シリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法
【課題】電流が集中するシリンダボアの開口端部における花咲きを抑制するとともに、均一なめっき層を形成可能なシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法を提案する。
【解決手段】めっき処理装置１は、シリンダボア１０２を形成する円筒形状のシリンダ内周面１０３を有するシリンダブロック１０１を載置自在な載置台３と、シリンダボア１０２内に配置されシリンダ内周面１０３との間に環状の処理液流路４を形成する筒状電極６と、シリンダボア１０２の一方側の開口縁に当接されシリンダ内周面１０３に比べて小径な開口を有し処理液流路４の断面積を絞る環状のシール部材２１と、シリンダボア１０２の他方側にめっき処理液１１を送給し処理液流路４の他方側から一方側に向けてめっき処理液１１を流動させる処理液循環装置１２と、を備える。
【解決手段】めっき処理装置１は、シリンダボア１０２を形成する円筒形状のシリンダ内周面１０３を有するシリンダブロック１０１を載置自在な載置台３と、シリンダボア１０２内に配置されシリンダ内周面１０３との間に環状の処理液流路４を形成する筒状電極６と、シリンダボア１０２の一方側の開口縁に当接されシリンダ内周面１０３に比べて小径な開口を有し処理液流路４の断面積を絞る環状のシール部材２１と、シリンダボア１０２の他方側にめっき処理液１１を送給し処理液流路４の他方側から一方側に向けてめっき処理液１１を流動させる処理液循環装置１２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックのシリンダ内周面をめっき処理するシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダボア内に配置される電極を備え、電極とシリンダとの間にめっき処理液を流動させてシリンダ内周面にめっき処理を施すシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法が知られている。
【０００３】
シリンダブロックのめっき処理装置は、電極とシリンダとの間を流動するめっき処理液がシリンダボアの外部へ漏洩するのを防止するため、シリンダボアの開口端をシールするシール部材を備える（例えば、特許文献１から２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８８９９０号公報
【特許文献２】特開２０００−９６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリンダ内周と略同径な開口を有するシール部材を用いてシリンダボアの開口端を液密にし、シリンダ内周面にめっき処理を施した場合、シール部材に当接されたシリンダボアの開口端部に電流が集中し、めっき層が局部的に肥大化する、いわゆる「花咲き」と呼ばれるめっき不良が生じる。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載のめっき処理方法は、シリンダボアの開口端とシール部材との間にシリンダ内周面と略同径の開口を有する導電部材を挟み込み、シリンダブロックとともに導電部材に通電することで、シリンダボアの開口端部に集中をする電流を分散させて花咲きの発生を抑制する。しかし、このめっき処理方法は、めっき処理を施す都度、導電部材を交換する必要があり、生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載のめっき処理装置は、シリンダ内周面よりも小径な開口を有するシール部材を用いてシリンダボアの開口端を液密にし、シリンダ内周面にめっき処理を施す。このとき、特許文献２に記載のめっき処理装置は、中空な筒状電極の外周面からシリンダボアの内周面に向かって放射状にめっき処理液を流動させてシリンダ内周面にめっき処理を施す。このような構成を備えた特許文献２に記載のめっき処理装置は、電流が集中するシリンダボアの開口端部において周方向にめっき処理液の流速の不均一に起因するめっき層の不均一を生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、電流が集中するシリンダボアの開口端部における花咲きを抑制するとともに、均一なめっき層を形成可能なシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するため本発明に係るめっき処理装置は、シリンダボアを形成する円筒形状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置自在な載置台と、前記シリンダボア内に配置され前記シリンダ内周面との間に環状の処理液流路を形成する電極と、前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接され前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有し前記処理液流路の断面積を絞る環状のシール部材と、前記シリンダボアの他方側にめっき処理液を送給し前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流動させるめっき処理液供給装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るめっき処理方法は、シリンダボアを形成する円筒状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置台に載置し、前記シリンダボア内に電極を配置し前記シリンダ内周面と前記電極との間に環状の処理液流路を形成し、前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有するシール部材を前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接して前記処理液流路の一方側の端部の断面積を絞り、前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流し、前記電極と前記シリンダブロックとの間に電位差を加え前記シリンダ内周面にめっき処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電流が集中するシリンダボアの開口端部における花咲きを抑制するとともに、均一なめっき層を形成可能なシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置を示した断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置を示した断面図。
【図３】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置のシール治具および電極を示した断面図。
【図４】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態を示した断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態を示した断面図。
【図６】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態の他の例を示した断面図。
【図７】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態の他の例を示した断面図。
【図８】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理方法を示したフローチャート。
【図９】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１０】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１１】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１２】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１３】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるめっき処理条件およびこれに対応するめっき処理結果を示した表。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法の実施の形態について、図１から図１３を参照して説明する。
【００１４】
図１および図２は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置を示した断面図である。なお、図１は、シリンダブロック１０１のめっき処理装置１（以下、単に「めっき処理装置１」と呼ぶ。）のめっき処理最中の状態を示す図であり、図２は、めっき処理装置１の準備最中の状態を示す図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、めっき処理装置１は、シリンダブロック１０１を載置自在な載置台３と、シリンダボア１０２内に配置されシリンダ内周面１０３との間に環状の処理液流路４を形成する筒状電極６（電極）と、筒状電極６の自由端部に設けられたシール治具７と、載置台３とともにシリンダブロック１０１を挟み込んで保持する上治具８と、シール治具７の駆動源としての作動流体を供給するエアジョイント９と、処理液流路４にめっき処理液１１を供給する処理液循環装置１２（めっき処理液供給装置）と、シリンダブロック１０１と筒状電極６との間に電位差を発生させる電源装置１３と、を備える。
