JP2006063451A

JP2006063451A - 電気めっき装置ならびに電気めっき陽極アセンブリを製作するための方法

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Publication number: JP2006063451A
Application number: JP2005243678A
Authority: JP
Inventors: Mark Alan Rosenzweig; マーク・アラン・ローゼンツワイク; Robert George Zimmerman Jr; ロバート・ジョージ・ジマーマン，ジュニア; John Douglas Evans Sr; ジョン・ダグラス・エヴァンス，シニア
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: EP1630259A2; EP1630259B1; EP1630259A3; US20060042933A1; US7494576B2; JP4868795B2

Abstract

【課題】電気めっき装置ならびに電気めっき陽極アセンブリを製作するための方法を提供する。
【解決手段】加工物を電気めっきするための装置１０は、溶接可能な第１および第２の構造陽極部材１６および１８を有する未組立の電気めっき陽極アセンブリ１４を含み、第１の構造陽極部材１６は位置決めスロット２０を含む。第２の構造陽極部材１８は、位置決めスロットの中に配置することができる位置決めタブ２２を含む。電気めっき陽極アセンブリ１４を製作するための方法は、位置決めスロット２０を有する電気めっき陽極アセンブリの第１の構造陽極部材１６を得え、位置決めタブ２２を有する電気めっき陽極アセンブリの第２の構造陽極部材１８を得ることを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に、加工物の表面にコーティングを付着させることに関し、詳細には電気めっき装置、ならびに電気めっき陽極アセンブリを製作するための方法に関する。

高温酸化および腐食から保護するために、航空エンジンのタービンエーロフォイルなどのタービンエーロフォイルを白金アルミナイド（ｐｌａｔｉｎｕｍａｌｕｍｉｎｉｄｅ）拡散コーティングでコーティングすることが知られている。この白金アルミナイドコーティングを成長させるためにはまず最初にこの部品を白金電気めっきする。タービンエーロフォイルの白金電気めっきには電解液Ｐｔ（ＮＨ_３）_４ＨＰＯ_４を使用することが知られている。

知られている電気めっき法では、陰極ラック（ｒａｃｋ）がいくつかのタービンエーロフォイルを支持し、陽極ラックがいくつかの電気めっき陽極アセンブリを支持する。タービンエーロフォイルおよび電気めっき陽極アセンブリをＰｔ（ＮＨ_３）_４ＨＰＯ_４電解液と接触させ、整流器を使用して陰極ラックと陽極ラックの間に電圧を印加し、それによってタービンエーロフォイルを白金電気めっきする。それぞれの電気めっき陽極アセンブリは、一体にＴＩＧ（タングステン不活性ガス）突合せ溶接された第１、第２および第３の構造陽極チタン（またはチタン合金）金属薄板プレート部材を有する。第１、第２および第３の構造陽極プレート部材のうちの２つの部材によって、コンフォーミング（ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ）白金被覆ニオブ陽極メッシュ（すなわちタービンエーロフォイルの表面部分の形状に実質的に一致した形状を有する陽極メッシュ）が支持される。電気めっきの間、この陽極メッシュは電気化学的に活性であり、一方、金属薄板プレート部材は陽極膜を形成し、この電気めっきプロセスの間、不動態である。溶接のためにプレート部材を正確に位置決めすることが難しいことによって、プレートの位置決め誤差がしばしば生じ、これが、望ましくないコーティング厚の変動、白金付着物のふくれ、短絡による白金付着物の欠如、ならびに陰極および陽極ラックが電気めっきのために所定の位置に置かれたときの陽極アセンブリおよびタービンエーロフォイルの損傷につながる。
特開平０２−１０７７９４号公報

科学者および技術者は今もなお、改良型の電気めっき装置、ならびに電気めっき陽極アセンブリを製作するための改良された方法を求め続けている。

本発明の一実施形態の第１の表現は加工物を電気めっきするための装置である。この装置は、組み立てられていない電気めっき陽極アセンブリを含む。この組み立てられていない電気めっき陽極アセンブリは、溶接可能な第１および第２の構造陽極部材を含む。第１の構造陽極部材は位置決めスロットを含む。第２の構造陽極部材は、位置決めスロットの中に配置することができる位置決めタブを含む。

本発明の第１の方法は、電気めっき陽極アセンブリを製作するための方法であり、いくつかのステップを含む。１つのステップは、位置決めスロットを有する電気めっき陽極アセンブリの第１の構造陽極部材を得ることを含む。別のステップは、位置決めタブを有する電気めっき陽極アセンブリの第２の構造陽極部材を得ることを含む。追加のステップは、位置決めスロットの中に位置決めタブを配置することを含む。他のステップは、第１および第２の構造陽極部材を一体に溶接することを含む。

