(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材である水力機械のランナに被覆した硬質皮膜を除去する際、
外槽と内槽とからなる処理槽と、
この処理槽のうち、前記外槽と前記内槽の間には加熱媒体を流通させて前記内槽を加熱するとともに、前記内槽内にはアルカリ性の電解質溶液を満たし、この電解質溶液には前記基材の周囲を取り囲む略円筒形状の陰極を浸漬する一方、
前記基材をこの略円筒形状の陰極内径側に配置して陽極とし、
前記陽極と前記陰極との隙間の距離を１０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲に、前記陽極である基材に与える電流密度を２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の範囲にそれぞれ設定する
ことを特徴とする硬質皮膜の除去方法。
【請求項２】
前記陰極に補完して補助陰極を設けるとともに、この補助陰極は、前記陰極内径側に突出して前記基材の電荷が集中しにくい部分に設置することを特徴とする請求項１記載の硬質皮膜の除去方法。
【請求項３】
前記電解質溶液に浸漬する基材は、硬質皮膜除去対象以外の部分にマスキングすることを特徴とする請求項１または２に記載の硬質皮膜の除去方法。
【請求項４】
前記電解質溶液には、研磨材を投入するとともに、前記電解質溶液を攪拌することを特徴とする請求項１または２に記載の硬質皮膜の除去方法。
【請求項５】
前記基材は、予め決められた時間毎に浸漬された電解質溶液から大気中に取り出され、除去対象部分を研磨材で擦り、表面の酸化膜や不純物を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の硬質皮膜の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性、耐摩耗性、耐キャビテーション性に優れた硬質皮膜を基材から電気化学的に除去する硬質皮膜の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浮遊土砂の多い河川に建設された、例えば水力発電所の水車部品等の流路面は、一般に、高流速の土砂噴流による土砂摩耗損傷を受けている。これらの部品は、水車機器の効率低下を招くだけでなく、補修のための長期間運転停止を強いられ、著しい稼働率低下が生じている。また、周期的に繰り返される設備のメンテナンスは、費用の面でも無視できない。
【０００３】
このような高流速の土砂噴流による水力機器の損傷は、清流河川の多い日本ではあまり深刻な例として見受けられないが、インド、中国、東南アジア、南米諸国では数ヶ月に一度の損傷部の補修あるいは補修困難による廃棄に苦慮している。
【０００４】
現在、この分野における既設水力発電所の補修技術は、試行錯誤で試みられているが、今だ確立された技術がないのが現状である。
【０００５】
このように、未だ補修技術の確立していない水力機械、例えばフランシスポンプ水車は、図６に示すように、河川から取り入れた高速土砂噴流１を渦巻きケーシング２を介してステーリング３に固設されたステーベーン４に供給している。
【０００６】
ステーベーン４に供給された高速土砂噴流１は、上スピンドル５および下スピンドル６を備えるガイドベーン７により流れが絞られてランナ８に供給される。ランナ８は水の持つエネルギを回転エネルギに換えて動力を発生させる。
【０００７】
水の持つエネルギを回転エネルギに換えてランナ８を出た高速土砂噴流１は、吸出管９から下池（図示せず）に供給される。
【０００８】
一方、水車出力は、上カバー１０および下カバー１１に配置された調速機サーボモータ１２、ガイドベーン操作機構１３により制御される。すなわち、調速機、サーボモータ１２の駆動力によりガイドベーン７を回転させ、ステーベーン４との間隙を調節する。この流量、角度調節により高速土砂噴流１は、流量が変化し、水車出力が決定される。
【０００９】
また、ランナ８に高速土砂噴流１が供給されると、水のエネルギは、回転エネルギ、具体的には回転トルクに換わり、主軸受１４に軸装された主軸（回転軸）１５を伝わり、図示しないポンプ水車の頭部側に配置した発電可能な回転電機に伝えられる。
【００１０】
このように、負荷運転中、高速土砂噴流１は、ポンプ水車の主要構成部品である渦巻きケーシング２、ステーリング３、ステーベーン４、ガイドベーン７、ランナ８、吸出管９等に流れる間に各機器の基材表面に損傷を与えている。
