| 【発明の名称】 |
流体制御機器 |
| 【発明者】 |
【氏名】鵜飼 良行
【氏名】若原 正明
【氏名】豊田 邦裕
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| 【要約】 |
【課題】材料として「珪素が添加されたアルミニウム合金」を使用するものであって、材料の陽極酸化皮膜の平坦性を確保するための加工処理や、陽極酸化処理された材料の耐食性を部分的に補うための塗装処理などの後処理工程を省略することができる流体制御機器を提供すること。
【解決手段】「珪素が添加されたアルミニウム合金」の材料１３は、浴槽１２を満たした蓚酸の電解液１１に浸される。そして、１００ボルト以上の最高出力を有する反転電源１５により、電流密度を一定に保ちながら、材料１３に高い浴電圧が印加されることを可能にする。これにより、アルミニウム合金である材料１３の珪素による部分的な電通不良を緩和し、材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 珪素が添加されたアルミニウム合金の表面に陽極酸化皮膜を生成させたものを材料として使用する流体制御機器において、１００ボルト以上の最高出力を有する反転電源と蓚酸浴を用いて、前記陽極酸化皮膜を生成させることにより、前記陽極酸化皮膜の平坦性を確保したことを特徴とする流体制御機器。
【請求項２】 請求項１に記載する流体制御機器において、前記アルミニウム合金は、ＡＤＣ１２、ＡＣ４Ｃ又はＡ４０００系のいずれか一つのものであることを特徴とする流体制御機器。
【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載する流体制御機器において、バルブ、シリンダ、エアフィルタ、レギュレータ又はルブリゲータのいずれか一つであることを特徴とする流体制御機器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、「珪素が添加されたアルミニウム合金」を材料として使用するバルブなどの流体制御機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、気体、液体、蒸気、スラリー状のものなどを使用流体とするバルブなどの流体制御機器においては、鋳造性、生産性、寸法精度などの利点を考慮し、その材料として、「珪素が添加されたアルミニウム合金」を使用したものがある。そして、その他の種類のアルミニウム合金を材料として使用した場合と同様に、材料として使用する「珪素が添加されたアルミニウム合金」の表面に対しても、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行うことによって、陽極酸化皮膜を生成させて、より良好な耐食性、耐摩耗性などを与えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、「珪素が添加されたアルミニウム合金」を材料として使用した場合には、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行うと、より良好な耐食性、耐摩耗性などを材料に与えることはできるものの、材料であるアルミニウム合金中の珪素が電気抵抗として作用して陽極酸化皮膜の生成を著しく阻害するときがあり、そのようなときは、材料の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保できなくなり、その結果、材料の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害を生じさせることとなった（後述する図５参照）。
【０００４】従って、このような弊害を排除するために、材料の陽極酸化皮膜の平坦性を確保するための加工処理や、陽極酸化処理された材料の耐食性などを部分的に補うための塗装処理の後処理工程を実施しなければならなかった。しかし、バルブなどの流体制御機器は狭い空間や複雑な形状を有しているため、かかる後処理工程を実施するには手間がかかり作業性が悪かった。
【０００５】そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、材料として「珪素が添加されたアルミニウム合金」を使用するものであって、材料の陽極酸化皮膜の平坦性を確保するための加工処理や、陽極酸化処理された材料の耐食性を部分的に補うための塗装処理などの後処理工程を省略することができる流体制御機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために成された請求項１に係る流体制御機器は、珪素が添加されたアルミニウム合金の表面に陽極酸化皮膜を生成させたものを材料として使用する流体制御機器であって、１００ボルト以上の最高出力を有する反転電源と蓚酸浴を用いて、前記陽極酸化皮膜を生成させることにより、前記陽極酸化皮膜の平坦性を確保したことを特徴とする。
【０００７】また、請求項２に係る流体制御機器は、請求項１に記載する流体制御機器であって、前記アルミニウム合金は、ＡＤＣ１２、ＡＣ４Ｃ又はＡ４０００系のいずれか一つのものであることを特徴とする。
【０００８】また、請求項３に係る流体制御機器は、請求項１又は請求項２に記載する流体制御機器であって、バルブ、シリンダ、エアフィルタ、レギュレータ又はルブリゲータのいずれか一つであることを特徴とする。
【０００９】このような特定事項を有する本発明の流体制御機器では、材料として使用する「珪素が添加されたアルミニウム合金」の表面に陽極酸化皮膜を生成させるために、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行っている。そして、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理においては、１００ボルト以上の最高出力を有する反転電源を用いている。