本発明の第１の方法および一実施形態の第１の表現の一例では、第３の構造陽極部材が含まれ、第１の構造陽極部材が、２つの位置決め貫通スロットからなる第１のセットおよび２つの位置決め貫通スロットからなる第２のセットを有し、第２の構造陽極部材が、第１のセットの２つの位置決めスロットの中に対合式に配置された２つの位置決めタブを有し、第３の構造陽極部材が、第２のセットの２つの位置決めスロットの中に対合式に配置された２つの位置決めタブを有し、スロットおよびタブが、第２の構造陽極部材が第１のセットの位置決めスロットの中にしか配置されず、第３の構造陽極部材が第２のセットの位置決めスロットの中にしか配置されないように適合されている。これによって、一実施態様では、より短い電気めっき陽極アセンブリ製作時間、ならびに第１、第２および第３の構造陽極部材を一体に溶接するための正確な位置決めが可能になる。

添付図面は本発明の一実施形態を示す。

次に図面を参照すると、図１〜２は本発明の一実施形態を開示する。図１〜２の実施形態の第１の表現は加工物１２を電気めっきするための装置１０である。装置１０は、組み立てられていない（ｕｎａｓｓｅｍｂｌｅｄ）電気めっき陽極アセンブリ１４を含む。電気めっき陽極アセンブリ１４は、溶接可能な第１および第２の構造陽極部材１６および１８を含む。「構造〜」は実質的に堅い（ｒｉｇｉｄ）ことを意味する。第１の構造陽極部材１６は位置決めスロット２０を含み、第２の構造陽極部材１８は、位置決めスロット２０の中に配置することができる位置決めタブ２２を含む。この装置が特定の構成要素（例えば電気めっき陽極アセンブリ）を有するとの記述は、この装置が少なくとも１つの特定の構成要素（例えば少なくとも１つの電気めっき陽極アセンブリ）を有することを意味することに留意されたい。同様に、ある構成要素が特定の特徴（例えば位置決めスロット）を有するとの記述は、その構成要素が少なくとも１つの特定の特徴（例えば少なくとも１つの位置決めスロット）を有することを意味する。

図１〜２の実施形態の第２の表現は加工物１２を電気めっきするための装置１０である。装置１０は電気めっき陽極アセンブリ１４を含む。電気めっき陽極アセンブリ１４は第１および第２の構造陽極部材１６および１８を含む。第１の構造陽極部材１６は位置決めスロット２０を含む。第２の構造陽極部材１８は、位置決めスロット２０の中に配置された位置決めタブ２２を含む。第１および第２の構造陽極部材１６および１８は一体に溶接されている。

図１〜２の実施形態の第２の表現の一構造では、位置決めスロット２０が貫通スロットである。同じ構造または別の構造では、第１および第２の構造陽極部材１６および１８が実質的に堅いプレート部材である。

図１〜２の実施形態の第２の表現の一イネーブルメント（ｅｎａｂｌｅｍｅｎｔ）では、電気めっき陽極アセンブリ１４がさらに、第１および第２の構造陽極部材１６および１８のうちの少なくとも一方によって支持された活性陽極メッシュ２４を含む。活性陽極メッシュは、加工物の電気めっきの間、電気化学的に活性であり続ける陽極メッシュである。一変形では、加工物１２がある形状を有する加工物表面部分２６を含み、活性陽極メッシュ２４が、加工物表面部分２６の形状に実質的に一致した形状を有する。同じ変形または別の変形では、第１および第２の構造陽極部材１６および１８が第１および第２の構造不活性陽極部材である。構造不活性陽極部材は、陽極膜を形成し、加工物の電気めっきのあいだ電気化学的に不動態である構造陽極部材である。

図１〜２の実施形態の第３の表現は加工物１２を電気めっきするための装置１０である。装置１０は、組み立てられていない電気めっき陽極アセンブリ１４を含む。組み立てられていない電気めっき陽極アセンブリ１４は、溶接可能な第１、第２および第３の構造陽極部材１６、１８および２８を含む。第１の構造陽極部材１６は位置決めスロット２０、３０、３２および３４を含む。第２および第３の構造陽極部材１８および２８はそれぞれ２つの位置決めタブ（部材１８ではタブ２２、３６、部材２８ではタブ３８、４０）を含む。位置決めスロット２０、３０、３２および３４、ならびに位置決めタブ２２、３６、３８および４０は、第２の構造陽極部材１８の２つの位置決めタブ２２および３６が特定の位置決めスロット対２０および３０の中にしか配置されず、第３の構造陽極部材２８の２つの位置決めタブ３８および４０が別の特定の位置決めスロット対３２および３４の中にしか配置されないように適合されている。

