CN104653836A - 阀主体单元及制造该阀主体单元的方法 - Google Patents
阀主体单元及制造该阀主体单元的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104653836A CN104653836A CN201410664283.XA CN201410664283A CN104653836A CN 104653836 A CN104653836 A CN 104653836A CN 201410664283 A CN201410664283 A CN 201410664283A CN 104653836 A CN104653836 A CN 104653836A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxide layer
- valve body
- body unit
- passage
- anodizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims abstract description 56
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 7
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910018464 Al—Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N Butyl carbitol 6-propylpiperonyl ether Chemical compound C1=C(CCC)C(COCCOCCOCCCC)=CC2=C1OCO2 FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seats
- F16K25/04—Arrangements for preventing erosion, not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Valve Housings (AREA)
Abstract
本发明涉及阀主体单元及制造该阀主体单元的方法。在一个方面中，提供一种阀主体单元，在该阀主体单元中待设置有高压阀，该阀主体单元包括用于氢气气体的通道(21)。通道(21)的内表面由通过对铝基合金执行阳极氧化处理而形成的氧化层(27)构成。通道(21)的氧化层(27)通过在具有8μm或小于8μm厚度的氧化层(27)形成于阀主体单元的外表面(12)处的条件下执行阳极氧化处理而形成，外表面(12)具有与通道(21)连通的开口(12a)。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括在阀装置中的阀主体单元和一种制造该阀主体单元的方法。
背景技术
控制高压氢气气体流动的阀装置设置在例如燃料电池车辆中。该阀装置包括：包括氢气气体通道的阀主体单元；以及控制氢气气体流动的高压阀(参见JP 2013-029161A和JP 2010-038247A)。在阀主体单元中，通道的一部分包括容置高压阀的阀容置部。如在JP 2013-029161A的第[0021]段中所描述的，阀容置部经受包括铝合金的阳极氧化处理的阳极氧化物涂覆。
在设置有高压阀的阀主体单元中，在高压阀操作时在通道中出现氢气气体压力的相对较大的波动。即，由于高压阀的操作而向通道施加了重复载荷。同时，由铝基合金制成的阀主体单元中的通道(阀容置部)的阳极氧化处理在改进例如通道的抗腐蚀性方面具有优势。然而，上述的重复载荷施加至通过阳极氧化处理形成的氧化层。因此，存在有增大用于氢气气体的通道抵抗重复载荷的耐久性的改进空间。
发明内容
本发明提供了一种下述的阀主体单元和一种制造该阀主体单元的方法，在该阀主体单元中，容易地增大了用于氢气气体的通道抵抗由于高压阀的操作而施加的重复载荷的耐久性。
本发明的第一方面涉及一种在其中待设置有高压阀的阀主体单元。该阀主体单元包括用于氢气气体的通道。该通道的内表面由通过对铝基合金执行阳极氧化处理而形成的氧化层构成。通道的氧化层通过在具有8μm或小于8μm厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。
本发明的第一方面涉及一种包括用于氢气气体的通道并且在其中待设置有高压阀的阀主体单元。该通道的内表面由通过对铝基合金执行阳极氧化处理而形成的氧化层构成；并且通道的氧化层通过在具有8μm或小于8μm厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。
