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陽極化裝置的制作方法

文檔序號:5287157閱讀:642來源:國知局

專利名稱::陽極化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及一種用于對鋁或鋁合金制成的工件進行陽極化的裝置。
背景技術(shù)
:通常,由鋁或鋁合金制成的部件(例如各種外部元件和結(jié)構(gòu)性元件,包括內(nèi)燃機的活塞和氣缸、水壓和氣壓活塞和氣缸)都要進行陽極化,以在該部件的表面上形成陽極化膜(陽極氧化物涂層),目的是提高耐腐蝕、耐磨能力或者出于顏色的考慮。進ff陽^l化處理時,例如日本專利文獻JP2002-47596A中所述,電解處理是通過在工件(陽極)浸入電解液的情況下、在工件和陰極之間施加直流電壓、交流電壓、交直流疊力口電壓或脈沖電壓而完成的。本發(fā)明涉及一種方法,該方法用于快速形成高品質(zhì)的陽極化膜,而不受合金部件的影響,其中包括重復(fù)進行通過施加非常短周期的正電壓及從膜中去除電荷的陽極化處理,如日本專利文獻JP2006-83467A中所述。傳統(tǒng)的陽極化中,適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ牵瑸榱朔乐谷紵?,該處理在工件表面區(qū)域的電流密度接近約3A/dm2時進行。然而,在日本專利文獻JP2006-83467A所述的處理方法中,膜的電荷去除導(dǎo)致升溫受到抑制,因此,在施加正電壓的周期內(nèi)可提供工件表面區(qū)域30A/dn^或更大的電流密度,〃t人而^f吏處理時間可縮短為傳統(tǒng)處理時間的四分之一至五分之一。
發(fā)明內(nèi)容盡管通過應(yīng)用很短時間周期的正電壓及去除膜電荷實現(xiàn)的重復(fù)進行陽極化的處理縮短了處理時間,但該處理又提出了以下所述的新問題。與傳統(tǒng)的直流陽極化和低頻交流電流相比,當(dāng)所提供的電流增加時,需要較大的陰極表面面積以穩(wěn)定地完成處理。然而,處理罐的調(diào)節(jié)空間自然是受限的。因此,在如傳統(tǒng)實施例中電極板被排列為使得電極表面面對工件時,處理罐的尺寸必須不可避免地增大。通常,在直流陽極化中,可以看到這樣的現(xiàn)象工件的膜厚度在與電極相對的側(cè)部減少。這是由于盡管在電極和工件相互面對的部分的最短距離處形成傳導(dǎo)路徑,而也形成較長傳導(dǎo)路徑,從而作為工件在與電極相對側(cè)部的旁路,從而使得電阻相對地增大,從而降低電流密度。因此,在直流陽極化中,電極板通常面向工件排列,并使得工件的每一部分與電極表面的距離保持恒定。然而,在陰;f及朝向工件側(cè)面排列的情況下,電才及面積對應(yīng)于工件在處理罐的側(cè)面上的投影面積。因此,除非處理罐的大小增加,否則^艮難增加電極的實際面積。特別對于相對較小的部件,如活塞,同時處理大量工件來提高生產(chǎn)效率。由于處理罐中工件的調(diào)節(jié)間距減小,所以能夠分配至每個工件的電極空間減小,并且必須確定是將降低工件調(diào)節(jié)效率還是將增大處理罐的尺寸。而且,如果將陰極板排列在工件周圍以保護陰極板的表面區(qū)域,則會阻礙對處理液的攪拌,并降低在陽極化過程中抵抗于熱量產(chǎn)生的冷卻能力,從而引起燃燒或類似問題的發(fā)生。此外,當(dāng)同時處理大量工件時,處理狀態(tài)和膜厚度會隨著工件位置的改變而改變,這將阻礙陽極化速度的進一步增加并阻礙陽極化質(zhì)量的提高??