专利名称：用于气缸体的电镀预处理装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于气缸体的电镀预处理装置和方法，该装置和方法通过密封气
缸内壁表面的一端并循环处理液从而执行气缸体内气缸的气缸内壁表面的电镀预处理。
背景技术：
存在许多气缸体的生产方法，这些方法包括用电镀膜涂敷气缸内壁表面。
例如，如
图1所示，根据专利文献l(日本专利公开No. 9-13193)的技术包括电镀 预处理步骤，其中所需数量的处理液依靠泵103被提供给气缸体100中的气缸101的气缸 内壁表面102，然后停止泵103，并且使阀104和105关闭，以便将处理液保持在气缸101内 经过预定时间，由此执行电镀预处理。在随后的电镀步骤中，气缸内壁表面102的一端用密 封夹具(图1中未示出)密封，然后电镀液依靠泵103被供应到气缸101内并在气缸101 中循环，以执行电镀处理。 此夕卜，如图2所示，专利文献2和3 (日本专利公开No. 2000-192284和 2000-192285)所公开的技术包括电镀预处理步骤，在该步骤中，气缸体100的气缸内壁表 面102的一端用密封夹具106密封，处理液被引入气缸内壁表面102，并且在电极107和气 缸体100之间施加电压来执行电镀预处理。 然而，在专利文献1所描述的电镀预处理中，因为气缸内壁表面102的一端开放， 所以电镀预处理中产生的反应气体流动到气缸体100外。如果反应气体是有毒气体，它会 腐蚀设备或者对操作者的健康造成不利影响。 在专利文献2和3中描述的电镀预处理中，电镀预处理中产生的反应气体108可 能积聚在气缸101的气缸内壁表面102附近，损害导电性或者阻碍充满处理液，从而使电镀 预处理可能不充分。
发明内容
本发明是鉴于如上所述的情况而做出的。本发明的目标在于提供一种用于气缸体
的电镀预处理装置和方法，该装置和方法防止反应气体排放到工作环境，并防止反应气体
积聚在气缸内壁表面和电极之间的间隙流道内，以避免诸如通电不充分之类的问题出现。 为实现上述目的，本发明提供了一种用于气缸体电镀预处理的装置，该装置包括
密封气缸体内气缸的气缸内壁表面一端的密封夹具，以及进行气缸内壁表面电镀预处理
的电极，该电极被布置成面对气缸内壁表面，该电极在气缸内壁表面和电极外表面之间形
成间隙流道(g即flow channel),电极具有形成于其内部的内电极流道(in-electrode
flowcha皿el)，间隙流道经由形成在间隙流道内最靠近密封夹具位置处的连通孔与内电极
流道连通，间隙流道适于将处理液引入至气缸内壁表面，并使处理液从中穿过流向密封夹
具，内电极流道适于接收已经经过连通孔的处理液并使该处理液从中流过。 进一步地，本发明还提供一种用于在电镀之前预处理气缸体的方法，该方法包括
密封气缸体内气缸的气缸内壁表面的一端，将电极布置成面对气缸内壁表面，以便在气缸内壁表面和电极的外表面之间形成间隙流道，电极具有形成在其内部的内电极流道，间隙
流道经由形成在间隙流道内最靠近密封夹具位置处的连通孔与内电极流道连通，并将处理
液引入到间隙流道，从而使处理液从间隙流道中流向密封夹具，然后经过连通孔流入内电
极流道。根据本发明的用于气缸体的电镀预处理装置和方法在执行气缸内壁表面电镀预处
理之前用密封夹具密封气缸内壁表面的一端。因此，密封夹具防止在电镀预处理中产生的
反应气体排放到工作环境，并防止处理液流到气缸内壁表面以外的其他部分处。 此外，从气缸内壁表面和电极之间的间隙流道中流向密封夹具的处理液在最靠近
密封夹具的最高位置处流入内电极流道。因此，间隙流道中产生的反应气体被排入到内电
极流道中。因此，反应气体在间隙流道内的积聚得以被防止，并且避免了诸如通电不充分之
类的问题。 附图简要说明 图1是用于说明传统的电镀预处理的示意图；
图2是用于说明另一种传统电镀预处理的示意图； 图3是处理装置的整体主视图，根据本发明实施例的用于气缸体的电镀预处理装 置被应用于该处理装置； 图4是图1所示处理装置内的电极、空气接头及其附近的剖视图； 图5是彼此分离(出于等待状态)的图4所示空气接头与密封夹具的剖视图； 图6是彼此联结的图4所示的空气接头与密封夹具以及空气接头气缸的剖视图； 图7包括图2所示密封夹具的横剖面图，其中，图7显示了密封构件膨胀的状态； 图8包括如图2所示密封夹具的横剖面图，其中，图8显示了密封构件收縮时的状
