JPS5912760B2 - 導電性金属面の帯域電解研摩法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、導電性金属面、とくに導電性金属材料より成
る大容積容器の内面の帯域電解研摩法に関する。

一般に金属製品面の電解研摩は、はじめは粗く石 かつ
光沢のない金属面を平滑化および光沢化する処理である
。

電解研摩は、それに使用される電気回路によれば陽極法
である。電解鍍金技術では陰極として接続された金属へ
他の金属が電解析出されるとともに、電解研摩の場合は
、陽極として接９０続された金属から物質が除去される
。電解研摩法によれば、装置部材が、形状および大きさ
に関わりなく比較的簡単かつ広範囲に使用できる装置中
で電解浸漬浴の方法により表面研摩されることができる
。この浸漬浴中で、処理すべき被刀ロエ材が、９５陽極
として接続された枠に固定される。陽極給電用および枠
用の材料としてはチタニウムおよび銅が最も有利である
とともに、陰、・材料としてステンレス鋼、鉛または銅
が使用されうると判明した。例えば、浸漬浴中に含有さ
れる電解液は、高熱法による燐酸および硫酸ないしはア
ルコール等より成る混合物であることができる。これら
電解液で作業する電解研摩浴は極めて可変である。これ
らは維持が簡単であり０）つ損耗に対し比較的不感であ
ることを特徴とする。使用目的および組成に応じ、これ
ら電解液は広い電流密度範囲および温度範囲並びに交番
露液時間で作業されることができる。従つて、装置工業
で、低い電流密度一および温度範囲内で作業する電解液
により、比較的小さい整流装置を使用し大きい面が経済
的に電解研摩されることができる。しかしながら、寸法
の大きい容器および装置は、前述の浸漬法により電解研
摩されることができない。

一般に実際その内面が加工されるにすぎないので、この
場合経済的な理由から浴液法以外の方法が使用されなけ
ればならない。さらに、電解研摩すべき面積単位が大き
すぎるため、この面積の大きさに相応する整流装置を使
用することができない。この場合、実現可能な陰極面積
は整流器の容量に依存する。これら要因を配慮した方法
が帯域電解研摩であり、その場合帯状陰極により、この
陰極に対向する陽極側接続の材料面だけが不断に電解研
摩される。

前述の方法は、「ＦａｃｈｂｅｒｉｃｈｔｅｄｅｒＯｂ
ｅｒ−Ｆｌｉｉｃｈｅｎｔｅｃｈｌｌｋ」誌（デユツセ
ルドルフ在Ｌ．Ａ．ＫｌｅｐｚｉｇＶｅｒｌａｇ発行）
１９７４年０Ｔ４号、９２〜９６頁のＧ．ゾルベ（Ｓ
Ｏｒｂ８）にょる論文：゛容器一および機器製造におけ
る電気化学的研摩の使用゛″（Ｆｉｎｓａｔｚｄｅｓｅ
ｌｅｋｔｒＯｃｈｅｍ−ＩｓｃｈｅｎＰＯｌｉｅｒｅｎ
ｓｉｍＢｅｈ′ＥＬｌｔｅｒ−ＵｎｄＡｐ−Ｐａｒａｔ
ｅｂａｕ）に詳説されている。帯域電解研摩法の利点は
、小型の整流装置を使用しかつあらゆる大きさの容器お
よび装置が電解研摩されうることである。

さらにこの方法は、容器を直立または水平のそれぞれの
位置で電解研摩することを許容する。これにより、容器
を製造工程および／または生産工程中で電解研摩する方
法が得られる。この場合、小型整流装置に相応して使用
される小型平面陰極の技術は、横置き型容器の場合、さ
らに電解液量がわずかであるという利点を有する。陰極
の構造は、装置の特性に適合せしめられ、かつ容器中の
構造もしくは、円形、矩形、円筒形または円錐形である
ことができる容器の形状により定められる。これらの要
件をいわゆる移動−、回転−または振動電極が満たす。
固定して取付けられた大容積容器の内壁を、回転電極を
使用し帯域電解研摩する方法は、例えば西ドイツ国特許
公開公報第２３５０９５７号に記載されている。この方
法の特徴は、電解液で覆われた容器内壁に適当な距離を
おいて、形状が内壁に適合し、その有効総面積が容器の
内壁よりも小さい陰極を低速で運動させ、力）つ電流の
作用下に、陽極側に接続された内壁を電解研摩すること
にある。さらに米国特許明細書第３６１６３４１号から
は、水平に取付けられた円筒状容器の内壁を振動陰極の
使用下に電解研摩することが公知である。回転陰極を使
用し、その場合この陰極を移動させかつ容器を静置する
作業方法と反対に、振動電極の使用は、電解液を装填せ
る容器をこの振動電極回りで回転させ、その場合振動電
極が固定されていることを必要とする。従来の作業方法
による帯域電解研摩は、陰極が導電性金属より成るにす
ぎないのならば、研摩すべき全ての面にわたり均質な表
面光沢を得るという点で不十分であると判明した。