本发明人已经发现，在通过执行阳极氧化处理在其上形成氧化层的铝基合金中，随着氧化层的厚度变得更薄，很有可能增大抵抗板弯曲疲劳的耐久性。基于该发现，通道的氧化层通过在具有8μm或小于8μm厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。该构型允许通道的氧化层以8μm或小于8μm的厚度形成。即，由于通道的氧化层的厚度设定为小，可以容易地获得氧化层的抵抗板弯曲疲劳的增大的耐久性。
本发明的第二方面涉及一种制造包括用于氢气气体的通道并且在其中待设置有高压阀的阀主体单元的方法，其中，通道的内表面由氧化层构成。该方法包括利用铝基合金生产半成品；并且对该半成品执行阳极氧化处理。该阳极氧化处理在具有8μm或小于8μm厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。
根据本发明的上述方面，可以容易地增大用于氢气气体的通道抵抗由于高压阀的操作而施加的重复载荷的耐久性。
附图说明
将在下文中参照附图对本发明的示例性实施方式的特性、优势以及技术和工业意义进行描述，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1为根据实施方式的阀主体单元的局部切割截面图；
图2为示出了关于试验件在电解池的各种温度条件下经受阳极氧化处理的评估结果的曲线图，该曲线图表示氧化层的厚度与安全系数之间的相互关系；以及
图3为示出了关于试验件在电解池的各种温度条件下经受阳极氧化处理的评估结果的曲线图，该曲线图表示氧化层的厚度与破裂温度之间的相互关系。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对根据本发明的实施方式的阀主体单元进行描述。图1中示出的阀主体单元11用在控制高压氢气气体流动的阀装置中。阀主体单元11包括用于氢气气体的通道21和阀容置部31，阀容置部31中的每个阀容置部均为通道21的一部分，并且在阀容置部31中的每个阀容置部中均要设置有高压阀。阀装置包括阀主体单元11和设置在阀主体单元11中的高压阀。阀装置连接至氢气气罐和燃料电池，该燃料电池为氢气气体被输送(供给)至的目的地。阀装置控制以70MPa的填充压力已经填充在气罐中的氢气气体的流动。在阀容置部31中设置的高压阀的示例包括电磁阀和止回阀。阀主体单元11包括其中分别设置有泄压阀、手动阀、止回阀和易熔塞阀的阀容置部31。燃料电池系统由气罐、燃料电池以及包括阀主体单元11的阀装置构成。阀装置安装在车辆中。
将对阀主体单元11进行详细地描述。通道21包括阀容置部31并具有位于阀主体单元11的外表面12处的开口。即，阀主体单元11的外表面12具有与通道21连通的开口12a。阀容置部31中的每个阀容置部均具有比通道21的除阀容置部31之外的部分的宽度更大的宽度。
通道21包括：第一通道22和第二通道23，该第一通道22沿图1中示出的Z轴线方向延伸并且连接至气罐，该第二通道23沿图1中示出的Y轴线方向延伸并且与第一通道22连通。如此布置的第一通道22与第二通道23之间的接合部构成了相交部24。
第二通道23与第三通道25连通，该第三通道25沿图1中示出的X轴线方向延伸并且是供给路径，氢气气体由外部供给源通过该供给路径供给至气缸(气罐)。第二通道23与第四通道26连通，该第四通道26沿图1中示出的X轴线方向延伸并且沿图1中示出的Y轴线方向经由阀容置部31朝向目的地延伸。
图1包括通道21的内表面的放大视图。该内表面由通过在铝基合金上执行阳极氧化处理形成的氧化层27构成。需注意的是，在图1中夸大了氧化层27的厚度。
半成品利用铝基合金形成以具有阀主体单元11的整体形状，并且氧化层27通过在半成品上执行阳极氧化处理而形成。在该半成品中，通道21的除阀容置部31之外的部分的宽度在例如3mm至5mm的范围中。根据本实施方式的通道21具有圆形横截面形状，并且通道21的除阀容置部31之外的部分的内径设定成在3mm至5mm的范围中。在半成品的通道21中，从每个开口12a至相交部24的距离例如为150mm或小于150mm。
为半成品的基本材料的铝基合金的示例包括铝合金和含有按质量计1％或大于1％的硅的高硅铝合金。考虑到耐氢脆化特性，本实施方式使用“A6061-T6”，“A6061-T6”为根据JIS H4100(2006)等限定的一类6000系列(Al-Mg-Si基)铝合金。至于铝合金(A6061-T6)的成分：Si含量为按质量计0.4％至0.8％；Fe含量为按质量计0.7％或小于0.7％；Cu含量为按质量计0.15％至0.4％；Mn含量为按质量计0.15％或小于0.15％；Mg含量为按质量计0.8％至1.2％；Cr含量为按质量计0.04％至0.35％；Zn含量为按质量计0.25％或小于0.25％；Ti含量为按质量计0.15％或小于0.15％；并且其余为Al。铝合金(A6061-T6)具有295MPa或更高的抗拉强度、245MPa或更高的屈服强度以及10％的伸长率。半成品根据需要经受脱脂处理。脱脂处理的示例包括有机溶剂脱脂、洗涤剂脱脂、硫酸脱脂、电解脱脂、磷酸脱脂和碱法脱脂。根据本实施方式的半成品经受碱法脱脂。
