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JP3482298B2 - Masking method in vacuum arc descaling method - Google Patents
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JP3482298B2 - Masking method in vacuum arc descaling method - Google Patents

Masking method in vacuum arc descaling method

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JP3482298B2 JP09391196A JP9391196A JP3482298B2 JP 3482298 B2 JP3482298 B2 JP 3482298B2 JP 09391196 A JP09391196 A JP 09391196A JP 9391196 A JP9391196 A JP 9391196A JP 3482298 B2 JP3482298 B2 JP 3482298B2
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  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、部材表面を清浄化
する方法に関し、特に、真空中での直流アーク放電によ
る金属表面の汚れや酸化膜を部分的に除去するための真
空アークデスケーリング法におけるマスキング方法に関
する。 【0002】 【従来の技術】金属部材の表面を清浄化する方法とし
て、特開平5−86451号に開示されているように処
理部材を真空容器内に入れ、当該処理部材を陰極とし
て、真空容器内に別途設置された電極を陽極として、陰
極と陽極との間に直流アークを生起させて部材表面の酸
化物や不純物を除去する方法が考案されている。 【0003】この方法は、真空アークデスケーリングと
よばれ、通常104 Paから1Paの雰囲気中でのアー
ク放電が行われる。真空アークデスケーリングといわれ
ているが厳密な意味での真空状態の中で技術ではなく、
減圧雰囲気での作られるアークを利用したスケール除去
技術である。減圧雰囲気中で形成されるアークを本発明
においても慣習にしたがい真空アークという。スケール
除去あるいは薄い酸化膜除去、あるいはその他の表面汚
れ除去を含め、ここではデスケーリングということとす
る。真空アークデスケーリング処理をすると表面が粗面
化するので、表面を粗面化するための方法として用いら
れることもある。真空アークを利用した表面清浄化およ
び粗面化処理をまとめて本発明では真空アークデスケー
リングをいう。 【0004】真空アークデスケーリングにおいては、ス
ケール除去をしようとする処理対象部材を電源の負極性
に接続し、陰極として作用させ、別途設置される陽極と
の間にアークを発生させる。陰極となる処理対象物表面
に形成されるアーク陰極点の作用により、陰極表面にあ
る酸化膜が除去される。部材によってはこのような表面
変化を嫌うものがあり、変化を受けたくない箇所はマス
キングを行い陰極点から保護する必要がある。従来、こ
のようなマスキングのためには、ガラス繊維のテープを
張り付けるか、テフロン(登録商標)材料やガラスある
いは耐熱性セラミックの板を部材表面に密着させて用い
てきた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】従来のマスキング法を
採用すると以下の問題が生じる。すなわち、アーク陰極
点のエネルギー密度が非常に高いため、マスキング材の
縁に陰極点が接近したとき、マスキング材は溶融した
り、熱分解したり、蒸発したりする。その結果としてデ
スケーリング処理部材表面を汚したり、マスキングの効
果をなくしてしまったりする。 【0006】例えば、図2に示す様に真空チャンバー1
の中に設置された真空アークデスケーリング処理を施そ
うとする部材2と陽極電極3の間に直流電源4により、
真空アークを形成させ、部材表面の一部をデスケーリン
グする場合を考える。部材2の表面の一部をマスキング
するため、例えばアルミナの様な耐火セラミックス製の
マスキング材5で部材表面の一部を覆い、真空アーク処
理を行うと、部材2の表面のマスキング材に覆われてい
ない領域の酸化膜は、アーク陰極点の作用により除去さ
れ、マスキング材で覆われた表面はアーク陰極点から保
護される。しかしながら、この場合、6で示されるマス
キング材の端部近傍の部材表面はアーク陰極点の作用が
他部と異なり、陰極点が集中して存在することが多く、
このため、マスキング境界近傍は表面荒れが目立つ欠陥
部となる。 【0007】このように、表面清浄化の目的の真空アー
クの使用がかえって、表面汚染や欠陥原因になってしま
う場合がある。本発明はこのような従来マスキング法の
問題点を解決するための方法であり、マスキング境界部
にデスケーリング欠陥を発生させること無しに、部分デ
スケーリングを行うことを可能にすることを目的とす
る。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、真空アーク陰
極点から部材表面を保護するマスキング方法において、
電気的に被デスケーリング処理部材とは絶縁された材料
をマスキング材料として用い、マスキング材端部を被処
理部材表面より0.3〜2mm離してデスケーリングを行
うことを特徴とする真空アークデスケーリング法におけ
るマスキング方法である。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明の方法を図1により説明す
る。真空チャンバー1の中に設置された真空アークデス
ケーリング処理を施そうとする部材2と陽極電極3の間
に直流電源4により、真空アークを形成させ、デスケー
リングする際、必要に応じ、デスケーリング処理を施し
たくない部分をマスキングする。本発明はこのマスキン
グ技術に関する。 【0010】従来はマスキング材をデスケーリングしよ
うとする部材表面に直接張り付けたり、あるいは直接置
くことにより行ってきたが、本発明者は、マスキング材
5を図1に示すごとく表面からわずかばかり離して置く
ことにより、従来発生していた、マスキング境界領域に
おける表面荒れや局所過剰溶融のような欠陥の発生がな