【００１１】
図７は、ポンプ水車の主要構成部品の一つである健全なランナ８を示す概念図である。このランナ８は、流線形状のランナベーン１６を支持するクラウン１７とバンド１８とを備えた構成になっている。そして、高速土砂噴流１は、ランナベーン１６を擦るようにして流れている。
【００１２】
しかし、土砂の多い河川のランナベーン１６は、１ヶ月の極めて短時間に、例えば図８に示すように、高速土砂噴流１が衝突して損傷する。特に、高速土砂噴流１が衝突するランナベーン１６の入口側に多い。
【００１３】
このため、損傷対策には、例えば、「松縄朗、レーザによる表面硬質、レーザ研究第１６巻第８号、４６６ページ〜４７５ページ、１９８８年」、「山田他、金属溶射の水力機械への応用、日立評論、ＶＯＬ．６４，ＮＯ．２、４５ページ〜５０ページ」、「古久保、ＷＣ−Ｃｏ減圧溶射皮膜の摩耗特性、溶射、ＶＯＬ．２７，ＮＯ．４、４７ページ〜５４ページ、１９９０年」、特開平８−３３３６７０号公報、特開平８−１９３５６８号公報、特開平９−１０９８５号公報など、硬質皮膜を被覆して損傷を防ぐ技術が提案されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、水力機械の損傷対策は、上述の文献や公報にも見られるように、基材に優れた表面改質技術を導入しているために、次のような種々の問題がある。
【００１５】
基材に被覆する溶射皮膜や溶接肉盛の一部が損傷した場合、その補修には、前の施工で形成した残皮膜や残肉盛材を全て除去することが必要とされる。これは、残皮膜に新しい皮膜を溶射や溶接肉盛しても、残皮膜中に存在する酸化物や腐食生成物によって、密着性が低下したり、界面に欠陥が生じ易いため、性能に優れた皮膜を形成することが難しくなることに起因している。
【００１６】
このため、補修時や再生時には、残皮膜を除去する施工が行われていた。その皮膜除去方法は、グラインダによる研磨処理や図９に示すように、硬質皮膜部２１にノズル１９からの硬質粒子２０、例えば硬質アルミナセラミックスを３〜６ｋｇ／ｃｍ２の圧力で吹き付けて除去するブラスト処理などで行っていた。
【００１７】
しかし、この方法では、皮膜を除去することに時間がかかり、長時間の除去作業を行うため、基材まで損傷させてしまうことが多々あった。このようなプロセスにより皮膜を除去した後は、皮膜除去により損傷した部分を溶接肉盛などで補修および仕上げを行うことが余儀なくされていた。このため、補修期間が長くなるとともに、補修工程が複雑になり、補修コストの増大に繋がっていた。
【００１８】
また、現地で、ブラスト処理によって基材から皮膜を除去する場合、ブラスト材の飛散防止や他部品への進入を防ぐために、マスキング等の保護処置が必要となり、補修期間が長くなり、水車機器の稼働率の低下に繋がっていた。
【００１９】
このように、従来の皮膜の除去方法では、硬質皮膜の除去の充分な効果が得られず、短期間で、簡便に処理可能な硬質皮膜の除去方法の実現が望まれていた。
【００２０】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、基材に被覆した硬質皮膜の除去を簡便に、短時間で、かつ基材に損傷を与えることなく除去でき、製造コストおよび補修コストを低減させるとともに、信頼性の高い硬質皮膜の除去方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、基材に被覆した硬質皮膜を除去する際、前記硬質皮膜を被覆した基材を電解質溶液に浸漬し、前記基材に与える電流密度を２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の範囲に設定するものである。
【００２２】
また、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、請求項２に記載したように、基材に被覆した硬質皮膜を除去する際、電解質溶液に浸漬する基材を陽極にし、前記基材の周囲に配置する金属部を陰極にし、前記陽極と前記陰極との隙間の距離を１０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲に設定するものである。
【００２３】