将对氧化层27进行详细描述。图1包括通道21的氧化层27的放大视图。该氧化层27通过在于阀主体单元11的外表面12处形成具有8μm或小于8μm厚度的氧化层27的条件下执行阳极氧化处理而形成。阳极氧化处理为当浸在电解池中的半成品被用作阳极时通过执行电解溶液的电解而在半成品中的表面处(即，在通道21的内表面和外表面12)产生氧化层(氧化物涂覆层)27的处理。执行阳极氧化处理的阳极氧化处理条件例如通过实施阳极氧化在铝基合金试验件或半成品上预先地执行的预备试验和测量外表面12处的氧化层27的厚度来设定。阳极氧化处理的条件的示例包括电解池的温度和处理时间。例如，可以使用涡电流涂层厚度计或截面显微照片来确定氧化层27的厚度。
通道21的氧化层27通过在于阀主体单元11的外表面12处形成具有优选地为7μm或小于7μm(更优选地为5μm或小于5μm，并且再更优选地为3μm或小于3μm)的厚度的氧化层27的条件下执行阳极氧化处理来形成。
通道21的氧化层27通过在于阀主体单元11的外表面12处形成具有1μm或大于1μm厚度的氧化层27的条件下执行阳极氧化处理而优选地形成。优选的是，就适当抑制由于例如水分而引起的通道21的腐蚀性而言，通道21的氧化层27应当具有0.1μm或大于0.1μm的厚度。
用于阳极氧化处理的电解池的示例包括硫酸池、磷酸池、铬酸池和草酸池。根据本实施方式，硫酸池用作用于阳极氧化处理的电解池。该硫酸池的硫酸浓度设定成在按质量计10％至20％的范围中。
在电解池中，若需要，利用搅拌装置执行搅拌和/或利用冷却装置执行冷却。搅拌装置的示例包括利用混合叶轮执行搅拌的装置和利用压缩空气执行搅拌的装置。电解池可以连接至冷却装置以使电解溶液在其间进行循环。这使得可以同时地执行冷却及搅拌。在电解池中，可以迫使电解溶液在半成品的通道内进行循环。为了使氧化层27更薄，优选的是，在不迫使电解溶液在半成品的通道内循环的情况下执行阳极氧化处理。
在阳极氧化处理中，随着电解池的温度升高，氧化层27的硬度减小，并且氧化层27趋于具有抵抗重复载荷的增大的耐久性。因此，有利的是增大电解池的温度。在这一点上，电解池的温度优选地为5℃或大于5℃并且更优选地为8℃或大于8℃。
在阳极氧化处理中，随着电解池的温度降低，氧化层27的硬度增大，并且氧化层27趋于具有增大的耐热性。因此，有利的是适当地减小电解池的温度。在这一点上，电解池的温度优选地为20℃或小于20℃，更优选地为15℃或小于15℃，并且再更优选地为12℃或小于12℃。
鉴于上文所述的，电解池的温度设定成优选地在5℃至20℃的范围中，更优选地在5℃至15℃的范围中，并且再更优选地在8℃至12℃的范围中。通道21的氧化层27的硬度优选地为410Hv或小于410Hv，并且更优选地为360Hv至410Hv。由单位Hv表示的硬度表示根据JISZ2244(2009)限定的维氏硬度。
例如，为了增大氧化层27的强度，氧化层27优选地经受密封处理。密封处理的示例包括乙酸镍密封、蒸汽密封、沸水密封、重铬酸盐密封和硅酸钠密封。在本实施方式中将乙酸镍密封用作密封处理。
将对通过阳极氧化处理形成氧化层的试验示例进行描述。首先，用于氧化层形成的预备试验(氧化层形成的确认试验)以如下方式实施。
准备由铝合金(A6061-T6)制成并且具有通道的样品。该通道具有3mm的宽度和大约130mm的深度(从开口12a至相交部24的长度)。该样品经受弱碱脱脂、清洗并且随后进行阳极氧化处理(硫酸硬质阳极氧化铝处理)。在阳极氧化处理中，电解池的温度条件设定成10℃并且电流密度设定成1.3A/dm2。用于阳极氧化处理的处理时间设定成使得样品的外表面处的氧化层(硫酸硬质阳极氧化铝层)具有大约5μm的厚度。阳极氧化处理在无需迫使电解溶液在通道内循环的情况下执行。如此产生的氧化层经受乙酸镍密封。
在获得的样品中，具有大约3.5μm厚度的氧化层形成在通道的靠近外表面的开口的位置处。此外，具有大约2μm的厚度的氧化层在开口与相交部之间的中间部处形成。此外，具有大约2μm厚度的氧化层在靠近相交部的部分处形成，该部分为距离开口最远的内部部分。这些结果显示出在阳极氧化处理期间，由于电解在填充通道的电解溶液中发生，因而氧化层在通道的任意部分处形成。
(试验1至3)在试验示例1中，由铝合金(A6061-T6)制成的试验件以除电解池的温度条件改为5℃之外与上述“氧化层形成的预备试验”的方式相同的方式进行阳极氧化处理，并且因此，形成了具有大约5μm厚度的氧化层。注意到的是，在该试验示例1和以下试验示例中，氧化层经受乙酸镍密封。用在该试验示例1和以下试验示例中的每个试验件的形状根据JISZ2275(1978)中的“金属板弯曲疲劳试验”来设定。
