JP2000514871A - 中空導体の金属面を無電解めっきする方法と装置、中空導体、電気機械の固定子バーおよび電気機械の固定子巻線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 極めて広い範囲の大きさにわたり、特に中空導体の長さ（Ｌ）と名目内径（ＩＤｅ）の関係が５０００：１までの範囲にある中空導体と固定子バーの無電解めっきすることができる無電解方法と装置。本方法と装置は、装着される固定子バーに適用され、それにより、水力発電機またはタービン発電機を解体する必要がなくなり長期間の停止が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】 中空導体の金属面を無電解めっきする方法と装置、中空導体、電気機械の固定子 バーおよび電気機械の固定子巻線 技術分野 本発明は、化学成分浴に含有されている金属合金で、中空導体、特に発電用電 気機械の冷却システムの固定子バー（stator bar）内の中空導体の金属内面と、 その中空導体自体を解体することなく、個々の固定子バーを現場で容易にコート できる方式で無電解めっきする方法に関する。 また、本発明は、前記方法を実施するポータブル無電解めっき装置、本発明の 方法でコートされた内側境界面を有する中空導体、およびさらに詳しく述べると 、本発明の教示によってコートされた所望数の中空導体を有する固定子バーに関 する。 また、本明細書で定義される中空導体は、所望の長さ（Ｌ）と名目内径（ＩＤ ｅ）を有する管部分であって、長さ（Ｌ）と名目内径（ＩＤｅ）の関係が１０： １より大で特に５０００：１までである、流体を運ぶ管部分である。その導体は 、必らずしもまっすぐである必要はなく、その定義には屈曲部または弯曲部を有 する導体が含まれている。したがって、導体と中空バーは、他の工業用冷却シス テムの予備部品であってもよい。 いくつかのタイプの発電用電気機械、特に水力発電機およびタービン発電機は 、作動中、空気で冷却する代わりに水で冷却するため、その固定子バー（いわゆ るレーベル型バー）が必要である。例えば、一般的な固定子バーの内側領域は、 断面形態が約２．４ｍｍ×９．１ｍｍの四角形で長さが１，０００〜５，０００ ｍｍの範囲内 の流路を各々有する６個以上の銅製中空導体が横切っている。所望の熱交換率と 他の設計上の要件のため、形態と大きさは変えることができることは分かるであ ろう。 作動中、冷却水は、他の部材間の、特別に設計されたポンプ類、粒子フィルタ ー類（機械フィルター）および化学フィルター類（イオン交換システム）を接続 する閉管路内の固定子バーの各中空導体を通じて流動する。これらの冷却装置は 、水力発電機／タービン発電機に近接し、かつ前記発電機類の作動中、所望の高 純度の水を、固定子バーの中空導体中にポンプ輸送する機能を有している。 電気機械類の最も普通の作動中の問題と停止は、水冷式固定子装置の固定子バ ー内の中空導体が詰まることによって起こる。この水の流路の詰まりは、中空導 体の内壁の腐食と内壁上への沈積によって起こる。 腐食は、現在、配管の漏洩または詰まった管路による多数の故障とシステムの 停止の原因となっているので、冷却水の最も劇的な問題である。基本的に、腐食 は、環境との反応が原因の金属表面の劣化であり、すなわち、冷却水と直接接触 する一般に銅または鉄製の中空導体の内側境界面の劣化である。 低速度のまたはよどんだ水流などの因子が、懸濁物質を沈降させる。この懸濁 物質の沈降は、第一に、腐食抑制剤と既知の中空導体内のコートされていない金 属面との接触を減少させ、そして第二に、酸素濃度に差があるためアンダーデポ ジット（underdeposit）の腐食を伝播することによって、実際に、腐食に影響す る。 一方、高速の流れは、懸濁物質または溶解物質によって極めて局部的な腐食を 起こすことが多い。銅は、起電列の等級では低い位置にあるのでほとんどのタイ プの腐食には耐えることが知られていることを考慮しても、高速で起こる衝撃腐 食を起こしやすい例である 。 他の産業用途における熱交換器では、銅管を通過する流水量を制限することは 通常のプラクティスである。 腐食プロセスは、沈積を起こし次にこの沈積によって“アンダーデポジット腐 食”と呼ばれる現象で腐食が促進される。この現象は、水冷式の中空導体を備え た、世界中のいくつもの水力発電機やタービン発電機の固定子バーに、脱イオン 水（純水または高純度の水）を冷媒液体として用いている場合でも、広く発見さ れている。 沈積は、水流を制限しそのため冷却効率を低下させることによって熱伝達を遮 断する。公知の腐食抑制剤は、沈積物の下側の金属表面を不動態化することがで きないので、起こった腐食によって一層腐食生成物が生成してさらに沈積が起こ る。 