すなわち、例えば容器壁のような大きい陽極面に、陽極
と比べ小さい面積を有する陰極を対向させた場合、供給
された電流が広範囲の面にわたり分散する。このことは
、陽極電流密度分布が、それと対向する陰極電流密度分
布と一致しないことを表わす。電解研摩において、光沢
領域を電流密度との関連において考慮した場合、十分な
光沢が最低約５Ａ／Ｄｒｎ２の電流密度範囲で得られる
にすぎないと判明した。この電流密度を著るしく下廻る
場合、光沢が生じないだけでなく、陽極面にエツチング
および艷消しが生じる。例えば、実際に大容積金属容器
の内壁を帯域電解研摩した場合、陰極に丁度に対向する
陽極面が高光沢に電解研摩されるとともに、他の陽極面
、な力・んずく陰極面に隣接する範囲内の陽極面が、電
流密度が小さすぎることによりエツチングされ力・つ艷
消しされる。

さらに、陰極が陽極面を経て移動した程度に応じ、すで
に研摩された陽極面部分が再び不利にエツチングおよび
艷消しされる。ところで、陰極から生じる電束が、陰極
に直接に対向する陽極面部分に制限され、その結果陰極
および陽極間の電流線が最短距離だけを進む場合、前述
の不利なエツチング作用が回避されうると判明した。本
発明は、電解液として使用される、直流電源の陽極に接
続された金属面を全体的または部分的に覆い０）つ直流
電源の陰極に接続された金属電極を完全に浸漬する浴液
中で、電束を発生および持続させ、その場合金属電極お
よび金属面間の距離を１〜５０ｃｍ、とくに５〜１５ｃ
ｒｒ１となし、かつ金属面並びに金属電極を、金属電極
が静止し力・つ金属面が金属電極の長手軸回りで低速旋
回するかないしは金属面が固定されかつ金属電極が金属
面を掃引するように相互に低速の相対運動状態におくこ
とにより導電性の金属面とくに大容積容器の内面を帯域
的に電解研摩するに当り、金属電極の、電解研摩工程中
は研摩すべき金属面部分の反対側にある部分を、非導電
性材料を使用して遮蔽し、その結果電流線が金属電極お
よび金属面間に収束されかつ陰極から陽極まで最短距離
を通ることを特徴とする導電性金属面の帯域電解研摩法
に関する。

本発明の有利な実施例によれば、金属陰極の遮蔽は、非
導電性でありかつ耐酸性および耐熱性である、例えばポ
リプロピレンまたはポリ塩化ビニルの形のブラスチツク
のような材料より成る。

さらに金属陰極は、研摩すべき面から約１〜約５０ｃｍ
１な７））んずく５〜１５（−ｍの距離に配置するのが
有利であると判明した。陰極遮蔽の作用下に、陰極に対
向する陽極面には、例えば陰極と同じ約５〜５０Ａ／Ｄ
ｍ２の電流密度が得られる。本発明により遮蔽された金
属陰極の、従来の遮蔽せざる陰極と比較した効果の相異
を、陽極面のその都度の電流密度分布を測定することに
より調べた。この目的で、陽極面を個々のセグメントに
分割し、その場合これらセグメントを既知の抵抗を介し
て相互に接続した。大きい陽極面に、実際に大容積容器
を電解研摩する場合に配置されるような、陽極面と比べ
小さい陰極面を対向させた。それぞれの陽極セグメント
を通る電束を、校正せる抵抗での電圧降下により測定し
た。陰極を本発明により遮蔽した場合、陰極に直接に対
向する陽極面の最大電流密度が明白に増大し力・つ隣接
陽極面範囲の漏れ電流の作用が著るしく低減すると判明
した。第１図に、実測値を経過曲線ＡおよびＢにより図
示する、その場合曲線Ａは遮蔽せざる陰極で得られた測
定結果、および曲線Ｂは遮蔽せる陰極で得られた測定結
果を表わす。研摩すべき陽極面に対向する陰極面は１０
ｄｍ２の大きさを有するとともに、容器の内面に相応す
る全陽極面は４０ｄｍ２の大きさを有した。実際に、前
述の測定装置で得られた結果は、例えば大容積容器の金
属内面を帯域電解研摩した場合、全面に均質な高光沢が
得られ、かつ光沢低減または艶消しによる縞模様の形成
が回避されるような効果を示した。

最後に、本発明は陰極を遮蔽する方法に限定されるとと
もに、電解研摩法を実施するための、例えば電流密度、
温度または浴組成のような他の事項および手段は公知に
属する。

本発明の方法により、振動陰極、回転陰極、移動陰極等
のような全ての公知形状の陰極が遮蔽されることができ
、その場合陰極遮蔽がそれぞれの陰極形状に適合せしめ
られることは明白である。以下に本発明の方法を図面お
よび実施例につき詳説する。

それぞれ第２図および第３図は、ローラ１および２上に
水平かつ旋回可能に取付けられた、容器口４および５を
有する円筒容器３を示し、その容器壁が図示せざる直流
電源の陽極に接続されている。