また、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、請求項３に記載したように、基材に被覆した硬質皮膜を除去する際、電解質溶液に浸漬する基材を陽極にし、前記基材の周囲に配置する金属部を陰極にするとともに、この陰極に補完して補助陰極を配置し、前記陰極と前記補助陰極とで前記硬質皮膜を除去するものである。
【００２４】
また、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、請求項４に記載したように、補助陰極は、基材の電荷が集中しにくい部分に設置するものである。
【００２５】
また、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、請求項５に記載したように、電解質溶液に浸漬する基材は、硬質皮膜除去対象以外の部分にマスキングするものである。
【００２６】
また、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、請求項６に記載したように、電解質溶液は、硬質皮膜を除去後、硫酸ヒドラジンを投入し、六価クロムを三価クロムに還元させるものである。
【００２７】
また、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、請求項７に記載したように、電解質溶液は、研磨材を投入させているものである。
【００２８】
また、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、請求項８に記載したように、基材に被覆した硬質皮膜を除去する際、電解質溶液に浸漬する前記硬質皮膜を被覆した基材を大気中に取り出し、除去対象とする前記硬質皮膜を擦り、溶出した金属を除去するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る硬質皮膜の除去方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。なお、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、水力機器の構成部品のうち、ランナを例示に採って説明する。
【００３０】
図１は、ランナが高速土砂噴流１により損傷等を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明に係る硬質皮膜の除去方法の前提となる技術を示す概念図である。
【００３１】
本発明に係る硬質皮膜の除去方法の説明に先立ち、まず硬質皮膜の除去装置を説明する。
【００３２】
硬質皮膜の除去装置は、外槽２２と内槽２３との二重槽で構成する処理槽２４になっている。処理槽２４の外槽２２は、加熱装置２５を備え、加熱装置２５で加熱媒体２６を加熱して循環させ、内槽２３を加熱する構成になっている。なお、内槽２３の電解質溶液２７の皮膜除去時における自己発熱を利用する場合、加熱装置２５を省略してもよい。
【００３３】
一方、処理槽２４の内槽２３は、アルカリ性の電解質溶液２７を充填するとともに、電解質溶液２７を撹拌する撹拌棒２８と電解質溶液２７の温度を測定する熱電対２９を備えている。
【００３４】
また、処理槽２４の内槽２３は、通電側である、例えばオーステナイト系のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を陰極３０にし、ランナ３１を陽極３２にし、直流電源３３で接続する構成を採っている。
【００３５】
なお、ランナ３１は、ランナベーン３４を、例えば１３Ｃｒ−４Ｎｉ鋳鋼を基材とし、ランナベーン３４の入口側にコーティングした硬質皮膜部３５の材質を、例えばＷＣ−ＮｉＣｒとして１ｍｍ皮膜したものを２年間使用後、硬質皮膜部３５を除去する供試材として用いる。
【００３６】
このような構成を備える硬質皮膜の除去装置を用いてランナベーン３４の硬質皮膜部２５を電気化学的に除去する際、本実施形態では、まず、ランナ３１を内槽２３内に充填する炭酸ソーダ水を主成分とするｐＨ１３以上のアルカリ性の電解質溶液２７中に浸漬し、次に外槽２２の加熱媒体２６を加熱装置２５で加熱させ、加熱媒体２６で電解質溶液２７を約５０℃〜約８０℃に加熱し、その間、撹拌棒２８で電解質溶液２７を撹拌し、温度の均一化を図っている。
【００３７】
電解質溶液２７が高温化すると、ステンレス鋼の通電側としての陰極３０とランナ３１の陽極３２との間に直流電源３３から４Ｖ以上の直流電圧を印加し、約５時間以上の通電の後、ランナベーン３４にコーティングしていた硬質皮膜部３５を除去する。
