JPS5836079B2

JPS5836079B2 - 金属表面処理装置

Info

Publication number: JPS5836079B2
Application number: JP16906680A
Authority: JP
Inventors: 司郎岩崎; 要鈴木
Original assignee: Kyoshin Kogyo KK
Current assignee: Kyoshin Kogyo KK
Priority date: 1980-12-02
Filing date: 1980-12-02
Publication date: 1983-08-06
Also published as: JPS5794593A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、金属の電解酸化あるいは電気メッキなどに用
いられる金属衣■処理装眞ζこ関し、％＆こ、被処理金
属に対向電極側から電解液を吹き付けることにより電解
を行う所謂シャワ一方式による金属表面処理装置に関す
るものである。

シャワ一方式による電解法は、一般に行われている電解
法、すなわち、被処理金属と対向電極側金属とを共に電
解槽内に浸漬し、その両極間に電圧を印加して行なう方
法に比し、高電流密度で電解することができ、それだけ
電解処理に要する時間が短かくて済むなどの利点を有し
ているが、いくつかの問題点があった。

すなわち、従来のシャワ一方式による電解法は、被処理
金属と対向して設けられる対向電極に多数の小孔を形或
し、その小孔から電解液を被処理金属に向けて噴出させ
るものであるため、被処理金属若しくは対向電極が振動
して電気的ショートを起こすおそれがあった。

また、こうした電気的ショートを起さないように被処理
金属と対向電極との間に充分な間隔を置いた場合には、
それだけ高圧力で電解液を噴出させなくてはならないと
いう問題点が生ずることになる。

さらに、従来の電解法においては、対向電極自体に電解
液を噴出させる小孔が形威されているので、その対向電
極材料として孔明け加工性の良い材質で且つ耐久性の良
い材質を選ぶ切要があるが、電極としての条件に限定さ
れ、今もって充分に満足できる材質が得られていないと
いうのが現状である。

第１図に示すのがシャワ一方式による従来の金属表面処
理装置の断面図であって、ここではアルミニウムの陽極
酸化を例に取って説明すると、図中１が被処理金属とし
てのアルミニウム板であり、このアルミニウム板１と対
向する位置に陰極室２が設けられている。

上記陰極室２にはポンプと接続される電解液人口３が形
戒されており、さらに該陰極室２における一方の壁部が
、アルミニウム、チタンなどによる対向電極としての陰
極４で構威され、この陰極４には多数の小孔が穿設され
てなる電解液噴出孔４ａが形威されている。

しかして、上記アルミニウム板１が陽極として通電され
、陽極酸化処理が行われるものである。

この第１図に示すように、従来の装置ではその構造上、
被処理金属と対向電極との電気的ショートは非常に起り
易いものとなっており、また、噴出孔４ａは、通電によ
る加熱と電解液の噴出圧力により摩耗が激しいものとな
っている。

本発明は以上のような点に鑑みて威されたものであり、
被処理金属と対向電極との間に電気的絶縁材を介在させ
、その絶縁材で形或された壁部から電解液を噴出させる
構或とし、被処理金属と対向電極との間の短絡が防止さ
れると共に、対向電極の材質及び形状を自由に選定でき
るようにして、従来装置における問題点を克服すること
を目的とするものである。

次に、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図が本発明に係る装置の原理を誠明する概略説明図
であり、ここではアルミニウムの陽極酸化を例に取って
説明する。

図中１０はプラス電位が加えられる被処理金属としての
アルミニウム板であり、このアルミニウム板１０と対向
する位置に電極収納室１１が設けられている。

上記電極収納室１１は電気的絶縁材で形威され、例えば
塩化ビニール、セラミックなどが用いられており、この
電極収納室１１には電解液循環ポンプ（図示せず）と接
続される電解液流入口１２が形威され、さらに該電極収
納室１１における上記アルミニウム板１０と対面する壁
部１１ａには多数の小孔が穿設されてなる電解液噴出孔
１３が形威されている。

しかして、上記電極収納室１１内にはマイナス電位が加
えられる対向電極１４が格納されており、この対向電極
１４の材質としては、ステンレス、アルミニウム、チタ
ン、炭素などが用いられている。