【００１６】
めっき処理装置１は、シリンダ内周面１０３と筒状電極外周面６ａとの隙間で形成された処理液流路４に、めっき処理液１１を流通させつつシリンダブロック１０１と筒状電極６との間に電位差を生じさせ、シリンダ内周面１０３にめっき層を形成する。
【００１７】
シリンダブロック１０１は、例えばアルミニウム合金を素材とする鋳物製であり、並列多気筒エンジン等の内燃機関（図示省略）を構成する部材の一部である。シリンダブロック１０１は、中空なシリンダボア１０２を形成する円筒形状のシリンダ内周面１０３と、シリンダヘッド（図示省略）との合わせ面１０５と、クランクケース（図示省略）との合わせ面１０６と、を有する。シリンダブロック１０１は、めっき処理装置１によってシリンダ内周面１０３にめっき処理される。
【００１８】
なお、図１および図２は、シリンダブロック１０１が有する複数のシリンダボア１０２のうち１つのシリンダボア１０２におけるめっき処理装置１を示したものである。めっき処理装置１は、他のシリンダボア１０２についても同様な構成を並列に備える。
【００１９】
めっき処理装置１の載置台３は、装置全体の自重を支える下治具１５と、下治具１５の上面に着脱自在に配置された厚板状の絶縁部材１６と、絶縁部材１６の上面に設けられた厚板状の導電板１７と、絶縁部材１６を貫通する筒状のシール受け台１８と、シール受け台１８の上部に設けられた環状のシール部材２１と、を備える。
【００２０】
下治具１５は、シリンダ内周面１０３と略同径な下治具回収孔２３を有するとともに、下治具回収孔２３内に延在された電極支持台２４を備える。電極支持台２４は、中空な管である。
【００２１】
導電板１７は、複数のステンレス製の平板を層状に組み合わせて構成されるとともに、平滑な載置面２５を有する。シリンダブロック１０１は、シリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁を除く合わせ面１０５を載置面２５に当接させて載置台３に載置される。導電板１７およびシリンダブロック１０１は、互いに接する載置面２５および合わせ面１０５によって電気的に接続される。また、導電板１７は、油圧シリンダ等の昇降装置（図示省略）によってシリンダボア１０２の中心線に沿って移動可能に構成される。さらに、導電板１７は、層状に組み合わされた複数のステンレス製の平板で挟み込むようにしてシール受け台１８およびシール部材２１を保持する。
【００２２】
絶縁部材１６は、例えばシリコンゴムで形成された絶縁体である。絶縁部材１６は、下治具１５と導電板１７との間の液密を保つとともに、下治具１５とシリンダブロック１０１との間を電気的に絶縁する。これによって、めっき処理装置１は、処理液流路４を流動するめっき処理液１１を介して筒状電極６とシリンダブロック１０１とを通電させてシリンダ内周面１０３にめっき層を効率よく形成できる。
【００２３】
シール受け台１８は、例えばシリコンゴムで形成された絶縁体であり、シリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁にシール部材２１を位置させる。さらに、シール受け台１８の中空部分は、回収孔２７を形成する。
【００２４】
シール部材２１は、例えばシリコンゴムで形成された絶縁体であり、シール受け台１８の自由端部に設けられる。また、シール部材２１は、シリンダブロック１０１が導電板１７に載置されると、シリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁に当接しつつ、合わせ面１０５とシール受け台１８との間に挟み込まれ、シリンダボア１０２と回収孔２７との間の液密を保つ。
【００２５】
導電板１７、シール受け台１８およびシール部材２１は、下治具１５から一体的に着脱できる。めっき処理装置１は、先ず、導電板１７の載置面２５にシリンダブロック１０１を配置し、次いで、シリンダブロック１０１と導電板１７とを一括して絶縁部材１６上へ載置することによって載置台３にシリンダブロック１０１を載置する。
【００２６】
筒状電極６は、下治具１５の電極支持台２４の自由端部に支持され、回収孔２７から載置台３の上方に向けて突出される。また、筒状電極６は、電極支持台２４を介して電源装置１３に電気的に接続される。さらに、筒状電極６は、シリンダブロック１０１が載置台３に載置されたとき、シリンダボア１０２内に配置され筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との間に環状の処理液流路４を形成する。さらにまた、筒状電極６は、電極内処理液供給流路２９を形成する円筒状の筒状電極内周面６ｂを有する。
【００２７】
シール治具７は、処理液流路４にめっき処理液１１を導く際に、シリンダボア１０２のクランクケース側の開口近傍を塞ぐ。また、シール治具７は、シリンダブロック１０１が載置台３に載置されたとき、筒状電極６とともにシリンダボア１０２内に配置される。さらに、シール治具７は、エアジョイント９から供給される空気によって作動し、シリンダボア１０２のクランクケース側の開口近傍の液密を保つ拡張シール部材３１を備える。
【００２８】
上治具８は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０６に当接され、載置台３との間にシリンダブロック１０１を挟み込んで保持する。また、上治具８は、油圧シリンダ等の昇降装置（図示省略）によって載置台３に接近する方向へ移動可能に構成され、シリンダブロック１０１の合わせ面１０６を押さえつける。さらに、上治具８は、エアジョイント９を上治具８の移動方向に沿って摺動自在に保持する筒状のエアジョイント保持部材３２と、エアジョイント９を上治具８に移動自在に保持しつつ載置台３の方向へ付勢し、エアジョイント９とシール治具７とを連結するときにエアジョイント９の位置調整を行うコイルスプリング３３と、を備える。
【００２９】
エアジョイント９は、拡張シール部材３１を作動させるための作動流体としての空気をシール治具７に供給する作動流体供給路３４を備える。また、エアジョイント９は、上治具８がシリンダブロック１０１の合わせ面１０６を押さえつける動作にともなってシール治具７に連結され、作動流体を供給可能な状態になる。
【００３０】
処理液循環装置１２は、めっき処理液１１を蓄えるタンク３６と、タンク３６から載置台３にめっき処理液１１を案内する供給路３７と、供給路３７に設けられたポンプ３８と、載置台３からタンク３６にめっき処理液１１を回収する回収路３９と、回収路３９に設けられた流量計４１と、を備える。また、処理液循環装置１２は、流量計４１の測定値からフィードバック制御によってポンプ３８の運転出力を調整し、めっき処理液１１の流速を制御する。具体的には、処理液循環装置１２は、処理液流路４におけるめっき処理液１１の平均流速が約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒になるようポンプ３８の運転出力を調整する。また、処理液循環装置１２は、さらに好ましくは、処理液流路４におけるめっき処理液１１の平均流速が約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒になるようポンプ３８の運転出力を調整する。
【００３１】
電源装置１３は、電極支持台２４および導電板１７にそれぞれ電気的に接続され、シリンダブロック１０１と筒状電極６との間に電位差を生じさせる。また、電源装置１３は、シリンダ内周面１０３をめっき処理するとき、筒状電極６を陽極に、シリンダブロック１０１を陰極になるよう電気を流す。
【００３２】
このような構成によって、めっき処理装置１は、タンク３６から処理液循環装置１２の供給路３７、電極支持台２４の管内、電極内処理液供給流路２９を順次に経て処理液流路４にめっき処理液１１を送給し、処理液流路４からシール受け台１８の回収孔２７と筒状電極６との間に形成された隙間、下治具１５の下治具回収孔２３と電極支持台２４との間に形成された隙間、処理液循環装置１２の回収路３９を順次に経てタンク３６にめっき処理液１１を回収する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置のシール治具および電極を示した断面図である。
【００３４】
図３に示すように、めっき処理装置１のシール治具７は、筒状電極６の自由端部に取り付けられる。
【００３５】
シール治具７は、シリンダボア１０２内に挿入可能な収納状態とシリンダ内周面１０３のクランクケース側の開口端を液密にシール可能な拡張状態とに伸縮可能な拡張シール部材３１と、拡張シール部材３１を挟み込んで保持するシール下板４２およびシールベース４３と、シール下板４２およびシールベース４３を筒状電極６の自由端部に固定するボルト４４と、を備える。
【００３６】
拡張シール部材３１は、伸縮自在な材料（例えばシリコンゴムやフッ素ゴムなどの弾性部材）を用い、浮き輪形状に形成される。拡張シール部材３１の内周側部分は、開口３１ａを有するとともに、開口３１ａ近傍の両側に形成された係合突起４６を備える。拡張シール部材３１の外周側部分は、シリンダ内周面１０３に接触可能なシール面３１ｂである。拡張シール部材３１の外径寸法は、その内部に作動流体が供給されない状態（収縮状態）においてシリンダ内周面１０３の内径寸法よりも若干小さな値に設定される。
【００３７】
シール下板４２は、円板状に形成された下円板部４７と、シールベース４３側へ突出させて下円板部４７の中央に一体に形成された下膨出部４８と、筒状電極６側へ突出させて下円板部４７の中央に一体に形成された円錐台状膨出部４９と、を備える。また、シール下板４２は、絶縁体を用いて形成され、金属を用いて形成されたシールベース４３を筒状電極６に対して絶縁する。
【００３８】