紤]到上述問題,本發(fā)明提供一種可增加陰極的表面面積且不增加處理罐大小的陽極化裝置,這是通過有效的陰極排列實現(xiàn)的,可實現(xiàn)穩(wěn)定而有效的陽極化處理,處理液的流動效率及冷卻效率均可提高,并且工件能被均勻處理,即便在大量工件同時處理時。為了解決上述問題,本發(fā)明的研究人員進行廣泛研究,最終,他們發(fā)現(xiàn)了在陽極化處理中,持續(xù)或間歇地向工件施加短周期雙極或單極脈沖電壓或交流電壓,特別是在該處理中,重復(fù)通過應(yīng)用很短周期的正電壓和膜電荷的去除實現(xiàn)陽極化,尤其是在陰極板的電極表面不面對工件的排列中,工件表面膜厚度幾乎不存在偏差,而且可進行實際處理。因此,發(fā)明人提出了本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種在鋁或鋁合金制成的工件的表面上形成陽極化膜的陽極化裝置,包括處理罐,包含電解液;至少一個陰極板,置于所述處理罐中;支撐裝置,用于支撐所述工件,從而浸入所述電解液;以及電源,用于在所述工件和所述陰極板之間持續(xù)或間歇地施加短周期雙極或單極脈沖電壓或者交流電壓,其中所述陰極板相對于所述工件在交叉的方向上排列。在本發(fā)明的優(yōu)選模式中,多個陰極板被排列為被基本平行地間隔開(圖3),或者陰極板被排列在工件的兩側(cè),而工件位于中央(圖4-6)。可選地,多個陰極板相對于工件徑向排列(圖7和8)。而且,當(dāng)同時處理大量工件時,優(yōu)選地,排列多個工件并且這些工件被支撐件支撐,并且陰極板的方向與工件的排列方向交叉,并且基本平行設(shè)置,從而相互間隔開。而且,在上述模式中,優(yōu)選地,陽極化裝置進一步包括用于在所述處理罐中產(chǎn)生電解液流的裝置,所述電解液流沿所述陰極板導(dǎo)向所述工件。由于上述設(shè)置,本發(fā)明所述的陽極化裝置的操作和效果如下所述。即使陰極板的電極表面不面向工件排列,由于陰極板的方向與工件交叉,所以沒有基本上相反于工件的表面,從而可將陰極板的兩個表面用作為處理電極表面,因而電極面積可有效增加。因此,即使在輸入電流增加的情況下,仍可進行穩(wěn)定而有效的陽極化處理。上述陰極板的排列對于通過直流電流方法或低頻交流電流方法進行的陽極化處理是無效的。另外,電流聚集在工件靠近陰極板邊緣的部分表面上,加速了過氧化,從而會產(chǎn)生膜厚度不均的問題,或者引起燃燒或類似的問題。相反,在持續(xù)或間歇地向工件施加短周期雙極或單極脈沖電壓或交流電壓的陽極化處理中,特別是在重復(fù)通過應(yīng)用很短時間周期的正電壓和膜電荷去除而實現(xiàn)的陽極化的處理中,正電壓的施加時間很短,額外地,由陽極化產(chǎn)生的熱量可在電荷去除過程中散失,并且所產(chǎn)生的膜回到原本的高電阻狀態(tài)。因此,通過使膜生長點移動至未涂覆的部分或膜比下一個電壓施加的時間薄的部分來實現(xiàn)膜厚度的均勻性。因此,不會發(fā)生膜厚度不均、燃燒或類似的問題。而且,陰極板和處理液的界面處的電阻與電極面積的增大成反比地減小,電壓損失減小,從而可形成更厚的膜。即使在陰極板表面不面向工件的排列中,通過增加電極面積而導(dǎo)致的陽極化本身效率的提高也抑制了工件局部的膜厚度在處理狀態(tài)下的變化,從而在工件的所有部分形成均勻的陽極化膜。而且,即使增加電極面積,工件的外圍也不會被陰極板包圍。