JP6377438B2 - 担体から金属細部要素を取り除く方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、担体(substrate)から金属細部要素(metal detail)を取り除く方法に関し、特に、誘電材料から金属細部要素を取り除く方法に関する。

ヘリコプターのローターブレードや航空機のプロペラの多くは、その前縁に、犠牲浸食ストリップ(sacrificial erosion strip)が取り付けられている。通常、このような浸食ストリップは、ニッケル、チタン、ステンレス鋼、及び／又はその他の金属によって、金属細部要素として形成されている。当該金属細部要素は、雨、砂、埃、その他の物体の衝突による損傷からローターブレードまたはプロペラを保護するような構成とされている。このような金属細部要素は、時間が経つにつれて摩耗するため、定期的に取り外し、新しい金属細部要素と交換しなければならない。

ローターブレードやプロペラが金属材料によって形成されている場合は、金属細部要素は、当該ローターブレードやプロペラの前縁に、機械的な固定及び／又は接着剤を用いた接合によって取り付けてもよい。摩耗した金属部品の交換は、留め具を外し、この留め具又は新しい留め具を用いて新しい金属細部要素を金属ローターブレード又はプロペラに取り付けることによって行われる。金属細部要素が金属製のローターブレード又はプロペラに接着剤によって接合されている場合は、冷却削り取り（cool-and-chip-away）によって取り除いてもよい。この方法では、ローターブレード又はプロペラを冷却することによって接着力を弱める。次に、ハンマーやチゼルを用いて、金属製のローターブレード又はプロペラから金属細部要素を剥ぎ取ることによって、金属細部要素を取り除けばよい。

ローターブレードやプロペラが繊維強化グラファイト・エポキシ材料などの複合材料によって形成されている場合、この複合材料製のローターブレードやプロペラに、上記のような金属細部要素を接着剤を用いて接合してもよい。比較的新しいエポキシ接着剤は、低温では、その下にあるローターブレードやプロペラを形成する複合材料よりも強い場合がある。このような新しいエポキシ接着剤が用いられている場合は、強度が高いために、冷却削り取り（cool-and-chip-away）によって複合材料製のローターブレードやプロペラから金属細部要素を取り除くことができない場合がある。

このように、当分野では、複合材料によって形成されたローターブレードやプロペラから金属細部要素を取り除くための方法が必要とされている。

ローターブレードまたはプロペラから金属細部要素を取り除くことに関連する、上述したような問題点は、物品の誘電材料から金属細部要素を取り除く方法を提供する本願の開示によって、特に改善及び緩和される。当該方法は、金属細部要素の少なくとも一部が浸漬するように電解液内に物品を配置する工程を含む。当該方法は、さらに、少なくとも１つの陰極を、金属細部要素から離間させて電解液内に位置させる工程と、金属細部要素に電流を流す工程とを含んでよい。当該方法は、さらに、金属細部要素への通電に応じて、誘電材料から金属細部要素を剥離する工程を含んでよい。

別の実施形態において、物品の誘電材料から金属細部要素を取り除く方法が開示される。当該方法は、金属細部要素の一部にマスキング層を塗布することによって、金属細部要素にマスク部と非マスク部とを形成する工程をさらに含んでもよい。非マスク部は電解液に曝露される。物品は、金属細部要素の少なくとも一部が浸漬するように、電解液内に配置してもよい。当該方法は、少なくとも１つの陰極を、金属細部要素から離間させて電解液内に位置させる工程と、金属細部要素に電流を流す工程と、を含んでよい。当該方法は、さらに、金属細部要素への通電に応じて、金属細部要素を剥離する工程を含んでよい。

また、複合材料製のローターブレード又はプロペラから浸食ストリップを取り除く方法も開示している。当該方法は、浸食ストリップの少なくとも一部が電解液に浸漬するように、ローターブレード又はプロペラを電解液内に配置する工程を含む。当該浸食ストリップは、金属材料によって形成されており、誘電接着層によってローターブレード又はプロペラに取り付けられていてよい。当該方法は、陰極を浸食ストリップから離間させて電解液内に位置させる工程と、当該浸食ストリップに電流を流す工程とを、さらに含んでよい。また、当該方法は、浸食ストリップへの通電に応じて、誘電接着層から浸食ストリップを剥離する工程を含んでよい。

要約すると、本発明の一側面によれば、物品の誘電材料から、当該誘電体材料に取り付けられた金属細部要素を取り除く方法が提供される。当該方法は、金属細部要素の少なくとも一部が浸漬するように電解液内に物品を配置する工程と、少なくとも１つの陰極を、金属細部要素から離間させて電解液内に位置させる工程と、金属細部要素に電流を流す工程と、金属細部要素への通電に応じて、誘電材料から金属細部要素を剥離する工程と、を含む。

好適には、当該方法は、金属細部要素の一部にマスキング層を塗布することによって、金属細部要素にマスク部と非マスク部とを形成する工程をさらに含み、非マスク部は電解液に曝露されており、金属細部要素への通電に応じて、非マスク部を除去する工程をさらに含む。

好適には、金属細部要素の剥離中、金属細部要素からマスキング層を漸次的に取り除くことをさらに含む。

好適には、当該方法は、金属細部要素が陽極接続部から電気的に分離された金属アイランド部になる可能性のある金属細部要素の未剥離部分を検出すべく、マスキング層の縁部を監視する工程と、マスキングシーラントをマスキング層の縁部に沿って塗布することにより、マスキングシーラントが少なくとも部分的に未剥離部分に重なるようにする工程と、マスキングシーラントの塗布の後に、金属細部要素に対する通電を再開する工程と、をさらに含む。

好適には、当該方法は、導電性ストラップによって金属アイランド部を陽極接続部に接続する工程と、導電性ストラップを介して金属アイランド部に電流を流す工程と、誘電材料から前記金属アイランド部を剥離する工程と、をさらに含む。

