を行うことを特徴とする連続電解研摩方法。」

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】そして、上記各構成の
電解研摩方法の場合、通常、パルス化電源または直流化
電源を用いていた。

【００１５】パルス化電源では、電源装置が大型かする
とともに、装置が極めて高価となった。

【００１６】また、直流化電源では、電解研摩・研削の
双方（特に電解研削の場合）に、かなりの高電流／高電
圧を必要として、エネルギー有効活用及び作業安全性の
見地から望ましくない。

【００１７】なお、印加電圧を一定とし電解を継続して
平衡状態のヤッケ層を維持し続けるのではなく、研摩ま
たは研削に必要な程度に、間欠的に電圧を印加して、ヤ
ッケ層の厚みを最小に制御すれば、低電流／低電圧で電
解研摩・研削ができる。

【００１８】本発明は、上記にかんがみて、直流電源を
交流電源から容易に得ることができ、かつ、パルス化電
源と同様に、ヤッケ層の層厚の制御が容易にできる電解
加工方法及び電解加工装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を、
下記構成により解決するものである。

【００２０】陽極とする被加工物と陰極（電解電極）と
を対面させて、両極対面間に電解液を循環させ、かつ、
前記被加工物の表面にヤッケ層の層厚を脈動的に変化さ
せて電解研摩を行なうに際して、陽極及び陰極との間に
印加する直流電源として、半波整流電源を使用すること
を特徴とする電解加工方法及び電解加工装置。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の電解加工方法・装置を、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
でできる連続電解研摩（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。

【００２２】また、給電槽及び電解（研摩）槽を横型
（水平に順列）とし、被加工物の搬送方向は水平（被加
工物は立設）としたが、給電槽及び研摩槽は縦型・斜設
型とし処理物の搬送方向も垂直・斜めでもよい。また、
電極と被加工物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。

【００２３】＜実施例１＞ (1) 図１に本実施例に使用する連続電解研摩装置のモデ
ル図を示す。

【００２４】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
回転電解電極５が両側に配された研摩槽７と、給電槽３
と研摩槽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。

【００２５】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で駆動されるようになっている。
また、給電槽３及び研摩槽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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】(2) 上記において、直流電源１５として、
半波整流電源を使用する。具体的には、図２に示す如
く、交流１００Ｖ商用電源１７から、スライダック変圧
部１９、及び、ダイオード２１を用いた変圧整流部（半
波整流回路）２２を経て得られるものを使用する。

【００２９】例えば、出力大のときは、図２（Ａ）
（Ｂ）に示すように、交流電源波形が、スライダック変
圧部１９により変圧されて、変圧整流部２２の入力波形
となり、変圧整流部２２により変圧・整流されて、半波
の出力波形となる。

【００３０】(3) 次に、上記装置を使用しての本発明の
電解研摩（加工）を行う方法を説明する。

【００３１】本実施例の電解研摩方法は、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研摩
をする方法である。

【００３２】このとき、被加工物Ｗと電解電極５との間
隔は、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。

【００３３】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、電解研摩可能
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。

【００３４】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。

【００３５】そして、ポンプ１１を駆動させて給電槽３
内及び研摩槽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。

【００３６】ここで、印加電圧（平均）は、電解液、被
加工物／電極の対向面間距離により異なるが、１５〜２
００Ｖとする。１５Ｖ未満では電解力が小さく、バリ取
り、及び、粗研摩の作業効率が低い。２００Ｖを越える
と、被加工物の表面荒れの原因となる異常放電が発生し
易い。

【００３７】電解液Ｅの流速は、被加工物Ｗの処理平板
面上で、ヤッケ層を実質的に減失させない程度ならよ
く、通常、２００cm／秒以下、望ましくは、１５０cm／
秒以下とする。

【００３８】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
解研摩される。

【００３９】このとき、電解電極５と被加工物Ｗの対向
面間で、印加電圧が図２（Ａ）、（Ｂ）に示す変圧整流
部の出力波形となり、下記のような電解現象が発生して
いると、推定される。

【００４０】半波の立ち上がりの前半部では、印加電
圧は小さいが、ヤッケ層がほとんど形成されていないの
で、電流密度が高くなり、粗研摩ないし研削（大出力の
場合）が行わる。

【００４１】印加電圧が上昇してくるに伴い、電流密
度が上り、被加工物から金属イオンが多量に発生（電気
化学的溶解）するため、高電気抵抗層であるヤッケ層が
成長し始め、印加電圧が頂部から若干下がり始めた位置
でヤッケ層が最大厚となる。

【００４２】このとき、低電流密度／低流速領域となる
ように、電解液Ｅの循環流の条件（電解電極５と被加工
物Ｗとの対向面間距離、被加工物Ｗの搬送速度も含め
て）が設定されており、高電気抵抗層であるヤッケ層が
成長して鏡面研摩される。即ち、鏡面化は、ヤッケ層の
存在により、金属の電解溶出量は、凹部と凸部でほとん
ど変わらないとともに、ヤッケ層の存在により電解溶出
した金属イオンが拡散せず、凹部に蓄積して該部が平滑
面となる。