【００３８】
なお、例えば、ステンレス鋼の通電側を陰極３０にし、ランナ３１を陽極３２にするのは、陽極３２側の金属イオンの溶出を行うためであり、電極を逆にすると、ステンレス鋼から金属イオンが溶出し、無陽極３２側にイオンが吸着し、メッキ処理になってしまうことに基づく。このため、直流電源３３には、電流密度を自由にコントロールできる可変型が望ましい。
【００３９】
【表１】
0004073237.tif 000002
【００４０】
表１に、電解質溶液温度、直流電流密度、硬質皮膜除去率および基材損傷の有無を求めた実験値を示す。
【００４１】
実験では、１３Ｃｒ−４Ｎｉ鋳鋼基材上にＷＣ−ＮｉＣｒの硬質皮膜を１ｍｍコーティングしたものを試験片とし、電解質溶液２７に炭酸ソーダ水を主成分とするアルカリ電解質溶液をｐＨ１３にし、陰極３０側にＳＵＳ３０４ステンレス鋼、陽極３２側に試験片を配置して、スターラーによるマグネット撹拌、直流電圧を２．８Ｖから７．０Ｖまで変化させて印加し、発生する電流密度を制御し、直流電流密度、電解質溶液温度、硬質皮膜除去率および基材の損傷の有無を求めた。このとき、硬質皮膜の除去率は、除去前に対しての体積変化を除去率とした。また、基材の損傷率は、除去前に対する体積変化を基材の損傷率とした。
【００４２】
表１から、直流電流密度の増加とともに、電解質溶液温度、硬質皮膜除去率、基材損傷程度が増加することが認められた。また、電流密度１２Ａ／ｄｍ２から電解質溶液温度が上昇し、電流密度２０Ａ／ｄｍ２で４０℃に達した。その後、直流密度を増加させると、電解質溶液温度は、最大５４℃付近で停止した。
【００４３】
しかし、硬質皮膜の除去率は、直流密度２０Ａ／ｄｍ２で、１００％に達するものの、電流密度５０Ａ／ｄｍ２を過ぎると、基材の損傷が発生した。
【００４４】
このような事象に基づき表１からは、電流密度を２０Ａ／ｄｍ２から５０Ａ／ｄｍ２の範囲内に設定すると、電解質溶液２７の温度を適正に保つことができるほか、硬質皮膜の除去率を最大にし、基材に損傷を与えないことがわかった。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、電流密度を２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の範囲に設定することにより、電解質溶液を約４０℃以上の温度に上昇させて硬質皮膜の除去反応をより一層早く促進させることができ、しかも基材に損傷を与えることなく硬質皮膜を容易に除去することができる。
【００４６】
なお、水力機器の部品に硬質皮膜部３５を形成するのは、耐食性、耐摩耗性および耐キャビテーション性をより一層高めるものであるから、その材質としてＷＣ系，ＣｒＣ系，Ｃｏ基合金系，Ｎｉ基合金系，Ｃｒ，Ａｌ，Ｙ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の複合材が用いられる。
【００４７】
また、電解質溶液２７の温度均一化には、上述の撹拌棒２８のほかに、電解質溶液ポンプ循環、圧縮ガス注入、電解質溶液加熱対流、被処理対象物の回転運動等を用いてもよい。
【００４８】
電解質溶液ポンプ循環は、外部に循環ポンプを設け、電解質溶液２７を給排を繰り返す方式であり、循環ポンプにろ過フィルタを設け、処理槽２４内に沈殿した反応後の生成物を除去し、電気化学的反応の活性化を促進するものである。
【００４９】
圧縮ガス注入は、不活性ガスを処理槽２４内に供給し、電解質溶液２７を撹拌するものである。
【００５０】
電解質溶液加熱対流は、電解質溶液２７を加熱装置２５から循環される加熱媒体２６によって６０℃〜８０℃に加熱するもので、処理槽２４内の温度差による対流で電解質溶液２７を撹拌するものである。
【００５１】
被処理対象物の回転運動は、被処理対象物にモータを直結し、処理槽２４内で被処理対象物を回転させるものである。
【００５２】
これら各種の電解質溶液２７の撹拌方式は、設計仕様に応じて適宜選択される。
【００５３】
図２は、ランナが高速土砂噴流により損傷等を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明にかかる硬質皮膜の除去方法の第１実施形態を示す概念図である。
【００５４】
なお、本発明の前提となる技術で用いた構成部分と同一構成部分には同一符号を付している。
【００５５】