态； 图9为图4所示密封夹具及该夹具附近区域在密封夹具的密封构件处于膨胀状态 时的放大剖视图； 图10是显示电解蚀刻中对于不同处理液流速的电压变化的图表； 图11是显示电解蚀刻中对于不同的处理液流速的电镀膜附着的表格；以及 图12是显示阳极氧化处理中对于不同的处理液流速的电压变化的图表。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。然而，本发明不局限于该实施例。
图3是处理装置整体的主视图，根据本发明实施例的用于气缸体的电镀预处理装 置即被应用于该处理装置。图4是图3所示处理装置中的电极、空气接头及其附近的剖视 图。 图3所示的处理装置10包含装置主单元11、电极12、密封夹具13、工件保持夹具 14、空气接头15、夹具缸(clamp cylinder) 16和电极缸17。处理装置10用密封夹具13 (图 4所示)密封气缸内壁表面3的靠近发动机气缸体1的曲轴箱表面5的一端，将处理液(电 镀预处理液体或电镀液)引导到气缸内壁表面3，并使用被定位成面对气缸内壁表面3的电 极12来在短暂的时间内执行气缸内壁表面3的处理(电镀预处理或电镀处理)。
依据该实施例，气缸体1是用于V型多缸发动机的V型气缸体。多个气缸2以预 定角度布置在气缸体1内，处理装置10同时执行对所述多个气缸2的气缸内壁表面3的电
4镀预处理或电镀处理。因此，作为，比方说，用于气缸体1的电解蚀刻装置和阳极氧化处理 装置，处理装置10为用于气缸体1的电镀预处理装置和/或用于气缸体1的电镀装置。
此外，如图5和6所示，在气缸体1中，与曲轴箱(未显示)协作来支承曲轴 (crankshaft)(未显示)的曲轴轴颈(crank journal) 6靠近各个气缸2的气缸内壁表面3 的更靠近曲轴箱表面5的端部布置。如果气缸2伸入气缸体1内部的距离不长，曲轴轴颈 6则碍事地突向气缸内壁表面3的更靠近曲轴箱表面5的端部附近的气缸2的内部。
如图3所示，处理装置10的装置主单元11被安装并固定在基座18上，并且具有 工件底座19，气缸体1安装在工件底座19上。气缸体1被安装在工件底座19上，缸头表面 4面向下。在装置主单元ll内，能够被夹具缸16升降的工件保持夹具14被安装在工件底 座19上方。工件保持夹具14具有夹钳(未显示)。当工件保持夹具14处于降下位置时， 工件保持夹具14抵靠安装在工件底座19上的气缸体1的曲轴箱表面5。在此位置，工件保 持夹具14的夹钳夹紧气缸体1的靠近曲轴箱表面5的部分，从而使气缸体1被夹持在工件 底座19和工件保持夹具14之间。 此时，如图3和图5中用双点划线所示，空气接头15从更靠近曲轴箱表面5的端 部插入气缸体1中，并且保持在等待位置上。在该位置上，空气接头15以一定距离面对位 于电极12上端的密封夹具13。 电极12由电极支持部20支持，电极支持部20被附接至安装在装置主单元11内 的电极缸17。当电极缸17向前移动时，电极12从气缸内壁表面3的更靠近缸头表面4的 端部插入气缸体1的气缸2内；当电极缸17向后移动时，电极12从气缸2縮回。在图3 中，左侧电极12处于插入位置，而右侧电极12处于縮回位置。当电极12被插入气缸体1 的气缸2中时，安装在流道体(flow channel block) 66上的诸如硅橡胶片之类的的密封环 21 (图4)与气缸体1的缸头表面4接触，以便密封气缸内壁表面3的更靠近缸头表面4的 端部(气缸内壁表面3的另一端部)。 流道体66与电极支持部20 —体构成，并且借助电极缸17随电极支持部20和电 极12移动，并与电极支持部20的外表面配合形成处理液的流道67。处理液的流道还形成 在电极12中(该流道被称为内电极流道)。 参照图3到5，密封夹具13被布置在电极12的上端上，作为驱动机构使密封夹具 13的密封构件33动作的空气接头15被安装在工件保持夹具14上，与密封夹具13分离，并 且位于密封夹具13和电极12的上方。 当电极缸17向前移动时，电极12以及密封夹具13被从气缸内壁表面3的更靠近 缸头表面4的端部插入气缸中。因此，没有必要将密封夹具13设计成在插入到气缸中期间 避免与图5和6所示的曲轴轴颈6碰撞。因此，密封夹具13的密封构件33具有接近于气 缸内壁表面3直径的外径，或者换句话说，具有略小于气缸内壁表面3直径的外径，这样，下 文所述密封构件33的膨胀或收縮量得以减少。 