【００４３】なお、被加工物（帯板）の上下端縁は、鋭
端であるため、電流が優先的に流れるため、大きな凹凸
を平滑化する粗研摩により角取りが行われる。なお、角
取りが不必要な場合は、該部位をマスキングすればよ
い。

【００４４】印加電圧が下降して０に近づくに従い、
ヤッケ層も薄くなるが、印加電圧が小さいため、上記
と同様、鏡面研摩が主となる。そして、印加電圧が０の
区間は、電流が流れず、循環流によりヤッケ層はほとん
ど除去される。このとき同時に、回転電解電極５に電析
・堆積する電解析出物が、除去される。

【００４５】再び、印加電圧が負荷され始めると、上
記に戻る。

【００４６】＜実施例２＞ (1) 図３に本実施例の方法に使用する電解研摩装置のモ
デル図を示す。

【００４７】実施例１において、電解電極５Ａを６分割
固定式とし、且つ、直流電源１５Ａである半波整流電源
をサイリスタ制御電源としたものである。

【００４８】具体的には、図４に示す如く、三相２００
Ｖ交流商用電源２３から、サイリスタ２５を用いた変圧
整流部２７を経て得られるもの（６相半波波形）を使用
する。

【００４９】実施例１と同一部分については同一図符号
を、対応する部分については、実施例１の図符号に接尾
辞Ａを付して、それらの説明を省略する。

【００５０】(2) 次に、上記装置を使用しての本発明の
電解研摩を行う方法は、実施例１と同様であるが、電解
電極５Ａと被加工物Ｗの対向面間で、印加電圧が図２
（Ａ）、（Ｂ）に示す変圧整流部２７の出力波形とな
る。すなわち、サイリスタ２５のスイッチング作用によ
り、パルスの立ち上がりが直立的となる。このため、ヤ
ッケ層が急激に成長して、粗研摩作用が相対的に小さく
なる。そして、サイリスタにより研摩時間を調整でき、
所要の研摩面を被研摩面に得ることが容易となる。即
ち、半波整流回路としてサイリスタを使用することによ
り、鏡面研摩の時間を調整でき、被加工物に要求される
鏡面研摩を自在に可能となる。

【００５１】

【発明の作用・効果】本発明の電解研摩方法は、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、かつ、前記被加工物の表
面にヤッケ層の層厚を脈動的に変化させて、電解研削・
研摩等の電解研摩を行なうに際して、陽極及び陰極との
間に印加する直流電源として、半波整流電源を使用する
ため、全波整流後、平滑回路を使用してえらる直流電源
に比して、直流電源を交流電源から容易に得られ、か
つ、ヤッケ層の層厚制御や陰極の電析物除去のための、
電源の切替も不要となる。

【００５２】また、印加電圧を一定にして電解研摩・研
削等と電解加工する場合に比して、相対的に低電流／低
電圧で済み、省電力及び作業安全性に寄与する。

【００５３】

【試験例】本発明の効果を確認するために、下記試験を
行なった。

【００５４】(1) 試験方法上記実施例１の電解研摩装置を使用して、電解研摩を行
った。処理物（５０mm幅帯材）は、プレス打ち抜き済み
の孔あき伸銅帯材（真鍮： JIS H 3100 中の C2801）
を、電解研摩液は、「パクナＥ」（ユケン工業株式会社
製）を、それぞれ使用した。また、電解電極／被加工物
の対面間距離：５mm、印加電圧：平均８０Ｖ、被加工物
搬送速度：１ｍ／分とした。

【００５５】(2) 試験結果：プレス打ち抜きで発生した
孔部のエッジ・バリが取れるともに、処理前には全面が
鈍い光沢（略Ｒａ：０．１μｍ）であったものが、研摩
処理により鏡面光沢（略Ｒａ：０．０１μｍ）が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用する電解研摩装置の一例を
示すモデル概略図

【図２】図１の電解研摩装置に使用する電気回路図

【図３】本発明の方法に使用する電解研摩装置の他の例
を示すモデル概略図

【図４】図３の電解研摩装置に使用する電気回路図

【符号の説明】

１給電電極３給電槽５、５Ａ電解電極７、７Ａ電解加工槽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）１５、１５Ａ直流電源１７交流電源２３三相電源２２、２７変圧整流部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）
とを対面させて、両極対面間に電解液を循環させ、か
つ、前記被加工物の表面にヤッケ層の層厚を脈動的に変
化させて、電解研削・研摩等の電解加工を行なうに際し
て、前記陽極及び陰極との間に印加する直流電源として、半
波整流電源を使用する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り、前記両極間に半波
整流電源が印加可能と配設されていることを特徴とする
電解加工装置。
【請求項３】電解電極に被加工物を対面させて、電極
／被加工物間に電解液を循環させて連続的に、電解研削
・加工等の電解加工をするに際して、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電解加工を行う連続電解
加工方法において、前記陽極及び陰極の間に印加する直流電源として、半波
整流電源を使用する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り、前記両極間に半波
整流電源が印加可能に配設されていることを特徴とする
連続電解加工装置。