下円板部４７は、下膨出部４８との境界部分にリング形状に凹没された係合溝５２を有する。
【００３９】
円錐台状膨出部４９は、筒状電極６の自由端部が嵌め込まれた凹部５３を有する。
【００４０】
シールベース４３は、円板状に形成された上円板部５５と、上円板部５５の中央に一体に形成された上膨出部５６と、を備える。
【００４１】
上円板部５５は、シール下板４２の下膨出部４８が嵌合された凹部５８と、凹部５８の外縁にリング形状に凹没された係合溝５９と、を有する。
【００４２】
シール下板４２およびシールベース４３は、係合溝５２と係合溝５９とに係合突部４６を係合させて拡張シール部材３１の内周側を拘束する。また、シール下板４２およびシールベース４３は、上円板部５５および下円板部４７によって拡張シール部材３１を挟み込み、作動流体が流れ込んだ拡張シール部材３１の外径寸法が大きくなるように変形するよう拡張シール部材３１のシリンダボア１０２の中心線に沿う方向の拡張を拘束する。
【００４３】
また、シール治具７は、シール下板４２の下膨出部４８の外周に嵌め込まれ拡張シール部材３１の内側に挿入されたリング部材６４を備える。
【００４４】
リング部材６４は、その内周面に連続的に開口させた周溝６６と、周溝６６と拡張シール部材３１の内側とを連通させる作動流体噴出孔６７と、を有する。作動流体噴出孔６７は、リング部材６４の周方向複数箇所（例えば３箇所）に開口される。
【００４５】
さらに、シール治具７は、シールベース４３の上膨出部５６を貫通しシール下板４２の下膨出部４８に至る作動流体導入路６８を有する。作動流体導入路６８は、エアジョイント９の作動流体供給路３４に連結されるとともに、リング部材６４の周溝６６を介して拡張シール部材３１の内部に連通される。
【００４６】
筒状電極６の自由端部は、筒状電極６内に形成された電極内処理液供給流路２９と処理液流路４とを連通させる複数のスリット孔６９を有する。スリット孔６９は、処理液循環装置１２から供給されためっき処理液１１を電極内処理液供給流路２９から処理液流路４に流し込む。これによって、めっき処理液１１は、クランクケース側からシリンダヘッド側に向かって処理液流路４を流動する。
【００４７】
図４および図５は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態を示した断面図である。
【００４８】
図４および図５に示すように、めっき処理装置１のシール部材２１は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５に押し潰されて処理液流路４の開放端を形成する。
【００４９】
シール部材２１は、シリンダ内周面１０３に比べて小径な開口を有し、処理液流路４の開放端の流路断面積を絞る。具体的には、シール部材２１は、シリンダ内周面１０３を基準に処理液流路４に向かって約０．５ｍｍから約３ｍｍ突出する内径を有し、処理液流路４の開放端の流路断面積を絞る。
【００５０】
また、図５に示すように、シール部材２１は、シリンダボア１０２側に面取り７１が施される。具体的には、シール部材２１は、６０°以下の面取り角度で面取りされ、さらに好ましくは約１０°から約４５°の面取り角度で面取りされる。
【００５１】
図６および図７は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態の他の例を示した断面図である。
【００５２】
図６および図７に示すように、めっき処理装置１のシール部材２１Ａは、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５とともに、シリンダ内周面１０３の開口縁のテーパ面の一部においてもめっき層が形成されないよう保護する。
【００５３】
次に、めっき処理装置１を用いてシリンダブロック１０１のシリンダ内周面１０３をめっき処理する方法について説明する。
【００５４】
図８は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理方法を示したフローチャートである。
【００５５】
図８に示すように、シリンダブロック１０１のめっき処理方法（以下、単に「めっき処理方法」と呼ぶ。）は、シリンダブロック１０１を載置台３に載置する工程Ｓ１と、シリンダブロック１０１のシリンダボア１０２内に筒状電極６を配置し、シリンダ内周面１０３と筒状電極６との間に処理液流路４を形成する工程Ｓ２と、シール部材２１をシリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁に当接し、載置台３とシリンダブロック１０１との間の液密を保つとともに、処理液流路４のシリンダヘッド側の端部の流路断面積を絞る工程Ｓ３と、処理液流路４のクランクケース側からシリンダヘッド側に向けてめっき処理液１１を流す工程Ｓ４と、筒状電極６とシリンダブロック１０１との間に電位差を発生しシリンダ内周面１０３にめっき処理を施す工程Ｓ５と、を有する。
【００５６】
先ず、工程Ｓ１において、めっき処理方法は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５を導電板１７に載置する。このとき、シリンダブロック１０１と導電板１７との電気的な接続が成される。このとき、工程Ｓ３において、めっき処理方法は、導電板１７にシリンダブロック１０１を載置すると同時にシリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁にシール部材２１を当接して押し潰し、導電板１７とシリンダブロック１０１との間の液密を保つ。
【００５７】
次に、工程Ｓ２において、めっき処理方法は、導電板１７、シール受け台１８およびシール部材２１を昇降装置（図示省略）によってシリンダボア１０２の中心線に沿ってシリンダブロック１０１とともに一体的に移動し、絶縁部材１６に載置する。これによって、めっき処理方法は、載置台３にシリンダブロック１０１を載置する。このとき、めっき処理方法は、シリンダブロック１０１の移動にともなってシリンダボア１０２内に筒状電極６およびシール治具７を配置する。
【００５８】
また、めっき処理方法は、上治具８は昇降装置（図示省略）によって移動し、上治具８と載置台３との間にシリンダブロック１０１を挟み込んで保持する。このとき、めっき処理方法は、上治具８とともにエアジョイント９を移動しシール治具７に接続する。この後、めっき処理方法は、エアジョイント９からシール治具７に作動流体（空気）を供給し、拡張シール部材３１を拡径させてシリンダボア１０２のクランクケース側の開口近傍の液密を保つ。これによって、めっき処理方法は、筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との間に処理液流路４を形成する。
【００５９】
次に、工程Ｓ４において、めっき処理方法は、処理液循環装置１２のポンプ３８を運転し、タンク３６、供給路３７、電極内処理液供給流路２９、処理液流路４および回収路３９を順次に経てめっき処理液１１を循環する。めっき処理方法は、この循環流によって処理液流路４のクランクケース側からシリンダヘッド側に向けてめっき処理液１１を流す。
【００６０】
次に、工程Ｓ５において、めっき処理方法は、電源装置１３によって筒状電極６を陽極に、シリンダブロック１０１を陰極になるよう電気を流す。
【００６１】
図９から図１２は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図である。
【００６２】
図９から図１２に示すように、めっき処理装置１およびめっき処理方法は、処理液流路４にめっき処理液１１を流動させて（実線矢）、シリンダ内周面１０３のシリンダヘッド側の開口端近傍に循環流Ａ（実線矢Ａ）を発生させる。この循環流Ａは、処理液流路４のシリンダヘッド側の開口がシール部材２１によって絞られているために発生する。この循環流Ａによって、当該部分の近傍ではめっき処理液１１へのニッケルイオンの供給量が減少し、当該部分におけるめっき処理液１１のニッケルイオン濃度が低下する。これによって、電流が集中するシリンダボア１０２の開口端におけるめっき層の異常成長（花咲き）を抑制できる。
【００６３】
図１３は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるめっき処理条件およびこれに対応するめっき処理結果を示した表である。
【００６４】
図１３に示すように、発明者は、処理液流路４を流動するめっき処理液１１の流速と、シール部材２１のシリンダ内周面１０３を基準とした処理液流路４に向かう突出寸法と、シール部材２１の面取り７１の面取り角度と、をそれぞれ組み合わせためっき処理条件において、めっき処理装置１およびめっき処理方法によるめっき層の形成状況を確認した。
【００６５】
具体的には、めっき処理液１１の流速を４０ｃｍ／秒、７０ｃｍ／秒、１００ｃｍ／秒、１３０ｃｍ／秒および１６０ｃｍ／秒に設定し、シール部材２１の突出寸法を３．０ｍｍ、２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍおよび０ｍｍに設定し、面取り７１の面取り角度を０°、１０°、１５°、３０°、４５°、６０°および７５°に設定し、めっき処理装置１を用いてシリンダブロック１０１のめっき処理を行った。結果の評価は、めっき層に不均一または花咲きが発生し無かったものを最良と、発生したものを不良と、不均一または花咲きが発生したもののシリンダボア１０２の品質上、問題のない場合を良と評価した。
【００６６】
まず、シール部材２１の突出寸法を変化させた場合の結果を説明する。
【００６７】