好適には、当該方法において、誘電材料は、ガラス、セラミック、プラスチック、高分子材料の少なくとも１つを含む。

好適には、当該方法において、高分子材料は、金属細部要素を担体に取り付ける接着剤を含む。

好適には、当該方法において、担体は、金属材料及び複合材料の少なくとも１つによって形成されている。

好適には、当該方法において、複合材料は、繊維強化ポリマーマトリックス材料を含む。

好適には、当該方法において、金属細部要素は、少なくとも約０．００２インチの厚みを有する。

好適には、当該方法は、物品の担体に、担体が電解液に接触しないようにマスキング層を塗布する工程をさらに含む。

好適には、当該方法において、少なくとも１つの陰極を電解液内に位置させる工程は、陰極の少なくとも一部を電解液に浸漬することを含む。

好適には、当該方法において、陰極は金属細部要素に適合する形状を有する。

好適には、当該方法において、少なくとも１つの陰極は、物品の両側に配置された一対の陰極を含む。

好適には、当該方法において、電流は直流を含む。

好適には、当該方法において、金属細部要素に電流を流す工程は、電流の電圧を一定に保つことと、金属細部要素を剥離する際は電流のアンペア数が変化するのを可能にすることと、を含む。

本発明の別の側面によれば、物品の誘電材料から金属細部要素を取り除く方法が提供される。当該方法は、誘電材料に取り付けられた金属細部要素を有する物品を用意する工程と、金属細部要素の一部にマスキング層を塗布することによって、マスク部と非マスク部とを形成する工程とを含み、非マスク部は電解液に曝露され、金属細部要素の少なくとも一部が浸漬するように物品を電解液内に配置する工程と、少なくとも１つの陰極を、金属細部要素から離間させて電解液内に位置させる工程と、金属細部要素に電流を流す工程と、金属細部要素への通電に応じて、金属細部要素を剥離する工程と、をさらに含む。

好適には、当該方法は、金属細部要素の剥離中、金属細部要素からマスキング層を漸次的に取り除くことをさらに含む。

好適には、当該方法は、誘電材料から金属細部要素が剥離されるまで、陽極接続部と、金属細部要素の大部分との間に、連続的な導通経路を維持する工程をさらに含む。

本発明のさらに別の側面によれば、浸食ストリップを取り除くための方法が提供される。当該方法は、浸食ストリップの少なくとも一部が浸漬するようにローターブレード及びプロペラの少なくとも１つを電解液内に配置する工程を含み、当該浸食ストリップは金属材料によって形成され、誘電接着層によってローターブレード又はプロペラに取り付けられており、陰極を、浸食ストリップから離間させて電解液内に浸漬する工程と、浸食ストリップに電流を流す工程と、浸食ストリップへの通電に応じて、接着層から浸食ストリップを剥離する工程と、を含む。

上述した特徴、機能、利点は、本願の開示の様々な実施形態によって個別に達成することができ、あるいは、さらに他の実施形態と組み合わせてもよく、そのさらなる詳細は、以下の記載及び図面を参照することによってより明らかになるものである。

本願の開示のこれらの特徴及びその他の特徴は、図面を参照することによって、より明らかになるであろう。全図面を通して、共通の符号は共通の部材を指している。

ローターブレードを有するヘリコプターの側面図である。 ヘリコプターのメインローターブレードの斜視図である。 図２のメインローターブレードの部分分解図であり、メインローターブレードの前縁に取り付けられた金属細部要素を示す。 図３の線４に沿ったメインローターブレードの断面図であり、エポキシ接着剤などの誘電材料によってメインローターブレードに取り付けられた金属細部要素を示す。 金属細部要素が接着されたメインローターブレードの断面図である。 メインローターブレードの端面図であり、１つ又はそれ以上のインサートが取り付けられた端部を示す。 誘電材料から金属細部要素を取り除く方法の１つまたはそれ以上の工程を含むフローチャートである。 ローターブレードとして表された物品であって、誘電材料によって当該物品の担体に接着された金属細部要素を有する物品の側面図である。 物品の端面図であって、前縁に金属細部要素が取り付けられた状態を示す。 物品の側面図であって、金属細部要素の一部にマスキング層を塗布することにより、当該金属細部要素にマスク部と非マスク部とを形成した状態を示す。 物品の端面図であり、金属細部要素に陽極導線が取り付けられた状態を示す。 電解液に浸漬した物品を示す斜視図であり、陽極（すなわち金属細部要素）が電源の陽端子に接続され、陰極が電源の陰端子に接続された状態を示す。 電解液に浸漬した物品を示す端面図であり、単一構造として形成された陰極の一実施形態を示す。 電解液に浸漬した物品を示す端面図であり、金属細部要素の両側に配置された一対の陰極を示す。 物品の側面図であり、金属細部要素に対して電流を印加した結果、金属細部要素の非マスク部の初期剥離が起こった状態を示す。 物品の側面図であり、マスキング部を縁側から一部除去し、剥離の対象となる新たな非マスク部を金属細部要素に形成した状態を示す。 物品の側面図であり、金属細部要素のマスク部のマスキング縁部に沿って、金属アイランド部が形成された状態を示す。 物品の一部を示す拡大図であり、マスキング縁部に沿って形成された金属アイランド部を示す。 マスキング縁部の潜在的金属アイランド部が形成された箇所に、非導電性シーラントを塗布した状態を示す。 マスキング縁部に沿ったシーラントの塗布に続いて、金属細部要素に対する電流の印加を再開した後に、金属アイランド部が小さくなった状態を示す。 マスキング縁部に沿ったシーラントを塗布した結果、剥離によって潜在的金属アイランド部が取り除かれた状態を示す。 物品の側面図であり、マスキング部の一部をさらに除去し、剥離プロセスによる除去の対象となる新たな非マスク部を金属細部要素に形成した状態を示す。 物品の側面図であり、剥離プロセスによる剥離の対象となる、金属細部要素の残りの露出部を示す。 物品の側面図であり、物品の誘電材料に残った金属アイランド部を示す。 物品の側面図であり、金属アイランド部の剥離を行うため、金属アイランド部を陽極接続部に接続する導電性ストラップを示す。 剥離プロセスによって金属細部要素を取り除いた後の物品の側面図である。 物品の端面図であり、金属細部要素が剥離された状態を示す。 航空機のサービス及び製造の方法のフローチャートである。 航空機のブロック図である。

