JP3205204B2 - 真空アークデスケーリング用電極クリーニング方法および装置 - Google Patents

真空アークデスケーリング用電極クリーニング方法および装置

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JP3205204B2
JP3205204B2 JP03567395A JP3567395A JP3205204B2 JP 3205204 B2 JP3205204 B2 JP 3205204B2 JP 03567395 A JP03567395 A JP 03567395A JP 3567395 A JP3567395 A JP 3567395A JP 3205204 B2 JP3205204 B2 JP 3205204B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中で陽極と陰極と
の間に直流アーク放電を起こさせて金属表面の酸化皮膜
や汚れを除去する真空アークデスケーリング方法及びそ
の装置に関する。
【0002】
【従来の技術】真空アークデスケーリングでは、通常1
0Torr〜10-4Torrの真空中でアーク放電が行われる。
アークはデスケールしようとする対象物を陰極として、
別途、真空雰囲気中に設置される電極を陽極として、両
者の間で発生する。本発明においては、通常陽極として
動作するように設置される電極をデスケール電極と呼
ぶ。このようにして形成されるアークの陰極点はエネル
ギー密度が高く、陰極点が通過する部分の表面酸化膜が
除去される。
【0003】酸化膜以外にも炭化物やその他の化合物や
油脂などの汚れも同時に除去される。本発明におけるデ
スケーリングとは、酸化皮膜を除去することを意味する
だけでなく、炭化物やその他の化合物、表面に付着する
汚れ除去をも含めた作用をいう。また、真空アークによ
り表面から除去される物質群を代表して、以下、スケー
ルという。
【0004】このようにして、真空アークデスケーリン
グにより除去されたスケールは、そのまま、あるいは分
解し、あるいは再結合して、一部デスケール電極に付着
する。デスケーリングを長時間行うと、デスケール電極
表面に付着物が多量に堆積し、アーク特性が変化し、デ
スケーリング特性は悪化する。
【0005】従来、陽極への付着を減少させるため、陽
極の配置を工夫して、特開平4−110084号公報に
示されるように、陰極材料と陽極面が対向しないように
するなどの処置がとられていた。このような電極配置の
工夫だけでは不十分な場合の対策として、例えば特開平
6−256981号公報に示されるような機械的な電極
クリーニング法が考案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】材料処理プロセスで
は、高い生産性・信頼性が要求される。真空アークデス
ケーリングにおいては、電極表面に堆積した付着物を、
短時間にかつ完全に除去することが生産性と信頼性を向
上させる重要なポイントとなっている。機械的なクリー
ニング法では、複雑形状の電極に対しては完全な付着物
の除去が困難であり、かつ単純形状電極であってもクリ
ーニング作業に時間がかかるという問題点がある。ま
た、移動機構や回転機構を伴い設備が複雑・高価になる
ことも問題である。ブラッシ等の摩耗部分を含み耐久性
を持たせることも難しい。本発明は、上記問題点を解決
することを目的とし、電極の汚れを簡便に除去する真空
アークデスケーリング方法および装置を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。 (1)真空アークデスケーリングにおいて、本来陽極と
して作動するデスケール電極の極性をある期間反転し、
陰極動作をさせることを特徴とするデスケール電極をク
リーニングする方法。
【0008】(2)真空アークデスケーリング装置にお
いて、デスケール電極と被処理材の極性を反転させる電
気回路機構を具備することを特徴とする真空アークデス
ケーリング装置。 (3)真空アークデスケーリング装置において、デスケ
ール電極の極性を反転させる電気回路機構と補助電極と
を具備し、極性を反転させる当該電気回路は、デスケー
ル電極の極性を反転させるときは、補助電極とデスケー
ル電極との間にアークが発生するような機構になってい
ることを特徴とする真空アークデスケーリング装置。
【0009】(4)炭素材料を補助電極とする上記3記
載の装置。 (5)真空アークデスケーリング装置において、複数の
デスケール電極群と、それぞれのデスケール電極に対
し、順番に、極性を反転させ一定期間反転極性を保持し
た後、元の極性に戻すことを行っていく電気回路機構と
を具備していることを特徴とする真空アークデスケーリ
ング装置。
【0010】
【作用】図1に原理的装置構成を示す。図1において、
1は真空容器、2はデスケール電極、3はスケールを除
去しようとする被処理対象物、4はアーク電源、5は電
極の極性を反転するための電気回路である。図1は発明
の特徴を簡便に説明するための概念図であり、通常は具
備している真空排気装置やアーク点火装置、電極その他
冷却箇所への冷却水供給装置、冷却機構などは省略して
いる。本発明方法・装置においても、このような本来具
備すべき装置や機構を、必要に応じ具備すべきことは言