世界中に設置された発電用電気機械のメーカーと使用者は、従来技術の固定子 バーの中空導体は、コートされておらずかつ常に銅またはステンレス鋼で製造さ れ、循環水と直接接触しているので、腐食に関連する問題に直面している。銅は 酸化し、その酸化物は中空導体内に沈積してスポットになって水の流路を塞いだ りまたは狭くし、冷却性能を著しく損う。その流路が一部分または全体が詰まる と、電気機械の長期間のおよび／または組織的な停止と高価な取替えが必要にな る。発電機の大きさによっては、固定子巻線を取り替えるのに要する時間は６箇 月に及ぶことがある。単一の詰まった中空導体は決定的なことではないが、固定 子バー全体の冷却性能が損われると損傷に至ることがある。 背景の技術 上記の不都合を克服するため、各種の水、例えば中性で酸素含量の少ない水、 アルカリ性で酸素含量が少量〜中位の水、またはとり わけわずかに酸性で酸素含量の高い水の処理を行っている製造業者が多くの試み をしている。しかし、調査をたとえ十分に行っても、これらの水処理プログラム は、ほとんどすべての電気機械の水力発電機とタービン発電機の中空導体の詰ま っていない流路を保証することができなかった。 一方、化学ニッケルすなわち無電解ニッケルの、鉄や銅などの他の金属上への 析出はすでに知られているが、現在の技術水準のコーティング装置のコーティン グ浴の容器の寸法および組成物の要件が厳しいことによって、商業的な形態と大 きさの本体、および取付けハードウェア、継手、容器、毛細管部材の外面、プリ ント回路のような比較的小型のまたは容易に移動可能な物体、すなわち、固定コ ーティング浴に容易に運ばれるかまたは固定装置内でコーティング浴をスプレイ される物体に、無電解めっきは限定されている。 公知のコーティング法の中で、１９７２年３月１４日付けで発行され、Ｂａｒ ｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．に譲渡された米国特許第３，６４９， ４７７号は、鉄道のタンク車のタンクのような大きな円筒形容器の内壁にニッケ ルを無電解めっきする方法と装置を開示している。その電気めっきは、電気めっ き溶液でタンクの１／２を満たし、次いで、アノードの部分を形成するパイプを タンク内に、タンクの中心線と一直線上に並べて導入する。そのパイプはタンク の軸線にそって延びかつその全長にわたって小孔が設けられている。その電気め っき溶液は、電気めっき工程中、タンク内に流入し、同時にタンクを回転させる ことによって、前記小孔からいくつもの流れで噴出する。 米国特許第３，６４９，４７７号の電気めっき法と装置の主な限界は、アノー ドを、境界壁と接触することなしに、中空導体のくり穴を通じて挿入することが できないことである。 １９７０年９月２１日付けで出願されたＺｏｂｅｌ ｅｔ Ｏｐｐｅｒｍａｎ ｎのＤＲ Ｗｉｒｔｓｃｈａｆｔｓｐａｔｅｎｔ第９０，０４１号は、対称形の 容器の無電解Ｎｉめっき法を述べている。その容器は１／２がコーティング溶液 で満たされ、傾けて回転されかつ加熱される。この公知技術の方法と装置は米国 特許第３，６４９，４７７号のアノード部材を必要としないが、めっきされる物 体は、容器を加熱しかつ傾斜させる必要があること以外に、対称形でなければな らず、このことは、先に述べたような多様な大きさを有する中空導体に対して実 施することができない。 １９８４年４月１２日付けの欧州特許０１２００８３号、国際特許願公開第Ｗ Ｏ８４／０１３９２号は、回路板に無電解めっきを行う方法と装置を開示してい る。その装置は、化学成分浴を受け入れる長方形のタンクを備えている。そのタ ンクの貯蔵容積は、二つの内側の対面する壁と二つのタンク側部によって決まる 。回路板を、タンク内の中央に配置し、二つの相互に間隔をおいた壁（貫通する 複数のポートを有する）の間のタンクを満たす化学成分浴中に所望のレベルまで 浸漬する。この装置はさらに、プリント回路板を保持するよう構成された手段お よび前記ポートを通じて前記浴をプリント回路板上に送達するポンプ輸送手段を 備え、その結果、浴は、プリント回路板を揺動させながら、プリント回路板の一 方の面に、その面から間隔を置いた位置から突き当り、かつ回路板の反対側の面 から、その面から間隔をおいた位置で吸引される。 この従来技術の方法と装置には多くの改良点があるにもかかわらず、電気機械 の固定子バーに利用するには、強固な制限がまだ立ちはだかっている。この従来 技術の問題点は、その物体を浸漬できるように、浸漬タンクの大きさを適応させ る必要があることである。水力発電機とタービン発電機は定格が異なるため、固 定子バーの形 態と大きさが変化することに留意しなければならない。 従来技術のこれら装置が遭遇する他の問題は、既知の中空導体と固定子バーの 内側境界面を無電解めっきするには、中空導体の貯蔵容積（この容積によって、 固定子バーは浴で満たすことができない）を超える化学成分浴の容積を必要とす ることである。 