以下、本願の開示の様々な実施形態を示すための図面を参照する。図１はヘリコプター１００の側面図であり、当該ヘリコプターは、コックピット１０２を含む機体、メインローター１１２、テールブーム１０６、テールブーム１０６に取り付けられたテールローター１０８、メインローター１１２及びテールローター１０８を駆動するためのエンジン／トランスミッション１０４を有する。メインローター１１２及びテールローター１０８は、それぞれ複数のローターブレード１１０を有していてよい。

図２は、ヘリコプター１００のメインローターのローターブレード１１０の一実施形態を示す斜視図である。当該ローターブレード１１０は、翼付根１１４から翼先端１１６まで伸びている。また、ローターブレード１１０は、後縁１２０及び前縁１１８を有してよい。前縁１１８は、雨、砂、埃、屑、その他の物体の衝突による損傷からローターブレード１１０を保護する構成とされた浸食ストリップ１５２を含んでいてよい。浸食ストリップ１５２は、金属細部要素１５０として形成されていてもよく、ニッケル、チタン、ステンレス鋼、及び／又はその他の金属材料又は合金によって形成されていてもよい。

図３は、図２のローターブレード１１０の分解斜視図であり、金属細部要素１５０を示している。当該金属細部要素は、例えば、ローターブレード１１０の前縁１１８に、接着層１２６（図２）によって取り付けられている。金属細部要素１５０は、ローターブレード１１０とは別体の部品として形成されていてもよい。この点で、ローターブレード１１０は、金属材料及び／又は繊維強化ポリマーマトリックス材料などの複合材料によって形成されていてもよい。一実施形態において、金属細部要素１５０は、例えば、電鋳法、機械加工、または鋳造によって形成され、あるいは、ローターブレード１１０とは別体の部品として金属細部要素１５０を製造するための他の製造方法によって形成されてもよい。一実施形態において、金属細部要素１５０はローターブレードに対して非メッキ（non-plated）要素として、別個に形成してからローターブレード１１０に取り付けてもよい。

好適には、本願の開示は、金属材料、複合材料、及び／又は誘電材料１２４によって形成されたローターブレード１１０などの物品１３６から、金属細部要素１５０を取り除くための剥離（deplating）プロセスを含む。以下に詳しく述べるように、この剥離プロセスは、電気分解を用いて、誘電材料１２４（例えば非導電性材料）から金属材料を剥離することを含んでよい。また、ここではローターブレードの場合について述べるが、本願において開示される剥離プロセスは、特定のものに限定されず、あらゆるサイズ、形状、構造を有するあらゆるタイプの物品１３６の誘電材料１２４から、あらゆるサイズ、形状、構造を有する金属細部要素１５０を取り除くために実施してよい。

図４は、図３のローターブレード１１０の分解断面図である。ローターブレード１１０は、例えば、Ｄ型翼桁（D-spar）１２２を含む。当該Ｄ型翼桁１２２は、例えば、ローターブレード１１０の主要な負荷支持構成要素である。一実施形態において、Ｄ型翼桁１２２は、例えば、上述した繊維強化ポリマーマトリックス材料などの複合材料によって形成されている。Ｄ型翼桁１２２は、略中実の断面を有するものとして図示しているが、Ｄ型翼桁１２２は中空の断面（図示せず）を有していてもよい。ローターブレード１１０は、一対のガラス繊維製又は金属製の表面板（図示せず）によって挟まれたハニカムコア１３０をさらに含んでいてもよい。当該ハニカムコア１３０及び／又は表面板をＤ型翼桁１２２に連結することによって、ローターブレード１１０の後縁１２０部分が形成されていてよい。金属細部要素１５０（例えば浸食ストリップ１５２）を、Ｄ型翼桁１２２におけるローターブレード１１０の前縁１１８に接着することにより、Ｄ型翼桁１２２が金属細部要素１５０の担体１２８として機能するようにしてもよい。ただし、金属細部要素１５０はローターブレード１１０のどの位置に接合してもよく、Ｄ型翼桁１２２などの前縁１１８に接合するとは限らない。

図５は、組み立てられた状態のローターブレード１１０の断面図であり、接着剤などの誘電材料１２４を用いて、金属細部要素１５０が前縁１１８に接着された状態を示す。一実施形態において、例えば、エポキシ接着剤によって形成された接着層１２６によって、金属細部要素１５０がローターブレード１１０の担体１２８に取り付けられている。本願の開示において、誘電材料１２４は、非導電性材料、あるいは、導電率が比較的低いまたは電気抵抗が比較的大きい材料として定義される。一実施形態において、誘電材料１２４は、例えば、電気抵抗が約１×１０^-6オームメーター（Ω-m）より大きい材料を含んでもよい。例えば、一実施形態において、ここで用いる誘電材料は、ガラス、セラミック、プラスチック、ゴム、高分子材料、及び、電気抵抗が約１×１０^-6オーム-メーター（Ω-m）より大きいあらゆる材料を含んでもよい。

図５において、金属細部要素１５０の厚みは一定であってもよいし、変化していてもよい。例えば、金属細部要素１５０は、当該金属細部要素１５０のノーズ部（nose）１５４（図４）において、より大きな厚み１６２（図４）を有し、当該金属細部要素１５０後端１５６（図４）において、より小さな厚み１６２となるよう、次第に薄くなっていてもよい。一実施形態において、金属細部要素１５０は、例えば、ノーズ部１５４での厚み１６２が約０．１５インチに及ぶあるいはそれ以上であり、後端１５６での厚みが約０．００２〜０．０３０インチの範囲であってよい。この点について言えば、本願で開示される剥離プロセスは、いかなる厚みの金属細部要素１５０の剥離にも効果的であり、特定の厚みのものに限定されない。この剥離プロセスは、０．００２インチ以上の厚みを有する金属細部要素１５０の剥離に効果的である。例えば、一実施形態において、この剥離プロセスによって０．０１０インチ又はそれ以上の厚みを有する金属細部要素１５０を剥離してもよい。