容器３の内部には、容器壁とわず７））な距離をおきか
つこれと平行に、伸銅より成る網状電極７が配置され、
これが同じく銅より成る電極支持具８を介し直流電源の
陰極に接続されている。容器３の内壁面の研摩すべき部
分に対向する電極７は、電極遮蔽９により、流線が金属
陰極および陽極面間に収束され力）つ陰極から陽極まで
の最短距離を進むことができるように被覆されている。
浴液の液面を水準線１０により示す。電解研摩中に、容
器３がその縦軸回りで低速旋回するとともに、電極７は
静止している。例１ 第２図および第３図に示した容器を、容器中に配置され
遮蔽された振動電極を使用し帯域的に電解研摩した。

この容器は１００ｍ３の容積を有しかつ合せ鈑力・ら製
造され、その場合被覆材は、ドイツ工業規格ＤＩＮによ
る材料番号第１４４０４号を有するクロムニツケル鋼よ
り成つていた。直流電源として、研摩程中に電圧１１ボ
ルトで５ＫＡに調節された整流器を使用した。他の下記
特性値が、操作工程の特徴を示す：ｌ容器中の電解液量
： ５０００リツトルまたは８．５トン ２電解液の種類： 燐酸（８５％濃度》 ５３重量％ Ｈ，ＳＯ４（９８％濃度》 ４１重量％ 水 ６重量％ より成る溶液 ３陰極および陽極（容器内壁》間の距離：７Ｃｍ４陰極
表面積：１．６ｍ２５陽極表面積（容器内壁の全面積》
：１２０ｍ２６陰極の電流密度：３１〜３３Ａ／Ｄｍ２
７陰極に対向する陽極面の電流密度： ３１〜３３Ａ／Ｄｍ２ ８研摩中の電解液温度：４５〜５５℃ ９陰極遮蔽の材料：ポリプロピレン １０容器が１回転する時間：２０分 容器内壁の表面積の大きさ１２０ｍ２、陰極の有効表面
積１．６ｍ２および研磨すべき面の粗さに相応して、露
液時間を３６分と定めた。

これから全研摩時間が、１２０ｍ２×３６分 ＝２７００分または〜４５時間 １．６ｍ２ と計算される。

研摩工程中に、電解液は、ポンプ循環もまた濾別または
補充をもしなかつた。

前述の方法により処理された容器内壁の粗さを測定し、
以下の結果が得られた：１μｍの最大高さは、研摩面が
鏡面光沢を有することを表わす。

最大高さ（Ｒａｕｈｔｉｅｆｅ）、算術平均粗さ（Ｍｉ
ｔｔｅｎｒ−Ａｕｈｗｅｒｔ）および中心線平均粗さ（
Ｇｌｉｔｔｕｎｇｓｔｉｅｆｅ）なる概念は、ドイツエ
業規格ＤＩＮ４７６２号、第１葉に定義されている。例
２（比較実施例》 例１と同様に操作したが、但しその場合陰極の被覆を省
いた。

処理された容器内壁の粗さを測定し、以下の結果が得ら
れた：

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による方法の電流密度分布（曲線Ｂ》を
従来の方法の電流密度分布（曲線Ａ》と比較例示する図
表、第２図および第３図は本発明による方法を実施する
装置の１実施例を略示するそれぞれ縦断面図および横断
面図である。 １，２・・・ローラ、３・・・円筒形容器、４，５・・
・容器開口部、６・・・陽極、７・・・網状電極、８・
・・電極支持具、９・・・電極遮蔽、１０・・水準線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電解液として使用される、直流電源の陽極に接続さ
   れた金属面を全体的または部分的に覆いかつ直流電源の
   陰極に接続された金属電極を完全に浸漬する浴液中で、
   電束を発生および持続させ、その場合金属電極および金
   属面間の距離を１〜５０ｃｍ、とくに５〜１５ｃｍとな
   し、かつ金属面並びに金属電極を、金属電極が静止しか
   つ金属面が金属電極の長手軸回りで低速旋回するかない
   しは金属面が固定されかつ金属電極が金属面を掃引する
   ように相互に低速の相対運動状態におくことにより導電
   性の金属面を帯域的に電解研摩するに当り、金属電極の
   、電解研摩工程中に研摩すべき金属面部分の反対側にあ
   る部分を、非導電性材料を使用して遮蔽し、その結果電
   流線が金属電極および金属面間に収束されかつ陰極から
   陽極まで最短距離を通ることを特徴とする導電性金属面
   の帯域電解研摩法。 ２ 金属電極の遮蔽が、耐酸および耐熱性の非導電性材
   料より成ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
   載の導電性金属面の帯域電解研摩法。 ３ 金属電極の遮蔽が、プラスチック、有利にポリプロ
   ピレンまたはポリ塩化ビニルより成ることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１および第２項のいずれか１項に記
   載の導電性金属面の帯域電解研磨法。 ４ 電流密度が、金属電極で５〜５０Ａ／ｄｍ＾２、お
   よび対向する金属面で５〜５０Ａ／ｄｍ＾２であること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれ
   か１項に記載の導電性円属面の帯域電解研摩法。