预电镀方法和表面处理装置的制作方法

专利名称：预电镀方法和表面处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对要被处理的物体的表面进行预电镀的方法，例如，在电镀加工之 前对发动机气缸体的缸内周表面进行预电镀，同时还涉及一种执行该预电镀方法的表面 处理装置。
背景技术：
传统地，日本专利申请平开第9-3687号(专利公报l)揭示一种在对气缸体的气缸内 周表面进行预电镀的加工中加热气缸体的方法。在这种加热方法中，储存在气缸体的气 缸孔中的处理液通过设置在气缸孔中的加热器被加热。
但是，在作为与气缸盖结合的气缸体的气缸孔的内周表面的预电镀加工的阳极电解 浸蚀处理中，电极被设置在气缸孔中，因此就难以在气缸孔中安装加热器，如以上专利 公报l所揭示的。
当加热器不安装在气缸体的气缸孔中时，温度倾向于在气缸内周表面的对应于靠近 具有低温的工作安装台(工作支撑基部)的部分，具有高冷却效果的薄壁部分，以及形 成冷却片的部分的每个位置下降。从而，当对气缸内周表面进行阳极电解浸蚀处理作为 预电镀加工时，浸蚀深度在低温位置处减小，因此，在电镀中可能会发生电镀附着性和 均匀性的降低。

发明内容
鉴于上述的情况，本发明的目的在于提供一种能够通过均匀地将要被处理的物体的 表面温度控制在用于预电镀加工的反应温度，能够优化预电镀加工的预电镀方法和表面 处理装置。
一方面，根据本发明提供一种通过使用配备有电极的表面处理装置来对要被处理的
物体表面进行预电镀的方法，从而实现这个或者其他目的，该方法包括步骤
定位电极，使得其面向要被处理的物体的表面； 将处理液导引到电极和要被处理的物体的表面之间；
4为电极和要被处理的物体通电；
在预电镀加工中将空气从其的外部吹到要被处理的物体上；和 将要被处理的物体的表面加热到预电镀加工的反应温度。 在该预电镀方法中，预电镀加工可以由电解浸蚀处理组成。
在本发明的另一个方面中，也提供有一种用于预电镀要被处理的物体的表面的表面 处理装置，该装置包括
电极，该电极被定位为面向要被处理的物体的表面，处理液在该位置上被导引 到电极和要被处理的物体的表面；
用于为电极和要被处理的物体通电的电源单元；和
包括热空气鼓风构件的热空气产生单元，该热空气鼓风构件配备有用于将空气从其 的外部吹到要被处理的物体上从而将要被处理的物体的表面加热到预电镀加工的反应温 度的热空气鼓风口。
在该方面中，预电镀加工可以是电解浸蚀处理。
优选的是，要被处理的物体是气缸体或者是具有冷却片的空气冷却发动机的气缸， 并且要被处理的表面是气缸体或者气缸的气缸内周表面。
可以期望的是，可以移动热空气鼓风构件以将热空气吹到要被处理的物体的表面的 低温位置上。
多个热空气鼓风口可以被设置在围绕着要被处理的物体的多个位置上。 根据具有上述特征的本发明的预电镀方法和表面处理装置，通过从物体的外部吹热 风，要被处理的物体的表面被加热到用于预电镀加工的反应温度。从而，要被处理的表 面的温度能够被控制在用于预电镀处理的反应温度。因此，能够优化要被处理的表面的 预电镀，并且能够提高电镀附着性和电镀均匀性。
将通过以下参考附图的说明中更清楚本发明的性质和进一步的特性特征。


在附图中-
图l是显示根据本发明的第一实施例的表面处理装置的整体配置的说明图； 图2是说明图1中显示的装置的电极和工作安装台的周围的侧剖视图； 图3是说明作为要被图1所示装置处理的物体的、与气缸盖结合的气缸体的侧剖视图； 图4是描述当热空气吹到气缸体时气缸内周表面的每一部分的温度变化的图表；图5是描述当没有热空气吹到气缸体时气缸内周表面的每一部分的温度变化的图表；
和
图6是显示根据本发明的第二实施例的表面处理装置的整体配置的说明图。
具体实施例方式
以下将参考

本发明的优选实施例。另外，应该指出，这里，参考附图或者在 装置的实际安装状态中会使用到术语"上""下""右""左"等类似术语。 [第一实施例(图1到5)]