好適には、当該剥離プロセスは、例えば、従来の電気メッキ法によって担体１２８（図示せず）に形成された（例えば、担体を被覆する）金属被膜の厚みよりも略大きな厚み１６２（図４）を有する金属細部要素１５０（図４）を剥離するのに効果的である。ここで、従来の被膜の厚みとは、例えば約０．００２インチ未満といったものである。また、本願で開示される剥離プロセスは、従来のメッキ金属被覆を取り除くためのこれまでの化学除去方法（図示せず）に比べて、有意な利点を有する。例えば、このような従来の化学除去方法は、約０．００１〜０．００２インチ程度の比較的小さな厚みの金属被覆を除去するために酸（図示せず）を用いることがあり、この酸によって、当該酸に接触する複合材料（図示せず）及び／又は金属材料（図示せず）は、すべて区別なく攻撃される場合がある。

図６は、ローターブレード１１０の端面図であり、例えばインサート１３４などの１つ又はそれ以上の金属要素１３２が設けられた翼端を示している。以下に詳しく述べるように、ローターブレード１１０は、剥離プロセスによって損傷を受けないように保護しておくべき１つ又はそれ以上の金属要素１３２を有する場合がある。例えば、このような金属要素１３２は、マスキング又は他のシール材の塗布によって保護し、当該金属要素１３２が剥離（例えば電気分解）されるのを防いでもよい。

図７は、物品１３６（図４）の誘電材料１２４（図４）から金属細部要素１５０（図４）を取り除くための方法３００の一実施形態に含まれる１つ又はそれ以上の工程を含むフローチャートを示す。物品１３６をローターブレード１１０として当該方法３００を説明するが、当該方法は、あらゆるサイズ、形状、構造を有する物品１３６の誘電材料１２４から、あらゆるサイズ、形状、構造を有する金属細部要素１５０を取り除くために用いてよい。さらに、当該方法３００は、接着層１２６（図４）から金属細部要素１５０を取り除く場合に限定されず、複合材製の物品１３６などの誘電担体１２８（図４）から金属細部要素１５０を取り除く場合を含む。本方法は、金属細部要素１５０を金属製の担体１２８に連結している誘電接着層１２６から金属細部要素１５０を取り除く場合も含んでよい。

図８を参照して説明すると、本方法３００（図７）のステップ３０２は、誘電材料１２４に取り付けられた又は接触する金属細部要素１５０を有する物品１３６を用意することを含む。図８に示す物品１３６は、本願が開示する剥離プロセスを説明するため、ローターブレード１１０として表されている。図８における物品１３６は、誘電接着層１２６に接着された金属細部要素１５０を含み、この誘電接着層１２６は、物品１３６の担体１２８に接着されている。担体１２８は、例えば金属材料及び／又は複合材料によって形成された物品１３６の下部構造によって構成される。誘電接着層１２６によって、金属細部要素１５０は担体１２８から隔てられている。誘電接着層１２６に加えて、担体１２８も誘電材料１２４によって形成されていてもよく、当該誘電材料に金属細部要素１５０が接着されている。例えば、担体１２８は、繊維強化ポリマーマトリックス材料などの複合材料によって形成されている。一実施形態において、当該繊維強化ポリマーマトリックス材料は、グラファイトエポキシ材料、ガラス繊維−エポキシ材料、又はその他のいかなるタイプの繊維強化複合材料であってもよい。

図８Ａは、図８の物品１３６の端面図であり、物品１３６の前縁１１８に取り付けられた金属細部要素１５０を示している。上述したように、誘電材料１２４は、既に定義したような比較的低い導電率や比較的高い電気抵抗を有する材料であってよい。一実施形態において、誘電材料１２４は高分子材料であってもよく、また、ガラス、セラミック、プラスチック、あるいは、比較的低い導電率を有する他の材料であってもよい。一実施形態において、上記高分子材料は、金属細部要素５０を担体１２８に取り付ける（例えば、接着により接合する）、上述したエポキシ接着剤である。

図９を参照して説明すると、本方法（図７）のステップ３０４は、金属細部要素１５０の一部にマスキング層１７０（図９）を塗布することにより、当該金属細部要素１５０にマスク部１７４と非マスク部１７６とを形成することを含む。マスキング層１７０によって、誘電材料１２４からの金属細部要素１５０の剥離を行う位置を制御することができる。以下に述べるように、金属細部要素１５０の非マスク部１７６は、剥離プロセスの間、電解液２０２に曝露されるため、金属細部要素１５０に電流２４２（図１０）を印加すると、非マスク部１７６が誘電材料１２４から剥離される。

ステップ３０４は、任意の構成として、担体１２８が電解液２０２（図１０）に接触しないように、担体１２８にマスキング層１７０（図９）を塗布することを含んでもよい。一実施形態において、複合材料製のローターブレード１１０（図６）は、落雷時に放電を行えるよう、導電性のメッシュ（例えば、アルミメッシュ）を備える場合がある。担体１２８にマスキング層１７０を設けることによって、金属細部要素１５０を剥離する工程において、このアルミメッシュが剥離されてしまうのを防ぐことができる。また、繊維強化ポリマーマトリックス材料が、ガラス繊維層などの保護外層を備えていない場合、マスキング層１７０を担体１２８に塗布し、これによって、繊維強化ポリマーマトリックス材料の比較的多孔質な表面に電解液２０２が吸収されるのを防止してもよい。

図９Ａには、陽極導線２０８が示されている。この陽極導線は金属細部要素１５０に連結されており、これにより、金属細部要素１５０を電源２４０（図１０）に接続している。陽極導線２０８は、例えば、ワイヤ、ケーブル、あるいはロッドによって構成されている。例えば、陽極導線２０８は、物品１３６又は金属細部要素１５０の片側又は両側の面１３８に取り付けられたねじ切りロッド２１０であってもよい。例えば、陽極導線２０８は、物品１３６の前縁１１８を貫通するねじ切りロッド２１０であり、一対のロックナット２１２によって金属細部要素１５０の表面に固定されていてもよい。陽極導線２０８は、金属細部要素１５０を電源２４０（図１０）に接続する１つ又はそれ以上のワイヤ、ロッド、またはその他の導電性要素を含んでいてもよい。