また、この従来技術の教示によって起こるさらなる問題は、固定子バーの外壁 または他の中空導体の外壁の電気絶縁の損傷である。 発明の開示 したがって、特に、中空導体の長さ（Ｌ）と名目内径（ＩＤｅ）の関係が５０ ００：１までの範囲にあるような極めて広い範囲の大きさにわたる中空導体と固 定子バーの無電解めっきを行う単純で安価な方法と装置が要望されている。 さらに、この方法と装置は、取り付けられた固定子バーで機能することができ なければならない。その結果、水力発電機またはタービン発電機を解体する必要 がなくなり長期間の停止が回避される。 本発明の方法と装置は、従来技術の電気機械の製造業者が採用している既知の 水処理プログラムと異なり、流動状態で金属合金の無電解めっきを行うことによ って、特に、固定子バーの銅の内側境界面と、電気機械内の固定子バーの大きさ と位置にかかわりなく、Ｎｉでコートすることによって、水力発電機およびター ビン発電機の故障なしの運転を保証する。 上記目的は、長い中空導体をコートするのに必要な正確さおよび／または精密 さを保証する本発明の方法、および電気機械に取り付けられた中空導体と固定子 バーの内壁の無電解コーティングを行うのに最適の本発明の装置と現場の他の条 件によって達成される。 本発明は、中空導体および固定子バー各々を通過する制御された 化学成分浴の流速を、水力発電機またはタービン発電機の固定子バー装置を解体 せずに調節する。 内側金属面だけが、室温条件下、現場でコートされるので、中空導体または固 定子バーの外壁の絶縁は保持される。 本発明の方法と装置によれば、中空導体において感知された流入温度と流出温 度に応答して流速を調節することによって、所望のコーティングの厚みを達成す ることができる。前記コーティングの厚みは、必要な場合はいつでも、外壁の絶 縁を損うことなく除くことができる。 本発明の他の目的は、金属片を、前記中空導体と流動連通させて、コーティン グ段階が終った時、コーティングの厚みを測定することによって行う、コートさ れた中空導体の品質管理法である。 本発明の他の目的は、固定子バー装置のそれぞれのホースを切離して、前記固 定子バーの両端に、無電解コーティング装置を連結することによって、冷却水系 内にすでに取り付けられている中空導体と固定子バーに対し、前記方法を実施す るポータブル無電解コーティング装置である。 また、このポータブル無電解コーティング装置は、必要な前処理工程、すなわ ち、コーティング段階の前に、中空導体を通じて洗浄液を流す工程を現場で実施 するのにも使用できる。 本発明の他の目的は、耐腐食性金属合金でコートされた内側境界面を有する中 空導体である。特に、ニッケルでコートされた内側境界面を有し、そのコーティ ングの厚みが３０μｍ以上である銅製中空導体である。 本発明のその外の目的は、金属の内面が金属でコートされ特に外壁の絶縁を損 うことなしにＮｉでコートされ、全長Ｌと名目内径ＩＤｅの比率が１０：１を超 え一般に５０００：１であるような全長 Ｌと名目内径ＩＤｅを有する、特に水力発電機またはタービン発電機の発電用電 気機械の固定子バーである。 図面の簡単な説明 本発明の他の目的と利点は、添付図面と合わせて以下の説明と後記特許請求の 範囲から明らかになるであろう。 図１は一つの固定子バーに連結された本発明の無電解めっき装置および６個の 中空導体を収納する固定子バーの詳細断面図を示す。 図２は図１のVII−VII線で切断した、速度分布均一化手段の断面図である。 図３は固定子バーの接続側の部分断面図である。 図４は電気機械の既知の水冷式固定子バー装置の斜視図である。 図５は固定子バーの一方の末端に連結された無電解めっき装置とともに、図４ の水冷式固定子巻線の末端巻線支持体を示す。 発明を実施する最良の態様 図面の図１を参照すれば、本発明のポータブル無電解めっき装置が、図４に示 すような固定子巻線装置を形成する複数の固定子バー１のうちの一つの両端に連 結されている。 固定子バー１の外壁は高い絶縁耐力の絶縁体で構成されている。 固定子バー１の断面を図１に詳細に示してあるが、一例として、６個の水冷式 の銅製中空導体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆが入っている。各中空導体 の冷却チャネルの断面積は約９．５×２．４ｍｍにしてある。 中空導体１ａ−１ｆの長さ(L)と名目内径（ＩＤｅ）は、Ｌ：ＩＤｅの比率が １０：１より大で、特にＬ：ＩＤｅが５０００：１まででもよいことが認められ ている。 ６個の中空導体が図１に示されているが、固定子バーには所望の数の中空導体 を入れてもよいが、中空導体の数は通常８〜１２個である。 複数の固定子バー１を有する水冷式固定子装置を図５に示す。 