、第３図は上記電極収納室１１を示す一部切欠斜視図で
あり、この収納室１１には対向電極１４ｂが収納されて
いる。

この対向電極１４ｂは金属板体が蛇腹状に折曲されてな
り、これにより対向電極１４ｂの被処理金属と対向する
表面が凹凸状に拡大されて、対向電極１４ｂの表面積が
電極収納室１１の断面積より数倍乃至数１０倍大きくさ
れている。

前記被処理金属としてのアルミニウム板１０の大きさは
電極収納室１１の断面積とほぼ同等とされているので、
対向電極１４ｂの表面積は被処理金属の処理面に対して
も数倍乃至数１０倍の大きさを有することになる。

この対向電極１，４ｂの形状は種々の形状を取らせるこ
とができ、例えば第５図に示すよう｛こ、断面が矩形の
波状とされる対向電極１４ｃとすることができ、また、
第６図に示すように断面が波状で横方向に折曲してなる
対向電極１４ｄとすることができる。

上述した構或による装置において、電解液を電極収納室
１１内に送り込むと、電解液は電解液噴出孔１３より吹
き出し、アルミニウム板１０Ｉｔこ吹き付けられる。

ここでアルミニウム板１０を陽極とし、対向電極１４を
陰極として通電すると電解が行われ、アルミニウム板１
０上には酸化皮膜が形成されることになる。

このときアルミニウム板１０と対向電極との間に絶縁性
の壁部１１ａを有するので、アルミニウム板１０あるい
は収納室１１が振動を起こしても電気的ショートを起す
ことがなく、これにより被処理金属であるアルミニウム
板１０を電極収納室１１に対し、極めて近接させた状態
で電解を行うことができ、アルミニウム板１０に、より
強いシャワーを吹き付けることができることになる。

また、電解液噴出孔１３は絶縁性の壁部１１ａに形威さ
れるので、その絶縁性の壁部１１ａの材質としてプラス
チック、セラミックなど多種類の材質から選択すること
ができ、そのなかから孔明け加工性の良い材質で且つ耐
久性の良い材質を選ぶことは極めて容易である。

逆に、対向電極１４に電解液噴出孔を形成する必要がな
いため、対向電極１４の材質及び形状は自由に設定する
ことができ、第３図乃至第６図に示すように構戊するこ
とができる。

上記第３図乃至第６図に示すように、陰極として作用す
る対向電極１４の表面積を、陽極として作用するアルミ
ニウム板１０の表面積より大きくしたので、陰極過電圧
及び陰極でのジュール熱を増大させることなく陽極の電
流密度を大きくすることができることになる。

すなわち、陽極と陰極の極化が１対１のときは、陽極の
電流密度が太きければ当然、陰極の電流密度も大きくな
り、陽極の電流密度が大きいことは、陽極酸化皮膜の高
速生成化のために必要な条件であるが、陰極が高電流密
度であることは、エネルギー損失６こなるだけである。

しかしながら陽極の表面積より陰極の表面積を大きくす
れば、陽極の電流密度を大きくした状態で陰極の電流密
度を小さくできるため、陰極過電圧及び陰極でのジュー
ル熱を減少させることができ、それだけエネルギ損失を
防ぐことができることになる。

次に、上述した本発明による装置を用いてアルミニウム
の陽極酸化処理を行った実験結果を、従来装置を用いて
同様Ｏこ行った実験結果と比較して説明する。

第７図に示すのが従来装置の実験に用いた陰極室２であ
り、この陰極室２の大きさは縦横が１００關で奥行が８
０１１１１とされ、該陰極室２の一側壁がアルミニウム
板で形或されて、このアルミニウム板が対向電極として
の陰極４とされている。

しかして、この陰極４には直径がｌｍｍの電解液噴出
孔４ａがｌＱｉｎの等間隔で１００個形或されている。

一方、第８図に示すのが本発明による装置の実験に用い
た電極収納室１１であり、この電極収納室１１の大きさ
は上記陰極室２と同等とされ、縦横が１００１１１１で
奥行が８０１１１１とされている。

この電極収納室１１の一側壁が厚さが３ｍｍの塩化ビニ
ール板で形威され、この塩化ビニール板には直径がｌ
ｉｎの電解液噴出孔１３が１′ＯＩｌＩＩｌの等間隔で
１００個形或されている。

