JPS60204899A - 表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被処理体の表面研摩及び洗浄を行う表面処理
方法に関するもので、更？こ詳細には、媒介流体の振動
による摩擦作用と、被処理体表面付近で行われる放電作
用と、電解作用の相乗効果によって被処理体の表面研摩
及び洗浄を行うことを特徴とする表面処理方法に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来、金属表面を研摩する方法として、電解槽内の電解
液に被加工体を浸し、この被加工体と電解槽とにメッキ
とは逆の過程で通電して、被加工体の表面を研摩する電
解研摩法が知られている。

しかし、この研摩方法では被加工体が導電性を有する材
質のものに限られ、セラミックスやガラス等の非導電性
物質の研摩には適さない。

また、軟質の合金鋼でできた平らな端をもつ工具を超音
波振動させることによって、工具と加工物表面との間に
入った炭化ケイ素、酸化アルミニウム等の砥粒を被加工
面に衝突させて破壊し、加工液のキャビテーションによ
り加工する超音波加工方法が知られており、この超音波
加工方法により、セラミックス、ガラスあるいは固くて
脆い金属等の加工か行われている。しかし、この方法で
は、せん断変形機構による加工が適するアルミニラム合
金や銅合金等のように展性、延性に富む材料には全く不
向きである。

したがって、従来では被処理体の材質によってその処理
方法を選択する必要があり、また、電解研摩、超音波加
工共その処理能力には限度があり、特に、近年の新素材
や複合材料の出現により、これら材質の処理が困難とな
ってきた。そこで、これら新素材や材質の異なる被加工
体を対象とする表面処理方法の開発が急務とされている
。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、被処理体の導電性の有無等に関係なく、
被処理体に媒介流体の振動による摩擦作用と、被処理体
表面付近で行われる放電作用と、電解作用の相乗効果に
よって被処理体の表面研摩及び洗浄を行うことを特徴と
する表面処理方法を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

すなわち、本発明の要旨とするところは、媒介流体と砥
粒との電解混合領域中に被処理体を臨ませ、これらに超
音波振動を加えるとともに、電磁界を加えて、被処理体
の表面を研摩及び洗浄することを特徴とする表面処理方
法に関するものである。

本発明において、媒介流体として使用するものは、液体
、気体あるいはこれらの混合流体も含すれ、また、導電
性を有する電解液を理想とするか、媒介流体と混合する
砥粒の導電性を利用し得る場合は空気等の気体であって
も使用することができる。

砥粒は、ダイヤモンド粒、金属粒あるいは炭素粒等の導
電性単独粉粒でもよく、あるいは、例えばダイヤモンド
粒の表面に金属メッキを施した複合粉粒でもよい。更に
は、導電性の有無には関係なく、同種又は異種の粉粒を
単独又は混合使用することができる。

また、本発明の表面処理方法の適用できる被処理体とし
ては、セラミックスやガラス等の非導電性材質に限らず
、導電性の超硬金属やその他の導電、非導電性部品か適
用でき、才た、熱交俟器や特殊形状のものなどの洗浄１
こ最適であ−る。

本発明の表面処理方法は、電磁界を発生する正負両電極
間に媒介流体と砥粒との電解領域を形成し、この電解領
域中に被処理体を臨ませた後、これらに超音波振動を加
えるとともｌこ、電磁界を加えて、被処理体の表面に加
えられる超音波振動の物理的縦波と電磁界の電気的横波
とが複合した媒介流体の振動による摩擦作用と、被処理
体表面付近で行われる放電作用と、電解作用の相乗効果
によって被処理体の表面研摩及び洗浄を行うようにした
ものである。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の表面処理方法の第一実施例を示す概略
斜視図で、媒介流体として一般に使用される電解液を用
い、そして、例えばセラミックス等の被処理体の表面研
摩を行う場合である。すなわち、電解槽（１）の中心部
に電極棒（２）を配設して、これら電解槽（１）と電極
棒（２）とに直流、交流、脈流又はパルス電源（３）に
より通電可能にし、また、電解槽（１）の下部に超音波
振動素子（４）を配備するとともに、この超音波振動素
子（４）を超音波電源（５）と接続したものを用意する
。そして、前記電解槽（１）内に電解液（６）と例えば
ダイアモンド粉等の砥粒（７）とを投入して電解混合領
域（８）を形成しておく。次に、前記電解混合領域（８
）中に被処理体（９）を臨ませた後、前記直流、交流、
脈流又はパルス電源（３）を通電するとともに、超音波
電源（５）を通電すると、電解液（６）と砥粒（７）と
の電解混合領域（８）に超音波振動が加えられるととも
に、電磁界が加えられる。したがって、この際発生する
上記媒介流体の振動による砥粒（７）の摩擦作用と、被
処理体表面付近で行われる放電作用と、及び電解槽（１
）と電極棒１２１とによる電解作用によって被処理体（
９）の表面か研摩及び洗浄される。なおこの場合、直流
、交流、脈流又はパルス電源（３）の電圧は平均値又は
実効値で５０Ｖ位の低い電圧で足り、また、電流密度は
平均値又は実効値でｌＯ〜５００Ａ／ｒｒＩｌ′ｒ１２
の範囲内で被処理体（９）の研摩及び洗浄が良好に行わ
れた。才た、超音披振動は被処理体（９）の材質や形状
等によって異なるが、例えば１０〜５０ｋＨｚの範囲内
で使用される。