くなることを見出した。 【0011】マスキング材5とデスケーリング処理部材
表面との間隔は、0.3mm以上、2mm以下であることが
望ましい。0.3mmより小であると表面荒れを防止する
効果が薄れ、2mmより大きいとアーク陰極点がマスキン
グ材とデスケーリング部材との間に入り込み、マスキン
グの効果が充分に発揮できなくなる。 【0012】マスキング材をデスケーリング部材から離
すということは、マスキング材全体をデスケーリング部
材表面から完全に浮かせることを必ずしも意味している
訳ではなく、図に示すようにマスキング材の端部がデス
ケーリング部材表面と接触していなければよい。図1に
示す様にくぼみをつくりマスキング材の端部をデスケー
リング部材と接触させない場合は、くぼみの深さは隙間
の間隔の2倍以上あることが望ましい。なお当然なが
ら、マスキング材とデスケーリング部材とは電気的に絶
縁されていなければならない。 【0013】マスキング材とデスケーリング処理部材表
面との間に隙間を作ることにより、マスキング材の材料
選択の自由度が大きくなる。すなわち、アーク陰極点が
マスキング材と直接接触することがなくなるので、マス
キング材の熱負荷が軽減し、厳しい耐熱性が要求されな
い。各種セラミックスやガラスの他、融点が1000℃
以下の金属やベークライトのような合成樹脂でも利用が
可能になる。金属の様な導電材料をマスキング材として
利用する場合は、マスキング材5とデスケーリング処理
部材2との間に絶縁テープや絶縁板7をはさみ、電気的
な絶縁を確保して使用する。 【0014】 【実施例】真空アークによるデスケーリング処理をステ
ンレスSUS430鋼板表面に対して行った。このステ
ンレス鋼板はあらかじめ熱処理されて表面に厚さ約1μ
mの酸化膜が形成されているものである。表面の一部を
アルミナ板でマスキングして部分デスケーリングをし
た。アルミナのマスキング板の置き方として、図2に示
す様に従来法に従い、直接ステンレス鋼材表面にアルミ
ナ板を載せた場合と、図1に示す様に本発明法に従い、
表面とアルミナ板の間に隙間を作り、真空アークデスケ
ーリングした場合との二方法を行い、両者のデスケーリ
ング表面性状を比較した。本発明にしたがう後者の方法
において、アルミナ板とステンレス板との隙間の間隔は
0.5mmとした。いずれの場合もアーク電流200A、
真空度0.1Torrでデスケーリングを行った。 【0015】真空アークデスケーリング処理後の目視観
察から、従来法にしたがい、直接アルミナ板をおいた場
合は、アルミナ板の端部近傍のステンレス鋼材表面に過
剰な溶融をして凝固したことを示す点が散見された。こ
のようなマスキング境界部の表面粗さを触針式の表面粗
度計で測定すると、従来法のマスキング境界近傍領域で
は、最大表面粗度が90μmであった。これに対し本発
明法によるマスキング境界近傍では、最大粗度が20μ
mであり、マスキング境界から離れたデスケーリング中
心領域の表面最大粗度18μmと大差がなく、境界領域
の欠陥は見つからなかった。 【0016】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空アークデスケーリング処理において、マスキング境
界近傍の表面欠陥を発生させること無しにマスキングを
行うことが可能になる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning a surface of a member, and more particularly, to a method for partially removing dirt or an oxide film on a metal surface by a DC arc discharge in a vacuum. The present invention relates to a masking method in a vacuum arc descaling method for removing a gas. 2. Description of the Related Art As a method for cleaning the surface of a metal member, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-86451, a processing member is placed in a vacuum container, and the processing member is used as a cathode and the vacuum container is used. A method has been devised in which a DC arc is generated between a cathode and an anode using an electrode separately provided therein as an anode to remove oxides and impurities on the member surface. [0003] This method is called vacuum arc descaling, in which arc discharge is usually performed in an atmosphere of 10 4 Pa to 1 Pa. It is called vacuum arc descaling, but it is not a technology in a strict sense of vacuum,