空气接头15将空气供应给密封构件33，所述充当使密封夹具13的密封构件33动 作的工作流体。如图6所示，空气接头15被附接至固定到工件保持夹具14上的空气接头 缸29上，并且能够随着空气接头缸29的向后移动而在图4和6所示的突出位置和图3和 图5中点划线所示的等待位置之间移动。具体地说，当空气接头缸29向前运动时，空气接 头15从图5所示的等待位置向气缸2移动，并且能够与图4和6所示的插入气缸2的密封夹具13联结。 更具体地说，在电极12被插入气缸体1的气缸2中以后，空气接头15在空气接头 缸29前移时抵靠并联结至密封夹具13，作为工作流体的空气经空气接头15的主空气联结 器22供应给密封夹具13的密封构件33，该过程将在下文详细描述。结果，密封构件33仅 在径向上膨胀，以与气缸体1的气缸内壁表面3接触，从而密封气缸内壁表面3的更靠近曲 轴箱表面5的端部( 一端)。当停止向密封构件33供应空气致使密封构件33收縮时，空气 接头缸29后移使空气接头15縮回到等待位置。 如图5和6所示，附接至空气接头15的主空气联结器22和以后描述的辅助空气 联结器58被定位成不与气缸体1的曲轴轴颈6碰撞或者干涉。 处理液管23B被连接到图3和4所示的流道体66并且配备有流体馈送泵24B。在 气缸体1的气缸内壁表面3的更靠近曲轴箱表面5的端部被密封夹具13密封的状态下，流 体馈送泵24B将存储在化学药剂罐25内的处理液(电镀预处理液)经处理液管23B和由 电极支持部20与流道体66所限定的流道67输送到由电极12和气缸内壁表面3限定的间 隙流道27，并且使处理液沿间隙流道27向上流动。然后，已经流过间隙流道27的处理液流 过形成在密封夹具13和电极12之间的缝隙26，到达内电极流道12A，沿内电极流道12A向 下流动，然后经处理液管23A(稍后描述)返回化学药剂罐25。 处理液管23A连接至电极支持部20并配备有流体馈送泵24A。在气缸体1的气缸 内壁表面3的更靠近曲轴箱表面5的端部被用密封构件33的状态下，流体馈送泵24A将存 储在化学药剂罐25内的处理液(电镀液)经处理液管23A和电极支持部20馈送到电极12 的内电极流道12A。馈送到内电极流道12A的处理液向上流过内电极流道12A，经形成在密 封夹具13的密封底板34 (稍后描述)和电极12之间的缝隙26，向下流过电极12的外表面 和气缸体1的气缸内壁表面3所形成的间隙流道27以及电极支持部20和流道体66所限 定的流道67，然后经处理液管23B回到化学药剂罐25。处理液管23A和23B为可弯曲的柔 性软管。 如图3和4所示，可弯曲的导线28连接电极支持部20和供电设备30。当间隙流 道27充满处理液并且处理液在流动时，供电设备30经导线28和电极支持部20给电极12 供电。在气缸体1的气缸内壁表面3的电镀预处理中，电极12充当阴极而气缸体1充当阳 极。在气缸内壁表面3的电镀处理中，电极12充当阳极，而气缸体1充当阴极，由此在气缸 内壁表面3上形成电镀膜。 通过处理装置IO执行的电镀预处理包含电解蚀刻(electrolytic etching)和阳 极氧化处理(anodizing)。单个类型的处理装置10，如下所述，通过利用不同的处理液和通 电条件既能执行电镀预处理，也能执行电镀处理。 虽然图3仅显示了一个空气接头15，但是与电极12数量相同的空气接头15 (换句 话说，空气接头15的数量和气缸体1内气缸2数量相同)被附接至工件保持夹具14。图3 中的附图标记31指示的是清洁活门，该清洁活门通过喷出清洗液而对气缸体1的缸头表面 4进行清洁。在气缸体1的气缸内壁表面3的电镀预处理或者电镀处理完成且电极12从气 缸体1縮回之后，清洁活门31向前运动。 接下来，将参照附图4，7和8描述密封夹具13、空气接头15及其他部件的结构。
当处理液被引入包含气缸体1的气缸内壁表面3的间隙流道27时，密封夹具13