一実施形態において、金属細部要素１５０の非マスク部１７６（図９）が陽極接続部２０６（図９）から最も遠い位置に位置するように、マスキング層１７０（図９）を金属細部要素１５０（図９）に塗布してもよい。例えば、図９に示す例では、陽極接続部２０６が金属細部要素１５０の左下の角部の近傍に位置する一方、非マスク部１７６は、物品１３６（図９Ａ）の両側面１３８（図９Ａ）における、金属細部要素１５０の右端部分及び金属細部要素１５０の後端１５６近くの上部に沿って位置している。

マスキング層１７０（図９）は、金属細部要素１５０（図９）のマスク部１７４（図９）に電解液２０２が接触するのを防ぐことにより、この部分が剥離されるのを防止する一方、金属細部要素１５０の非マスク部１７６において剥離が起こるようにすることができる。このようにして、マスキング層１７０は、電気的に絶縁された金属アイランド部１６０（図１８）が形成されるのを防止し、これによって、後に述べるように、剥離プロセスの間、実質的に連続した導通経路が金属細部要素１５０に維持されるようにすることができる。一実施形態において、マスキング層１７０は、少なくとも片側の面に感圧接着剤を有するマスキングテープであってもよい。一実施形態において、マスキングテープは、スリーエムカンパニー（3M Company）から「３M（商標）Electroplating Tape４７０」として市販されているものであってもよい。ただし、金属細部要素１５０及び／又は担体１２８（図９）を被覆することによって電解液２０２（図１０）との接触を防ぐために適切なものであれば、他のいかなるマスキング材を使用してもよい。

図１０は、電解液２０２の容器２００及び電源２４０を示している。本方法３００（図７）のステップ３０６は、物品１３６の少なくとも一部が電解液２０２に浸漬するように、物品１３６を電解液内に配置することを含む。金属細部要素１５０は、電源２４０の陽端子２４４に接続され、陽極２０４として機能する。図１０に示した金属細部要素１５０は、電気分解（剥離）が可能な材料であれば、いかなる材料で形成されていてもよく、例えばニッケル、鋼、ステンレス鋼、チタン、インコネル、その他の金属材料、あるいは合金を含んでいてもよい。電解液２０２は、分解または剥離の対象である金属材料に適合する溶液であってよい。例えば、金属細部要素１５０がニッケル系合金によって形成されている場合、電解液２０２はスルファミン酸ニッケル溶液であってよい。ただし、電解液２０２はいかなる組成のものであってもよく、剥離プロセス中に金属細部要素１５０の電気分解を促進する任意の添加物を加えた水溶液であってもよい。

図１０を参照して説明すると、本方法３００（図７）のステップ３０８は、電解液２０２に少なくとも１つの陰極２２４を配置することを含む。本方法は、陰極２２４の少なくとも一部を電解液２０２内に浸漬し、陰極２２４を陽極２０４から離間させて配置することを含む。陰極２２４は、電源２４０の陰端子２４６に接続される。この点に関し、電源２４０は、陽極２０４及び陰極２２４に電気的に接続され、これらは、電解液によって完成する電気回路の電極である。電源２４０は、誘電材料１２４（例えばエポキシ接着剤）から金属細部要素１５０を剥離するために、電流２４２を陽極２０４（すなわち金属細部要素１５０）に供給する。一実施形態において、陰極２２４は、金属細部要素１５０を形成している金属材料に実質的に類似した金属材料によって形成されていてもよい。例えば、金属細部要素１５０がニッケル合金で形成されている場合、陰極２２４もニッケル系合金、又はニッケルに適合する合金によって形成されていてもよい。ただし、陰極２２４は、電流２４２を通す材料であれば、いかなる材料によって形成されていてもよい。陰極２２４は、金属細部要素１５０から間隔をあけて、非接触となるように配置される。

図１１に示すように、陰極２２４を、単一構造で金属細部要素１５０と補完し合う形状とすることによって、少なくとも陰極２２４と金属細部要素１５０との間隙においては、実質的に均一な電流密度となるようにしてよい。このように電流密度を均一にすることによって、実質的に均一な剥離速度を実現し、剥離プロセス中に金属アイランド１６０（図１８）が形成されるのを回避することができるかもしれない。この点については後に詳しく述べる。また、このように単一構造の陰極２２４を、陰極２２４のどの位置においても陽極２０４からの距離２３０が実質的に一定となるようなサイズ及び形状にしてもよい。これによって、金属細部要素１５０のどの位置においても、剥離速度が一定となり、金属細部要素１５０の一箇所における剥離速度が他の箇所よりも速いといった事態を防止できる。ただし、陰極２２４は、電解液２０２に少なくとも一部が浸漬された単純なロッド、ケーブル、ワイヤであってもよく、必ずしも金属細部要素１５０のサイズ及び形状に補完する構成でなくてもよい。

図１２は、陰極２２４の別の実施形態を示しており、当該実施形態では陰極は一対の陰極２２４として構成されている。この一対の陰極２２４は、物品１３６の両側１３８に配置される。各陰極２２４は、陰極導通ワイヤ２２８を介して、電源２４０の陰端子２４６に電気的に接続される。陰極導通ワイヤは、陰極接続部２２６において陰極２２４に接続されている。一実施形態において、例えば、陰極２２４の全表面積は、剥離プロセスを始める前の陽極２０４（すなわち金属細部要素１５０）の表面積と少なくとも同じ大きさである。陰極２２４の表面積は、金属細部要素１５０が剥離される速度を決める因子となり得る。

図１０を参照して説明すると、本方法３００（図７）のステップ３１０は、金属細部要素１５０に電流２４２を流すことにより剥離プロセスを開始することを含む。これに関し、電源２４０を作動させることにより、陽極２０４に正の電位を、陰極２２４に負の電位を、それぞれ印加する。電流２４２は、例えば直流（すなわちＤＣ）である。電源２４０を作動させると金属細部要素１５０に電流２４２が流れる。一実施形態において、電源２４０を、整流器（図示せず）を含むＤＣ電源（図示せず）によって構成してもよい。これによって、定期的又は断続的に且つ比較的短い期間で電流の向きを逆にし、正の電位（図示せず）を陰極２２４に、負の電位を陽極２０４に印加することによって破片（図示せず）や汚れが金属細部要素１５０から取り除かれるようにしたり、正の電位を陽極２０４に、負の電位を陰極２２４に印加する、開示した剥離プロセスが金属部品１５０で開始されるようにしてもよい。