一方、砥粒（７）の粒度及び密度等は被処理体（９）の
材質や形状等によって任意に設定される。

上記のようにして被処理体（９）の表面研摩及び洗浄を
行うことにより、縦波としての超音波振動と横波として
の電磁界とが可逆的に作用して被処理体（９）の表面研
摩及び洗浄を迅速かつ確実に行うことができる。

なお、上記実施例では、媒介流体である電解液（６）及
び砥粒（７）が導電性であり、被処理体（９）か非導電
性の場合について説明したが、これら媒介流体（６）、
砥粒（７）及び被処理体（９）はこれらに限定されるも
のではなく、以下の第１表に示す導電性の有無に関する
組合せに基づいて同様の効果が得られる。

なお、媒介流体に非導電性流体を使用した場合において
も、砥粒（７）が導電性を有することにより電解領域（
８）を形成することができる。また、媒介流体には液体
の他に気体も使用でき、この場合の気体としては、例え
ばアイオナイズした気体その他の導電性ガスがある。ま
た、空気等の非導電性の気体であっても、電磁界の雰囲
気下でオゾンやその他導電性イオンを発生して導電性に
なる気体も使用することかできる。

第１表 記電解混合領域（８）全強制的に循環させて、被処理体
（９）の表面研摩を更に均一に行えるようにしたもので
ある。すなわち、前記電解４１　Ｉｔ）の電解混合領域
（８）か占める位置の上部及び下部を循環パイプＵ〔に
て接続するとともに、この循環パイプＯＩＪの途中にポ
ンプＯＤを配設しておき、そして、ポンプＯＤの作動に
より、電解槽は）内の電解混合領域（８）を強制的に循
環して、媒介流体（６）と砥粒（７）との混合状態の不
均一を防止し、被処理体（９）の表面研摩を均一に行え
るようにした場合である。

第８図は本発明の第三実施例を示すもので、電磁界に強
弱変化を与えつつ型摩作用を行うことにより、一工程中
に被処理体（９）の表面切削と表面仕上げとを同時に行
えるようにした場合である。すなわち、前記電解槽（１
）の中心部に偏心軸（１２１を有する回転自在な電極Ｏ
Ｊを配置しておき、被処理体（９）の表面処理時に図示
しない駆動手段によって電極ＯＪを回転することにより
、電解槽（１）に対して電極１３１を接離運動させて電
磁界の比較的強い切削領域α滲と電磁界の比較的弱い仕
上げ領域（１５１とを交互に形成し、被処理体（９）が
切削領域下に存在するときは表面切削あるいは荒仕上げ
がなされ、また、仕上げ領域下に存在するときには表面
研摩あるいは仕上げ加工がなされるようにした場合であ
る。