本実施形態に係る硬質皮膜の除去方法は、例えば、水力機器の部品にコーティングした耐食性、耐摩耗性、耐キャビテーション性に優れた硬質皮膜部３５を除去する場合、陽極３２としてのランナ３１を内槽２３の中央部分に配置する一方、ランナ３１の周りを取り囲むように、例えばステンレス鋼等の通電側の陰極３０を配置するとともに、陰極３０と陽極３２との間の距離を１０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定したものである。
【００５６】
なお、陽極としてのランナ３１は、ランナベーン３４にＷＣ系の硬質皮膜部３５を１ｍｍコーティングし、２年間運転後、補修のために硬質皮膜部３５を除去するものである。
【００５７】
硬質皮膜部３５を除去する際、まず、ランナ３１を炭酸ソーダ水を主成分とするアルカリ性の電解質溶液２７に浸漬する。このとき、ステンレス鋼の通電側の陰極３０も一緒に浸漬した後、陽極３２とともに直流電源３３に電気配線する。さらに、電解質溶液２７を充填する処理槽３４の内槽２３を加熱装置２５から循環供給される加熱媒体２６によって温度６０℃〜８０℃に加熱し、撹拌棒２８で撹拌し、電解質溶液２７の温度を均一化した後、直流電源３３から陽極３２および陰極３０との間に６Ｖ以上の直流電圧を印加し、電流密度２０Ａ／ｄｍ２から５０Ａ／ｄｍ２に制御し、５時間以上継続させて電気化学的に硬質皮膜部３５を除去する。
【００５８】
このとき、陽極３２と陰極３０との隙間の距離を１０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定しているので、目標とする電流密度を２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２に維持させることができる。
【００５９】
なお、陽極３２としてのランナ３１を処理槽２４の内槽２３の中央部分に配置し、その周囲を取り囲むようにステンレス鋼としての通電側の陰極３０を配置するのは、硬質皮膜部３５を均一に除去するためである。つまり、陽極３２と陰極３０との隙間の距離を１０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定しているので、電解質溶液２７を流れる電流密度が２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の範囲内となり、いずれのランナベーン３４の入口部分にコーティングされた硬質皮膜部３５でも、同じ条件で除去できるものであり、被処理体基材の損傷を低減させることができるからである。
【００６０】
もっとも、陽極３２としてのランナ３１の結晶組成分布如何によっては、電荷が集中し易い部分とそうでない部分とがあり、上述の電流密度範囲で硬質皮膜部３５を良好に除去できない場合がある。
【００６１】
例えば、ランナベーン３４の肉厚が薄い部分やコーナ部分では、電荷が集中し易いので、硬質皮膜部３５を容易に除去できても、そうでない肉厚の厚い部分には、硬質皮膜部３５が残ることがある。
【００６２】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、陽極３２としてのランナ３１を処理槽２４の中央部分に配置する一方、ランナ３１の周りを取り囲むように、ステンレス鋼等の通電側に接続端子３７を備えた陰極３０を配置するとともに、補助陰極３６を追加して設け、ランナ３１の厚肉部分にも充分に電荷を与えて、良好に硬質皮膜部３５を除去する構成にしている。
【００６３】
このように、本実施形態は、陽極３２と陰極３０との隙間の距離を１０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定して電流密度を２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の範囲に維持させる一方、電荷が集中しにくい部分でも良好に電流を与える補助陰極３６を備えたので、肉厚の厚い部分でも硬質皮膜部３５をより一層良好に除去することができる。
【００６４】
【表２】
0004073237.tif 000003
【００６５】
表２に、陽極と陰極との隙間の距離と電流密度とを求めた実験値を示す。
【００６６】