本方法３００（図７）は、ステップ３１２を含む。当該ステップは、電流２４２（図１０）の電圧２５０（図１０）を略一定に維持し、且つ、誘電材料１２４（図１０）から金属細部要素１５０（図１０）を剥離する際は、電流２４２のアンペア数２５４（図１０）が変動してもよいようにするステップである。ステップ３１２は、電源２４０に設けられた電圧調整ダイヤル２４８（図１０）を操作することによって、約３〜１５ボルトの範囲内の電圧２５０を選択するようにしてもよい。一実施形態において、電圧２５０は、剥離プロセスのために、約５〜９ボルトに設定してもよい。ただし、電流２４２に対する電圧２５０は１５ボルトより大きくてもよい。ただし、安全上の理由により、電圧２５０は最小限にすることが望ましいであろう。電源２４０は、例えば、アンペア調整ダイヤル２５２（図１０）を含む。ただし、アンペア数の範囲は、変動または変化してよい。一実施形態において、アンペア数は、約２０〜３２アンペアの範囲としてよいが、２０アンペア未満または３２アンペアよりも大きいアンペア数を用いてもよい。例えば、剥離プロセスの間は、金属細部要素１５０の総面積が徐々に減少するにつれて、アンペア数２５４は経時的に徐々に低下する。

図１３を参照して説明すると、本方法３００（図７）のステップ３１４は、金属細部要素１５０に電流２４２（図１２）を流すことによって、誘電材料１２４から金属細部要素１５０を剥離することを含む。図１３は、金属細部要素１５０の非マスク部１７６（図１２）の初期の剥離を示しており、誘電接着剤が図１３において露出した状態を示す。剥離プロセスの間、電解液２０２（図１２）は、陽極２０４（すなわち金属細部要素１５０）及び陰極２２４（図１１）からなる２つの電極間に、電流を伝える。剥離プロセスにおいては、金属細部要素１５０が酸化されて金属イオン（図示せず）になり、金属イオンが電解液２０２に溶解し、金属イオンで陰極２２４がメッキされる。

図１３を参照して説明すると、本方法３００（図７）のステップ３１６は、誘電体から金属細部要素１５０を剥離している間は、露出している金属細部要素１５０の全部分又は実質的にすべての部分、あるいは大部分に対する、陽極接続部２０６からの連続的な導通経路２１４を維持することを含む。陽極接続部２０６への連続する導通経路２１４を維持することによって、以下に説明するように、金属アイランド部１６０（図１８）が形成されるのを防止することができる。この点において、ステップ３１６は、金属細部要素１５０の実質的に大部分が担体１２８から取り除かれるまで、連続的な電流２４２（図１２）の経路を金属細部要素１５０に維持することを含んでいてもよい。

図１０を参照して簡単に述べると、本方法３００（図７）は、誘電材料１２４から金属細部要素１５０取り除きつつ、電解液２０２を循環させることを含む。電解液２０２の循環によって、電解液２０２内の少なくとも電解液と金属細部要素１５０との界面においては、実質的に均一な電流密度が維持される。電流密度を実質的に均一にすることによって、金属細部要素１５０の全体にわたって、実質的に均一に剥離を行うことができる。この点に関し、均一な電流密度は、電解液２０２内に設けた回転刃、ポンプ、撹拌ファン等の機械装置（図示せず）を用いて、あるいは、電解液２０２を撹拌するためのその他の手段を用いて、電解液２０２を撹拌することによって、実現することができる。

図１５を参照して説明すると、本方法３００（図７）のステップ３１８は、剥離プロセスの間、金属細部要素１５０からマスキング層１７０を漸次的に取り除くことを含む。金属細部要素１５０からマスキング層１７０を漸次的に除去することによって、剥離プロセスの間、マスク部１７４のサイズが漸次的に小さくなり、金属細部要素１５０の新たな部分が電解液に曝露される。一実施形態において、例えば、ステップ３１８は、切削工具などを用いてマスキング縁部１７２をトリミングすることを含む。例えば、かみそり刃を用いてマスキング層１７０をトリミングすることによって、金属細部要素１５０に新たな非マスク部１７６（図１４）を形成してもよい。

図１５Ａは、金属細部要素１５０における未剥離部分（non-deplated portion）１５８を示している。剥離プロセスにおいて、このような未剥離部分が発生するかもしれない。そこで、本方法３００（図７）は、このような未剥離部分１５８を検知すべく、金属細部要素１５０の非マスク部１７６（図１４）を、例えばマスキング縁部１７２に沿って（例えば視覚的に）監視するステップ３２０を含む。未剥離部分１５８は、その１つ１つが望ましくない金属アイランド部１６０（図１８）に対応するものであり、形成されて誘電材料１２４に永久に付着したままになるおそれがある。金属アイランド部１６０は、金属細部要素１５０の一部からなり、陽極接続部２０６（図１５）から電気的に絶縁されて、電流２４２（図１２）が到達しない部分である。このような金属アイランド部１６０は、電解液２０２（図１２）がマスキング層１７０の下に徐々に浸入し、金属細部要素１５０を局所的に剥離した結果形成される場合がある。

図１５Ｂを参照して説明すると、本方法３００（図７）のステップ３２２は、マスキング縁部１７２の未剥離部分１５８が形成された位置に、非導電性マスキングシーラント１７８を塗布することを含む。例えば、マスキング縁部１７２及び未剥離部分１５８の少なくとも一部に重なるようにマスキングシーラント１７８を塗布することによって、金属アイランド部１６０（図１８）の形成を防止又は回避することができる。一実施形態において、マスキングシーラント１７８は、例えば、液体又はペーストであり、これが後に硬化することによって、未剥離部分１５８のシーラントで覆われた部分に電解液２０２（図１２）が接触するのを防ぐことができる。一実施形態において、マスキングシーラント１７８は、Allied Plating Supplies，Inc．，から「Miccro Super XP-2000 Stop-Off Lacquer（商標）」として市販されているものであってもよいし、未剥離部分の所望の領域をマスキングし金属アイランド部１６０の形成を防止するのに適切なものであれば、他のいかなるシーラント材料であってもよい。