前処理流体と化学成分浴の流れは、無電解コーティングが行われている間、各 固定子バーを通過する。 前記ポータブル装置は、制御可能な化学成分浴５；カソード電極１２とアノー ド電極１３を具備する外部電圧源６；固定子バー１を通過して前記化学成分浴４ が再循環する前記流動管路内を接続する一組のコーティング流動ライン７，７’ ，７''，７'''；ポンプ８；流量計９；速度分布均一化管１０；および固定子バ ー１の入口側２と出口側３にそれぞれ配置されている第一熱電対２０と第二熱電 対２１を備えている。入口および出口の接続部１４，１５および調節可能な排気 装置１６を備えたポータブル容器１９内に入っている、含有量を制御されたニッ ケルホスフォール（nickel phosphor）のコーティング溶液である。容器１９は 、電気機械の固定子バーの装置を、現場でコートするため１８０ｌの容量を有し ていることが好ましい。 化学成分浴５を収納する容器１９は、１８／８ステンレス鋼製であり、浴内の 一つの電極によって、ニッケルが析出しないよう保護されている。なおこの電極 は、−０．７Ｖの電位差で負に分極されて電流は１００ｍＡを超えない。電流が ＞１００ｍＡになったならば、浴は、直ちにポンプでプラスチック製容器に移さ ねばならない。 ｐＨ制御手段１７、温度感知手段１８および金属合金含量分析器１９は、制御 されたコーティングのパラメータを示す。 カソード電極１３は固定子バー１の入口２の平坦な取付け末端２ ’に接続されている。アノード電極１２は、化学成分浴５の流れと流動連通して 接続されている。アノード電極１２はステンレス鋼製の管であり、非可撓性プラ スチック製管部材１０の少し上流のコーティング液ライン部分７''中に挿入され ている。 外部電圧源６のカソード電極１２とアノード電極１３は、既知の技術の方法と 同様に、１Ａの電流パルスによって、コーティングプロセスを起動させる。 コーティング流のライン７，７’，７''および７'''は、固定子バー１の入口 ２における８８〜９０℃の範囲内の流れに必要な温度を維持するため、熱を損失 しないように断熱された可撓性シリコーン製管が好ましい。 変速膜又はダイヤフラムポンプ８は、固定子バー１を通過するコーティング流 の流速の正確な設定値を保証する。化学成分浴５は、上記ポンプによって、出口 接続部１４を通じて容器１９から出て、コーティング流ライン７，７’，７''と 固定子バー１を通るループ内にポンプ輸送され、次いで流体ライン７'''を通り 入口接続部１５を通じて容器１９内に戻る。 前記ポンプ８および前記固定子バー１と流動接続している流量計９は、０．２ 〜０．４ｍ／秒の流量範囲内の流れの速度を感知する。管の隣にスケールを取り 付けたガラス製ロータメータ型のものが、流量の読取りが容易なので、流れの速 度を監視するため現場で用いる場合に好ましい。また、ロータメータ９は、流量 が、所望のコーティング流の速度を示す与えられた設定点より増大また減少した とき信号を発する調節可能な警報接触子を備えていてもよい。 第一と第二の熱電対２０，２１は、前記固定子バー１の入口２と出口３に取り 付けられて、コーティング工程中の流れの温度を示す。 非可撓性のプラスチック製の管部材１０が、固定子バー１の入口２に接続され 、コーティング流体の流れの速度分布の均一化を保証する。管部材１０は好まし くは長さが約１５ｃｍで直径が約３ｃｍである。速度分布均一化管10は、コーテ ィング流体が固定子バー１の単管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅおよび１ｆを同 時に満たすことを保証して、コーティング流体の管路中に空気が閉じこめられる のを防止する。 図２は、図１に示す固定子バーの入口側２０に設けられた流れ均一化管１０の 断面図である。流れ均一化管１０は、コーティング流体が溢流する通孔２３を備 えたポリプロピレン充填断面２２を有するプラスチック製シリンダー２１で構成 されている。 固定子バー１と流動連通させるため、着脱自在の単管２４が均一化管１０の中 に収納されている。単管２４と固定子バー１は、断面積が同じであり、単管２４ と固定子バー１の両者のコーティングを同時に開始するためケーブル２５で電気 的に接続されている。 後で説明するように、１５〜５０μｍの範囲内の所望のコーティングの厚みは 、操作中、一つのまたは組み合わせた前記パラメータを調節することによって層 成される。銅製中空導体の３０μｍ以上のニッケルコーティングの厚みは、ピン ホールなどの欠点がないコーティング面を保証することが発見されたのである。 複数の固定子バー１の各々の流出接続側の取付けハードウェアを図３に示す。 本発明の無電解めっき装置の断熱ライン７'''を、固定子巻線の公知のテフロ ンホースの代わりに、その一方の末端を、水チャンバーの継手４の遠位末端に接 続する。