実験では、１３Ｃｒ−４Ｎｉ鋳鋼基材上にＷＣ−ＮｉＣｒの硬質皮膜を１ｍｍコーティングしたものを試験片とし、電解質溶液２７に炭酸ソーダ水を主成分とするアルカリ電解質溶液をｐＨ１３とし、陰極３０側にＳＵＳ３０４ステンレス鋼、陽極３２側に試験片を配置し、スターラーによるマグネット撹拌、直流電圧を２．８Ｖから７．０Ｖまで変化させて印加し、発生する電流密度を制御し、直流電流密度と陽極および陰極間の距離との関係を求めた。
【００６７】
表２から、陽極３２へ向って陰極３０の隙間の距離を狭めて行くと、電流密度の値が上昇することがわかった。
【００６８】
また、陽極３２と陰極３０との隙間の距離が１５０ｍｍで電流密度が２０Ａ／ｄｍ２になり、その距離が１０ｍｍで電流密度が５０Ａ／ｄｍ２になることもわかった。
【００６９】
したがって、電流密度を２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の範囲に維持するには、陽極３２と陰極３０との隙間の距離を１０ｍｍ〜１５０ｍｍにするのが最も好ましい。
【００７０】
なお、硬質皮膜部３５をランナ３１から除去後、ランナ３１は中和処理が必要とされる。これは、アルカリ性の電解質溶液２７を用いるため、基材を腐食させ易くなる。このため、ランナ３１を温湯または真水で洗浄処理を行い、中和に戻すことが必要とされる。アルカリ性の電解質溶液２７の場合、同じｐＨ濃度の酸性液に浸した後、温湯または真水等で洗浄処理または流水中に浸漬することが好ましい。
【００７１】
また、水力機器の部品によっては、結晶組成間に微細な隙間があるので、洗浄に際し、高圧の温湯または真水を吹き付けることが基材を腐食させない点で好ましい。
【００７２】
また、使用済みの電解質溶液２７には、六価クロムを含むことが多い。このため、使用した炭酸ソーダ水を主成分とする電解質溶液２７に硫酸ヒドラジンを投与することにより、六価クロムを無害の三価クロムに還元できる。この現象は、六価クロムの還元反応を利用したもので、陽極３２側に発生する原子状の酸素とＣｒとの酸化によりクロム酸（三酸化クロム）が生成されるからである。
【００７３】
図４は、ランナが高速土砂噴流により損傷等を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明にかかる硬質皮膜の除去方法の第３実施形態を示す概念図である。
【００７４】
なお、本発明の前提となる技術で用いた構成部分と同一構成部分には同一符号を付している。
【００７５】
本実施形態に係る硬質皮膜の除去方法は、例えば、水力機器の部品にコーティングした耐食性、耐摩耗性、耐キャビテーション性に優れた硬質皮膜部３５を除去する場合、硬質皮膜除去対象部分以外の露出した基材や除去したくない部分を絶縁性のマスキング材３８で被覆したものである。
【００７６】
マスキング材３８を被覆しないと、硬質皮膜部３５の除去対象以外の部分にも電流が流れ、電流密度が低下する。このため、皮膜除去時間が長くなり、また、基材が長時間、アルカリ性の電解質溶液２７に浸り、基材の損傷の可能性が出る。
【００７７】
本実施形態は、この点を考慮したもので、硬質皮膜部３５以外の部分にマスキング材３８を被覆させて電気絶縁を図り、電流密度を向上させ、基材の損傷を防止したものである。
【００７８】
ここで、マスキング材としては、例えば、商品名フロンテックスやフロンマスクなどのめっき処理時に用いる簡易防錆塗料が有効である。これは、液状であり、刷毛などにより硬質皮膜部３５の除去対象以外の部分に容易に塗布することができる。また、数回重ね塗りすることにより、より絶縁性が増し、基材の損傷防止と電流密度の向上を図ることができる。
【００７９】
硬質皮膜部３５の皮膜除去速度を高めるには、皮膜表面の状態を活性化させておくことが必要とされる。つまり、被処理品であるランナ３１を電解質溶液２７に浸漬し、電流密度を高くして皮膜を除去すると、皮膜中の金属が溶出し、表面が酸化膜や不純物に覆われ、電流が流れ難い状態になる。
【００８０】
このままの状態では、硬質皮膜部３５の皮膜除去速度が低下し、除去時間が長時間化する。
【００８１】
このため、硬質皮膜部３５の皮膜除去にあたり、例えば１時間毎に被処理品を電解質溶液２７から大気中に取り出し、除去対象部分にブラシ、たわし、サンドペーパー等の表面が粗な研磨材で擦り、表面に残っている酸化膜や不純物を除去すると、表面の活性化が図れる。
【００８２】
図５は、ランナが高速土砂噴流により損傷等を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明にかかる硬質皮膜の除去方法の第４実施形態を示す概念図である。