因此,不會阻礙處理液的流動,可提供處理液攪拌裝置而不阻礙陰極板和工件之間的路徑,從而不降低抵抗于陽極化的熱量產(chǎn)生的冷卻能力。本發(fā)明中,在多個陰極板基本平行地間隔開排列的模式(圖3)中,在陰極板排列在工件的兩側(cè)而工件位于中央的模式(圖4-6)中,在多個陰極板相對于工件徑向排列的模式(圖7和8)中以及在對以上模式進行組合的模式中,電極面積可相對于工件的側(cè)投影面積進一步增大。并且,對于大尺寸的工件,可排列得使工件被大量陰極板圍繞而不阻礙處理液的流動,從而可在大尺寸工件的整體上形成均勻的陽極化膜。而且,在同時處理大量工件的情況下,可相對于平^f亍排列的工件均勻地排列陰極板,并且可在處理罐中有效排列大量工件和陰極板。而且,在多個工件被支撐件支撐排列的情況下,若陰極板的方向交叉于工件的排列方向并被基本平行放置以相互間隔開,則可排列為使得獨立的工件的調(diào)整間隔和陰極板的安裝間隔相互變化半個間距。而且,即使獨立的工件的調(diào)整間隔和陰極板的安裝間隔不規(guī)則變化,也可總體上進行陽極化處理。而且,在上述模式中,在陽極化裝置進一步包括用于在處理罐中產(chǎn)生電解液流的裝置的模式中,該電解液流沿陰極板導(dǎo)向工件,在電極表面上形成的氣泡被該電解液流移走,從而可向工件提供活性處理液,從而可有效進行陽極化處理。此外,陰極板作為頭斧直板,從而可形成恒定方向的處理液流,而不需要單獨提供矯直板,并且陰極板本身也可用于冷卻處理液及熱耗散。下條件的變化而變化所需膜性質(zhì);處理液;處理時間;施加的電壓;陰極板有效面積;陰極板和工件間的距離;工件的尺寸和形狀及類似條件。由于僅正電壓應(yīng)用時間對于陽極化膜的形成有貢獻,所以優(yōu)選地使得膜電荷移除時間盡可能最小,即不施加正電壓的時間或施加負(fù)電壓的時間,并且優(yōu)選地使得包括膜電荷移除時間的雙極脈沖電壓與不包括負(fù)壓施加時間的單極脈沖電壓相當(dāng),在膜電荷移除的過程中,通過施加負(fù)電壓而使電荷確實去除。然而,依賴這些條件,即使對于單極脈沖電壓,仍可能獲得由電極面積的增加而產(chǎn)生的效果。并且,在施加正電壓的時間的很早階段,負(fù)離子滲入陽極化膜的阻擋層,并且發(fā)生氧化,然后由積累在阻擋層中的負(fù)離子限制了負(fù)離子的滲入,氧化也不再進4亍。因此,優(yōu)選地,施加正電壓的時間盡可能最小。正電壓和負(fù)電壓的波形不受任何特定限制的約束,但能夠在較短時間周期內(nèi)提供大電流的方波脈沖電壓是優(yōu)選的。圖1為本發(fā)明的實施方案所述的陽極化裝置的結(jié)構(gòu)圖;圖2為本發(fā)明第一實施方案所述的陰極板的布局的平面示意圖;圖3為本發(fā)明第二實施方案所述的陰極板的布局的平面示意圖;圖4為本發(fā)明第三實施方案所述的陰極板的布局的平面示意圖;圖5為情況的平面示意圖,其中電解液流不同于本發(fā)明第三實施方案所述的陰極板的布局;圖6為本發(fā)明第四實施方案所述的陰極板的布局的平面示意圖;圖7為本發(fā)明第五實施方案所述的陰極板的布局的平面示意圖;圖8為本發(fā)明第五實施方案所述的陰極板的布局的另一實例的平面示意圖9為本發(fā)明第六實施方案所述的陰極板的布局的平面示意圖;圖10為對比實施例的陰極板的布局的平面示意圖;圖11為本發(fā)明實施方案所述的陽極化裝置的平面圖;圖12為沿圖ll的線A-A的剖視圖;圖13為本發(fā)明實施方案所述包括陽極化裝置的處理設(shè)備的處理流程的平面圖14為本發(fā)明的實施例的陽極化膜的橫截面圖;圖15為對比實施例1的陽極化膜的橫截面圖;以及圖16為對比實施例2的陽極化膜的橫截面圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行詳細(xì)描述。圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施方案的陽極化裝置的配置圖。在圖1中,陽極化裝置主要由以下幾部分構(gòu)成含有電解液10的處理罐1、置于處理罐1中的陰招j反2、在工件11浸入電解液10的位置支撐由鋁或鋁合金制成的工件11的支撐件3、連續(xù)地或間歇地將短周期的雙極或單極脈沖電壓或者交流電壓施加至工件11和陰極板2之間的供電單元4、以及用于控制供電單元4的控制單元5。供電單元4包括用于正電壓的直流電源41及用于負(fù)電壓的直流電源42,直流電源41和42連4妻至工業(yè)用電頻率的主交流電源40,供電單元4還包括倒相器單元43,該倒相器單元43通過切換由直流電源41及42提供的直流電壓和電流來傳遞預(yù)定的脈沖電壓或交流電壓。倒相器單元43包括諸如絕緣閘雙極晶體管(IGBT)的開關(guān)元件、鉗位電路及保護電i各,并且倒相器單元43由控制單元5的開關(guān)控制部件53控制??刂茊卧?包括用于設(shè)置陽極化參數(shù)并控制陽極化的主控部件51、用于直流電源41及42的電壓控制部件52、用于倒相器單元43的開關(guān)控制部件53和用于處理電流的監(jiān)控部件54。當(dāng)陽極化開始時,將所提供的電壓、膜電荷去除電壓、處理時間、減緩時間和處理模式預(yù)先輸入主控部件51。減緩時間為緩慢提高電壓到設(shè)定輸入電壓的時間,以防止在陽極化的早期陽極化膜尚未形成的狀態(tài)下流入過大的電流。對于處理模式,可根據(jù)所需的膜特性選擇處理速度優(yōu)先的高速處理模式、膜表面的光滑度優(yōu)先于處理速度的高質(zhì)量處理模式、介于兩者之間的中間處理模式等等。例如,通過輸入百分?jǐn)?shù)值或通過選擇開關(guān)輸入處理模式。通過這些處理模式的選擇,改變了雙極脈沖電壓的每個周期內(nèi)的正電壓應(yīng)用時間及負(fù)電壓應(yīng)用時間(即,膜電荷去除時間)、或者改變了上述時間的分布或其設(shè)定參考。對于正負(fù)電壓的波形,能夠在短期內(nèi)供應(yīng)大電流的矩形脈沖電壓是適合的。根據(jù)工件11的尺寸及外形、同時處理的工件11的數(shù)量等等,對應(yīng)于上述每一處理模式的最佳設(shè)定條件是不同的。因此,在進行處理之前,進行陽極化檢測,并且基于設(shè)置在陽極側(cè)的電流檢測器44所檢測到的電流時間改變,由控制單元5執(zhí)行運算處理,通過該運算處理,確定對應(yīng)于每一處理模式的最佳電壓應(yīng)用時間?;谒_定的最佳電壓應(yīng)用時間,該周期內(nèi)的膜電荷去除時間及分布被確定。也可在減緩時間內(nèi)完成條件設(shè)置過程。對于處理液IO,可用到稀釋硫酸、草酸、磷酸、4各酸等。然而,處理液10并不限于上述酸,可使用用于普通陽極化的處理液,例如,二元酸浴、二元酸和有機酸的混酸浴或堿浴。堿浴可包含堿土金屬的金屬化合物。而且,堿浴可選地包含硼化物或氟化物。陰極板2的材料不受任何特殊限制,而且可使用已被常規(guī)地用于陽極化的陰極板,如碳板、鈥板、不銹鋼板、鉛板或鉑板。根據(jù)本發(fā)明的陽極化裝置的特征在于,如圖2至9所示,置于處理罐1內(nèi)的陰極板2相對于工件11以交叉的方向排列,并且該陰極板采用基本模式和基于基本模式的一些主要模式。