【００１０】従って、材料には、反転する１００ボルト以上の高い浴電圧が印加されるので、材料であるアルミニウム合金中の珪素が電気抵抗として作用することによって生じる部分的な通電不良を緩和することが可能となり、そのため、材料の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保することができる。
【００１１】尚、材料として「珪素が添加されたアルミニウム合金」を使用する流体制御機器には、バルブ、シリンダ、エアフィルタ、レギュレータ、ルブリゲータなどがある。
【００１２】すなわち、本発明の流体制御機器は、材料として「珪素が添加されたアルミニウム合金」を使用するものであり、反転する１００ボルト以上の高い浴電圧が印加される蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行うことによって、材料の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保することができるので、材料の陽極酸化皮膜の平坦性を確保するための加工処理や、陽極酸化処理された材料の耐食性を部分的に補うための塗装処理などの後処理工程を省略することができる。
【００１３】また、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行っているので、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行った場合と比べて、材料の陽極酸化皮膜の平坦性を確保しつつ、同時に、陽極酸化処理された材料の耐食性、耐摩耗性などを、より向上させることができる。
【００１４】また、「珪素が添加されたアルミニウム合金」が「ＡＤＣ１２」、「ＡＣ４Ｃ」、「Ａ４０００系」のいずれか一つのものである場合には、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行うと、材料の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害が顕著になることから、上述した効果は大きなものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は、本実施の形態の流体制御機器であるバルブの材料に対し、蓚酸浴を用いて陽極酸化処理を行う装置の概略を示した図である。
【００１６】バルブの材料に対し、蓚酸浴を用いて陽極酸化処理を行うには、図１に示すように、蓚酸の電解液１１を満たした浴槽１２の中に、バルブの材料１３と２枚の対極１４を浸たす。そして、バルブの材料１３と２枚の対極１４に、反転電源１５を接続することによって、電流密度を一定に保ちながら、バルブの材料１３に対し、反転する浴電圧を印加させる。但し、対極１４については、２枚に限定するものではない。
【００１７】また、浴槽１２を満たした電解液１１は、ブロア１８と多数の空気孔を有したパイプ１９で、エアー撹拌されている。また、バルブの材料１３には、「ＡＤＣ１２」、「ＡＣ４Ｃ」又は「Ａ４０００系」などの「珪素が添加されたアルミニウム合金」が使用される。
【００１８】このとき、電解液１１の蓚酸濃度は、２〜５ｗｔ％のものが使用される。なぜなら、それよりも高いと、バルブの材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜に蓚酸根が入り、バルブの材料１３の耐食性、耐摩耗性の向上を鈍化させるからである。また、それよりも低いと、反転電源１５により印可される浴電圧が異常に高くなるとともに、バルブの材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜にピットが発生するからである。
【００１９】また、電流密度は、２〜４Ａ／ｄｍ2 の間において一定に保たれる。なぜなら、それよりも高いと、反転電源１５により印可される浴電圧が異常に高くなるからである。また、それよりも低いと、バルブの材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜の成長速度が遅くなるからである。
【００２０】また、電解液１１の温度は、ポンプ１６と冷却装置１７により、２０〜３０℃の間に保たれる。なぜなら、それよりも高いと、バルブの材料１３の耐食性、耐摩耗性の向上を鈍化させるからである。また、それよりも低いと、反転電源１５により印可される浴電圧が異常に高くなるとともに、バルブの材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜にピットが発生するからである。
【００２１】また、反転電源１５については、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行うためではなく、「珪素が添加されたアルミニウム合金」の材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保するために、１００ボルト以上の最高出力を有するものが使用される。なぜなら、アルミニウム−マグネシウム−珪素系のアルミニウム合金展伸材の一つである「Ａ６０６３」については、「珪素が添加されたアルミニウム合金」の一つではあるが、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行っても、「Ａ６０６３」中の珪素が電気抵抗として作用して陽極酸化皮膜の生成を阻害することがないので、図２に示すように、浴電圧が８０ボルトもあれば十分に足り、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行う際に使用される既存の反転電源（最高出力が１００ボルト未満のもの）を代用することができるが、アルミニウム−珪素−銅系のアルミニウム合金鋳物の一つである「ＡＤＣ１２」については、同様に「珪素が添加されたアルミニウム合金」の一つではあるが、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行うと、「ＡＤＣ１２」中の珪素が電気抵抗として作用して陽極酸化皮膜の生成を著しく阻害するので、図２に示すように、処理時間が１０分も過ぎれば、浴電圧がすぐに１００ボルト以上に達してしまうからである。