めっき層の析出効率を向上させるため、筒状電極６の外周面とシリンダ内周面１０３との距離は接触しない程度に近いほうがよい。めっき処理装置１は、筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との距離を約５ｍｍとした。筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との距離以上にシール部材２１を処理液流路４へ突出させられないので、シール部材２１の突出寸法は約３ｍｍ以下とした。
【００６８】
シール部材２１の突出寸法を０ｍｍとした場合（すなわち、突出してない場合）、めっき処理液１１の流速に係わらずめっき層に花咲きが発生する。したがって、シール部材２１の突出寸法は、約０．５ｍｍから約３．０ｍｍがよい。なお、シール部材２１の突出寸法を約３．０ｍｍとした場合、処理液流路４を絞りすぎてしまい、めっき処理液１１の流速が極端に低下する。このため、シール部材２１の突出寸法は約０．５ｍｍから約２．５ｍｍがより良い。
【００６９】
次に、シール部材２１の面取り角度を変化させた場合の結果を説明する。
【００７０】
シール部材２１の面取り角度が７５°の場合、シール部材２１の突出寸法およびめっき処理液１１の流速に係わらず、めっき層の花咲きが発生する。したがって、シール部材２１の面取り角度は、約０°（すなわち、面取りがない場合）から約６０°が良い。ただし、シール部材２１の面取り角度が約０°（面取りなし）の場合、シール部材２１の突出寸法が大きく、めっき処理液１１の流速が低い組み合わせでは、めっき層の不均一が発生する。これは、めっき処理液１１の循環流Ａが広範囲に発生することが原因と考えられる。他方、シール部材２１の面取り角度が約６０°の場合、シール部材２１の突出寸法が小さく、めっき処理液１１の流速が速い組み合わせでは、めっき層の花咲きが発生しやすい傾向にある。これは、めっき処理液１１の循環流Ａが発生し難いことが原因と考えられる。以上より、シール部材２１の面取り角度は約１０°から４５°がより良い。
【００７１】
次に、めっき処理液１１の流速を変化させた場合の結果を説明する。
【００７２】
めっき処理液１１の流速が約４０ｃｍ／秒よりも遅い場合、めっき処理液１１へのニッケルイオンの供給量が不足し、筒状電極６とシリンダ内周面１０３との間の電圧が極端に上昇してしまい、シリンダ内周面１０３が焼けてしまったり、めっき処理液１１に含まれたＳｉＣ粒子が過剰に析出してしまったりしてめっき層の不良となる。また、めっき処理液１１の流速が約１６０ｃｍ／秒よりも速い場合、ＳｉＣ粒子の析出量が不足したりキャビテーションの発生によってめっき層の不良となったり、めっき処理液１１の圧力が高くなりシール部材２１やシール治具７によるシール箇所などからめっき処理液１１が漏洩したりする問題があるので、めっき処理液１１の流速は、約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒がよい。ただし、めっき処理液１１の流速が約４０ｃｍ／秒の場合、シール部材２１の突出寸法が大きく、面取り角度が小さい組み合わせでは、ニッケルイオンの供給量が低くなり、めっき層の不均一が生じやすい傾向がある。また、めっき処理液１１の流速が約１６０ｃｍ／秒の場合、シール部材２１の突出寸法が小さく、面取り角度が大きい組み合わせでは、めっき層の花咲きが発生しやすい傾向にある。これは、めっき処理液１１の循環流Ａが発生し難いことが原因と考えられる。以上より、めっき処理液１１の流速は、約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒がより良い。
【００７３】
このように、めっき処理装置１およびめっき処理方法は、シール部材２１の突出寸法を約０．５ｍｍから約３．０ｍｍ、シール部材２１の面取り７１の面取り角度を０°（面取りなし）から６０°、めっき処理液１１の流速を約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒に設定することで、めっき層の花咲きおよび不均一を同時に抑制できる。また、めっき処理装置１およびめっき処理方法は、シール部材２１の突出寸法を約０．５ｍｍから約２．５ｍｍ、シール部材２１の面取り７１の面取り角度を１０°から４５°、めっき処理液１１の流速を約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒に設定することで、めっき層の花咲きおよび不均一を同時に確実に抑制できる。
【００７４】
したがって、本発明に係るめっき処理装置１およびめっき処理方法によれば、電流が集中するシリンダボア１０２の開口端部における花咲きを抑制するとともに、均一なめっき層を形成できる。
【符号の説明】
【００７５】
１０１ シリンダブロック
１０２ シリンダボア
１０３ シリンダ内周面
１０５ 合わせ面
１０６ 合わせ面
１ めっき処理装置
３ 載置台
４ 処理液流路
６ 筒状電極
６ａ 筒状電極外周面
６ｂ 筒状電極内周面
７ シール治具
８ 上治具
９ エアジョイント
１１ めっき処理液
１２ 処理液循環装置
１３ 電源装置
１５ 下治具
１６ 絶縁部材
１７ 導電板
１８ シール受け台
２１ シール部材
２３ 下治具回収孔
２４ 電極支持台
２５ 載置面
２７ 回収孔
２９ 電極内処理液供給流路
３１ 拡張シール部材
３１ａ 開口
３１ｂ シール面
３２ エアジョイント保持部材
３３ コイルスプリング
３４ 作動流体供給路
３６ タンク
３７ 供給路
３８ ポンプ
３９ 回収路
４１ 流量計
４２ シール下板
４３ シールベース
４４ ボルト
４６ 係合突起
４７ 下円板部
４８ 下膨出部
４９ 円錐台状膨出部
５２ 係合溝
５３ 凹部
５５ 上円板部
５６ 上膨出部
５８ 凹部
５９ 係合溝
６４ リング部材
６６ 周溝
６７ 作動流体噴出孔
６８ 作動流体導入路
６９ スリット孔
７１ 面取り
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックのシリンダ内周面をめっき処理するシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダボア内に配置される電極を備え、電極とシリンダとの間にめっき処理液を流動させてシリンダ内周面にめっき処理を施すシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法が知られている。
【０００３】
シリンダブロックのめっき処理装置は、電極とシリンダとの間を流動するめっき処理液がシリンダボアの外部へ漏洩するのを防止するため、シリンダボアの開口端をシールするシール部材を備える（例えば、特許文献１から２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８８９９０号公報
【特許文献２】特開２０００−９６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリンダ内周と略同径な開口を有するシール部材を用いてシリンダボアの開口端を液密にし、シリンダ内周面にめっき処理を施した場合、シール部材に当接されたシリンダボアの開口端部に電流が集中し、めっき層が局部的に肥大化する、いわゆる「花咲き」と呼ばれるめっき不良が生じる。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載のめっき処理方法は、シリンダボアの開口端とシール部材との間にシリンダ内周面と略同径の開口を有する導電部材を挟み込み、シリンダブロックとともに導電部材に通電することで、シリンダボアの開口端部に集中をする電流を分散させて花咲きの発生を抑制する。しかし、このめっき処理方法は、めっき処理を施す都度、導電部材を交換する必要があり、生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載のめっき処理装置は、シリンダ内周面よりも小径な開口を有するシール部材を用いてシリンダボアの開口端を液密にし、シリンダ内周面にめっき処理を施す。このとき、特許文献２に記載のめっき処理装置は、中空な筒状電極の外周面からシリンダボアの内周面に向かって放射状にめっき処理液を流動させてシリンダ内周面にめっき処理を施す。このような構成を備えた特許文献２に記載のめっき処理装置は、電流が集中するシリンダボアの開口端部において周方向にめっき処理液の流速の不均一に起因するめっき層の不均一を生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、電流が集中するシリンダボアの開口端部における花咲きを抑制するとともに、均一なめっき層を形成可能なシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するため本発明に係るめっき処理装置は、シリンダボアを形成する円筒形状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置自在な載置台と、前記シリンダボア内に配置され前記シリンダ内周面との間に環状の処理液流路を形成する電極と、前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接され前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有し前記処理液流路の断面積を絞る環状のシール部材と、前記シリンダボアの他方側にめっき処理液を送給し前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流動させるめっき処理液供給装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るめっき処理方法は、シリンダボアを形成する円筒状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置台に載置し、前記シリンダボア内に電極を配置し前記シリンダ内周面と前記電極との間に環状の処理液流路を形成し、前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有するシール部材を前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接して前記処理液流路の一方側の端部の断面積を絞り、前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流し、前記電極と前記シリンダブロックとの間に電位差を加え前記シリンダ内周面にめっき処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電流が集中するシリンダボアの開口端部における花咲きを抑制するとともに、均一なめっき層を形成可能なシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置を示した断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置を示した断面図。