下面,參照附圖解釋這些模式。圖2為根據(jù)本發(fā)明最基本的第一實施方案的陰極板布局平面示意圖。該實施方案中,陰才及板的方向被定為,例如在工件ll的一側(cè)交叉于工件ll的中心軸。通過陰極板2的這種排列,可將陰極板2的兩個表面用作為處理電極表面。因此,與陰極板朝向工件的常規(guī)布局相比,即使僅根據(jù)平面簡單地進行比較,電極區(qū)域仍然增加一倍。而且,陰極板2僅占對應(yīng)于工件11的側(cè)投影面積的其厚度的一部分,這樣,處理液的攪拌裝置(稍后詳述)可安裝在陰極板2兩側(cè)的空間中,而不妨礙陰才及+反2與工件11間的^^徑。因此,如果產(chǎn)生沿著陰極板2的電極表面朝向工件11的處理液流10a,那么電極表面上形成的氣泡會被流10a去除,從而使處理液10可凈皮激活并供給工件11,這樣可有效完成陽極化。此外,由處理液流10a促進工件11的冷卻,并且提高了對抗于陽極化的熱量產(chǎn)生的冷卻效率,從而可防止由工件11局部溫度升高引起的燃燒及膜厚度不均。而且,由于具有以下特征,即陰極板2僅占對應(yīng)于工件11的側(cè)投影面積的其厚度的一部分,因而可采用多個陰極板2平行排列在工件ll的一側(cè)的布局,從而使其相互分離。圖3所示為第二實施方案,其中兩個陰極板2平行排列在工件11一側(cè),/人而相互分離。與陰扨J反朝向工件的傳統(tǒng)布局相比,通過兩個陰極板2的這種排列,使電極面積擴大到4倍,即便是在簡單進行比較的情況下。此外,由處理液流10a產(chǎn)生的效果與上述第一實施方案幾乎相同,而且,通過陰極4反2產(chǎn)生的處理液10的流^喬直效應(yīng)也得到一定程度的提高。圖4和圖5所示為第三實施方案,其中兩個陰極板2A和2B置于工件11兩側(cè),工件ll保持在它們之間。在圖4所示才莫式中,所產(chǎn)生的處理液流10a和10b沿兩個陰極板2A和2B由兩側(cè)指向工件11。在這種情況下,到達(dá)工件11的處理液循環(huán)至處理罐1的上部或下部(或兩個側(cè)部)。另一方面,圖5所示模式中,所產(chǎn)生的處理液流10a和10b沿一個陰極板2A指向工件11,并且在通過工件11后沿另一個陰極板2B流動。而且,圖6所示為第四實施方案,其中多個(四個)陰極板2A和2B平行排列,以使其在工件11的兩側(cè)相互分離,工件ll保持在它們之間。在陰極板2也以同樣方式平行排列在工件11的兩側(cè)的情況下,具有產(chǎn)生導(dǎo)向工件11的處理液流10a和10b的模式以及產(chǎn)生從處理罐1的一側(cè)導(dǎo)向其另一側(cè)的、通過工件11的處理液流10a的模式。圖7和圖8所示為第五實施方案,其中多個(四個和六個)陰極板2C和2D相對于工件ll徑向排列。陰極板2的這種排列適于產(chǎn)生沿陰極板2導(dǎo)向工件11的處理液流10c和10d。到達(dá)工件11的處理液循環(huán)至處理罐1的上部或下部。圖9為一個實施方案的平面示意圖,該實施方案適于多個工件11每個都有相對較小的尺寸(例如,內(nèi)燃機的活塞),并且同時進行處理的情況。該實施方案中,多個工件11按行排列并由支撐件3支撐,另一方面,陰極板2A和2B的方向被定為與工件11的排列方向Y交叉,而且陰極板2A和2B基本平行排列,從而在工件11的兩側(cè)相互分離,工件11保持在它們之間。通過采用這樣的布局,陰極板2A和2B的電極面積可進一步有效增加。