【００２２】従って、バルブの材料１３が「ＡＤＣ１２」である場合には、既存の反転電源（最高出力が１００ボルト未満のもの）を使用して蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行っても、バルブの材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保することはできない。さらに、図３に示すように、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理の処理時間が１０分を過ぎた時点では、バルブの材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜の膜厚は約２μｍであるから、既存の反転電源（最高出力が１００ボルト未満のもの）を使用すると、バルブの材料１３の陽極酸化皮膜として要求される最低限の膜厚（例えば、４μｍ）さえも生成させることはできない。
【００２３】また、図４に、「珪素が添加されたアルミニウム合金」の一つである「ＡＤＣ１２」を蓚酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜の断面を、１０００倍に拡大して撮影した顕微鏡写真を示す。また、図５に、「珪素が添加されたアルミニウム合金」の一つである「ＡＤＣ１２」を硫酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜の断面を、１０００倍に拡大して撮影した顕微鏡写真を示す。
【００２４】図４の顕微鏡写真と図５の顕微鏡写真は、ともに、図（顕微鏡写真）の下側から中央付近にかけて、「ＡＤＣ１２」の断面が撮影されており、図（顕微鏡写真）の中央付近において、「ＡＤＣ１２」の表面に生成した陽極酸化皮膜の断面が撮影されている。
【００２５】図４と図５とを比較すると、蓚酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜（図４の顕微鏡写真の中央付近のもの）は、硫酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜（図５の顕微鏡写真の中央付近のもの）と比べて、陽極酸化皮膜の表面が平坦であることがわかる。一方、硫酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜（図５の顕微鏡写真の中央付近のもの）は、蓚酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜（図４の顕微鏡写真の中央付近のもの）と比べて、陽極酸化皮膜の凹凸が激しいことから、材料１３の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害が顕著であることがわかる。
【００２６】また、図６において、「珪素が添加されたアルミニウム合金」の一つである「ＡＤＣ１２」の陽極酸化皮膜特性について、蓚酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜と、硫酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜とを比較してみた。蓚酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜は、硫酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜と比べて、耐食性、硬度（耐摩耗性）はいずれも向上している。
【００２７】しかし、例えば、陽極酸化皮膜の膜厚が約１０μｍになるように陽極酸化処理を行った場合において、蓚酸浴で陽極酸化処理を行ったときは、陽極酸化皮膜の平坦性が確保される結果、膜厚が８〜１２μｍの陽極酸化皮膜を生成させることができるので、所望の陽極酸化皮膜の膜厚を得ることができるが、硫酸浴で陽極酸化処理を行ったときは、陽極酸化皮膜の平坦性が確保されない結果、膜厚が２〜１０μｍの陽極酸化皮膜を生成させることになり、所望の陽極酸化皮膜の膜厚を得ることができないばかりか、陽極酸化皮膜の膜厚の不均一が一因となって、「ＡＤＣ１２」の材料１３の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害が生じることになる。
【００２８】また、蓚酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜は、硫酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた陽極酸化皮膜と比べて、表面粗さが小さいことがわかる（図４、図５参照）。
【００２９】さらに、従来技術の欄で述べた後処理工程が、例えば、陽極酸化皮膜の表面粗さを３．５μｍＲｙ以下にすることによって、「ＡＤＣ１２」の材料１３の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害を防止するものである場合には、蓚酸浴で陽極酸化処理を行ったときは、陽極酸化皮膜の平坦性が確保される結果、表面粗さが１．５〜２．７μｍＲｙの陽極酸化皮膜を生成させることができるので、従来技術の欄で述べた後処理工程の実施を省略することができるが、硫酸浴で陽極酸化処理を行ったときは、陽極酸化皮膜の平坦性が確保されない結果、表面粗さが４．４〜７．６μｍＲｙの陽極酸化皮膜を生成させることになり、陽極酸化皮膜の表面粗さが一因となって、「ＡＤＣ１２」の材料１３の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害が生じ、従来技術の欄で述べた後処理工程の実施を省略することができない。
【００３０】従って、「ＡＤＣ１２」を蓚酸浴で陽極酸化処理を行った場合には、「ＡＤＣ１２」を硫酸浴で陽極酸化処理を行った場合と比べて、「ＡＤＣ１２」の陽極酸化皮膜の平坦性を確保するとともに、同時に、「ＡＤＣ１２」の耐食性、耐摩耗性などを、より向上させることができる。