図１〜２の実施形態の第４の表現は加工物１２を電気めっきするための装置１０である。装置１０は電気めっき陽極アセンブリ１４を含む。電気めっき陽極アセンブリ１４は第１、第２および第３の構造陽極部材１６、１８および２８を含む。第２および第３の構造陽極部材１８および２８はそれぞれ２つの位置決めタブ（部材１８ではタブ２２、３６、部材２８ではタブ３８、４０）を含む。第１の構造陽極部材１６は、２つの位置決めスロット２０および３０からなる第１のセット４２、ならびに２つの位置決めスロット３２および３４からなる第２のセット４４を含む。第２の構造陽極部材１８の２つの位置決めタブ２２および３６は、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０の中に１つずつ対合式に配置されている。第３の構造陽極部材２８の２つの位置決めタブ３８および４０は、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４の中に１つずつ対合式に配置されている。第１、第２および第３の構造陽極部材１６、１８および２８は一体に溶接されている。

図１〜２の実施形態の第４の表現の一構造では、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０と３０の間の距離が、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２と３４の間の距離とは異なる。同じ構造または別の構造では、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０のうちの一方のスロットの長さが、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４のいずれの長さとも異なる。一変形では、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０のうちの任意のスロットの長さが、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４のいずれの長さとも異なる。同じ構造または別の構造では、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０の一方のスロットの長さが、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０のもう一方のスロットの長さとは異なり、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４の一方のスロットの長さが、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４のもう一方のスロットの長さとは異なる。このような構造のうちの１つまたは複数の構造あるいはすべての構造の例では、構造陽極部材は、別の構造陽極部材のただ１つの位置決めスロット対の中にしか組み付けることができない。一変形では、構造陽極部材は、非貫通スロットである一対の位置決めスロットの中で１つの方向しかとることができない。

図１〜２の実施形態の第４の表現の一イネーブルメントでは、加工物１２がタービンエーロフォイルである。同じイネーブルメントまたは別のイネーブルメントでは、電気めっき陽極アセンブリ１４がさらに、第１、第２および第３の構造陽極部材１６、１８および２８のうちの少なくとも２つ部材によって支持された活性陽極メッシュ２４を含む。一材料選択では、第１、第２および第３の構造陽極部材１６、１８および２８がチタンを含み、活性陽極メッシュ２４が本質的に白金被覆ニオブからなり、タービンエーロフォイルがニッケルベースの超合金を含む。一変形では、構造陽極部材がウォータジェットまたはレーザによって機械切りされる。

本発明の第１の方法は、電気めっき陽極アセンブリ１４を製作するための方法であり、いくつかのステップを含む。１つのステップは、位置決めスロット２０を有する電気めっき陽極アセンブリの第１の構造陽極部材１６を得ることを含む。別のステップは、位置決めタブ２２を有する電気めっき陽極アセンブリの第２の構造陽極部材１８を得ることを含む。追加のステップは、位置決めスロット２０の中に位置決めタブ２２を配置することを含む。他のステップは、第１および第２の構造陽極部材１６および１８を一体に溶接することを含む。

本発明の第２の方法は、加工物１２を電気めっきするための電気めっき陽極アセンブリ１４を製作するための方法であり、ステップａ）からｆ）を含む。ステップａ）は、２つの位置決めスロット２０および３０からなる第１のセット４２ならびに位置決めスロット３２および３４からなる第２のセット４４を有する電気めっき陽極アセンブリの第１の構造陽極部材１６を得ることを含む。ステップｂ）は、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０の中には１つずつ対合式に配置することができるが、第２のセット４４には配置できない２つの位置決めタブ２２および３６を有する電気めっき陽極アセンブリの第２の構造陽極部材１８を得ることを含む。ステップｃ）は、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４の中には１つずつ対合式に配置することができるが、第１のセット４２には配置できない２つの位置決めタブ３８、４０を有する電気めっき陽極アセンブリの第３の構造陽極部材２８を得ることを含む。ステップｄ）は、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０の中に、第２の構造陽極部材１８の２つの位置決めタブ２２および３６を対合式に配置することを含む。ステップｅ）は、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４の中に、第３の構造陽極部材２８の２つの位置決めタブ３８および４０を対合式に配置することを含む。ステップｆ）は、第１、第２および第３の構造陽極部材１６、１８および２８を一体に溶接することを含む。