并且,在以下情況下,設(shè)備的安裝空間可被有效利用,其中由架形支撐件3共同支撐的大量工件11與支撐件3—起在與排列方向Y(支撐件3的方向)垂直的方向X上傳送,從而完成脫脂、清洗及其他類似過程,其優(yōu)勢在于縮短了傳送距離。并且,依賴于工件ll的數(shù)量及形狀,配置可使得工件11與支撐件3—起在排列方向Y上傳送,>^人而經(jīng)歷其他過程。盡管在圖中未示出,但與上述實施方案相似,在圖9所示實施方案中,具有產(chǎn)生導(dǎo)向工件11的處理液流(圖4中的10a和10b)的模式以及產(chǎn)生從處理罐1的一側(cè)導(dǎo)向其另一側(cè)的、通過工件11的處理液流(10a,圖5中的10a)的模式。而且,圖9所示實施例中,對陰極板2A和2B進行排列,從而交叉于工件ll的側(cè)投影面。然而,依賴于工件11的大小及形狀,可對陰極板2A和2B進行排列,從而由工件11的排列變換到Y(jié)方向上。而且,對于處理任意部分而不是特定部分的多用途陽極化裝置,即使陰極板2A和2B與工件11之間的排列間距沒有諸如簡單的整數(shù)比例的關(guān)系,向工件11提供用于陽極化所必需且充分的電荷,以使得如果使陰極板2A和2B的方向交叉于工件11的排列方向Y,則可處理一致的膜性能。在這種情況下,優(yōu)選地,產(chǎn)生朝向工件11的處理液流。作為與之前所述的實施方案相當(dāng)?shù)膶嵤├?,圖IO所示的情況是,兩個陰極板102p和102q排列為朝向工件11的兩側(cè),工件11保持在它們之間。該布局中,傳送方向X上的尺寸被縮短,但由于陰極板102p和102q在排列方向Y上排列,因此必須提供工件ll之間的較大間隔。因此,由于同時處理更多工件,所以處理罐101的寬度增加,這造成的問題是,使得支撐件103的長度增加。而且,出現(xiàn)了如下所述的嚴(yán)重問題。對于每側(cè)的陰極板102p和102q而言,遠(yuǎn)離工件11的陰核jf反被靠近工件11的陰極板阻隔,靠近工件11的陰極板的背面也提供了與工件ll相反的表面,從而對實際的電極面積的增加貢獻很小,這一點已通過實驗得到驗證,如下所述。基于上述圖9所示的實施方案,圖11和12所示為用于汽車發(fā)動機活塞的陽極化裝置的實施方案。在圖11和12中,在處理罐1的上部,兩個支撐梁21平行地安裝,陰極板2固定于沿支撐梁21的長度方向平行設(shè)置的支架22,兩個板成為一組。在圖11和12所示實施方案中,在置于處理罐l內(nèi)的、被支撐件3支撐并排列成行的十個工件11(活塞)的兩側(cè),24個(共為48個)陰極板2平行排列,從而其方向與排列方向Y垂直。除了側(cè)端部的總共8個陰極板2外,四個陰極板2相對于一個工件11設(shè)置。支撐件3是由支撐架和十個支撐部件33構(gòu)成的,該支撐架由主支撐梁31和輔助支撐梁32形成,輔助支撐梁32位于主支撐梁31下方并與主支撐梁31平行地延伸設(shè)置,十個支撐部件33以預(yù)定的間距懸掛于支撐架。在每個支撐部件33的下端部,設(shè)置用于鎖定工件11的鎖定裝置(卡盤、夾具、鉤等)以及包覆工件11的非處理部分的包覆件34(掩模)。包覆件34有防止處理液進入活塞(工件11)內(nèi)的功能。在工件11的整體的更多部分浸入處理液的情況下,可附加地設(shè)置用于將所有支撐部件33—起傾斜的裝置,從而在處理后排出積于工件11中的處理液。另一方面,在處理罐1的兩個外側(cè),設(shè)置用于支撐降低至處理位置的支撐件3(主支撐梁31)的端部35的可拆卸支撐部件36,在該處理位置處完成陽極化。