6与气缸内壁表面3更靠近曲轴箱表面5的端部接触，并密封气缸内壁表面3。密封夹具13具有密封构件33、密封底板34和密封基座35。 如图7和8所示，密封构件33由可拉伸的材料(例如橡胶或者其他弹性材料)制成，并具有救生圈形状。密封构件33具有形成在其内表面中的空腔49和形成在其对侧空腔49开口附近的结合突起36。密封构件33的外表面33A能够与气缸体1的气缸内壁表面3接触。当没有空气被供应到密封构件33中时，密封构件33外表面33A的直径略小于气缸内壁表面3的直径。 如图7和8所示，密封底板34包含盘状部分32和在盘状部分32中间与盘状部分32—体形成的升高部分37。具有圆周槽38的环形构件39绕升高部分37布置。升高部分37中形成有彼此连通的主空气流道40C和40D。多个，例如，三个，主空气流道40D在密封底板34的圆周方向上以有序间隔形成。主空气流道40d与环形构件39的圆周槽38以及形成在环形构件39内不同圆周位置处的多个(例如三个)主空气流道40E相连通，并与圆周槽38连通。 在密封底板34的盘状部分32中，环形接合槽41形成在升高部分37的周界处。密封构件33的接合突起36与接合槽41接合。盘状部分32和升高部分37具有用于紧固的阴螺纹部分42和用于插入螺钉43的螺钉孔44。在环形构件39适配到密封构件33的空腔49内并且密封构件33的接合突起36与接合槽41接合的状态下，上述构造的密封底板34的盘状部分32从密封构件33的一侧(图7和8中的下部表面33c所在一侧)支持密封构件33。 如图7和8所示，密封基座35包含盘状部分45和在盘状部分45中间与盘状部分45整体形成的升高部分46。沉孔(counterbore)47和主空气流道40B形成在升高部分46内。密封片48安装在沉孔47上，且与主空气流道40B连通的主空气流道40A形成在密封片48内。主空气流道40B与密封底板34内的主空气流道40C连通。 盘状部分45在与沉孔47相对的一侧具有凹部50，密封底板34的升高部分37能够适配到该凹部50中。盘状部分45进一步具有沿凹部50的外周形成的环形接合槽51。密封构件33的接合突起36与接合槽51接合。盘状部分45和升高部分46具有用于螺钉43螺旋插入的螺钉孔52。 随着密封底板34的升高部分37适配到密封基座35的凹部50内，密封底板34的环形构件39适配到密封构件33的空腔49内，密封构件33的接合突起36与密封底板34的接合槽41和密封基座35的接合槽51相接合，螺钉43被拧入密封底板34的螺钉孔44和密封基座35的螺钉孔52内，由此使密封构件33、密封底板34和密封基座35互相结合形成密封夹具13。 在这种状态下，密封底板34和密封基座35彼此面对，密封底板34的盘状部分32从密封构件33的一侧(图7和8中下部表面33c所在的一侧)支持密封构件33，密封基座35的盘状部分45从密封构件33的另一侧(图7和8中上部表面33B所在的一侧)支持密封构件33。当密封构件33、密封底板34和密封基座35彼此结合时，彼此连通的主空气流道40A、40B、40C、40D和40E与密封构件33的内部连通。 如图4所示，密封夹具13被附接至电极12的上端，两者之间以密封夹具附接板53作为绝缘构件。密封夹具附接板53具有四个槽口，因此大致为十字形。密封夹具附接板53在其中间还有用于紧固的阳螺纹部分54。大致十字形的密封夹具附接板53的臂被用螺钉55固定到电极12上。通过将密封夹具附接板53的阳螺纹部分54拧入密封夹具13密封底板34的阴螺纹部分42中，由密封构件33、密封底板34和密封基座35构成的密封夹具13被附接至密封夹具附接板53。 密封夹具附接板53由树脂或者其他绝缘材料制成，从而使由导电金属制成的密封底板34和密封基座35与电极12绝缘。处理液经大致十字形的密封夹具附接板53的槽口流入缝隙26，如图4中的箭头所示。为了提高绝缘性能，绝缘圈68沿着密封夹具附接板53的外周被附接至密封夹具附接板53的下部表面。 图3和4中所示的空气接头15具有前述的主空气联结器22，并且具有形成于其内的主供气通道56。主空气联结器22经由主供气管57被连接至供气阀和压縮机(两者均未显示)。在电极12被插入气缸体1的气缸2以后，当空气接头缸29向前移动时，空气接头15从图5所示的等待位置插入气缸2中，抵靠附接至电极12的密封夹具13的密封片48，并与密封夹具13联结。在此联结状态下，空气接头15的主供气通道56与密封夹具13的密封片48的主空气流道40A连通。密封片48防止从主供气通道56供应到主空气流道40A的空气泄漏。 密封片48不仅用于保证密封性以防空气泄漏，还被用于吸收空气接头15抵靠密封片48时由空气接头15所产生的冲击。为了服务于这些功能，密封片48优选由诸如硅橡胶和氟橡胶之类的弹性材料制成。密封片48可以不安装在密封基座35上，而是设置在空气接头15的前端上。抑或是，密封片48可以同时设置在密封夹具13的密封基座35和空气接头15的前端上。 