【図３】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置のシール治具および電極を示した断面図。
【図４】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態を示した断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態を示した断面図。
【図６】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態の他の例を示した断面図。
【図７】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態の他の例を示した断面図。
【図８】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理方法を示したフローチャート。
【図９】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１０】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１１】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１２】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図。
【図１３】本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるめっき処理条件およびこれに対応するめっき処理結果を示した表。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびシリンダブロックのめっき処理方法の実施の形態について、図１から図１３を参照して説明する。
【００１４】
図１および図２は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置を示した断面図である。なお、図１は、シリンダブロック１０１のめっき処理装置１（以下、単に「めっき処理装置１」と呼ぶ。）のめっき処理最中の状態を示す図であり、図２は、めっき処理装置１の準備最中の状態を示す図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、めっき処理装置１は、シリンダブロック１０１を載置自在な載置台３と、シリンダボア１０２内に配置されシリンダ内周面１０３との間に環状の処理液流路４を形成する筒状電極６（電極）と、筒状電極６の自由端部に設けられたシール治具７と、載置台３とともにシリンダブロック１０１を挟み込んで保持する上治具８と、シール治具７の駆動源としての作動流体を供給するエアジョイント９と、処理液流路４にめっき処理液１１を供給する処理液循環装置１２（めっき処理液供給装置）と、シリンダブロック１０１と筒状電極６との間に電位差を発生させる電源装置１３と、を備える。
【００１６】
めっき処理装置１は、シリンダ内周面１０３と筒状電極外周面６ａとの隙間で形成された処理液流路４に、めっき処理液１１を流通させつつシリンダブロック１０１と筒状電極６との間に電位差を生じさせ、シリンダ内周面１０３にめっき層を形成する。
【００１７】
シリンダブロック１０１は、例えばアルミニウム合金を素材とする鋳物製であり、並列多気筒エンジン等の内燃機関（図示省略）を構成する部材の一部である。シリンダブロック１０１は、中空なシリンダボア１０２を形成する円筒形状のシリンダ内周面１０３と、シリンダヘッド（図示省略）との合わせ面１０５と、クランクケース（図示省略）との合わせ面１０６と、を有する。シリンダブロック１０１は、めっき処理装置１によってシリンダ内周面１０３にめっき処理される。
【００１８】
なお、図１および図２は、シリンダブロック１０１が有する複数のシリンダボア１０２のうち１つのシリンダボア１０２におけるめっき処理装置１を示したものである。めっき処理装置１は、他のシリンダボア１０２についても同様な構成を並列に備える。
【００１９】
めっき処理装置１の載置台３は、装置全体の自重を支える下治具１５と、下治具１５の上面に着脱自在に配置された厚板状の絶縁部材１６と、絶縁部材１６の上面に設けられた厚板状の導電板１７と、絶縁部材１６を貫通する筒状のシール受け台１８と、シール受け台１８の上部に設けられた環状のシール部材２１と、を備える。
【００２０】
下治具１５は、シリンダ内周面１０３と略同径な下治具回収孔２３を有するとともに、下治具回収孔２３内に延在された電極支持台２４を備える。電極支持台２４は、中空な管である。
【００２１】
導電板１７は、複数のステンレス製の平板を層状に組み合わせて構成されるとともに、平滑な載置面２５を有する。シリンダブロック１０１は、シリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁を除く合わせ面１０５を載置面２５に当接させて載置台３に載置される。導電板１７およびシリンダブロック１０１は、互いに接する載置面２５および合わせ面１０５によって電気的に接続される。また、導電板１７は、油圧シリンダ等の昇降装置（図示省略）によってシリンダボア１０２の中心線に沿って移動可能に構成される。さらに、導電板１７は、層状に組み合わされた複数のステンレス製の平板で挟み込むようにしてシール受け台１８およびシール部材２１を保持する。
【００２２】
絶縁部材１６は、例えばシリコンゴムで形成された絶縁体である。絶縁部材１６は、下治具１５と導電板１７との間の液密を保つとともに、下治具１５とシリンダブロック１０１との間を電気的に絶縁する。これによって、めっき処理装置１は、処理液流路４を流動するめっき処理液１１を介して筒状電極６とシリンダブロック１０１とを通電させてシリンダ内周面１０３にめっき層を効率よく形成できる。
【００２３】
シール受け台１８は、例えばシリコンゴムで形成された絶縁体であり、シリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁にシール部材２１を位置させる。さらに、シール受け台１８の中空部分は、回収孔２７を形成する。
【００２４】
シール部材２１は、例えばシリコンゴムで形成された絶縁体であり、シール受け台１８の自由端部に設けられる。また、シール部材２１は、シリンダブロック１０１が導電板１７に載置されると、シリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁に当接しつつ、合わせ面１０５とシール受け台１８との間に挟み込まれ、シリンダボア１０２と回収孔２７との間の液密を保つ。
【００２５】
導電板１７、シール受け台１８およびシール部材２１は、下治具１５から一体的に着脱できる。めっき処理装置１は、先ず、導電板１７の載置面２５にシリンダブロック１０１を配置し、次いで、シリンダブロック１０１と導電板１７とを一括して絶縁部材１６上へ載置することによって載置台３にシリンダブロック１０１を載置する。
【００２６】
筒状電極６は、下治具１５の電極支持台２４の自由端部に支持され、回収孔２７から載置台３の上方に向けて突出される。また、筒状電極６は、電極支持台２４を介して電源装置１３に電気的に接続される。さらに、筒状電極６は、シリンダブロック１０１が載置台３に載置されたとき、シリンダボア１０２内に配置され筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との間に環状の処理液流路４を形成する。さらにまた、筒状電極６は、電極内処理液供給流路２９を形成する円筒状の筒状電極内周面６ｂを有する。
【００２７】
シール治具７は、処理液流路４にめっき処理液１１を導く際に、シリンダボア１０２のクランクケース側の開口近傍を塞ぐ。また、シール治具７は、シリンダブロック１０１が載置台３に載置されたとき、筒状電極６とともにシリンダボア１０２内に配置される。さらに、シール治具７は、エアジョイント９から供給される空気によって作動し、シリンダボア１０２のクランクケース側の開口近傍の液密を保つ拡張シール部材３１を備える。
【００２８】
上治具８は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０６に当接され、載置台３との間にシリンダブロック１０１を挟み込んで保持する。また、上治具８は、油圧シリンダ等の昇降装置（図示省略）によって載置台３に接近する方向へ移動可能に構成され、シリンダブロック１０１の合わせ面１０６を押さえつける。さらに、上治具８は、エアジョイント９を上治具８の移動方向に沿って摺動自在に保持する筒状のエアジョイント保持部材３２と、エアジョイント９を上治具８に移動自在に保持しつつ載置台３の方向へ付勢し、エアジョイント９とシール治具７とを連結するときにエアジョイント９の位置調整を行うコイルスプリング３３と、を備える。