第２の方法の一実施態様では、ステップｄ）の間、第２の構造陽極部材１８の２つの位置決めタブ２２および３６の特定の一方のタブは、第１のセット４２の２つの位置決めスロット２０および３０の特定の一方のスロットの中にしか配置できず、ステップｅ）の間、第３の構造陽極部材２８の２つの位置決めタブ３８および４０の特定の一方のタブは、第２のセット４４の２つの位置決めスロット３２および３４の特定の一方のスロットの中にしか配置できない。

第２の方法の一イネーブルメントでは、第１および第２のセット４２および４４の位置決めスロット２０、３０、３２および３４が貫通スロットである。一変形では、第２および第３の構造陽極部材１８および２８の位置決めタブ２２、３６、３８および４０が自由端を有し、ステップｆ）が、第２および第３の構造陽極部材１８および２８の対合式に配置された位置決めタブ２２、３６、３８および４０の自由端を、第１の構造陽極部材１６に溶接することを含む。

第２の方法の一応用では、加工物１２がタービンエーロフォイルである。一変形では、第２の方法がさらに、タービンエーロフォイルの表面部分の形状に実質的に一致した形状を有する活性陽極メッシュ２４を得るステップと、第２および第３の構造陽極部材１８および２８に活性陽極メッシュ２４を固定するステップとを含む。一変更では、活性陽極メッシュ２４が、第２および第３の構造陽極部材１８および２８にスポット溶接される。

図１〜２の方法と実施形態の表現のうちのいずれか一方の以上に記載した構造、イネーブルメント、変形などは、図１〜２の他方の方法および実施形態の表現の任意の１つまたは複数の方法および表現あるいはすべての方法および表現に等しく適用できることに留意されたい。以上に説明した本発明の方法および一実施形態の表現の任意の１つまたは複数の方法および表現あるいはすべての方法および表現の一拡張では、電気めっき陽極アセンブリ１４が、位置決めタブ５０を有する２つの追加の構造陽極部材４６および４８を含む。この拡張では、第１の構造陽極部材１６が追加の位置決めスロット５２を有し、２つの追加の構造陽極部材４６および４８の位置決めタブ５０が、追加の位置決めスロット５２の中に配置可能であり／配置されており、２つの追加の構造陽極部材４６および４８が第１の構造陽極部材１６に溶接可能であり／溶接されており、追加の加工物５６の表面部分を電気めっきするために追加の活性陽極メッシュ５４が２つの追加の構造陽極部材４６および４８に固定可能であり／固定されている。一利用では、電気めっき陽極アセンブリ１４が複数回複製され、これらのすべての電気めっき陽極アセンブリがチタン（またはチタン合金）陽極ラックなどの陽極ラック（図示せず）によって支持される。一例では、第１の構造陽極部材１６が、陽極ラックにボルトで取り付けるするための取付け穴５８を有する。ステンレス鋼陰極ラックなどの陰極ラック（図示せず）は、タービンエーロフォイルなどの多数の加工物を支持する。Ｐｔ（ＮＨ_３）_４ＨＰＯ_４などの電解液が加工物および活性陽極メッシュ（例えば米ロードアイランド州のＶｉｎｃｅｎｔＭｅｔａｌｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能な１２５ＤＣＸスクリーンなどの）と接触し、整流器が、陰極ラックと陽極ラックの間にｄｃ（直流電流）電圧を印加して、加工物を電気めっきする。一実験では、１６枚のタービンエーロフォイルを電気めっきするための電気めっき陽極アセンブリが、本発明の原理を使用して１２時間以内に製作され、それに比べて、従来の電気めっき陽極アセンブリ技法を使用した製作時間は最高４０時間であった。

いくつかの方法および一実施形態のいくつかの表現を記載することによって本発明を示したが、当業者は、本発明の範囲を逸脱しない他の数多くの変形、変更および置換に思い至るであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

組み立てられていない電気めっき陽極アセンブリの５つの陽極構造部材の概略図である。図１の５つの陽極構造部材と、それぞれが異なるタービンエーロフォイルの表面部分と向き合う取り付けられた２つの活性陽極メッシュとを有する組み立てられた電気めっきアセンブリの概略図である。

符号の説明

１０電気めっき装置
１２加工物
１４電気めっき陽極アセンブリ
１６第１の構造陽極部材
１８第２の構造陽極部材
２０位置決めスロット
２２位置決めタブ
２４活性陽極メッシュ
２６加工物表面部分
２８第３の構造陽極部材
３０位置決めスロット
３２位置決めスロット
３４位置決めスロット
３６位置決めタブ
３８位置決めタブ
４０位置決めタブ
４２位置決めスロットの第１のセット
４４位置決めスロットの第２のセット
４６追加の構造陽極部材
４８追加の構造陽極部材
５０位置決めタブ
５２追加の位置決めスロット
５４追加の活性陽極メッシュ
５６追加の加工物
５８取付け穴