参考图1和2，表面处理装置10用于通过强制地将处理液(预电镀液或者电镀液)导引 到并且流到气缸内周表面106，并且使气缸电极12和气缸体100通电，以高速对发动机气缸 体100的气缸内周表面106进行预电镀或者电镀。表面处理装置10包括配备有圆柱形电极 12和第一密封构件11的电极单元13;包括定位销14、作为连接构件的插销(connector pin) 15以及第二密封构件16的工作安装基部或者台17;工件保持夹具或者固定器18;配备有第 三密封构件19的闭合单元20;处理液供应单元28;电源单元29;和作为热空气产生单元的 热空气鼓风机30。
与图3所示的气缸盖104结合的气缸体100由铝合金铸造。气缸体100包括气缸101，曲 柄箱102和气缸盖104，并且气缸孔103被形成在气缸101中。气缸盖104包括在其中形成且 在气缸孔103—端(上端)关闭的燃烧室105。因此，气缸101的气缸孔103与气缸盖104的 燃烧室105连通。通过表面处理装置10预电镀或者电镀气缸孔103的气缸101的内周表面 106。
气缸体100用于空气冷却发动机，具体地，包括气缸101和设置到气缸盖104的外壁的 冷却片114。冷却片114将气缸101和气缸盖104中的热量放射到空气中，并且冷却片114有
效地将热量从外部送到气缸体内。
吸气和排气阀端口107形成到气缸盖104，并且用于吸气/排气阀的阀座108被安装在吸 气/排气阀端口107上。阀座108由铁金属制成，并且在铸造气缸体100和气缸盖104时被结 合(插入)，或者在气缸体100和气缸盖104铸造之后被压入。阀座108的阀座面109被设置 为指向燃烧室105。
具有开口部分111的油道112被形成在气缸体100中。油道112的一端与气缸内周表面 106连通，并且油道112的另一端与曲柄箱面110连通。在发动机运行时，从油道112供应到 气缸孔103内的油润滑气缸内周表面106和沿其滑动的活塞(未显示)。
6如图1和2所示，圆柱形电极12形成有用于将处理液导引到并且流到圆柱形电极12内的 内处理液通道21，并且被连接到如下所述的电源单元29。当气缸体100被安置在工作安装基部17上时，圆柱形电极12被从气缸体100的曲轴箱面 侧插入气缸体100的气缸孔103内。在这种状态下，外处理液通道22被形成在圆柱形电极12 的外周表面23和气缸体100的气缸内周表面106之间。内处理液通道21和外处理液通道22在作为气缸盖104侧的端部的圆柱形电极12的上端 24侧彼此连通，并且内处理液通道21和外处理液通道22通过泵33A和泵33B被连接到处理液 槽34，从而强制地循环和导引处理液。第一密封构件11通过与圆柱形电极12的上部螺纹结合的安装螺栓27安装到圆柱形电 极12的上部。在圆柱形电极12被设置在气缸体100的气缸孔103中的状态下，第一密封构件 11被设置在气缸盖104的燃烧室105中，从而对安装到气缸盖104的阀座108的阀密封面109 (图3)进行密封。通过与圆柱形电极12的上部螺纹结合的安装螺栓27，第一密封构件ll被附接到圆柱形 电极12的顶部。当圆柱形电极12被插入气缸体100的气缸孔103时，第一密封构件ll被设置 在气缸盖104的燃烧室105内，从而对适配到气缸盖104的阀座108的阀密封面109 (见图3) 进行密封。圆柱形电极12通过安装基部附接板35向下延伸并且被可拆卸地安装到圆柱形电极保 持器构件36，其中，安装基部17被安装在该安装基部附接板35上。电极保持器构件36被固 定到保持器安装夹具37上，该保持器安装夹具37然后通过基部平台40被基部台41保持。与外处理液通道22连通的外处理液通道39形成在电极保持器构件36和保持器构件安 装夹具37之间。连接到内处理液通道21的内处理液通道38被形成在电极保持器构件36内。 内处理液通道38通过泵33A被连接到处理液槽34，并且外处理液通道39通过泵33B被连接到 处理液槽34。