【００２９】
エアジョイント９は、拡張シール部材３１を作動させるための作動流体としての空気をシール治具７に供給する作動流体供給路３４を備える。また、エアジョイント９は、上治具８がシリンダブロック１０１の合わせ面１０６を押さえつける動作にともなってシール治具７に連結され、作動流体を供給可能な状態になる。
【００３０】
処理液循環装置１２は、めっき処理液１１を蓄えるタンク３６と、タンク３６から載置台３にめっき処理液１１を案内する供給路３７と、供給路３７に設けられたポンプ３８と、載置台３からタンク３６にめっき処理液１１を回収する回収路３９と、回収路３９に設けられた流量計４１と、を備える。また、処理液循環装置１２は、流量計４１の測定値からフィードバック制御によってポンプ３８の運転出力を調整し、めっき処理液１１の流速を制御する。具体的には、処理液循環装置１２は、処理液流路４におけるめっき処理液１１の平均流速が約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒になるようポンプ３８の運転出力を調整する。また、処理液循環装置１２は、さらに好ましくは、処理液流路４におけるめっき処理液１１の平均流速が約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒になるようポンプ３８の運転出力を調整する。
【００３１】
電源装置１３は、電極支持台２４および導電板１７にそれぞれ電気的に接続され、シリンダブロック１０１と筒状電極６との間に電位差を生じさせる。また、電源装置１３は、シリンダ内周面１０３をめっき処理するとき、筒状電極６を陽極に、シリンダブロック１０１を陰極になるよう電気を流す。
【００３２】
このような構成によって、めっき処理装置１は、タンク３６から処理液循環装置１２の供給路３７、電極支持台２４の管内、電極内処理液供給流路２９を順次に経て処理液流路４にめっき処理液１１を送給し、処理液流路４からシール受け台１８の回収孔２７と筒状電極６との間に形成された隙間、下治具１５の下治具回収孔２３と電極支持台２４との間に形成された隙間、処理液循環装置１２の回収路３９を順次に経てタンク３６にめっき処理液１１を回収する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置のシール治具および電極を示した断面図である。
【００３４】
図３に示すように、めっき処理装置１のシール治具７は、筒状電極６の自由端部に取り付けられる。
【００３５】
シール治具７は、シリンダボア１０２内に挿入可能な収納状態とシリンダ内周面１０３のクランクケース側の開口端を液密にシール可能な拡張状態とに伸縮可能な拡張シール部材３１と、拡張シール部材３１を挟み込んで保持するシール下板４２およびシールベース４３と、シール下板４２およびシールベース４３を筒状電極６の自由端部に固定するボルト４４と、を備える。
【００３６】
拡張シール部材３１は、伸縮自在な材料（例えばシリコンゴムやフッ素ゴムなどの弾性部材）を用い、浮き輪形状に形成される。拡張シール部材３１の内周側部分は、開口３１ａを有するとともに、開口３１ａ近傍の両側に形成された係合突起４６を備える。拡張シール部材３１の外周側部分は、シリンダ内周面１０３に接触可能なシール面３１ｂである。拡張シール部材３１の外径寸法は、その内部に作動流体が供給されない状態（収縮状態）においてシリンダ内周面１０３の内径寸法よりも若干小さな値に設定される。
【００３７】
シール下板４２は、円板状に形成された下円板部４７と、シールベース４３側へ突出させて下円板部４７の中央に一体に形成された下膨出部４８と、筒状電極６側へ突出させて下円板部４７の中央に一体に形成された円錐台状膨出部４９と、を備える。また、シール下板４２は、絶縁体を用いて形成され、金属を用いて形成されたシールベース４３を筒状電極６に対して絶縁する。
【００３８】
下円板部４７は、下膨出部４８との境界部分にリング形状に凹没された係合溝５２を有する。
【００３９】
円錐台状膨出部４９は、筒状電極６の自由端部が嵌め込まれた凹部５３を有する。
【００４０】
シールベース４３は、円板状に形成された上円板部５５と、上円板部５５の中央に一体に形成された上膨出部５６と、を備える。
【００４１】
上円板部５５は、シール下板４２の下膨出部４８が嵌合された凹部５８と、凹部５８の外縁にリング形状に凹没された係合溝５９と、を有する。
【００４２】
シール下板４２およびシールベース４３は、係合溝５２と係合溝５９とに係合突部４６を係合させて拡張シール部材３１の内周側を拘束する。また、シール下板４２およびシールベース４３は、上円板部５５および下円板部４７によって拡張シール部材３１を挟み込み、作動流体が流れ込んだ拡張シール部材３１の外径寸法が大きくなるように変形するよう拡張シール部材３１のシリンダボア１０２の中心線に沿う方向の拡張を拘束する。
【００４３】
また、シール治具７は、シール下板４２の下膨出部４８の外周に嵌め込まれ拡張シール部材３１の内側に挿入されたリング部材６４を備える。
【００４４】
リング部材６４は、その内周面に連続的に開口させた周溝６６と、周溝６６と拡張シール部材３１の内側とを連通させる作動流体噴出孔６７と、を有する。作動流体噴出孔６７は、リング部材６４の周方向複数箇所（例えば３箇所）に開口される。
【００４５】
さらに、シール治具７は、シールベース４３の上膨出部５６を貫通しシール下板４２の下膨出部４８に至る作動流体導入路６８を有する。作動流体導入路６８は、エアジョイント９の作動流体供給路３４に連結されるとともに、リング部材６４の周溝６６を介して拡張シール部材３１の内部に連通される。
【００４６】
筒状電極６の自由端部は、筒状電極６内に形成された電極内処理液供給流路２９と処理液流路４とを連通させる複数のスリット孔６９を有する。スリット孔６９は、処理液循環装置１２から供給されためっき処理液１１を電極内処理液供給流路２９から処理液流路４に流し込む。これによって、めっき処理液１１は、クランクケース側からシリンダヘッド側に向かって処理液流路４を流動する。
【００４７】
図４および図５は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態を示した断面図である。
【００４８】
図４および図５に示すように、めっき処理装置１のシール部材２１は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５に押し潰されて処理液流路４の開放端を形成する。
【００４９】
シール部材２１は、シリンダ内周面１０３に比べて小径な開口を有し、処理液流路４の開放端の流路断面積を絞る。具体的には、シール部材２１は、シリンダ内周面１０３を基準に処理液流路４に向かって約０．５ｍｍから約３ｍｍ突出する内径を有し、処理液流路４の開放端の流路断面積を絞る。
【００５０】
また、図５に示すように、シール部材２１は、シリンダボア１０２側に面取り７１が施される。具体的には、シール部材２１は、６０°以下の面取り角度で面取りされ、さらに好ましくは約１０°から約４５°の面取り角度で面取りされる。
【００５１】
図６および図７は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置の導電板側のシール状態の他の例を示した断面図である。
【００５２】
図６および図７に示すように、めっき処理装置１のシール部材２１Ａは、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５とともに、シリンダ内周面１０３の開口縁のテーパ面の一部においてもめっき層が形成されないよう保護する。
【００５３】
次に、めっき処理装置１を用いてシリンダブロック１０１のシリンダ内周面１０３をめっき処理する方法について説明する。
【００５４】
図８は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理方法を示したフローチャートである。
【００５５】
図８に示すように、シリンダブロック１０１のめっき処理方法（以下、単に「めっき処理方法」と呼ぶ。）は、シリンダブロック１０１を載置台３に載置する工程Ｓ１と、シリンダブロック１０１のシリンダボア１０２内に筒状電極６を配置し、シリンダ内周面１０３と筒状電極６との間に処理液流路４を形成する工程Ｓ２と、シール部材２１をシリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁に当接し、載置台３とシリンダブロック１０１との間の液密を保つとともに、処理液流路４のシリンダヘッド側の端部の流路断面積を絞る工程Ｓ３と、処理液流路４のクランクケース側からシリンダヘッド側に向けてめっき処理液１１を流す工程Ｓ４と、筒状電極６とシリンダブロック１０１との間に電位差を発生しシリンダ内周面１０３にめっき処理を施す工程Ｓ５と、を有する。
【００５６】
先ず、工程Ｓ１において、めっき処理方法は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５を導電板１７に載置する。このとき、シリンダブロック１０１と導電板１７との電気的な接続が成される。このとき、工程Ｓ３において、めっき処理方法は、導電板１７にシリンダブロック１０１を載置すると同時にシリンダボア１０２のシリンダヘッド側開口縁にシール部材２１を当接して押し潰し、導電板１７とシリンダブロック１０１との間の液密を保つ。