【００３１】以上詳細に説明したように、本実施の形態のバルブでは、材料１３として使用する「珪素が添加されたアルミニウム合金」の表面に陽極酸化皮膜を生成させるために、図１の装置で、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行っている。そして、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理においては、１００ボルト以上の最高出力を有する反転電源１５を用いている。
【００３２】従って、材料１３として使用する「珪素が添加されたアルミニウム合金」には、反転する１００ボルト以上の高い浴電圧が印加されるので、材料１３であるアルミニウム合金中の珪素が電気抵抗として作用することによって生じる部分的な通電不良を緩和することが可能となり、そのため、材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保することができる（図４、図５参照）。
【００３３】すなわち、本実施の形態のバルブは、材料１３として「珪素が添加されたアルミニウム合金」を使用するものであり、反転する１００ボルト以上の高い浴電圧が印加される蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行うことによって、材料１３の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保することができるので（図４、図５参照）、材料１３の陽極酸化皮膜の平坦性を確保するための加工処理や、陽極酸化処理された材料１３の耐食性を部分的に補うための塗装処理などの後処理工程を省略することができる。
【００３４】また、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行っているので、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行った場合と比べて、材料１３の陽極酸化皮膜の平坦性を確保しつつ、同時に、陽極酸化処理された材料１３の耐食性、耐摩耗性などを、より向上させることができる。
【００３５】また、「珪素が添加されたアルミニウム合金」が「ＡＤＣ１２」である場合には、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行うと、材料１３の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害が顕著になることから（図５参照）、上述した効果は大きなものとなる。
【００３６】尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００３７】例えば、本実施の形態では、図１の装置で蓚酸浴を用いた陽極酸化処理される材料１３が、バルブに使用されるものであったが、シリンダ、エアフィルタ、レギュレータ、ルブリゲータの流体制御機器の材料として使用されるものであってもよい。
【００３８】尚、図１の装置において、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理される材料１３は、流体制御機器の本体、摺動部などに、鋳造、押出し、鍛造等によって形成されたものである。
【００３９】また、図４、図５、図６を参照にして、「ＡＤＣ１２」の陽極酸化皮膜について、蓚酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた場合のものと、硫酸浴で陽極酸化処理を行うことによって生成させた場合のものとを比較しているが、「ＡＣ４Ｃ」、「Ａ４０００系」などの「珪素が添加されたアルミニウム合金」についても、同様なことが言える。
【００４０】
【発明の効果】本発明の流体制御機器は、材料として「珪素が添加されたアルミニウム合金」を使用するものであり、反転する１００ボルト以上の高い浴電圧が印加される蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行うことによって、材料の表面に生成される陽極酸化皮膜の平坦性を確保することができるので、材料の陽極酸化皮膜の平坦性を確保するための加工処理や、陽極酸化処理された材料の耐食性を部分的に補うための塗装処理などの後処理工程を省略することができる。
【００４１】また、蓚酸浴を用いた陽極酸化処理を行っているので、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行った場合と比べて、材料の陽極酸化皮膜の平坦性を確保しつつ、同時に、陽極酸化処理された材料の耐食性、耐摩耗性などを、より向上させることができる。
【００４２】また、「珪素が添加されたアルミニウム合金」が「ＡＤＣ１２」、「ＡＣ４Ｃ」、「Ａ４０００系」のいずれか一つのものである場合には、硫酸浴を用いた陽極酸化処理を行うと、材料の耐食性、耐摩耗性などが部分的に大きく異なる弊害が顕著になることから、上述した効果は大きなものとなる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０６７６０
【氏名又は名称】シーケーディ株式会社
【識別番号】３９９０３３１１９
【氏名又は名称】株式会社豊田電研
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月８日（１９９８．１０．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７００９
【弁理士】
【氏名又は名称】富澤 孝 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８６８（Ｐ２０００−１２０８６８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３０３２７０ |
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