处理液供应单元28包括内处理液通道21、 38,外处理液通道22、 39，泵33A、 33B和处理液槽34。通过启动泵33B，处理液槽34中的处理液(例如预电镀液)依次流动和循环通过外处 理液流道39、 22，内处理液流道21、 38，泵33A和处理液槽34。通过启动泵33A，处理液槽 34中的处理液(例如电镀液)依次流动和循环通过内处理液流道38、 21，外处理液流道22、 39，泵33B和处理液槽34。如图2所示，工作安装基部17与气缸体100的曲轴箱面110接触，使得气缸体100被安装 在其上。此时，插在工作安装基部17中的定位销14与形成在气缸体100的曲轴箱面110的定 位销孔(knock pin hole) 115接合，从而将气缸体100定位在工作安装基部17上。此时，例如，安装在工作安装基部17上的由树脂制成的圆柱形第二密封构件16被定位成抵靠气缸 体100的气缸内周表面106的下端"A"，从而密封下端"A"。当气缸体100被安装在工作安装基部17时，位于工作安装基部17中的插销15被适配进 气缸体100中的油道112的曲轴箱面侧上的一端。具有诸如安装在其的外周上的O型密封环 的密封构件的中空结构的插销15被液密性地适配进油道112的一端。另外，插销15被连接 到未显示的软管机构，清洁水或者空气通过该软管机构而被供应，从而将清洁水或者空气 供应到油道l 12，外处理液通道22和内处理液通道21中。通过操作未显示的空气缸，工件保持夹具18上下移动，将气缸盖1Q4的顶面113按压到 工作安装基部侧，并且将与气缸盖104结合的气缸体100夹在工作安装基部17和工件保持夹 具18之间。在其前端配备有第三密封构件19的闭合单元20被可滑动地设置在工件保持夹具 18上，从而闭合夹在工作安装基部17和工件保持夹具18之间的、与气缸盖104结合的气缸 体100的油道112中的开口部分111。图1中所示的电源单元29的一端通过保持器构件安装夹具37和电极保持器构件36被连 接到圆柱形电极12。电源单元29的下端被连接到工作安装台17并且被连接到安装在工作安 装台17上的气缸体100。当表面处理装置10用作预电镀装置时，电源单元29为圆柱形电极12和气缸体100通电， 以致气缸体100作为正极，圆柱形电极12作为负极。当表面处理装置10用作电镀装置时，电源单元29为圆柱形电极12和气缸体100通电， 以致圆柱形电极12作为正极，气缸体100作为负极。当表面处理装置10用作预电镀装置且进行作为预电镀的阳极电解浸蚀(例如，日本特 愿公开第2005-206948)时，通过阳极电解浸蚀的气缸内周表面106的浸蚀深度取决于气缸 体内周表面106的温度。在将阳极电解浸蚀应用到气缸体100的气缸内周表面106中，热空气鼓风机30将热风吹 到气缸内周表面106上，从而加热气缸内周表面106。热空气鼓风机30配备有用于产生50至20(TC的热空气的加热体31，和具有为加热体31 设置的空气鼓风口 (air blowing opening)的热空气鼓风构件32，由加热体31产生的热 空气通过其从气缸体100的外部被直接吹到气缸体100上。气缸体100的气缸内周表面106利 用来自热空气鼓风构件32的热空气而被加热到预电镀(阳极电解浸蚀)加工的反应温度。 来自热空气鼓风构件32的热空气鼓风口的热空气被吹到对应于气缸内周表面106的低温位 置的气缸体100的外部(外壁)上，并且气缸内周表面106的温度在阳极电解浸蚀反应温度 变得均匀，因此气缸内周表面106的浸蚀深度变得均匀。在上述结构中，可以定位每个都具有一个热空气鼓风口的多个热空气鼓风构件32，或 者可以定位具有多个热空气鼓风口的单个热空气鼓风构件32。利用热空气鼓风机30将热空气吹到气缸体100上，直到紧接着气缸体100被设定到表面 处理装置10之后通过表面处理装置10的阳极电解浸蚀处理被完成为止。