【００５７】
次に、工程Ｓ２において、めっき処理方法は、導電板１７、シール受け台１８およびシール部材２１を昇降装置（図示省略）によってシリンダボア１０２の中心線に沿ってシリンダブロック１０１とともに一体的に移動し、絶縁部材１６に載置する。これによって、めっき処理方法は、載置台３にシリンダブロック１０１を載置する。このとき、めっき処理方法は、シリンダブロック１０１の移動にともなってシリンダボア１０２内に筒状電極６およびシール治具７を配置する。
【００５８】
また、めっき処理方法は、上治具８は昇降装置（図示省略）によって移動し、上治具８と載置台３との間にシリンダブロック１０１を挟み込んで保持する。このとき、めっき処理方法は、上治具８とともにエアジョイント９を移動しシール治具７に接続する。この後、めっき処理方法は、エアジョイント９からシール治具７に作動流体（空気）を供給し、拡張シール部材３１を拡径させてシリンダボア１０２のクランクケース側の開口近傍の液密を保つ。これによって、めっき処理方法は、筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との間に処理液流路４を形成する。
【００５９】
次に、工程Ｓ４において、めっき処理方法は、処理液循環装置１２のポンプ３８を運転し、タンク３６、供給路３７、電極内処理液供給流路２９、処理液流路４および回収路３９を順次に経てめっき処理液１１を循環する。めっき処理方法は、この循環流によって処理液流路４のクランクケース側からシリンダヘッド側に向けてめっき処理液１１を流す。
【００６０】
次に、工程Ｓ５において、めっき処理方法は、電源装置１３によって筒状電極６を陽極に、シリンダブロック１０１を陰極になるよう電気を流す。
【００６１】
図９から図１２は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるシール部材近傍のめっき処理液の流れの状態を示した概略図である。
【００６２】
図９から図１２に示すように、めっき処理装置１およびめっき処理方法は、処理液流路４にめっき処理液１１を流動させて（実線矢）、シリンダ内周面１０３のシリンダヘッド側の開口端近傍に循環流Ａ（実線矢Ａ）を発生させる。この循環流Ａは、処理液流路４のシリンダヘッド側の開口がシール部材２１によって絞られているために発生する。この循環流Ａによって、当該部分の近傍ではめっき処理液１１へのニッケルイオンの供給量が減少し、当該部分におけるめっき処理液１１のニッケルイオン濃度が低下する。これによって、電流が集中するシリンダボア１０２の開口端におけるめっき層の異常成長（花咲き）を抑制できる。
【００６３】
図１３は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックのめっき処理装置およびめっき処理方法におけるめっき処理条件およびこれに対応するめっき処理結果を示した表である。
【００６４】
図１３に示すように、発明者は、処理液流路４を流動するめっき処理液１１の流速と、シール部材２１のシリンダ内周面１０３を基準とした処理液流路４に向かう突出寸法と、シール部材２１の面取り７１の面取り角度と、をそれぞれ組み合わせためっき処理条件において、めっき処理装置１およびめっき処理方法によるめっき層の形成状況を確認した。
【００６５】
具体的には、めっき処理液１１の流速を４０ｃｍ／秒、７０ｃｍ／秒、１００ｃｍ／秒、１３０ｃｍ／秒および１６０ｃｍ／秒に設定し、シール部材２１の突出寸法を３．０ｍｍ、２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍおよび０ｍｍに設定し、面取り７１の面取り角度を０°、１０°、１５°、３０°、４５°、６０°および７５°に設定し、めっき処理装置１を用いてシリンダブロック１０１のめっき処理を行った。結果の評価は、めっき層に不均一または花咲きが発生し無かったものを最良と、発生したものを不良と、不均一または花咲きが発生したもののシリンダボア１０２の品質上、問題のない場合を良と評価した。
【００６６】
まず、シール部材２１の突出寸法を変化させた場合の結果を説明する。
【００６７】
めっき層の析出効率を向上させるため、筒状電極６の外周面とシリンダ内周面１０３との距離は接触しない程度に近いほうがよい。めっき処理装置１は、筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との距離を約５ｍｍとした。筒状電極外周面６ａとシリンダ内周面１０３との距離以上にシール部材２１を処理液流路４へ突出させられないので、シール部材２１の突出寸法は約３ｍｍ以下とした。
【００６８】
シール部材２１の突出寸法を０ｍｍとした場合（すなわち、突出してない場合）、めっき処理液１１の流速に係わらずめっき層に花咲きが発生する。したがって、シール部材２１の突出寸法は、約０．５ｍｍから約３．０ｍｍがよい。なお、シール部材２１の突出寸法を約３．０ｍｍとした場合、処理液流路４を絞りすぎてしまい、めっき処理液１１の流速が極端に低下する。このため、シール部材２１の突出寸法は約０．５ｍｍから約２．５ｍｍがより良い。
【００６９】
次に、シール部材２１の面取り角度を変化させた場合の結果を説明する。
【００７０】
シール部材２１の面取り角度が７５°の場合、シール部材２１の突出寸法およびめっき処理液１１の流速に係わらず、めっき層の花咲きが発生する。したがって、シール部材２１の面取り角度は、約０°（すなわち、面取りがない場合）から約６０°が良い。ただし、シール部材２１の面取り角度が約０°（面取りなし）の場合、シール部材２１の突出寸法が大きく、めっき処理液１１の流速が低い組み合わせでは、めっき層の不均一が発生する。これは、めっき処理液１１の循環流Ａが広範囲に発生することが原因と考えられる。他方、シール部材２１の面取り角度が約６０°の場合、シール部材２１の突出寸法が小さく、めっき処理液１１の流速が速い組み合わせでは、めっき層の花咲きが発生しやすい傾向にある。これは、めっき処理液１１の循環流Ａが発生し難いことが原因と考えられる。以上より、シール部材２１の面取り角度は約１０°から４５°がより良い。
【００７１】
次に、めっき処理液１１の流速を変化させた場合の結果を説明する。
【００７２】
めっき処理液１１の流速が約４０ｃｍ／秒よりも遅い場合、めっき処理液１１へのニッケルイオンの供給量が不足し、筒状電極６とシリンダ内周面１０３との間の電圧が極端に上昇してしまい、シリンダ内周面１０３が焼けてしまったり、めっき処理液１１に含まれたＳｉＣ粒子が過剰に析出してしまったりしてめっき層の不良となる。また、めっき処理液１１の流速が約１６０ｃｍ／秒よりも速い場合、ＳｉＣ粒子の析出量が不足したりキャビテーションの発生によってめっき層の不良となったり、めっき処理液１１の圧力が高くなりシール部材２１やシール治具７によるシール箇所などからめっき処理液１１が漏洩したりする問題があるので、めっき処理液１１の流速は、約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒がよい。ただし、めっき処理液１１の流速が約４０ｃｍ／秒の場合、シール部材２１の突出寸法が大きく、面取り角度が小さい組み合わせでは、ニッケルイオンの供給量が低くなり、めっき層の不均一が生じやすい傾向がある。また、めっき処理液１１の流速が約１６０ｃｍ／秒の場合、シール部材２１の突出寸法が小さく、面取り角度が大きい組み合わせでは、めっき層の花咲きが発生しやすい傾向にある。これは、めっき処理液１１の循環流Ａが発生し難いことが原因と考えられる。以上より、めっき処理液１１の流速は、約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒がより良い。
【００７３】
このように、めっき処理装置１およびめっき処理方法は、シール部材２１の突出寸法を約０．５ｍｍから約３．０ｍｍ、シール部材２１の面取り７１の面取り角度を０°（面取りなし）から６０°、めっき処理液１１の流速を約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒に設定することで、めっき層の花咲きおよび不均一を同時に抑制できる。また、めっき処理装置１およびめっき処理方法は、シール部材２１の突出寸法を約０．５ｍｍから約２．５ｍｍ、シール部材２１の面取り７１の面取り角度を１０°から４５°、めっき処理液１１の流速を約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒に設定することで、めっき層の花咲きおよび不均一を同時に確実に抑制できる。
【００７４】
したがって、本発明に係るめっき処理装置１およびめっき処理方法によれば、電流が集中するシリンダボア１０２の開口端部における花咲きを抑制するとともに、均一なめっき層を形成できる。
【符号の説明】
【００７５】
１０１ シリンダブロック
１０２ シリンダボア
１０３ シリンダ内周面
１０５ 合わせ面
１０６ 合わせ面
１ めっき処理装置
３ 載置台
４ 処理液流路
６ 筒状電極
６ａ 筒状電極外周面
６ｂ 筒状電極内周面
７ シール治具
８ 上治具
９ エアジョイント
１１ めっき処理液
１２ 処理液循環装置
１３ 電源装置
１５ 下治具
１６ 絶縁部材
１７ 導電板
１８ シール受け台
２１ シール部材
２３ 下治具回収孔
２４ 電極支持台
２５ 載置面
２７ 回収孔
２９ 電極内処理液供給流路
３１ 拡張シール部材
３１ａ 開口
３１ｂ シール面
３２ エアジョイント保持部材
３３ コイルスプリング
３４ 作動流体供給路
３６ タンク
３７ 供給路
３８ ポンプ
３９ 回収路
４１ 流量計
４２ シール下板
４３ シールベース
４４ ボルト
４６ 係合突起
４７ 下円板部
４８ 下膨出部