水チャンバー継手４の反対側にあるチャンバー１１は、当業技術者には 知られているように、中空導体１ａ〜１ｆの取付け末端と流動連通するよう構成 され、中空導 体１ａ−１ｆを通じて固定子バーを出るコーティング溶液に浸される。 断熱ライン７'''の他方の末端は、図１に示すように、容器１９の取入れ口１ ５に接続され、コーティング溶液がポンプで戻される。 しかし、流路７’と７'''の接続末端は、コーティング流と両方向に導くため 逆にしてもよい。 図４は公知のタービン発電機に内蔵された水冷式固定子装置を簡略化して示す 斜視図である。 冷却システムの主要部材としては、複数の固定子バー１を有する固定子巻線、 冷却水マニホルド２６、着脱自在のテフロンホース２７、膨脹タンク２８、Ｈ２ 取入れ口２９、電流接触子３０および巻線接続部３１が含まれる。主要ケーシン グ、末端シールド、コア端子および固定子の水素クーラーは図示していない。 作動中、固定子巻線は、固定子バー１内の導体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ ，１ｆと直接接触している水流で冷却される。固定子巻線の冷却水は、循環ポン プによって、発電機内のマニホルド管２６に供給され、そのマニホルド管２６か ら、テフロンホース２７によって個々の固定子巻線バー１に分配される。固定子 バー１はすベて平行して冷却水を供給され、次にその冷却水はこれらのバーを出 て、再びテフロンホース２７を通って、発電機の他方の末端にある類似のマニホ ルドに入る。その水は、供給装置に戻り、次いでポンプとクーラーを流れる。こ のようにして、熱の形態での電力の散逸が、当業技術者にとって公知の方式で、 各固定子バー１を流れる冷却水によって吸収される。 本発明のポータブル無電解めっき装置は、図１に示すように、固定子バーそれ ぞれのテフロンホース２７を順に、流体ライン７''と ７'''で取り替えることによって、各固定子バー１の両端２，３に接続すること ができる。 最後に、図５は、図４に示す水冷式固定子巻線の一方の末端の巻線の支持状態 を示し、簡略化するため、二つのコートされていない固定子バー１Ａと１Ｂで示 してある。 固定子バー１Ａは、両末端が、テフロンホース２７によって、図４に示す固定 子装置内のマニホルド２６に接続されている。 固定子バー１Ｂを解体することなしに、それぞれのホース２７を、図１に示す ポータブル無電解めっき装置の流入路７，７''で取り替えて、固定子バー１Ｂが コートされる。 類似の方法で、固定子バー１Ｂの他方の遠位接続側が流出路７'''に接続され て、コーティング流体の閉管路が形成される。本発明の無電解めっき装置を接続 するステップは、工業保守の分野の当業技術者にとって公知である。 先に述べたように、必要な前処理は、それぞれの洗浄溶液に流動連通している ３弁または５弁の便利なマニホルド装置を単に設けることによって、本発明のポ ータブル無電解めっき装置に実施することができる。 従来技術の場合と同様に、コートされる表面の化学洗浄は、コーティングのニ ッケル合金とベース金属の銅の良好な相互作用を保証する観点から、可能な汚物 、不純物、脂肪物質またはベース金属の酸化物さえも除くために必要である。 この前処理工程は、表面が“再酸化”するのを防止するためコーティングを行 う直前に行わねばならない。 この前処理は、室温（２０℃または２５℃）にて、入手可能な多くの洗浄溶液 で行われる。好ましい前処理工程は次のとおりである。 １．脱脂 浴ＡＣＬ８６５ ３分間 ２．すすぎ 脱イオン水 １分間 ３．エッチング 浴９１０ １０分間 ４．すすぎ 脱イオン水 １分間 ５．酸洗い ５％Ｈ₂ＳＯ₄ ３分間 ６．すすぎ 脱イオン水 ２分間 上記洗浄溶液とすすぎ溶液は、固定子バー１に直接接触させる。前処理とコー ティングに、同じポンプ８を使用する。可撓性管７,７’，７''の末端は諸図に は示していない剛性の中空プラスチック棒に接続され、それぞれの洗浄溶液また はすすぎ水中に挿入される。前処理工程に用いる溶液は、バイパスで接続された ループ内を、固定子バー１を通じてポンプ輸送され、次いで元の容器中にポンプ で戻すことが有利である。 洗浄溶液は、しばらくの時間使用した後、取り替えなければならない。対照的 に、すすぎ水は１回しか使用できない。各ステップの後、これらの管は、ポンプ ８をしばらくの時間、逆に作動させて完全に空にしなければならない。 中空導体の内面の前処理が許容できることを保証するため、銅のベース材料の 試料を、前処理流から、水チャンバー１１内で捕獲して、その後の検査に使用す る。その結果、測光法で測定した銅のベース材料の含量が、中空導体１ａ−１ｆ の化学的に清浄な内表面を示す。この方法で、システム中に酸化銅類が溶解して いないことが確認される。１分間当り少なくとも１μｍの除去速度で十分である 。 