在紧接着气缸体 IOO被设定到表面处理装置IO之后的短时间(例如，IOO秒)内，在气缸体100的气缸内周 表面106的低温下，热空气被从热空气鼓风构件32吹到对应于最靠近工作安装台17的下端 "A"的气缸体100的外壁上，因为下端"A"的温度低于气缸内周表面106的中心部分"B" 和上端部分"C"的温度。当紧接着气缸体100被设定到表面处理装置10之后的短时间被流逝时，热空气被吹到 在气缸体100中形成有冷却片114和薄壁部的部分上，因为对应于形成有冷却片114和薄壁 部的部分的气缸体100中气缸内周表面106的中心部分"B"和上端部"C"的温度降低。根据阳极电解浸蚀处理的反应时间，热空气鼓风构件32也可以通过利用包括图1中的 点划线所示的电动机42、螺钉43和螺母44的移动单元而灵活可动。具体地，热空气鼓风构 件32可以被构造为螺钉43被紧紧地抵靠到安装在底座40上的电动机42，并且螺母44被附接 到热空气鼓风构件32且被可螺合地安装在螺钉43上。在阳极电解浸蚀处理的初始阶段中， 鼓风构件32的热空气鼓风口被定位在对应于气缸内周表面106的下端"A"的气缸体100的 外壁上。其次，电动机42被驱动以将热空气鼓风构件32移动到冷却片114形成在气缸体100 中的位置。接下来，将说明本实施例的操作。如图2所示，与气缸盖104结合的气缸体100被安装在工作安装基部17上，且曲轴箱面 IIO垂直指向下。此时，工作安装基部17的定位销14被适配进气缸体100的定位销孔115中， 从而定位气缸体100并且将工作安装基部17的插销15液密性地适配进气缸体100的油道112 的曲轴箱面侧的端部。在这种状态下，曲轴箱面110与工作安装台17接触。另外，圆柱形电极12被插入气缸 体100的气缸孔103内，第一密封构件11与附接到气缸盖104的阀座108的阀座面109接触(图 3)，并且第二密封构件16与气缸内周表面106的下端"A"接触。工件保持夹具18通过操作空气缸被下降，并且按压与气缸盖104结合的气缸体100的顶 面113，从而将气缸体100夹在工件保持夹具18和工作安装基部17之间。此时，附接到圆柱 形电极12的上端24的第一密封构件11与附接到气缸盖104的阀座108的阀座面109压力接 触，从而密封阀座面109。同时，安装在工作安装基部17上的第二密封构件16与气缸内周 表面106的下端"A"压力接触，从而密封下端"A"。9在下面的步骤中，闭合单元20滑动抵靠工件保持夹具18，并且安装在闭合单元20上的 第三密封构件19闭合气缸体100的油道112中的开口部分111。根据上述一系列的操作，与 气缸盖104结合的气缸体100被设定到电镀装置10上。在气缸体100被安装到表面处理装置10的状态下，连续为气缸体100的气缸内周表面 106实施预电镀加工和清洗加工。另一方面，在气缸体100被安装到另一个表面处理装置10 的状态下，连续为气缸体100的气缸内周表面106进行电镀处理和清洗处理。在预电镀的加工中，执行上述的阳极电解浸蚀处理。在阳极电解浸蚀处理中，使用诸 如磷酸、硫酸和氨基磺酸(sulfamic acid)的电解质作为处理液，并且在使用中，通过 操作泵33B，处理液从外处理液通道22流到内处理液通道21 (图l)。在这种状态下，电源 单元29为圆柱形电极12和气缸体100通电，从而圆柱形电极12成为负极且气缸体100成为正 极。因此，通过浸蚀(腐蚀)处理使气缸体100的气缸内周表面106变得粗糙，并且粗糙表 面的固着效应会增大电镀膜在气缸内周表面106上的附着性。另一方面，在电镀加工中，使用与用于预电镀加工类似的表面处理装置，通过选择预 定的处理液和通电条件，电镀膜被形成在气缸体100的气缸内周表面106上。但是，在这种 电镀处理中，处理液通道和正、负极与预电镀处理中相反。即，通过操作泵33A，处理液 从内处理液通道21流到外处理液通道22，并且进行通电从而圆柱形电极12成为正极和气缸 体100成为负极。