Claims

加工物（１２）を電気めっきするための装置（１０）であって、溶接可能な第１および第２の構造陽極部材（１６および１８）を含む未組立の電気めっき陽極アセンブリ（１４）を含み、前記第１の構造陽極部材（１６）が位置決めスロット（２０）を含み、前記第２の構造陽極部材（１８）が、前記位置決めスロットの中に配置することができる位置決めタブ（２２）を含む装置（１０）。
加工物（１２）を電気めっきするための装置（１０）であって、溶接可能な第１、第２および第３の構造陽極部材（１６、１８および２８）を含む未組立の電気めっき陽極アセンブリ（１４）を含み、前記第１の構造陽極部材（１６）が位置決めスロット（２０、３０、３２および３４）を含み、前記第２および第３の構造陽極部材（１８および２８）がそれぞれ、２つの位置決めタブ（２２、３６、３８および４０）を含み、前記位置決めスロットおよび位置決めタブが、前記第２の構造陽極部材（１８）の前記２つの位置決めタブ（２２および３６）が特定の位置決めスロット対（２０および３０）の中にしか配置されず、前記第３の構造陽極部材（２８）の前記２つの位置決めタブ（３８および４０）が別の特定の位置決めスロット対（３２および３４）の中にしか配置されないように適合されている装置（１０）。
電気めっき陽極アセンブリ（１４）を製作するための方法であって、
ａ）位置決めスロット（２０）を有する電気めっき陽極アセンブリの第１の構造陽極部材（１６）を得るステップと、
ｂ）位置決めタブ（２２）を有する電気めっき陽極アセンブリの第２の構造陽極部材（１８）を得るステップと、
ｃ）前記位置決めスロットの中に前記位置決めタブを配置するステップと、
ｄ）前記第１および第２の構造陽極部材を一体に溶接するステップと
を含む方法。
加工物（１２）を電気めっきするための電気めっき陽極アセンブリ（１４）を製作するための方法であって、
ａ）２つの位置決めスロット（２０および３０）からなる第１のセット（４２）および２つの位置決めスロット（３２および３４）からなる第２のセット（４４）を有する電気めっき陽極アセンブリの第１の構造陽極部材（１６）を得るステップと、
ｂ）前記第１のセットの前記２つの位置決めスロットの中には１つずつ対合式に配置することができるが、前記第２のセットには配置できない２つの位置決めタブ（２２および３６）を有する電気めっき陽極アセンブリの第２の構造陽極部材（１８）を得るステップと、
ｃ）前記第２のセットの前記２つの位置決めスロットの中には１つずつ対合式に配置することができるが、前記第１のセットには配置できない２つの位置決めタブ（３８および４０）を有する電気めっき陽極アセンブリの第３の構造陽極部材（２８）を得るステップと、
ｄ）前記第１のセットの前記２つの位置決めスロットの中に前記第２の構造陽極部材の前記２つの位置決めタブを対合式に配置するステップと、
ｅ）前記第２のセットの前記２つの位置決めスロットの中に前記第３の構造陽極部材の前記２つの位置決めタブを対合式に配置するステップと、
ｆ）前記第１、第２および第３の構造陽極部材を一体に溶接するステップと
を含む方法。
ステップｄ）の間、前記第２の構造陽極部材の前記２つの位置決めタブの特定の一方のタブは、前記第１のセットの前記２つの位置決めスロットの特定の一方のスロットの中にしか配置できず、ステップｅ）の間、前記第３の構造陽極部材の前記２つの位置決めタブの特定の一方のタブは、前記第２のセットの前記２つの位置決めスロットの特定の一方のスロットの中にしか配置できない、請求項４記載の方法。
前記第１および第２のセットの前記位置決めスロットが貫通スロットであり、前記第２および第３の構造陽極部材の前記位置決めタブが自由端を有し、ステップｆ）が、前記第２および第３の構造陽極部材の前記対合式に配置された位置決めタブの前記自由端を前記第１の構造陽極部材に溶接することを含む、請求項４記載の方法。
前記加工物がタービンエーロフォイルであり、前記タービンエーロフォイルの表面部分の形状に実質的に一致した形状を有する活性陽極メッシュ（２４）を得るステップと、前記第２および第３の構造陽極部材に前記活性陽極メッシュを固定するステップとをさらに含む、請求項６記載の方法。