端部35和可拆卸支撐部件36均設(shè)置有在支撐件3被支撐的狀態(tài)下接觸的接觸部,從而建立起通向工件11的載流路徑,從而使得支撐件3通過接觸部與供電單元電連接。另外,設(shè)置在壓力下運送處理液的管道62沿處理罐1的內(nèi)壁延伸,管道62具有用于噴灑處理液的噴嘴61,噴嘴61面向由支撐部件33支撐在處理位置的工件11,從而形成用于處理液的攪拌裝置6。管道62通過處理罐l之外的泵(未示出)與處理罐1的溢流管相連。因此,通過向處理液施加壓力,利用泵、通過溢流管吸取處理液,并且通過管道62由噴嘴噴出處理液,從而可形成流向工件11的處理液的環(huán)流,通過工件11并到達(dá)相對側(cè)的陰極板2。因此,通過形成與一個工件11對應(yīng)的多個陰極板2,甚至當(dāng)工件ll有效地排列在處理罐l內(nèi)從而以相對較小的間距平行設(shè)置時,可顯著增大電極面積,并在不增加處理罐1和支撐件3的尺寸的情況下可提供較大電流。陰極板2作為矯直板具有中斷和矯直處理液流的功能,因此可通過處理液的攪動及冷卻效果的改善來提高處理質(zhì)量。而且,電才及面積可在與工件11的4非列方向Y垂直的X方向(運送方向)上進一步增大。圖13所示為處理設(shè)備的一例,其中脫脂罐141、水洗罐142、主、次陽極化罐143和144、水洗罐145及熱水洗罐146以指定的次序沿傳送方向X排列,工件11及支撐件3在該方向X上共同傳送。支撐件3通過傳送系統(tǒng)沿傳送方向X傳送(未示出),傳送系統(tǒng)附加地設(shè)置有升降裝置(未示出),其降下支撐件3以將工件11置于每一處理罐中并/人每一處理罐拉起工件11。接下來,通過實驗數(shù)據(jù)證實基于上述實施方案的陽極化的效果。該實驗中,提供處理罐,其中在如圖9(圖11)所示的交叉布局中、由鋁合金(AC8A)制成的十個活塞的每一側(cè)上均設(shè)置兩個陰極板,使用10%體積的硫酸作為處理液、使用雙極脈沖電壓40V的輸入電壓和-2V的電荷去除電壓、周期為50/xs,進行4分鐘的陽極化處理,如表1所示。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>而且,作為對比實施例,進行了實驗,在實驗中(對比實施例l)通過應(yīng)用處理罐完成陽極化處理,在該處理罐中,在如圖IO所示的面對布局的每一側(cè)上均設(shè)置具有同樣形狀的兩個陰極板,并且通過施加與上述相同的雙極脈沖電壓完成陽極化處理,在實驗中(對比實施例2),通過向以類似于對比實施例1的面對布局排列的陰相j反施加直流電壓20分鐘來完成直流陽極化處理,并且示出了已陽極化的膜的剖面的照片來比較膜特性。圖14所示為本發(fā)明實施例的陽極化膜的橫截面,圖15和圖16所示分別為比較實施例1和2的陽極化膜的橫截面。為了判斷膜特性,通過以橫向?qū)挾葎澐謭D14-16所示的橫截面照片中的膜的橫截面區(qū)域來確定平均膜厚度(/xm)。另外,在橫截面照片上測量最大膜厚度與最小膜厚度的差(/mi),并且確定最大膜厚度和最小膜厚度的差值與平均膜厚度的比值,作為光滑度。本發(fā)明實施例中交叉布局所產(chǎn)生的陽極化膜的光滑度為0.5。該值為對比實施例2中直流電陽極化所產(chǎn)生的陽極化膜的光滑度的三分之一或更小。據(jù)發(fā)現(xiàn),不論短處理時間如何,平均膜厚度及光滑度均有所改進。