预电镀加工(阳极电解浸蚀处理)和电镀加工的处理液通道彼此不同的原因在于预电 镀加工需要尽可能小的处理液流速，从而通过增大气缸体100的气缸内周表面106的反应温 度来改善浸蚀。因此，作为确定地将处理液与气缸内周表面106接触的一种方法，处理液 从外处理液通道22流到内处理液通道21。另一方面，电镀加工在气缸内周表面106上需要 尽可能大的处理液流速，从而提高电镀膜的膜形成速度。因此，处理液从内处理液通道21 流到外处理液通道22。完成每个预电镀和电镀加工之后，中止供应处理液和电(通电)，然后在气缸体被安 装到电镀装置10的状态下实施清洗加工。在任何油道112都没被形成在气缸体100中的情况 下，通过操作未显示的水泵，清洗水从未显示的水槽被直接供应到内处理液通道21和外处 理液通道22，从而清洗气缸体100的气缸内周表面106。另一方面，在油道112已经被形成在气缸体100中的情况下，使用油道112供应清洗水。具体地，在完成预电镀或者电镀之后，启动水泵以通过软管机构将清洗水从水槽供应 到插销15和油道112，然后使清洗水继续从油道112流到外处理液通道22和内处理液通道 21，从而同时清洗油道112和气 内周表面106。使用后的清洗水通过外处理液通道22、 39和内处理液通道21、 38而被导引到处理液槽 34。此时要被供应的清洗水的量被调节为与由于加热处理液的水的蒸发量相同。因此，处 理槽34的液体浓度保持不变。在完成清洗加工之后，未显示的阀被切换，并且空气被供应 到油道112，从而排出积聚在油道112中的清洗水。在预电镀或者电镀处理中，清洗水充满从软管机构至插销15的部分。因此，即使处理 液进入油道112，由于清洗水的压力到达插销15，处理液不会进入插销15和软管机构内。在预电镀加工(阳极电解浸蚀处理)中，热空气通过热空气鼓风机30的热空气鼓风口 32被吹到气缸体100的外壁上，特别地，吹到对应于气缸内周表面106的下端"A"的外壁， 从而将气缸内周表面106的温度升高到阳极电解浸蚀加工的反应温度。图4和5说明紧接着阳极电解浸蚀被应用到气缸体100的气缸内周表面106开始之后的 IOO秒中，气缸内周表面106的下端"A"、中心部分"B"和上端部"C"的温度改变的测量 结果。图5是描述当没有利用热空气鼓风机30将热空气吹到气缸体100上时的阳极电解浸蚀 处理的结果的图表。此时，处理液温度是85'C，处理液流速是20cm/秒，并且从电源单元 29供应到圆柱形电极12和气缸体100的电流密度是70A/dm2。此时，因为热空气没被吹到气 缸体100上，所以气缸体100的气缸内周表面106的下端"A"的温度低于其他的中心部分"B" 和上端部"C"的温度，并且因此，气缸内周表面106的下端"A"的浸蚀深度小于其他的 中心部分"B"和上端部"C"。另一方面，图4是描述在具有热空气鼓风机30的空气鼓风口的热空气鼓风构件32被定 位在对应于气缸内周表面106的下端"A"距离气缸体100的外壁大约10cm的位置、并且热 空气以1.75mV分钟、以18(TC被吹到气缸体100的外壁上的状态下，阳极电解浸蚀处理的结 果的图表。处理液温度、处理液流速和电流密度与图5的相似，在这种状态下，气缸体IOO 的气缸内周表面106的下端"A"的温度升高并且达到与其他中心部分"B"和上端部"C" 相同的温度，因此，气缸内周表面106的温度均匀。因此，在气缸体100的气缸内周表面106 中的浸蚀深度与在下端"A"、上端"B"和上端部"C"上的深度相同。根据上述特征的实施例，将得到以下优点和效果(1)和(2)。 (1)在作为预电镀处理的气缸体100的缸内周表面106的阳极电解浸蚀处理中，热空 气通过热空气鼓风构件32的热空气鼓风口被从气缸体100的外部吹到气缸体100上，从而气 缸体100的气缸内周表面106被加热到阳极电解浸蚀处理的反应温度，因此可以将气缸内周 表面106的温度控制到反应温度。