うまでもない。図2、図3においても本発明の特徴を説
明するのに必要でない装置や機構については図示を省略
している。
【0011】図1において、デスケール電極2が陽極と
して動作し続けると、陰極3から除去されたスケール成
分がデスケール電極2の表面に付着してアークが不安定
化する。アークが不安定化しだしたらあるいは不安定化
する前に、デスケール電極の極性を極性反転機構5によ
り正負を逆転させると、デスケール電極2の表面上に陰
極点が発生して、デスケール電極表面の付着物が除去さ
れる。
【0012】デスケール電極2の表面付着物が概ね除去
された後、再度極性反転機構で極性を反転させ、デスケ
ール電極を陽極として動作させると、スケールを除去し
ようとする対象物3のデスケーリングが正常に再開され
る。デスケール電極が陰極となり、被処理対象物3が陽
極となると、被処理対象物は陰極動作時より余計に加熱
されることが知られている。
【0013】過度の加熱による障害が懸念される場合
は、図2に示すような補助電極を設置する方法がある。
図中1から4は、図1に示す同じ符号の物と同類物であ
る。6は補助電極である。5は極性反転機構であるが、
通常動作の場合は、2で示す電極を陽極、3で示す物を
陰極とするような回路を構成し、デスケール電極2の付
着物を除去しようとする場合は、電源回路から被処理対
象物3を切り離し、デスケール電極と補助電極との間に
アークが形成されるようにし、しかもデスケール電極を
陰極、補助電極を陽極とするような極性になるように設
計された極性切り替え機構である。
【0014】デスケール電極の付着物が除去されたら、
再度極性反転機構を動作させ、元の接続・極性に戻す。
補助電極を設置することにより、スケールを除去しよう
とする被処理対象物を溶損その他過度の加熱障害から保
護することができる。補助電極はアークの陽極作用によ
り高温になるので、通常冷却機構を具備せねばならな
い。補助電極はグラファイトのような炭素材料を用いる
と、冷却機構が不要になる。図1や図2の方法では、デ
スケール電極のクリーニングを行う時は、被処理対象物
のデスケーリングは中断される。
【0015】デスケーリングを中断させずに、デスケー
ル電極のクリーニングを行うことを可能にする方法を概
念的に示したものが図3である。真空容器1の中におか
れたデスケールすべき被処理物3と複数のデスケール電
極2、2′、2″が設置される。図3においてはデスケ
ール電極の数が3個の場合を示しているが、複数個であ
れば2個以上何個でも必要に応じ設置できる。
【0016】それぞれのデスケール電極にはそれぞれ
4、4′、4″で示す電源が接続されるが、電源とデス
ケール電極との間に電極の極性を切り替えるための極性
反転機構5、5′、5″が設置されている。デスケール
電極は通常陽極として動作するが、電極表面が付着物で
汚れてきたときは、複数デスケール電極のいずれか一つ
の電極極性切り替え機構を動作させて、極性反転を行い
陰極点を当該デスケール電極表面上に発生させ、クリー
ニングを行う。
【0017】デスケール電極の付着物が除去されたら、
再び電極極性反転機構を作動させ、当該デスケール電極
の極性を陽極となるように戻す。このようにして、同じ
手順で順番に複数個あるデスケール電極をクリーニング
していく。いずれかのデスケール電極がクリーニングさ
れている期間中も他の残りのデスケール電極は陽極とし
て動作を続けているので、被処理対象物3のデスケーリ
ングは中断されることがない。
【0018】図1、図2及び図3のいずれの場合にもデ
スケール電極のクリーニングを行う期間は単に極性を逆
転させるだけでなく、アーク電流を適当に調整してクリ
ーニング作用を安定かつ安全に行わせるようにすること
が望ましい。極性反転機構は、手動あるいは電磁スイッ
チなどの従来からのスイッチ技術を利用して構成すれば
よく、公知の技術応用である。極性反転機構と電流調整
機能やあるいは作動時間調整のタイマー機能を組み込ん
だ構成にすると、自動的な連続操業が行えるようにな
る。
【0019】
【実施例】図1に示すような方法・装置において、処理
対象材3として熱延鋼板を用い、これを陰極極性とし、
デスケール電極2として水冷銅製の電極を設け、これを
陽極極性として、圧力10Paの真空雰囲気で200Aの
真空アークを両者間に発生させ、熱延鋼材のデスケーリ
ングを8分間行った。その後、デスケール電極につなが
る極性反転機構5を働かせ、アーク電流200Aで1分
間デスケール電極が陰極となるよう動作させた。
【0020】その後再び極性反転機構を動作させ、デス
ケール電極を陽極となるようにした。この一連の過程に
おけるアーク電圧の変化を示したものが図4である。電
圧は熱延鋼板電位を0としてデスケール電極の電圧を測
定している。
【0021】時刻0で熱延鋼板は全面が厚いスケールで
覆われているが、デスケーリングが進行するにつれデス
ケール電極電位が高くなっていく。これはデスケール電
極表面の汚れが進行し、真空アークが不安定化している
ことを示している。
【0022】極性を反転するとデスケール電極電位は負
となり陰極となる。極性反転動作後、もう一度極性反転
装置を働かせ再びデスケール電極を陽極としたときの真
空アーク電圧は、時刻0の電圧と同じ値まで低下してい