如图7和8所示，从主供气通道56供应到主空气流道40A的空气经主空气流道40B、40C、40D和40E被引导到密封构件33内。密封构件33在上部表面33B侧由密封基座35支持，在下部表面33C侧由密封底板34支持，从而被防止向上和向下膨胀。因此，如图7所示，密封构件33仅在径向上膨胀，密封构件33的外表面33A与气缸体1的气缸内壁表面3接触，从而密封气缸内壁表面3的更靠近曲轴箱表面5的端部。结果，电镀预处理液体或者电镀液被阻止从气缸内壁表面3和电极12外表面所限定的间隙流道27(图4)泄露到曲轴箱表面5侧的空间内。 当经主空气联结器22到密封构件33内的空气供应停止时，如图8所示，密封构件
33在径向上收縮，其外表面33A与气缸内壁表面3分离。然后，当空气接头缸29向后移动
时，空气接头15与密封夹具13的密封片48分离并回到等待位置(图5)。 如图4所示，检查密封构件33膨胀和收縮的检查单元设置在密封夹具13和空气
接头15上。该检查单元包含设置在空气接头15侧的辅助空气联结器58和辅助供气通道
59、设置在密封夹具13侧的辅助气流通道60、气压传感器61以及控制电路62。 多个，例如，三个辅助空气联结器58被附接至空气接头15。多个，例如，三个与辅
助空气联结器58相关联且连通的辅助供气通道59形成在空气接头15内。 如图7和8所示，辅助气流通道60形成在密封夹具13的密封基座35内。密封基
座35具有多个(例如三个)同心环形槽63，或者更具体地说，具有与辅助供气通道59数量
相同的同心环形槽63形成在升高部分46的顶部表面内，并且每个环槽63与辅助供气通道
59中相应的一个连通。此外，密封基座35具有多个(例如三个)辅助气流通道60，或更具
8体地说，具有与环形槽63数量相同的沿径向有序间隔的辅助气流通道60。每个辅助气流通道60分别与环形槽63中的相应一个连通。每个辅助气流通道60在密封基座35的外周处具有空气出口 64。如图7和8所示，空气出口 64的形成位置使其在密封构件33膨胀时被密封构件33封闭，在密封构件33收縮时被敞开。 作为工作流体被引入图4所示空气接头15上辅助空气联结器58中的空气流经辅助供气通道59、环形槽63和密封夹具13的辅助气流通道60 (图7和8)，经空气出口 64排出。空气从空气出口 64的排放发生在密封构件33收縮、空气出口 64被敞开时，而不是发生在被密封构件33封闭时，如图8所示。当排放发生时，辅助气流通道60、辅助供气通道59和辅助空气联结器58内的气压下降。相反，当密封构件33膨胀时，空气出口 64被密封构件33封闭，如图7所示，空气不能通过空气出口 64排放。因此，辅助气流通道60、辅助供气通道59和辅助空气联结器58内的气压上升。 例如，如图4所示，多个，例如，三个用于将空气引入多个辅助空气联结器58的辅助供气管65每个均设置有气压传感器61 ，所述气压传感器61检测上述辅助气流通道60内的气压。基于检测到的气压值，能够检查密封夹具13的密封构件33是处于膨胀状态还是处于收縮状态。即，能够检查密封构件33是膨胀并与气缸体1的气缸内壁表面3相接触从而液密封气缸内壁表面3，还是收縮并与气缸体1的气缸内壁表面3分离从而不密封气缸内壁表面3。 密封构件33的膨胀密封住气缸体1的气缸内壁表面3，对该密封的查验是沿着密封构件33的整个外周进行的。这是因为有多个辅助气流通道60以有序间隔沿着密封基座35的外围(亦即沿着密封构件33的外围)形成，例如，三个辅助气流通道60以120度夹角沿着密封构件33的外围形成。因此，当密封构件33的外围局部劣化、开裂或者被损坏以致膨胀不足未接触到气缸体1的气缸内壁表面3时，尽管密封构件33的其余部分仍正常膨胀，此时气缸内壁表面3的密封仍能够通过检查密封构件33外围的膨胀被查出。