前処理工程を完了した直後、コーティング工程が図１に示すコーティング流の 管路によって実施され、そのとき、固定子バー１は第一に化学成分浴５で満たさ れる。 化学成分浴５は、コーティング流のライン７，７’，７'''および固定子バー １を通じてポンプ輸送され、出口接続部１４において容器１３を出て、コーティ ング流のライン７'''を通って入口接続部１５を通じて容器１３に戻る。 流入ブランチは、膜ポンプ８，ロータメータ９および速度分布均一化管１０を 備えており、これらは、流体接続管７，７’，７''によって、固定子バー１の入 口２に、直列で接続されている。 流出ブランチは流体ライン７''で構成されている。 感知された流入温度と流出温度は、温度指示器２１’と２２’で読み取られる 。 コーティング流体の必要な９０℃の流動温度は、熱損失を防ぐため断熱されて いるかさもなければ別個に加熱されている流体ライン７，７’，７''，７'''に よって維持される。 本発明の無電解コーティング工程は、公知の技術の場合と同様に、外部電池６ によって開始されるが、本発明の無電解めっき装置で行われる。 固定子バー１を通って流動している化学成分浴５の流れと直接接触しているカ ソード１２と、固定子バー１の流入接続側２’に把持されているアノード電極１ ３によって、５Ｖの電圧を約３０秒間印加して、約１Ａの電流パルスを生成させ る。 その結果、金属合金のイオンが、固定子バー１を通る前記化学成分浴５の流れ から、固定子バー１の、めっきされる各中空導体１ａ〜１ｆの銅金属内面に運ば れる。 外部電源６を切っている間、出口管７'''に水素の泡が生成することによって ニッケルの析出が開始されたことを知ることができる。 しかし、反応の開始を促進する同じ目的のため、鋼鉄片を、固定 子バーの内面（水チャンバー）の一つに導入して（化学組成物中に高濃度の鉄を もたらす）、金属の銅と上記鉄の間にも電位差を生じさせてもよい。 固定子バー１のそれぞれの水チャンバー１１における入口温度と出口温度は、 ８８〜９０℃の範囲内でなければならず、かつコーティング工程中の流れの温度 は記録しなければならない。第一と第二の熱電対２０，２１を配置してそれぞれ 前記固定子バー１の流入温度と流出温度を感知することによって、温度の監視を 行う。 変速膜ポンプ８は、固定子バー１を通るコーティング流の流速の正確な設定値 を保証して、コーティング中は必要な入口と出口の温度を維持する。ポンプ８の 膜は、機械駆動装置もしくは水力駆動装置とコーティング流体との間の運動隔壁 として働く。ポンプ８の制御は、熱電対２０，２１によって感知される入口−出 口の温度差に応答して、駆動電動機または膜のストーク（ｓｔｏｋｅ）を変える ことによって行う。 管路のポンプ８を駆動する電動機に直接、周波数インバーターを接続すること によって、前記電動機の周波数を変えて、ポンプ８の吐出量を変えその結果、コ ーティング溶液の管路内の循環を変えることができる。このように、流量は、化 学反応の開始が、約３．８ｌ／分間の流量で、管路内に気体の泡（水素）が激し く出現し／目視可能になって観察されるまで徐々に低下させる。 流量計９を、前記ポンブ８および固定子バー１と流動連通させて接続すること によって、流れの流速が、０．２〜０．４ｍ／秒の流量の範囲内で容易に監視さ れ、その結果、ポンプ８の吐出量が適正に調節される。 固定子バー１を通って流れるコーティング溶液の適正な調節は、要求どおりに コーティングの厚みを保証するのに不可欠である。こ の流速が低すぎると、遠い末端３において析出が起こらない。また流速が高すぎ るとコーティングの品質が劣る。その上に、流速を適正に調節することによって 、コートされた厚みを所望の時点で除くことができる。 リンの含量の制御も、コーティングの厚みの品質に影響する。リンの含量が高 すぎると、コーティングが脆くなり、温度が変化する間に問題を起こすことがあ る。一方、リンの含量が低すぎると、コーティングの品質が低下する。 必要なコーティングの厚みは、図１と２に示すような、均一化管１０の内側に 着脱可能に配置されている試料管２４によって確認される。というのは、単管２ ４および固定子バー１を通る流れの速度は同じだからである。 中空導体の所望のコーティングの厚みはこのようにして正確に監視される。 容器のフィルター部材の制御および必要に応じて取換えを、公知の技術の場合 と同様に実施しなければならない。一例として、Ｄｅｇｕｓｓａ Ｎｉｍｕｄｅ ｎ ｔｙｐｅ ８５８−ＡＦ浴を、膜ポンプ８を使用して充填する。この浴は９ ０〜９１℃まで加熱する。９０℃に到達したならば、４．４〜４．６の範囲内の ｐＨと６±０．１ｇ／ｌのニッケル含量を確認するため、ｐＨとニッケルの含量 を測定しなければならない。 好ましい化学成分浴のパラメータは以下のとおりである。 ｐＨの範囲：４．４〜４．６； 浴温度の範囲：９０〜９１℃； 化学浴のニッケルの含量：６±５％または６±０．