This is a scale removal technology using an arc created in a reduced-pressure atmosphere. An arc formed in a reduced-pressure atmosphere is referred to as a vacuum arc according to the practice of the present invention. The term “descaling” here includes removal of scale, removal of thin oxide film, or removal of other surface contamination. Since the surface is roughened by vacuum arc descaling, it may be used as a method for roughening the surface. In the present invention, the surface cleaning and the surface roughening treatment using the vacuum arc are collectively referred to as vacuum arc descaling. In vacuum arc descaling, a member to be treated for scale removal is connected to the negative polarity of a power source, acts as a cathode, and generates an arc between the anode and a separately installed anode. The oxide film on the cathode surface is removed by the action of the arc cathode spot formed on the surface of the object to be treated as the cathode. Some members dislike such a surface change, and it is necessary to mask portions where they do not want to be changed to protect them from the cathode spot. Conventionally, for such masking, a glass fiber tape is stuck or a plate made of Teflon (registered trademark) material, glass, or heat-resistant ceramic is used in close contact with the member surface. [0005] When the conventional masking method is adopted, the following problems occur. That is, since the energy density of the arc cathode spot is very high, when the cathode spot approaches the edge of the masking material, the masking material melts, thermally decomposes, or evaporates. As a result, the surface of the descaling processing member is soiled, or the masking effect is lost. For example, as shown in FIG.
Between the member 2 to be subjected to the vacuum arc descaling process and the anode electrode 3 installed in the
Consider a case in which a vacuum arc is formed and a part of the member surface is descaled. In order to mask a part of the surface of the member 2, a part of the surface of the member 2 is covered with a masking material 5 made of a refractory ceramic such as alumina, and when the vacuum arc treatment is performed, the masking material on the surface of the member 2 is covered. The oxide film in the unexposed area is removed by the action of the arc cathode spot, and the surface covered with the masking material is protected from the arc cathode spot. However, in this case, the surface of the member near the end of the masking material indicated by 6 is different from the other parts in the function of the arc cathode spot, and the cathode spot is often concentrated.
For this reason, the vicinity of the masking boundary becomes a defective portion where the surface roughness is conspicuous. As described above, the use of the vacuum arc for the purpose of cleaning the surface may instead cause surface contamination and defects. The present invention is a method for solving such a problem of the conventional masking method, and an object of the present invention is to enable partial descaling without causing a descaling defect at a masking boundary. . [0008] The present invention provides a masking method for protecting a member surface from a vacuum arc cathode spot.