なお、上記第二及び第三実施例において、その他の部分
は第一実施例と同様であるので、同一部分には同一符号
を付してその説明は省略する。

第４図ないし第６図は本発明の第四実施例を示すもので
、被処理体がパイプ状のもの、自動車の排気管、ボイラ
あるいは熱交換器等のような複雑な形状の場合であって
、その内部等の洗浄を主たる目的とする場合である。す
なわち、導電性を有するパイプ等の被処理体（９）内に
電極０６］を貫通させるとともに、被処理体（９）と電
極頭とに直流、交流、脈流又はパルス電源（３）を通電
可能に接続し、また、被処理体（９１の両端を循環パイ
プ０ηにて接続するとともに、この循環パイプＯｃＩ中
にポンプ０η及びフィルタ（１８１を配設して、ポンプ
Ｑ７１の駆動により、媒介流体と砥粒との電解混合流体
を被処理体（９１の一端から他端に向って循環供給しつ
るようにし、更に、被処理体（９１の一端すなわち電解
混合流体の流入側の循環パイプＯｄに超音波発生手段０
９を連結しておき、そして、被処理体（９１内に流入さ
れる電解混合流体に超音波振動を加えるとともに、電磁
界を加えることにより、被処理体（９）の内部表面の洗
浄を行うようにしたものである。なおこの場合、前記電
極０６１は、第５図に示すように、銅線等の導電性線材
（１６ａ）の外面を適宜間隙をおいて多数の小孔α６ｂ
）を有するビニル等の非導電性外被部材（１６ｃ）にて
被覆した構造である。また、前記超音波発生手段０湯と
循環パイプｕｄとの連結部には、第６図に示すように、
超音波振動の減衰を防止する粘弾性ゴム製継手■及び逆
止弁Ｑｐが介在されている。

なお、上記第四実施例において、電解混合流体中に洗剤
を入れることも可能であり、この洗剤を入れることによ
り、更に被処理体（９１の洗浄を確実に行うことができ
る。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の表面処理方法によれば
、媒介流体と砥粒との電解混合領域中に被処理体を臨ま
せた後、これらに超音波振゛動を加えるとともに、電磁
界を加えるため、媒介流体の振動による摩擦作用と、被
処理体表面付近で行われる放電作用、電解作用の相液効
果が有機的に作用して被処理体の表面研摩及び洗浄を迅
速かつ確実に行うことができ、しかも、被処理体の導電
性の有無や材質に影響されることなく広範囲の材質の研
摩や複雑形状の被処理体の洗浄等を行うこきができるの
で、その利用価値は顕著である。

【図面の簡単な説明】 添付図面中、第１図は本発明の第一実施例を示す概略斜
視図、第２図は本発明の第二実施例を示す概略側面図、
第８図は本発明の第三実施例を示す概略平面図、第４図
は本発明の第四実施例を示す配管図、第５囚は第四実施
例における電極の要部断面口、第６因は第４図の■部を
示す拡大断面図である。 符号説明 （１）・・・・・・電解槽　（２）・・・・・・電極棒
（３）・・・・・・直流又は交流電源 （４）・・・・・・超音波振動素子　（５）・・・・・
・超音波電源（６）・・・・・・電解液　（７）・・・
・・・砥粒（８）・・・・・・電解混合領域　＋９１　
ｔ９ｆ・・・・・・被処理体ＧＯＩ　ｍ・・・・・・循
環パイプ　ＯＤ・・・・・・ポンプ■・・・・・・偏心
軸　０り・・・・・・電極０４１・・・・・・切削領域
　ａ９・・・・・・仕上げ領域０［９・・・・・・電極
　（１６ａ）・・・・・・導電性線材（１６ｂ）・・・
・・・小孔　（１６ｃ）・・・・・・非導電性外被部材
ａη・・・・・・ポンプ　Ｑ８１・・・・・・フィルタ
（１！Ｉ・・・・・・超音波発生手段 ■・・・・・・粘弾性ゴム製継手　？〃・・・・・・逆
止弁特許出願人　株式会社　創造科学技術研究所代理人
弁理士成瀬勝夫 同　同　中　村　智　廣 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、媒介流体と砥粒との電解混合領域中に被処理体を臨
   ませ、これらに超音波振動を加えるとともに、電磁界を
   加えて、前記被処理体の表面を研摩及び洗浄することを
   特徴とする表面処理方法。 ２　前記媒介流体と砥粒の混合物を強制的に循環するこ
   とを含む特許請求の範囲第１ｇ４記載の表面処理方法。 ８、前記電磁界を発生する正負両電極のうちの一万を他
   方の電極に対して接離運動させて、電磁界の強弱変化を
   与えるようにしたことを含む特許請求の範囲第１項記載
   の表面処理方法。