しかして、この電極収納室１１内には対向電極１４とし
ての陰極が収納されており、該陰極は厚さが０．５ｗ
ｓのアルミニウム板が蛇腹状に多段に折曲されて形或さ
れ、表面積が２ｄｒｒＬ２とされている。

なお、被処理金属としては、それぞれ純度９９．０％の
アルミニウム板を通常の方法で脱脂したものを使用し、
そのアルミニウム板の大きさは縦横が１００１１１１で
厚さがｉｔｓとされている。

この被処理金属と前記陰極室２との間隔及び被処理金属
と前記電極収納室との間隔はそれぞれ１０冨冨とし、ま
た電解液はｌ８％の硫酸水溶液を用い、液温か２３℃で
流量は毎分ｌＯｔとした。

〔実験１〕第７図に示す従来装置の陰極室２を用いて、陽極電流密
度が３Ａ − ｄｍ’の電流密度で６分間電解した
ところ電圧は１８Ｖであった。

こうして酸化処理が行われた被処理金属であるアルミニ
ウム板の一部分には虹および焼けが認められた。

〔実験２〕第８図に示す本発明による電極収納室１１を用いて、陽
極電流密度が３Ａ／ｄＷＬ２の電流密度で６分間電解し
たところ電圧は１６Ｖであった。

こうして酸化処理が行われた被処理金属であるアルミニ
ウム板上には、虹も焼けもない均一な酸化皮膜が形威さ
れた。

以上説明したように、本発明によれば被処理金属と対向
電極との間に電気絶縁材を介在させ、その絶縁材で形或
された壁部から電解液を噴出させる構戊としたので、被
処理金属あるいは対向電極が振動しても電気的ショート
を起すおそれがないという効果がある。

また、被処理金属を電解液噴出孔に著るしく接近させる
ことにより、より強いシャワーを吹き付けることができ
るが、このときもショートのおそれがないという効果が
ある。

さらに、本発明によれば、対向電極と電解液噴出孔を有
する絶縁性の壁部とが分離されているため、その絶縁性
の壁部は電極としての制約を受けず、壁部の材質として
孔明け加工性が良く、且つ耐久性の良い材質を容易に選
定することができる効果があるとともに、その電解液噴
出孔が形或されている壁部は通電加熱されないので、電
解液噴出孔の摩耗は極めて少なくなるという効果がある
。

さらに、対向電極においても、電解液噴出孔による制約
を受けず、その材質及び形状を自由に設定することがで
きる効果がある。

さらに、本発明は、上記対向電極の上記被処理金属と対
向する面を凹凸状に拡大して上記電極収納室の断面積よ
り広くしたので、対向電極側の過電圧及びジュール熱を
増大させることなく被処理金属側の電流密度を大きくす
ることが出来、エネルギー損失を防ぐことができる効果
があり、また被処理金属側の電流密度を大きくできるこ
とから均一で質の良い金属表面処理を行うことができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属表面処理装置の断面説明図、第２図
は本発明に係る装置の原理を説明する概略説明図、第３
図は本発明に係る装置の一実施例を示す一部切欠斜視図
、第４．５．６図は対向電極の形状を示す斜視図、第７
図は実験に用いた従来装置の陰極室を示す斜視図、第８
図は実験に用いた本発明に係る装置の電極収納室を示す
斜視図である。１０・・・・・・被処理金属としてのアルミニウム板、
１１・・・・・・電極収納室、１１ａ・・・・・・電気
絶縁性材で形或される壁面、１３・・・・・・電解液噴
出孔、１４・・・・・・対向電極。

Claims

【特許請求の範囲】

１被処理金属に対向電極側から電解液を吹き付けるこ
とにより電解を行う金属表面処理装置において、上記対
向電極が格納される電極収納室を具備しており、この電
極収納室の少なくとも被処理金属と対向する壁面は電気
絶縁性材で形威され、該電極収納室には、高圧の電解液
が流入される電解液流入口が形威されていると共に、電
気絶縁性材の壁面には上記被処理金属の方向に電解液を
噴出する電解液噴出孔が上記被処理金属の処理面に沿っ
て略同一ピンチで多数形或されており、前記電極収納室
内に納められている対向電極は、その少なくとも上記被
処理金属と対向する面が凹凸状に拡大されて電極収納室
の断面積よりも広い表面積を有していることを特徴とす
る金属表面処理装置。