Vacuum arc descaling, characterized in that a material electrically insulated from the material to be scaled is used as a masking material, and the masking material is descaled with the end of the masking material separated from the surface of the material by 0.3 to 2 mm. It is a masking method in the method. The method of the present invention will be described with reference to FIG. When a vacuum arc is formed by a DC power supply 4 between a member 2 to be subjected to a vacuum arc descaling process installed in a vacuum chamber 1 and an anode electrode 3 and descaling is performed, descaling is performed as necessary. Mask the parts that you do not want to process. The present invention relates to this masking technique. Conventionally, the masking material has been applied by directly attaching or directly placing the masking material on the surface of the member to be descaled. It has been found that the placement eliminates defects such as surface roughening and local excessive melting in the masking boundary region, which have conventionally occurred. The distance between the masking material 5 and the surface of the descaling member is desirably 0.3 mm or more and 2 mm or less. If it is smaller than 0.3 mm, the effect of preventing surface roughness is weak, and if it is larger than 2 mm, the arc cathode spot enters between the masking material and the descaling member, and the masking effect cannot be sufficiently exhibited. Separating the masking material from the descaling member does not necessarily mean that the entire masking material is completely lifted from the surface of the descaling member. What is necessary is that it does not contact the surface of the scaling member. As shown in FIG. 1, when the depression is formed and the end of the masking material is not brought into contact with the descaling member, it is desirable that the depth of the depression is at least twice the interval of the gap. Needless to say, the masking material and the descaling member must be electrically insulated. By providing a gap between the masking material and the surface of the descaling member, the degree of freedom in selecting the material of the masking material is increased. That is, since the arc cathode spot does not come into direct contact with the masking material, the heat load of the masking material is reduced, and strict heat resistance is not required. Melting point 1000 ° C in addition to various ceramics and glass
The following metals and synthetic resins such as bakelite can also be used. When a conductive material such as a metal is used as the masking material, an insulating tape or an insulating plate 7 is interposed between the masking material 5 and the descaling member 2 to ensure electrical insulation. EXAMPLE A descaling process using a vacuum arc was performed on the surface of a stainless steel SUS430 steel plate. This stainless steel sheet is heat-treated in advance and has a thickness of about 1μ on the surface.
m oxide film is formed. Part of the surface was masked with an alumina plate to perform partial descaling. As shown in FIG. 2, the method of placing the alumina masking plate is as follows, according to the conventional method, when the alumina plate is directly placed on the surface of the stainless steel material, and as shown in FIG.
A gap was created between the surface and the alumina plate, and two methods, that is, vacuum arc descaling, were performed, and the descaling surface properties of both were compared. In the latter method according to the present invention, the gap between the alumina plate and the stainless steel plate was 0.5 mm. In each case, the arc current was 200 A,
Descaling was performed at a degree of vacuum of 0.1 Torr. Visual observation after vacuum arc descaling shows that, according to the conventional method, when the alumina plate was directly placed, the surface of the stainless steel near the end of the alumina plate was excessively melted and solidified. Spots were scattered. When the surface roughness of such a masking boundary was measured by a stylus type surface roughness meter, the maximum surface roughness was 90 μm in the region near the masking boundary according to the conventional method. On the other hand, in the vicinity of the masking boundary according to the method of the present invention, the maximum roughness is 20 μm.
m, which was not much different from the maximum surface roughness of 18 μm in the central area of the descaling remote from the masking boundary, and no defect was found in the boundary region. As described above, according to the present invention,
In the vacuum arc descaling process, masking can be performed without generating a surface defect near the masking boundary.

【図面の簡単な説明】 【図1】真空アークデスケーリングにおける本発明マス
キング法原理図。 【図2】真空アークデスケーリングにおける従来マスキ
ング方法原理図。 【符号の説明】 1 真空チャンバー 2 デスケーリング処理部材(陰極) 3 電極(陽極) 4 直流アーク電源 5 マスキング部材 6 欠陥発生部 7 絶縁材料
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the principle of the masking method of the present invention in vacuum arc descaling. FIG. 2 is a principle diagram of a conventional masking method in vacuum arc descaling. [Description of Signs] 1 Vacuum chamber 2 Descaling member (cathode) 3 Electrode (anode) 4 DC arc power supply 5 Masking member 6 Defect generating part 7 Insulating material

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 真空アークデスケーリング法における局
部的に被デスケーリング部材表面を保護するマスキング
方法において、電気的に被デスケーリング処理部材とは
絶縁された材料をマスキング材料として用い、マスキン
グ材端部を被処理部材表面より0.3〜2mm離してデス
ケーリングを行うことを特徴とする真空アークデスケー
リング法におけるマスキング方法。
(57) [Claim 1] In a masking method for locally protecting a surface of a member to be descaled in a vacuum arc descaling method, a material electrically insulated from the member to be descaled is treated. A masking method in a vacuum arc descaling method, wherein descaling is performed by using a masking material such that an end portion of the masking material is separated from a surface of a member to be processed by 0.3 to 2 mm.
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