【００８３】
なお、本発明の前提となる技術で用いた構成部分と同一構成部分には同一符号を付している。
【００８４】
本実施形態に係る硬質皮膜の除去方法は、例えば、水力機器の部品にコーティングした耐食性、耐摩耗性、耐キャビテーション性に優れた硬質皮膜部３５を除去する場合、電解質溶液２７に、例えばアルミナや砂等の研磨材３９を投入し、研磨材３９が電解質溶液２７に均一に分布するよう攪拌棒２８で撹拌するものである。
【００８５】
このように、本実施形態は、電解質溶液２７に研磨材３９を投入し、硬質皮膜部３５から溶出し、表面が酸化皮膜等で覆われても、研磨材３９で除去して活性化させるので、電流密度が２０Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の範囲内の下、硬質皮膜部３５を容易に、かつ短時間で除去することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明りとおり、本発明に係る硬質皮膜の除去方法は、耐食性、耐摩耗性、耐キャビテーション性に優れた硬質皮膜をコーティングした基材を電解質溶液に浸漬し、電流を流して電気化学的に硬質皮膜を基材から除去する際、被処理品としての陽極と陰極との隙間を一定範囲の距離の下、電流密度を一定値にするので、基材にコーティングした硬質皮膜部を簡便に、短時間で、かつ基材に損傷を与えることなく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  例示としてランナが高速土砂噴流により損傷を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明に係る硬質皮膜の除去方法の前提となる技術に適用する硬質皮膜除去装置を示す概念図。
【図２】  例示としてランナが高速土砂噴流により損傷を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明に係る硬質皮膜の除去方法の第１実施形態に適用する硬質皮膜除去装置を示す概念図。
【図３】  例示としてランナが高速土砂噴流により損傷を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明に係る硬質皮膜の除去方法の第２実施形態に適用する硬質皮膜除去装置を示す概念図で、（ａ）はその概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視方向から切断した概略切断断面図。
【図４】  例示としてランナが高速土砂噴流により損傷を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明に係る硬質皮膜の除去方法の第３実施形態に適用する硬質皮膜除去装置を示す概念図。
【図５】  例示としてランナが高速土砂噴流により損傷を受け、その損傷部分を硬質皮膜で補修後、運転時間の経過とともに、その硬質皮膜を電気化学的に除去する場合の本発明に係る硬質皮膜の除去方法の第４実施形態に適用する硬質皮膜除去装置を示す概念図。
【図６】  従来のポンプ水車を示す一部切欠斜視図。
【図７】  従来のポンプ水車におけるランナを示す概念図。
【図８】  従来のポンプ水車におけるランナベーンの損傷を示す概念図。
【図９】  従来のポンプ水車におけるランナベーンの損傷部分に硬質皮膜をコーティングしたときの施工作業を示す概念図。
【符号の説明】
１…高速土砂噴流、２…渦巻きケーシング、３…ステーリング、４…ステーベーン、５…上スピンドル、６…下スピンドル、７…ガイドベーン、８…ランナ、９…吸出管、１０…上カバー、１１…下カバー、１２…調速機サーボモータ、１３…ガイドベーン操作機構、１４…主軸受、１５…主軸、１６…ランナベーン、１７…クラウン、１８…ハンド、１９…ノズル、２０…硬質粒子、２１…硬質皮膜部、２２…外槽、２３…内槽、２４…処理槽、２５…加熱装置、２６…加熱媒体、２７…電解質溶液、２８…撹拌棒、２９…熱電対、３０…陰極、３１…ランナ、３２…陽極、３３…直流電源、３４…ランナベーン、３５…硬質皮膜部、３６…補助陰極、３７…接続端子、３８…マスキング材、３９…研磨材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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