図１５Ｃを参照して説明すると、本方法３００（図７）は、未剥離部分１５８（図１５Ｂ）に対してマスキングシーラント１７８（図１５Ｃ）を塗布した後、金属細部要素１５０に対する電流２４２の印加を再開することを含む。電流２４２の印加の再開によって、剥離プロセスが続行される。

図１５Ｄは、物品１３６を示しており、マスキングシーラント１７８を除去した後の、誘電材料１２４から未剥離部分１５８が剥離された状態を示している。好適には、マスキングシーラント１７８によって、金属アイランド部１６０（図１８）の形成が防止される。上述したように、金属アイランド部１６０は、金属細部要素１５０の残留部分とは電気的には非接続であり、従って、剥離のために電流２４２が金属アイランド部１６０に流れることはない。

図１６は、マスク部１７４をさらにトリミングし、金属細部要素１５０に新たな非マスク部１７６を形成した状態を示している。一実施形態において、物品１３６を電解液２０２（図１２）から一時的に取り出して、マスク部１７４のトリミングを行ってもよい。上述したように、金属細部要素１５０は、マスク部１７４をトリミングすることにより漸次的に露出され、このトリミングは、陽極接続部２０６と金属細部要素１５０の残留部分との間に連続する導通経路２１４が維持されるように行われる。

図１７は、図１６に示した金属細部要素１５０の非マスク部１７６が剥離され、最後のマスク部１７４が取り除かれた状態を示す。図面には物品１３６の片側の面のみを示しているが、マスク部１７４の段階的なトリミングは物品１３８の両側の面において、ほぼ同様に行ってよい。このように、金属細部要素１５０は、 物品１３８の両側において、実質的に均一に剥離してよい。

図１８は、物品１３６の側面図であり、誘電材料１２４から金属細部要素１５０を剥離した後に、物品１３６の誘電材料１２４に残留している金属アイランド部１６０を示している。上述したように、このような金属アイランド部１６０は、電解液２０２（図１２）がマスキング層１７０の下に徐々に浸入し、金属細部要素１５０を局所的に剥離した結果、形成される場合がある。

図１９は、本方法３００（図７）のステップ３２４を示しており、当該ステップは導電性ストラップ２１６を用いて金属アイランド部１６０を陽極接続部２０６に接続することを含む。本方法は、金属アイランド部１６０を陽極接続部２０６に接続した後に、電源２４０（図１２）を作動させ、導電性ストラップ２１６を介して電流２４２（図１２）を流すことを含んでよい。本方法は、さらに、誘電材料１２４から金属アイランド部１６０を剥離することを含んでよい。導電性ストラップ２１６は、適切な導電性材料であればいかなる材料で形成してもよく、銅、アルミニウム、またはその他の導電性材料が例として挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、マスキング層１７０又はその他の絶縁材料によって導電性ストラップ２１６を被覆することにより、導電性ストラップ２１６が剥離されないようにしてもよい。

図２０は、上述した剥離プロセスによって、金属細部要素１５０及び金属アイランド部１６０（図１９）を剥離した後の物品１３６を示している。図２０では、以前は金属細部要素１５０で覆われていた誘電材料１２４が現れている。担体１２８を覆うマスキング層１７０（図１９）も取り除かれている。図２０Ａは、剥離済みの物品１３６の端面図であり、剥離された金属細部要素１５０の輪郭を仮想線で示している。

既に示唆したように、当該剥離プロセスは、好適には、ローターブレード１１０又はプロペラ（図示せず）から摩耗した浸食ストリップ１５２（図５）を剥離するために実施することができる。一実施形態において、誘電接着層１２６又はその他の適切な取り付け手段をを用いて、新しい金属浸食ストリップ１５２をローターブレード１１０（図５）又はプロペラ（図示せず）に接着してもよい。既に示唆したように、上述した剥離プロセスは、特定の誘電材料に限定されず、あらゆる誘電材料１２４（図５）から金属細部要素１５０（図５）を取り除くために実施することができ、ローターブレード１１０又はプロペラから浸食ストリップ１５２を取り除くことに用途を限定されない。

図２１及び図２２を参照し、本開示の実施形態を、図２１においては航空機の製造及びサービス方法４００、図２２においては航空機４０２に関連させて説明する。生産開始前の工程として、典型的な方法４００は、航空機４０２の仕様決定及び設計４０４と、材料調達４０６とを含む。生産中の工程としては、部品及び小組立品（subassembly）の製造４０８、及び、航空機４０２のシステムインテグレーション４１０が行われる。

図２１において、航空機の部品組み立て及び製造は、本願に開示された、物品１３６（図４）の誘電材料１２４（図４）から金属細部要素１５０を取り除く方法３００（図７）を含んでいてもよい。例えば、当該方法３００を、浸食ストリップ１５２などの金属細部要素１５０を取り除くために実施してもよい。当該浸食ストリップは、例えば、ヘリコプター１００（図１）のメインローターブレード１１２（図２）の前縁１１８（図２）に誘電材料１２４（図４）の接着層１２６を用いて接着されたものである。ただし、当該方法３００は、航空機４０２（図２２）構造体を含むあらゆる構造から金属細部要素１５０を取り除くために実施することができる。例えば、当該方法３００（図７）は、航空機４０２（図２２）の機体４１８（図２２）の誘電材料１２４（図３）から金属細部要素１５０を取り除くことを含んでもよい。上述したように、誘電材料１２４は、金属細部要素１５０（図３）が取り付けられた担体１２８（図３）であってもよい。担体１２８は、例えば、繊維強化ポリマーマトリックス材料などの複合材料によって形成されたものであり、その例としては、グラファイトエポキシ材料、ガラス繊維−エポキシ材料、又はその他のタイプの繊維強化複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。