图4所示的控制电路62从气压传感器61接收检测值，并控制流体馈送泵24A和24B的驱动以及供电设备30。具体地说，如果来自气压传感器61的检测值比预定值高，控制电路62判定密封夹具13的密封构件33膨胀并与气缸体1的气缸内壁表面3接触，因此气缸内壁表面3更靠近曲轴箱表面5的端部已充分密封。然后，控制电路62开启流体馈送泵24A或者24B，将处理液供应到气缸内壁表面3和电极12的外表面所限定的间隙流道27，然后驱动供电设备30给电极12供电，以执行气缸内壁表面3的电镀预处理(电解蚀刻，阳极氧化处理)或者电镀处理。 如果来自气压传感器61的检测值等于或低于预定值，控制电路62判定密封夹具13的密封构件33因没有充分膨胀或者因收縮而没能与气缸内壁表面3接触，因此气缸内壁表面3未被充分密封。在这种情况下，控制电路62不驱动流体馈送泵24A和24B以及供电设备30，或者使其运行全部停止。 如图6所示，测量气缸体1在电镀预处理或者电镀处理期间的温度的温度传感器69被附接至工件保持夹具14邻近接头缸29的位置处。该温度传感器69测量气缸体1气缸内壁表面3附近的温度，例如，气缸体1曲轴箱内表面7的温度。电镀预处理(电解蚀刻或者阳极氧化处理；尤其是电解蚀刻)在温度传感器69测量到的气缸体l温度已经达到用于电镀预处理的预定温度时开始。
换句话说，温度传感器69主要用于检查在电解蚀刻开始时气缸体1的温度是否等于或者高于预定温度。该预定温度允许与温度下限有10摄氏度或者，优选情况下，5摄氏度的温差，即气缸体1的温度可以比电镀预处理(尤其是电解蚀刻)的处理液的温度低10摄氏度或者，优选情况下，低5摄氏度。更具体地说，例如，如果电解蚀刻的处理液的温度为80摄氏度，预热(稍后描述)之后气缸体1的温度优选等于或者高于70摄氏度，更优选等于或高于75摄氏度。如果气缸体1的温度低于70摄氏度，电解蚀刻不能在此温度下充分实施，因为产生的电镀膜附着力低，因此必须再次执行稍后将被描述的预热步骤。尽管图中所示温度传感器69与曲轴箱内表面7接触，但实际上该测量点应以尽可能地靠近待处理的气缸内壁表面3为佳。 温度传感器69其次被用来测量气缸体1在电解蚀刻、阳极氧化处理或者电镀处理期间的温度。气缸体1的温度可能因为通电引起的发热而异常升高。然而，气缸体1的异常温度升高能够通过定时测量气缸体1的温度来检测。然而，当气缸体1的温度在由供电设备30通电期间被测量时，优选绝缘树脂盖附接至与曲轴箱内表面7接触的温度传感器69的末端，以防电流泄漏到温度传感器69。 下面，将详细描述在气缸体1气缸内壁表面3上实施的电镀预处理和电镀处理过程。 该过程包含四个步骤除脂和加热步骤、电解蚀刻步骤、阳极氧化处理步骤和电镀步骤。 在首先进行的除脂和加热步骤中，除脂和加温装置被用来依次执行对气缸体1的除脂处理、清洗处理和预热处理。除脂处理通过使用脱脂剂的20至50克/升的水溶液作为处理液，将整个气缸体1浸渍在液体温度为40至80摄氏度的处理液中0. 5至3分钟的处理时间来执行。如果浸于处理液中的气缸体l起浮波动，并且使用超声波振荡器，则更能改善除脂效果。除脂处理将附着在气缸体l上的油或其他杂质去除。清洗处理通过使用室温至80摄氏度的水将整个气缸体1浸渍在水中0. 5到3分钟来进行。预热处理通过使用50至90摄氏度的热水将整个气缸体1浸渍在热水中0. 5到3分钟来进行。预热将气缸体1均匀加热至预定温度。结果，尤其是能够减少电解蚀刻所需的时间，并且能够改善蚀刻的均匀性。 然后，作为电解蚀刻装置的处理装置10被用来执行对气缸体1气缸内壁表面5的电解蚀刻。例如，电解蚀刻的具体条件是100至500克/升的磷酸被用作处理液，处理液的温度为60至90摄氏度，处理持续时间为0. 5至3分钟，处理液的流速为10至50厘米/秒，通电以10至80A/dm2的电流密度进行。电解蚀刻去除附着在气缸内壁表面3上的夹杂物或氧化膜，使气缸内壁表面3上铝合金中的共晶硅(eutectic silicon)外突，从而使气缸内壁表面3变得粗糙。结果，电镀膜的附着力通过糙面效应(anchoring effect)得以提高。在电解蚀刻以后，气缸体1被清洗并传送至阳极氧化处理步骤。 然后，在阳极氧化处理步骤中，作为阳极氧化处理装置的处理装置10被用来执行对气缸体1气缸内壁表面3的阳极氧化处理。例如，阳极氧化处理的具体条件是5至70克/升的磷酸被用作处理液，处理液的温度为30至70摄氏度，处理持续时间为0. 5至3分钟，处理液的流速为10至50厘米/秒，通电以5到30A/dm2的电流密度进行。阳极氧化处理在电解蚀刻铝表面(气缸内壁表面3)上形成几微米厚的氧化膜。该氧化膜是多孔的，因而通过糙面效应进一步提高电镀膜的附着力。在电解蚀刻以后，气缸体1被清洗并被传送至 电镀步骤。 最后，在电镀步骤中，作为电镀装置的处理装置IO被用来执行对气缸体1气缸内 壁表面3的电镀处理。在该电镀装置中，电极作为阳极，而气缸体l作为阴极。电镀装置分 三步供电首先以低水平，然后以中水平，最后以高水平。