而且,本發(fā)明實施例中的陽極化膜的光滑度僅為對比實施例1的面對布置所產(chǎn)生的陽極化膜的光滑度的一半或更小,其中應(yīng)用了同樣的雙脈沖電壓,這表明設(shè)置了與工件相對的表面的電極排列對實質(zhì)增大電極面積貢獻甚小。以上是對本發(fā)明實施方案進行的描述。然而本發(fā)明并不限于上述實施方案,基于本發(fā)明的技術(shù)概念,可進一步形成各種變形。例如,在上述實施方案中,已經(jīng)示出了處理的情況,其中重復(fù)通過施加非常短周期的正電壓及膜電荷的去除實現(xiàn)的陽極化,即,通過應(yīng)用短周期的兩才及脈沖電壓來完成陽才及化處理。然而,本發(fā)明并不限于該情況。4艮據(jù)條件,本發(fā)明還可用于應(yīng)用以下情況,其中通過施加正電壓非常短周期的間歇正電壓來完成處理,即,通過應(yīng)用短周期的單極脈沖電壓來實現(xiàn)陽極化處理,或者是以下情況,通過施加高頻交流電壓來完成陽極化處理。前一種情況下,通過單極脈沖電壓來完成陽極化處理,其中僅設(shè)定膜電荷去除時間(間隔)且膜電荷去除電壓為零,即,電荷去除沒被肯定地完成。上述實施方案已示出了這樣一種情況,其中本發(fā)明用于內(nèi)燃機活塞的處理。然而,本發(fā)明能用于由鋁或鋁合金制成的各種工件,包括內(nèi)燃機氣缸、水壓及氣壓活塞及氣缸??砂垂ぜx擇性地應(yīng)用或結(jié)合應(yīng)用上述實施方案的陰極板2、2A、2B、2C和2D的布局。而且,對于大工件或類似物,陰極板的方向可以與工件交叉或與其排列方向交叉,/人而形成傾在牛角。權(quán)利要求1.一種在鋁或鋁合金制成的工件的表面上形成陽極化膜的陽極化裝置,包括處理罐,包含電解液;至少一個陰極板,置于所述處理罐中;支撐裝置,用于支撐所述工件,從而浸入所述電解液;以及電源,用于在所述工件和所述陰極板之間持續(xù)或間歇地施加短周期雙極或單極脈沖電壓或者交流電壓,其中所述陰極板相對于所述工件在交叉的方向上排列。2.如權(quán)利要求1所述的陽極化裝置,其中多個所述陰極板排列為基本平行地間隔開。3.如權(quán)利要求1所述的陽極化裝置,其中所述陰極板相對于所述工件在兩個方向上排列。4.如權(quán)利要求1所述的陽極化裝置,其中多個所述陰極板相對于所述工件徑向排列。5.如權(quán)利要求2或3所述的陽極化裝置,其中多個所述工件被排列,并由所述支撐裝置支撐,并且所述陰極板的方向與所述工件的排列方向交叉,且所述陰極板基本平行設(shè)置,從而相互間隔開。6.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的陽極化裝置,其中所述陽極化裝置進一步包括用于在所述處理罐中產(chǎn)生電解液流的裝置,所述電解液流沿所述陰極板導(dǎo)向所述工件。全文摘要一種在鋁或鋁合金制成的工件(11)的表面上形成陽極化膜的陽極化裝置,包括處理罐(1),包含電解液;陰極板(2),置于處理罐中;支撐裝置(3),用于支撐工件,從而浸入電解液;以及電源(4),用于在工件和陰極板之間持續(xù)或間歇地施加短周期雙極或單極脈沖電壓或者交流電壓。陰極板(2)相對于工件(11)在交叉的方向上排列。文檔編號C25D11/04GK101469437SQ200810187349公開日2009年7月1日申請日期2008年12月29日優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日發(fā)明者山本友晴,田中洋臣申請人:鈴木株式會社
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