図２１において、製造４０８及びシステムインテグレーション４１０の後、航空機４０２は、例えば認証及び配送４１２の工程を経る。認証及び配送の後、航空機４０２は、就航４１４に入る。顧客によるサービス中は、航空機４０２は、定例のメンテナンス及びサービス４１６のスケジュールに組み込まれる。航空機４０２における、この定例のメンテナンス及びサービス４１６は、調整、変更、再磨き上げなどを含んでいてもよい。

好適には、メンテナンス及びサービス４１６中に、本願に開示された方法３００（図７）を、ヘリコプター１００（図１）又はその他の航空機４０２（図２２）のメインローターブレード１１２（図２）の前縁１１８（図２）から、上述した浸食ストリップ１５２などの金属細部要素１５０を取り除くために実施することができる。例えば、当該方法３００は、ローターブレード１１２から金属浸食ストリップ１５２を定期的に取り除くために実施してもよい。ローターブレード１１２から金属浸食ストリップ１５２を取り除いた後に、新しい浸食ストリップ１５２を取り付けてもよい。本方法３００は、同様にして、固定翼機（図示せず）などの航空機４０２（図２２）構造体のメンテナンス及びサービス４１６中に実施してもよい。例えば、本方法３００は、特定のものに限定されず、航空機４０２の翼（図示せず）、操縦面（図示せず）、尾翼面（図示せず）、胴体（図示せず）のなどの機体４１８の前縁、あるいは、航空機４０２構造体あるいは機体４１８のその他の様々な部品から、金属細部要素１５０（図６）を取り除くために実施することができる。

方法４００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実行または実施することができる。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム（majority-system）下請業者をいくつ含んでいてもよい。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよよい。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体（military entity）、サービス組織（service organization）であってもよい。

図２２に示すように、典型的な方法４００によって製造される航空機４０２は、例えば、複数のシステム４２０と内装４２２とを備えた機体４１８を含む。機体４１８は、ローターブレード航空機（図示せず）、固定翼機、又はその他の構成の航空機の機体４１８であってもよい。機体４１８は、例えば、方法３００（図７）を用いて誘電材料１２４（図６）からの金属細部要素１５０（図６）の剥離を好適に行うことができる１つ又はそれ以上の部品を含む。機体４１８のハイレベルシステム４２０の例としては、１つ又はそれ以上の駆動系４２４、電気系４２６、油圧系４２８、環境系４３０が挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空産業に用いた場合を例として説明したが、本発明の原理は、例えば自動車産業などの他のいかなる産業に適用してもよい。

ここに具体化した装置及び方法は、製造及びサービス方法４００における、１つ又はそれ以上のあらゆる段階において採用してもよい。例えば、製造工程４０８で作製される部品又は小組立品は、航空機４０２のサービス段階で作製される部品又は小組立品と同様に作製することができる。また、１つまたはそれ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせを、例えば、実質的に航空機４０２の組み立て速度を速めたりコストを削減したりすることによって、製造工程４０８及び４１０で用いてもよい。同様に、１つまたはそれ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせを、航空機４０２のサービス中に、例えば、メンテナンス及びサービス４１６に用いてもよいが、これに限定されない。

本願の開示に関連する分野の当業者であれば、上記の記載及び関連図面に示された教示の利点を有する様々な変形例や他の実施形態を思いつくであろう。ここに記載した実施形態は、単なる例であり、本発明を限定するものではなく、本発明を網羅したものでもない。また、特定的な用語を用いているが、一般的且つ説明的な意味でのみ用いており、本発明を限定するものではない。

Claims (13)

1. 物品の誘電材料から、当該誘電体材料に取り付けられた金属細部要素を取り除く方法であって、
   金属細部要素の少なくとも一部が浸漬するように電解液内に物品を配置する工程と、
   前記金属細部要素の一部にマスキング層を塗布することによって、前記金属細部要素にマスク部と非マスク部とを形成して、前記非マスク部が前記電解液に曝露されるようにする工程と、
   少なくとも１つの陰極を、前記金属細部要素から離間させて電解液内に位置させる工程と、
   前記金属細部要素に電流を流す工程と、
   前記金属細部要素への通電に応じて、前記誘電材料から金属細部要素の前記非マスク部を剥離する工程と、
   前記金属細部要素の剥離中、前記金属細部要素から前記マスキング層を漸次的に取り除く工程と、を含む、方法。
2. 金属細部要素が陽極接続部から電気的に分離された金属アイランド部になる可能性のある金属細部要素の未剥離部分を検出すべく、マスキング層の縁部を監視する工程と、
   マスキングシーラントをマスキング層の縁部に沿って塗布することにより、前記マスキングシーラントが少なくとも部分的に前記未剥離部分に重なるようにする工程と、
   前記マスキングシーラントの塗布の後に、前記金属細部要素に対する通電を再開する工程と、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記誘電材料は、ガラス、セラミック、高分子材料の少なくとも１つによって構成されている、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記高分子材料は、前記金属細部要素を担体に取り付ける接着剤である、請求項３に記載の方法。
5. 前記担体は、金属材料及び複合材料の少なくとも１つによって形成されている、請求項４に記載の方法。
6. 前記複合材料は、繊維強化ポリマーマトリックス材料によって構成されている、請求項５に記載の方法。
7. 前記金属細部要素は、少なくとも５０．８μｍ（０．００２インチ）の厚みを有する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 前記物品の担体に、前記担体が電解液に接触しないようにマスキング層を塗布する工程をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの陰極は、前記物品の両側に配置された一対の陰極によって構成されている、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 前記電流は直流である、請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
11. 前記金属細部要素に電流を流す前記工程は、
    前記電流の電圧を一定に保つことと、
    前記金属細部要素を剥離する際は前記電流のアンペア数が変化するのを可能にすることと、を含む、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 前記陰極は前記金属細部要素と補完し合う形状である、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
13. 前記誘電材料から前記金属細部要素が剥離されるまで、陽極接続部と金属細部要素の大部分との間の連続的な導通経路を維持することをさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。

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