300至700克/升的硫酸镍被用 作处理液，处理液的温度为40至80摄氏度，处理持续时间为5至10分钟，处理液的流速为 50至80厘米/秒，通电最初以10至30A/dm2的电流密度进行0. 5至1分钟(低水平)，然 后以30至70A/dm2的电流密度进行0. 5至1分钟(中水平)，最后以80至120A/dm2的电 流密度进行4至8分钟(高水平)。这样，气缸体1的气缸内壁表面3上形成有预定的电镀 膜。 在上述电解蚀刻和阳极氧化处理中，如图9中箭头所示以及如上所述，处理液经 气缸内壁表面3和电极12之间的间隙流道27从底(更靠近缸头表面4)至顶(更靠近曲 轴箱表面5)竖直流向密封夹具13，然后经由缝隙26流入内电极流道12A内。缝隙26为形 成在密封夹具13的密封底板34与电极12前端之间的连通孔，使间隙流道27与内电极流 道12A互相连通。缝隙26形成在间隙流道27内最靠近密封夹具13的最高位置处。
由于处理液从间隙流道27经由缝隙26流入内电极流道12A，因此间隙流道27被 可靠充满处理液，而不形成气泡。此外，由于缝隙26形成在间隙流道27最高位置处，在电 镀预处理中产生于间隙流道27内的反应气体能够经缝隙26排放到内电极流道12A中。
决定缝隙26流道截面积的缝隙26的宽度M小于决定间隙流道27流道截面积的 间隙流道27的宽度N。结果，间隙流道27内流动的处理液的压力升高，使得间隙流道27内 产生的反应气体经缝隙26被有效压入内电极流道12A从而被排出。具体地说，间隙流道27 的宽度N为5至10毫米，而缝隙26的宽度M为2至4毫米。 此外，流过间隙流道27、缝隙26和内电极流道12A的处理液的流速等于或高于10 厘米/秒，或者优选等于或者高于20厘米/秒。如果处理液的流速被如上设定，电镀预处 理(电解蚀刻或者阳极氧化处理)中在间隙流道27内产生的反应气体能够随着处理液的 流动被排放到内电极流道12A中。
图10到12显示具体的例子。 图10显示在电流被固定为200安培且处理液的流速在5至10厘米/秒的范围内 变化的情况下电解蚀刻时的电压变化。当处理液的流速为5厘米/秒时，电压在处理过程中 迅速升高，这种情况显示反应气体不从间隙流道27排放而是积聚在间隙流道27内，并且处 理未充分进行。图11显示了在按上述条件执行电解蚀刻的情况下，气缸内壁表面3上接近 曲轴箱表面5的位置、接近缸头表面4的位置以及它们中间位置处的电镀膜的附着力。当 处理液的流速为5厘米/秒时，附着力在接近曲轴箱表面5的位置处相当低，这表明由于反 应气体积聚在间隙流道27内导致蚀刻不充分从而影响了附着力。附着不充分的问题通过 提高处理液的流速得以解决，当流速为20厘米/秒或者更高时，在整个气缸内壁表面3都 被充分附着。 图12显示在电流固定在50安培且处理液的流速变化的情况下阳极氧化处理中电 压的变化。当处理液的流速为5厘米/秒时，从处理一开始电压就迅速升高，这种情况显示 从处理开始起反应气体就积聚在间隙流道27内，因此处理未充分进行。当处理液的流速为
1110厘米/秒时，电压处理过程中开始在逐渐升高，这种情况可被看作是反应气体在间隙流 道27内积聚的结果。然而，对于处理液流速为10厘米/秒的情况，阳极氧化处理未必被认 为失败。 可以从上面的描述看出，在电镀预处理(电解蚀刻，阳极氧化处理)中，处理液的 流速优选等于或高于10厘米/秒，或者更优选等于或者高于20厘米/秒。
如上所述那样构造，该实施例具有下列优点(1)到(5)。 (1)由于气缸体1气缸内壁表面3的电镀预处理是在气缸内壁表面更接近曲轴箱 表面5的端部被密封夹具13密封的情况下被进行的，因此密封夹具13防止电镀预处理中 产生的反应气体排放到工作环境，并防止处理液流到气缸内壁表面3之外的部分。
即使反应气体是有毒气体，由于反应气体被阻止排放到工作环境，所以包含处理 装置10在内的执行电镀预处理的设备得以免受腐蚀影响，并且操作者被确保安全。
此外，由于处理液被阻止流到气缸内壁表面3之外的气缸体1的其他部分，因此将 被电镀的气缸内壁表面3以外的其他部分被防止腐蚀或污染，并使处理液的数量(使用) 最小化。 (2)由于经气缸体1气缸内壁表面3与电极12之间的间隙流道27流向密封夹具 13的处理液经形成在间隙流道27内最接近密封夹具13的最高位置处的缝隙26流入内电 极流道12A，因此间隙流道27内产生的反应气体被排入到内电极流道12A中。结果，反应气 体在间隙流道27内的积聚得一被防止，并且避免了诸如通电不充分以及处理液未充分充 满间隙流道27之类的问题，从而使整个气缸内壁表面3的电镀预处理被得以充分进行。