１ｇ／ｌ； 化学浴のリンの含量：１０±１０％。 リンの含量を９〜１０．５％の範囲内に調節すると、均一でかつ 除去可能なコーティングの厚みが得られる。 好ましいコーティング工程のパラメータは以下のとおりである。 コーティング溶液の流速： ０．３〜０．３５ｍ／秒 前処理： １０分間、エッチング 浴： Ｄｅｇｕｓｓａ−ｔｙｐｅ ８５８ リンの含量： ９〜１０．５％ コーティングの厚みの範囲：１５〜５０μｍ 銅表面上のニッケルコーティングの厚み： ３０μｍ以上 コーティング時間： １２０分間 コーティング温度： ８６〜９０℃ 近寄れる領域（固定子バー１の各末端における水チャンバー１１）における目 視検査によって、この種のＮｉ−Ｐ（ニッケル−リン）コーティングの外観、色 および輝度の特性によって、均一な面を確認することができる。 電気機械内の中空導体および水チャンバーの内面上への高範囲の速度と物理的 大きさの、自触媒的Ｎｉ−Ｐ（ニッケル−リン）の充分な沈積は、本発明の教示 によって実施できる。 銅管は、主として、純粋な蒸留水以外の流体または塩類の粒子を含有する湿潤 空気の存在下、ほとんどすべての冷却管路に広く使用されているので、本発明の 無電解めっき装置は、固定子バー内以外の銅製中空導体のコーティングを行うこ とができることは、当業技術者は分かるであろう。 本発明の方法と装置は、本明細書に開示されおよび／または図面に示した特定 の装置に決して限定されず、特許請求の範囲内のいずれの変形または均等物も含 むものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ベスポリ，ミケレ ブラジル国，エシペー，サン パウロ セ ーエオー 02728―000，リュア マノエル コッレア 196 (72)発明者 ノドラー，ラインハルト ドイツ連邦共和国，デー―69207 サンド ハウゼン，ラットウェグ 17 (72)発明者 ベク，ギュンテル ドイツ連邦共和国，デー―69181 レイメ ン，オーパルウェグ ２ (72)発明者 レイス，カール ドイツ連邦共和国，デー―ミュールハウゼ ン，パノラマシュトラーセ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．前処理段階を含む、中空導体の金属表面に化学成分浴に含有されている金 属合金を無電解めっきする方法であって；前記中空導体の入口と出口の感知され た温度に応答して、前記中空導体を通過する前記化学成分浴の流れの流速を制御 することを特徴とする方法。 ２．少なくとも一つの洗浄流体に、前記中空導体を通って流動させて、前記中 空導体の化学的に清浄な内面を得ることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法 。 ３．前記内面が前記のように化学的に洗浄されていることを示すベース材料の 試料を、前記中空導体を通って流れる前記洗浄流体から収集することを特徴とす る請求の範囲２に記載の方法。 ４．前記ベース材料の試料が、１分間当り少なくとも１μｍの除去速度に相当 していることを特徴とする請求の範囲２または３に記載の方法。 ５．閉鎖流動管路内を流れる前記化学成分浴の流量を、前記中空導体を通って 逆方向に流動させることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ６．前記流れおよび前記中空導体の外部の間に、電気起動手段を誘導すること を特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ７．前記制御された流速、感知された温度、前記化学成分浴中の合金含量およ び流れの流量のうち一つまたは組合わせに応答して、前記金属合金の所望のコー ティングの厚みを、前記中空導体の内面上に層成することを特徴とする請求の範 囲１または６に記載の方法。 ８．前記中空導体の前記入口と出口の温度の間の温度差に応答し て、前記中空導体を通る前記流れの流速を調節することを特徴とする請求の範囲 １または７に記載の方法。 ９．第一電極手段を、前記流れと一直線に接続し、かつ第二電極手段を前記中 空導体の一方の末端に接続して、外部電源からの前記起動手段を設けることを特 徴とする請求の範囲１または６に記載の方法。 １０．前記中空導体にそって流体充填断面部分を提供する速度分布均一化手段 が、前記中空導体の入口に接続されていることを特徴とする請求の範囲１または ７に記載の方法。 １１．前記流れの流速が０．２〜０．５ｍ／秒の範囲内にあることを特徴とす る請求の範囲１に記載の方法。 １２．前記流れの流速が０．３±０．３５ｍ／秒の範囲内にあることを特徴と する請求の範囲１に記載の方法。 １３．前記所望のコーティングの厚みを層成させるための前記ポンプ輸送時間 が少なくとも１２０分間であることを特徴とする請求の範囲１または７に記載の 方法。 １４．前記中空導体の入口における流れの温度範囲が８６℃〜９０℃であるこ とを特徴とする請求の範囲１，７または８に記載の方法。 １５．コーティングの厚みが１５〜２０μｍの範囲内であることを特徴とする 請求の範囲１または１３に記載の方法。 １６．前記金属合金がＮｉとＰを含有し、かつ前記中空導体の内面の材料がＣ ｕであることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 １７．前記化学成分浴を、４．４〜４．６の範囲のｐＨ、９０℃〜９１℃の範 囲内の浴の温度、６±５％の範囲内のニッケル含量および１０±１０％の範囲内 のＰ含量のうちの一つまたは組合せの範 囲内に維持することを特徴とする請求の範囲１または７に記載の方法。 １８．前記化学成分浴のニッケル含量が６±０．１ｇ／ｌであることを特徴と する請求の範囲１または１７に記載の方法。 １９．調節可能なＰの含量が９〜１０．５％の範囲内であることを特徴とする 請求の範囲１または１７に記載の方法。 ２０．前記中空導体と、流動および電気信号で連通させて、間隔をおいた管試 料２４を接続して、前記中空導体と試料管２４の両者を同時にコートすることを 特徴とする請求の範囲１または７に記載の方法。 ２１．長さがＬで名目内径がＩＤｅであり、比率Ｌ：ＩＤｅが１０：１より大 きい中空導体をコートすることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ２２．制御可能な化学成分浴（４）と電気起動手段（６）を備えて、入口接続 側（２）と出口接続側（３）を有する中空導体（１）の金属面に金属合金を沈着 させる無電解めっき装置であって； さらに、流動管路を接続して、前記制御可能な化学成分浴（４）を、前記中空 導体（１）を通って再循環させる複数の断熱管（７，７’，７''，７'''）； 前記流動管路内に、制御可能な流れの流速を提供するポンプ輸送手段（８）； 前記流れの流速を感知する流量感知手段（９）； 前記中空導体の入口と出口の接続側（２，３）における前記調節可能な流れの 流速の流入温度と流出温度を感知する第一と第二の温度感知手段（２０，２１） ；を備え、 前記調節可能な流れの再循環流速に応答して、前記金属内面上に前記金属合金 の制御可能なコーティングの厚みを提供することを特 徴とする無電解めっき装置。 ２３．前記起動手段（６）が、第一電極手段（１２）と第二電極手段（１３） を有する外部電源を備え、前記第一電極手段（１２）が前記流れに浸されかつ前 記第二電極手段（１３）が前記中空導体（１）の一方の接続側（２）に接続可能 であり、起動電気パルスを提供することを特徴とする請求の範囲２２に記載の無 電解めっき装置。 ２４．前記ポンプ輸送手段（８）が変速容積式流量計を備えていることを特徴 とする請求の範囲２０に記載の無電解めっき装置。 ２５．前記ポンプ輸送手段（８）が変速膜ポンプを備えていることを特徴とす る請求の範囲２０に記載の無電解めっき装置。 ２６．通孔（２３）を有する充填断面部分（２２）と電気接続手段（２５）を 有しかつ使用時に前記通孔（２３）のうちの一つの中に中空管試料（２４）を収 納するよう構成された流れ調整手段（１０）を備えていることを特徴とする請求 の範囲２０に記載の無電解めっき装置。 ２７．前記化学成分浴（５）を収納するための、可変気体排出手段（１６）付 きステンレス鋼製ポータブル容器（１９）を特徴とする請求の範囲２０に記載の 無電解めっき装置。 ２８．長さがＬで名目内径がＩＤｅでありＬ：ＩＤｅの比率が１０：１より大 きい中空導体であって；その内側金属境界面が前記中空導体のベース金属以外の 金属でコートされていることを特徴とする中空導体。 ２９．前記内側境界面が請求の範囲１〜２１のいずれか一つに記載の方法でコ ートされていることを特徴とする請求の範囲２８に記載の中空導体。 ３０．銅のベース金属とその内側境界面上のニッケルコーティン グを特徴とする請求の範囲２８に記載の中空導体。 ３１．電気機械の固定子バーの部品であることを特徴とする請求の範囲２８〜 ３０のいずれか一つに記載の中空導体。 ３２．内側境界面のコーティングの厚みが０．７〜５０ミクロンの範囲内にあ ることを特徴とする請求の範囲２８〜３０のいずれか一つに記載の中空導体。 ３３．内側境界面のコーティングの厚みが好ましくは３０ミクロン以上である ことを特徴とする請求の範囲２８に記載の中空導体。 ３４．冷却水管路のパイプ部分であることを特徴とする請求の範囲２８〜３０ のいずれか一つに記載の中空導体。 ３５．請求の範囲２８〜３０のいずれか一つに定義されている中空導体を複数 備えていることを特徴とする電気機械の固定子バー。 ３６．冷却チャネルが請求の範囲２８〜３３のいずれか一つに定義されている 中空導体を備えていることを特徴とする、複数の固定子バーを有する電気機械の 固定子巻線装置。