所以，能够实现气缸内周表面106的阳极电解浸蚀处理的 优化，并且能够使气缸内周表面106的浸蚀深度均匀，从而提高气缸内周表面106的电镀附11着性和电镀均匀性。(2) 由于紧接着气缸体100被设定到表面处理装置10之后，热空气鼓风机30将热空气 直接吹到气缸100上，所以热空气鼓风机30能够被用于在预电镀处理之前进行除油处理且 能够干燥附着在气缸体的外壁的除油液体。因此，能够防止除油液体腐蚀气缸体IOO。[第二实施例(图6)]图6图示根据本发明的表面处理装置的第二实施例。在第二实施例中，用相同的参考 标号表示与第一实施例相同的部分并且这里简化或者省略对其的说明。根据第二实施例的电镀装置50与根据第一实施例的表面处理装置10的不同之处在于 热空气鼓风机30的热空气鼓风口被设置在多个位置上，例如，在围绕着设定到电镀装置50 的气缸体100的彼此面向的两个位置上，还在于热空气被同时从热空气鼓风口吹到气缸体 IOO上。根据该第二实施例，能够获得第一实施例的优点(1)和(2)以及下列优点(3)。(3) 热空气鼓风机30的热空气鼓风构件32的热空气鼓风口被设置在多个围绕着气缸 体100的位置上，并且气缸体100同时被来自多个热空气鼓风口的热空气加热。因此，气缸 体100的气缸内周表面106能够在作为预电镀处理的阳极电解浸蚀处理期间被很快加热到 均匀的温度。进一步应该指出，本发明不局限于所述实施例，而可以采用多种其他的改变和修改而不背离附加的权利要求的范围。例如，虽然在本实施例中，要被处理的物体是与空气冷却发动机的气缸盖结合的气缸体，但是本发明还可以被应用到在冷却发动机中与气缸盖分离的气缸体或者气缸。
权利要求
1.一种通过使用配备有电极的表面处理装置对要被处理的物体的表面进行预电镀的方法，包括如下步骤使电极定位成面向所述要被处理的物体的表面；将处理液导引到所述电极和所述要被处理的物体的表面之间；为所述电极和所述要被处理的物体通电；在预电镀加工中将空气从所述要被处理的物体的外部吹到所述要被处理的物体上；将所述要被处理的物体的表面加热到用于所述预电镀加工的反应温度。
2. 如权利要求l所述的预电镀方法，其特征在于，其中， 所述预电镀加工由电解浸蚀处理组成。
3. —种用于对要被处理的物体的表面进行预电镀的表面处理装置，其特征在于，包括电极，该电极被定位成面向要被处理的物体的表面，其中处理液被导引到所述电极 和所述要被处理的物体的表面之间；用于为所述电极和所述要被处理的物体通电的电源装置；和包括热空气鼓风构件的热空气产生单元，该热空气鼓风构件配备有用于将空气从所 述要被处理的物体的外部吹到所述要被处理的物体上以将所述要被处理的物体的表面加 热到用于所述预电镀加工的反应温度的热空气鼓风口。
4. 如权利要求3所述的表面处理装置，其特征在于，其中，所述预电镀加工是电解浸蚀处理。
5. 如权利要求3所述的表面处理装置，其特征在于，其中，所述要被处理的物体是气缸体或者是具有冷却片的气冷发动机的气缸，并且要被处 理的表面是所述气缸体或者所述气缸的气缸内周表面。
6. 如权利要求3所述的表面处理装置，其特征在于，其中，所述热空气鼓风构件可以移动，以将热空气吹到所述要被处理的物体的表面的低温位置。
7.如权利要求3所述的表面处理装置，其特征在于，其中， 多个热空气鼓风口被设置在围绕着所述要被处理的物体的多个位置处。
全文摘要
在一种通过使用配备有电极的表面处理装置来预电镀要被处理的物体的表面的方法中，电极被定位为面向要被处理的表面，处理液被导引到电极和要被处理的物体的表面之间，使电极和要被处理的物体表面通电，在预电镀加工中热空气从其的外部被吹到要被处理的物体上，并且要被处理的物体的表面被加热到预电镀加工的反应温度。
文档编号C25D5/08GK101613866SQ20091015239
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者国冈诚也, 村松仁, 河合真, 石桥亮, 铃木伸行, 麻生智广 申请人:铃木株式会社