JP4194849B2 - 両極性パルスを用い陰極析出物を除去する方法 - Google Patents
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Description
電極の前面の清浄度に依存する動作パラメータの第1の値の計測を行うステップであり、前記第1の値は電極の清浄な前面に対応する、ところのステップ;
少なくとも一の単極性加工用電圧パルスが印加された後に、単極性加工用電圧パルス間の合間に前記動作パラメータの第2の値の計測を行うステップ;
前記動作パラメータの第1の値と第2の値のずれの計算を行うステップ;及び
前記計算されたずれがゼロでないときに初めて、少なくとも一の逆極性の電圧パルスを印加するステップ;
から構成されることを特徴とする
上記発明の技術的特徴によれば、清浄な電極表面に対応する、動作パラメータの第1の値の計測を行い、その計測値は、陰極析出物の程度を求めるため基準値として用いられる。加工用パルスの印加後、電極の前面上に析出物が発生することがわかっている。この現象は、間隙において発生する化学反応の生成物を除去するのが困難な状況下において特に顕著である。このように形成される析出物は、主に被加工物に存在する化学元素の水和物及び酸化物から成る。析出物の形成と両極性電解加工下におけるその除去のメカニズムは以下のとおりである。例えば、Fe、Ni、Al、Ti、Cr等の金属は、異なる種類の金属の電解加工下において塩の水溶液中でイオン化される。これらのイオン化された金属は、電解液の流れにより陰極の近傍に運ばれ、例えば、Fe(OH)3、Cr(OH)3、Ni(OH)2、Al(OH)3、FeOH(NO3)2、Fe(OH)2NO3等の酸化物、水酸化物及び塩を形成する。これらの組成物は更に、[mFe(OH)3nFe3+(n−x)OH−]z+のようなプラスに帯電したコロイドの形成につながる。基礎となる化学反応は当業者にとって基礎的知識である。これらのコロイドが陰極表面に達すると、陰極析出物の形でそこに堆積する。陰極析出物が形成される物理的過程は、主にプラスに帯電した粒子の電気泳動による移動とそれらの陰極表面への吸着である。両極性モードでは、逆極性の電圧パルスが間隙に印加されると、陰極表面で陽極処理が発生する。この処理は、
2H2O−4e→O2+4H+
という反応による、激しい酸素形成を特徴とする。この酸素形成により、まず析出物層の機械的破壊により、陰極表面から析出物が除去される。次に、ペーハー値が約1〜2で、陰極の近傍に酸が形成される。このように形成された酸の影響の下、陰極表面で数種類の化学反応が起こり、更に析出物が除去される。このように、形成された酸層における析出物の化学的溶解を伴う酸素形成の機械的影響の結果、陰極の前面はクリーニングされる。
Claims (11)
- 電解液中の導電性被加工物を、該被加工物と導電性電極との間に両極性電気パルスを印加することにより電解加工する方法であり、一又は複数の単極性の加工用極性の電圧パルスとそれとは逆の極性の電圧パルスとが交互になり、前記被加工物と前記電極との間には電解液が充填された間隙が維持される、ところの方法であって:
前記電極の前面の清浄度に依存する動作パラメータの第1の値の計測を行うステップであり、前記第1の値は電極の清浄な前面に対応する、ところのステップ;
少なくとも一の単極性加工用電圧パルスが印加された後に、単極性加工用電圧パルスの間に前記動作パラメータの第2の値の計測を行うステップ;
前記動作パラメータの第1の値と第2の値とのずれの計算を行うステップ;及び
該計算されたずれがゼロでないときの後のみに、少なくとも一の逆極性の電圧パルスを印加するステップ;
から構成されることを特徴とする方法。 - 前記動作パラメータの第1の値と第2の値の計算されたずれが予め定められた第3の値よりも大きい場合、各連続する単極性加工用電圧パルスの後に逆極性の電圧パルスを複数回繰返すことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記複数回の繰返しの印加の後、前記計算されたずれが前記第3の値よりも依然として大きい場合、前記逆極性の電圧パルスのパルス幅を所定の増加分だけ増加することを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記電極の前面の電極電位の値を前記動作パラメータとして選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 単極性加工用電圧パルス間隔に対応する領域において、電極電位の曲線下の面積を得て、前記動作パラメータとして選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 陰極電位のフーリエ変換の1次高調波の絶対値を前記動作パラメータとして選択することを特徴とする上記請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 単極性加工用電圧パルス間隔に対応する一領域における単極性加工用電圧パルス間の短い間隔について、電極電位の曲線の勾配を得て、前記動作パラメータとして選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記勾配は、同一の時間間隔について計測された電極電位間の差に基づき得られることを特徴とする請求項7記載の方法。
- 電解液中の導電性被加工物を、前記被加工物と導電性電極との間に両極性電気パルスを印加することにより電解加工する装置であり、一又は複数の単極性の加工用極性の電圧パルスとそれとは逆の極性の電圧パルスとが交互になり、前記被加工物と前記電極との間には電解液が充填された間隙が維持される、ところの装置であって:
電極;
前記電極と前記被加工物との間に間隙を維持するような空間的関係に前記電極と前記被加工物とを位置付ける手段;
前記間隙に電解液を供給する手段;
前記電極及び前記被加工物に接続可能であり前記被加工物と前記電極とに加工用極性U1の電圧パルスを供給する第1の電源;
前記電極及び前記被加工物に接続可能であり前記被加工物と前記電極とに逆極性U2の電圧パルスを供給する第2の電源;
前記電極の前面の清浄度に依存する動作パラメータの測定を行い、該測定に基づいて制御信号を発生する手段; 及び
前記電極の清浄な前面に対応する前記動作パラメータの第1の値と、少なくとも一の単極性加工用電圧パルスが印加された後に、単極性加工用電圧パルスの間に測定された前記動作パラメータの第2の値とのずれを計算し、該計算されたずれがゼロでないときの後のみに、前記制御信号に基づき前記間隙に対し少なくとも一の逆極性のU2電圧パルスを印加するプロセス制御手段;
から構成されることを特徴とする装置。 - 前記制御信号は、前記ずれと前記動作パラメータの予め設定された第3の値とを比較し生成されることを特徴とする請求項9記載の装置。
- 前記プロセス制御手段は、電源制御手段及び前記動作パラメータの第1の値及び第2の値の間のずれを計算する演算手段を含むことを特徴とする請求項9又は10記載の装置。
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