４９ 円錐台状膨出部
５２ 係合溝
５３ 凹部
５５ 上円板部
５６ 上膨出部
５８ 凹部
５９ 係合溝
６４ リング部材
６６ 周溝
６７ 作動流体噴出孔
６８ 作動流体導入路
６９ スリット孔
７１ 面取り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを形成する円筒形状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置自在な載置台と、
前記シリンダボア内に配置され前記シリンダ内周面との間に環状の処理液流路を形成する電極と、
前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接され前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有し前記処理液流路の断面積を絞る環状のシール部材と、
前記シリンダボアの他方側にめっき処理液を送給し前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流動させるめっき処理液供給装置と、を備えたことを特徴とするシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項２】
前記シール部材は、前記シリンダボア側に面取りが施されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項３】
前記シール部材は、前記シリンダ内周面から前記処理液流路に向かって約０．５ｍｍから約３ｍｍ突出する内径を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項４】
前記シール部材は、６０°以下の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項５】
前記シール部材は、約１０°から約４５°の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項６】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項７】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項８】
シリンダボアを形成する円筒状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置台に載置し、
前記シリンダボア内に電極を配置し前記シリンダ内周面と前記電極との間に環状の処理液流路を形成し、
前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有するシール部材を前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接して前記処理液流路の一方側の端部の断面積を絞り、
前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流し、
前記電極と前記シリンダブロックとの間に電位差を発生し前記シリンダ内周面にめっき処理を施すことを特徴とするシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項９】
前記シール部材は、前記シリンダボア側に面取りが施されていることを特徴とする請求項８に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１０】
前記シール部材は、前記シリンダ内周面から前記処理液流路に向かって約０．５ｍｍから約３ｍｍ突出する内径を有することを特徴とする請求項８または９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１１】
前記シール部材は、前記シリンダ内周面から前記処理液流路に向かって約０．５ｍｍから約２．５ｍｍ突出する内径を有することを特徴とする請求項８または９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１２】
前記シール部材は、６０°以下の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１３】
前記シール部材は、約１０°から約４５°の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１４】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１５】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１】
シリンダボアを形成する円筒形状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置自在な載置台と、
前記シリンダボア内に配置され前記シリンダ内周面との間に環状の処理液流路を形成する電極と、
前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接され前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有し前記処理液流路の断面積を絞る環状のシール部材と、
前記シリンダボアの他方側にめっき処理液を送給し前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流動させるめっき処理液供給装置と、を備えたことを特徴とするシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項２】
前記シール部材は、前記シリンダボア側に面取りが施されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項３】
前記シール部材は、前記シリンダ内周面から前記処理液流路に向かって約０．５ｍｍから約３ｍｍ突出する内径を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項４】
前記シール部材は、６０°以下の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項５】
前記シール部材は、約１０°から約４５°の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項６】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項７】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理装置。
【請求項８】
シリンダボアを形成する円筒状のシリンダ内周面を有するシリンダブロックを載置台に載置し、
前記シリンダボア内に電極を配置し前記シリンダ内周面と前記電極との間に環状の処理液流路を形成し、
前記シリンダ内周面に比べて小径な開口を有するシール部材を前記シリンダボアの一方側の開口縁に当接して前記処理液流路の一方側の端部の断面積を絞り、
前記処理液流路の他方側から一方側に向けてめっき処理液を流し、
前記電極と前記シリンダブロックとの間に電位差を発生し前記シリンダ内周面にめっき処理を施すことを特徴とするシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項９】
前記シール部材は、前記シリンダボア側に面取りが施されていることを特徴とする請求項８に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１０】
前記シール部材は、前記シリンダ内周面から前記処理液流路に向かって約０．５ｍｍから約３ｍｍ突出する内径を有することを特徴とする請求項８または９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１１】
前記シール部材は、前記シリンダ内周面から前記処理液流路に向かって約０．５ｍｍから約２．５ｍｍ突出する内径を有することを特徴とする請求項８または９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１２】
前記シール部材は、６０°以下の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１３】
前記シール部材は、約１０°から約４５°の面取り角度で面取りされたことを特徴とする請求項９に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１４】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約４０ｃｍ／秒から約１６０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【請求項１５】
前記処理液流路における前記めっき処理液の平均流速が約７０ｃｍ／秒から約１３０ｃｍ／秒であることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載のシリンダブロックのめっき処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１２２２０４（Ｐ２０１１−１２２２０４Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０６１４（Ｐ２００９−２８０６１４）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
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