る。このことから、デスケール電極は極性反転で陰極動
作をさせたことにより付着物が除去され、クリーニング
されたことが確認された。
【0023】図3の原理に基づいて、水冷された中空円
筒形状の銅管をデスケール電極として5本平行に並べ、
それぞれ極性切り替えスイッチを経て直流定電流電源に
接続し、真空アークデスケーリング装置を構成した。表
面がスケールで覆われた熱延鋼板を、デスケール電極の
下を一方向に移動させデスケーリングを行った後、鋼板
表面の粗度変化を測定した結果を図5に示す。
【0024】点線は極性反転を行わずに、全てのデスケ
ール電極を陽極、熱延鋼板を陰極とし、それぞれのデス
ケール電極のアーク電流を200Aと同じにしてデスケ
ーリングさせた場合の粗度変化であり、処理が進行する
につれ粗度が悪化していく様子が示されている。図5の
実線は、極性反転動作が行われたときの表面粗度変化で
ある。
【0025】この実線例では、図6で示すように、5本
のデスケール電極が順番に1本ずつ極性反転動作をさせ
ている。デスケール電極が陽極動作をするときは200
A、極性反転時は150Aの正負が異なる電流が流れる
よう動作設定をした。極性反転期間を加えることによ
り、図5に示したように、均一な表面性状が保持され
た。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、デスケール電極の極性
を短時間反転することにより、デスケール電極のクリー
ニングができ、長時間操業デスケーリングを行っても表
面性状の均一な真空アークデスケーリングが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的概念と極性反転に関わる基本的
設備構成図。
【図2】補助電極を用いる実施装置構成図。
【図3】多電極でデスケーリングを中断させることなし
に連続デスケーリングを行う実施装置構成図。
【図4】真空アークデスケーリング動作中のアーク電圧
と極性反転後のアーク電圧の図表。
【図5】極性反転の有無によるデスケーリングされた鋼
板表面粗度の違いの図表。
【図6】5本電極並列運転時におけるそれぞれの電極動
作電流の時間変化の図表。
【符号の説明】
1 真空容器 2(2′及び2″) デスケール電極 3 被処理物(陰極) 4(4′及び4″) 真空アーク電源 5(5′及び5″) 極性切り替え機構 6 補助電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−111887(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23G 5/00 B21B 45/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空アークデスケーリングにおいて、本
    来陽極として作動するデスケール電極の極性をある期間
    反転し、陰極動作をさせることを特徴とするデスケール
    電極をクリーニングする方法。
  2. 【請求項2】 真空アークデスケーリング装置におい
    て、デスケール電極と被処理材の極性を反転させる電気
    回路機構を具備することを特徴とする真空アークデスケ
    ーリング装置。
  3. 【請求項3】 真空アークデスケーリング装置におい
    て、デスケール電極の極性を反転させる電気回路機構と
    補助電極とを具備し、極性を反転させる当該電気回路
    は、デスケール電極の極性を反転させるときは、補助電
    極とデスケール電極との間にアークが発生するような機
    構になっていることを特徴とする真空アークデスケーリ
    ング装置。
  4. 【請求項4】 炭素材料を補助電極とする請求項3記載
    の真空アークデスケーリング装置。
  5. 【請求項5】 真空アークデスケーリング装置におい
    て、複数のデスケール電極群と、それぞれのデスケール
    電極に対し、順番に、極性を反転させ一定期間反転極性
    を保持した後、元の極性に戻すことを行っていく電気回
    路機構とを具備していることを特徴とする真空アークデ
    スケーリング装置。
JP03567395A 1995-02-23 1995-02-23 真空アークデスケーリング用電極クリーニング方法および装置 Expired - Lifetime JP3205204B2 (ja)

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JPH08232088A JPH08232088A (ja) 1996-09-10
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6729511B2 (en) 2001-04-17 2004-05-04 Dent, Iii Thomas E. Lifting harness

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6729511B2 (en) 2001-04-17 2004-05-04 Dent, Iii Thomas E. Lifting harness

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