(3)由于缝隙26的流道截面积(例如宽度M)小于间隙流道27的流道截面积(例 如宽度N)，因此间隙流道27内流动的处理液的压力升高。结果，间隙流道27内产生的反 应气体经由缝隙26被有效压入内电极流道12A得以排出。结果，防止了反应气体在间隙流 道27内的积聚，并且避免了诸如通电不充分之类的问题，从而使整个气缸内壁表面3的电 镀预处理得以充分进行。 (4)由于流过间隙流道27、缝隙26和内电极流道12A的处理液的流速等于或者高 于10厘米/秒(优选等于或者高于20厘米/秒)，因此间隙流道27在电镀预处理中产生 的反应气体随着处理液的流动被排入到内电极流道12A中。结果，可靠地防止了反应气体 在间隙流道27内的积聚，并且避免了诸如通电不充分之类的问题，从而使整个气缸内壁表 面3的电镀预处理得以充分进行。 (5)由于温度传感器69在电镀预处理(尤其是电解蚀刻)中测量气缸体1在接近 气缸内壁表面3位置处的温度(例如曲轴箱内表面7的温度)，并且仅当气缸体1的温度已 经达到电镀预处理的预定温度的时候才开始电镀预处理，因此电镀预处理提供足够的电镀 膜附着。此外，由于温度传感器69在电镀预处理和电镀处理中测量气缸体1的温度，气缸 体1在处理期间的温度异常升高被检测并处理，从而提高了安全性。
权利要求
一种用于电镀预处理气缸体的装置，包括密封所述气缸体内气缸的气缸内壁表面的一端的密封夹具；和执行所述气缸内壁表面的电镀预处理的电极，所述电极被布置成面对所述气缸内壁表面，所述电极在所述气缸内壁表面和所述电极的外表面之间形成间隙流道，所述电极具有形成在自身内部的内电极流道，所述间隙流道经由形成在所述间隙流道内最接近所述密封夹具位置处的连通孔与所述内电极流道相连通，所述间隙流道适于将处理液引导到所述气缸内壁表面，并使所述处理液经所述间隙流道流向所述密封夹具，所述内电极流道适于接收已经通过所述连通孔的处理液并使该处理液从所述内电极流道中流过。
2. 如权利要求1所述的用于气缸体的电镀预处理装置，其特征在于，所述连通孔的流 道截面积小于所述间隙流道的流道截面积。
3. 如权利要求1所述的用于气缸体的电镀预处理装置，其特征在于，流过所述间隙流 道和所述内电极流道的处理液的流速等于或者高于10厘米/秒。
4. 如权利要求1所述的用于气缸体的电镀预处理装置，进一步包括温度传感器，该温 度传感器在电镀预处理中测量所述气缸体在接近所述气缸内壁表面位置处的温度。
5. —种用于预电镀气缸体的方法，包括以下步骤 密封所述气缸体内气缸的气缸内壁表面的一端；将电极布置成面对所述气缸内壁表面，以便在所述气缸内壁表面和所述电极的外表面 之间形成间隙流道，所述电极具有形成于该电极内部的内电极流道，所述间隙流道经由形 成在所述间隙流道内最接近所述密封夹具位置处的连通孔与所述内电极流道相连通；禾口将处理液引入所述间隙流道，从而使所述处理液流向所述密封夹具，然后经过所述连 通孔流入所述内电极流道。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，流过所述间隙流道和所述内电极流道的处 理液的流速等于或者高于10厘米/秒。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述气缸体的温度在靠近所述气缸内壁表 面的位置处被测量，并且当所述气缸体的温度已经达到预定温度时，开始预处理。
全文摘要
本发明提供了一种用于电镀预处理气缸体的装置，该装置包括执行气缸内壁表面电镀预处理的电极。间隙流道在最接近密封夹具的位置处与内电极流道相连通，该间隙流道适于将处理液引导至气缸内壁表面，内电极流道适合于接收已经经过连通孔的处理液。本发明提供了一种用于在电镀气缸体之前进行预处理的方法，该方法包括将电极布置成面对气缸内壁表面以便形成间隙流道，并将处理液引导至间隙流道，从而使处理液从间隙流道中流向密封夹具，然后经连通孔流入内电极流道。
文档编号C25D21/04GK101713090SQ20091017958
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者今井实, 国冈诚也, 小川正弘, 村松仁, 石桥亮, 铃木伸行, 铃木学, 须田尚幸, 麻生智广 申请人:铃木株式会社