在试验示例2和3中，具有厚度为大约9μm的氧化层的试验件和具有厚度为大约14μm的氧化层的试验件以除改变阳极氧化处理的处理时间之外与试验示例1中的方式相同的方式生产。
(试验示例4至6)在试验示例4至6中，氧化层以除电解池的温度条件改为10℃之外与试验示例1至3中的方式相同的方式形成在每个试验件中。
(试验示例7至9)在试验示例7至9中，氧化层以除电解池的温度条件改为20℃之外与试验示例1至3中的方式相同的方式形成在每个试验件中。
(耐久性的比较结果)板弯曲疲劳试验利用板弯曲疲劳试验机在试验示例1至9中获得的试验件中的每个试验件上执行。随后，计算试验件中的每个试验件的安全系数以比较它们的耐久性。安全系数基于设置在车辆中的阀本体单元的通道中的疲劳(重复载荷)模拟结果计算。安全系数在试验件满足作为阀本体单元的材料所期望的耐久性的要求的情况下设定为“1”。随着安全系数更高，材料的耐久性更高。
图2示出了随着氧化层的厚度变得更薄，安全系数趋于增大。确认的是，具有大约8μm或小于8μm厚度的氧化层很有可能实现高水平的耐久性。
(抗裂性的比较结果)对于在试验示例1至9中获得的试验件中的每个试验件确定发生破裂的破裂温度。
图3示出了电解池的温度条件为5℃或10℃的情况在耐热性方面比温度条件为20℃的情况更有利。
(氧化层的硬度)在试验示例1至9中获得的试验件中的每个试验件中，测量了氧化层的维氏硬度。结果显示，在试验示例1至3中获得的试验件中的每个试验件中，氧化层具有424Hv的硬度，在试验示例4至6中获得的试验件中的每个试验件中，氧化层具有360Hv的硬度，以及在试验示例7至9中获得的试验件中的每个试验件中，氧化层具有302Hv的硬度。
将对本发明中的功能进行描述。图1包括通道21的氧化层27的放大视图。氧化层27通过在具有8μm或小于8μm厚度的氧化层27形成于阀主体单元11的外表面12处的条件下执行阳极氧化处理来形成。该构型使得通道21的氧化层27能够以8μm或小于8μm的厚度形成。例如，半成品会在电解池中经受阳极氧化处理。在这种情况下，电解溶液在半成品的通道中比在半成品的外部更难循环(更难发生置换)。因此，通道21的氧化层27很有可能比外表面12处的氧化层27更薄。即，在阀主体单元11中，由于通道21的氧化层27的厚度设定为小，可以容易地获得氧化层27抵抗板弯曲疲劳的增大的耐久性。
通常，当执行阳极氧化处理时，首先在铝基合金上形成阻挡层并且随后形成多孔层。因此，通常，通过阳极氧化处理形成的氧化层具有堆叠有阻挡层和多孔层并且多孔层的底部位于阻挡层上的结构。甚至如上所述地形成为具有小厚度的氧化层27也包括至少一个阻挡层。因此，通道21具有增大的抗腐蚀性。这使得可以抑制通道21由于例如氢气气体中的水分而出现腐蚀。
将对实施方式的有利效果进行描述。(1)通道21的氧化层27通过在于阀主体单元11的外表面12处形成具有8μm或小于8μm厚度的氧化层27的条件下执行阳极氧化处理来形成。因此，可以容易地增大用于氢气气体的气体通道21抵抗由于高压阀的操作而施加的重复载荷的耐久性。
(2)通道21具有相交部24，该相交部24为阀主体单元11内部的接合部。在重复载荷由于高压阀的操作而施加至通道21时，应力易于集中于相交部24中。因此，根据实施方式的通道21的氧化层27在增大具有包括相交部24的通道21的阀主体单元11的耐久性方面是特别有利的。
(3)用于阳极氧化处理的电解池的温度优选地在5℃至20℃的温度范围中。在这种情况下，可以容易地增大氧化层27的耐热性(加热期间的抗裂性)。(4)根据实施方式的阀主体单元11由于阀主体单元11的基本材料为铝基合金而在减小车辆的重量方面是有利的。为了延长巡行距离并且使车辆紧凑，在车载式燃料电池系统中使用了存储高压氢气气体的气罐。在连接至该气罐的阀装置中，因重复载荷而引起的载荷是高的。然而，在这一点上，根据本实施方式的阀主体单元11包括具有上述氧化层27的通道21。这使得可以延长阀装置(阀主体单元11)的更换周期。因此，根据本实施方式的阀主体单元11在阀主体单元11使用在车载式阀装置中时是特别有利的。
需注意的是，上述实施方式可以以以下适当改型的实施方式执行。在阀主体单元11中，没有特别地限制阀容置部31的数目或相交部24的数目。阀容置部31的数目可以是一个或更多个，并且相交部24的数目可以是一个或更多个。
阀主体单元11中的通道21具有相交部24，但可以形成不包括相交部24的通道。相交部24为沿Z轴线方向延伸的第一通道22与沿Y轴线方向延伸的第二通道23的接合部。通道之间的角度不限于直角。在相交部为沿不同方向延伸的多个通道的接合部的情况下，应力很有可能集中在该相交部中。因此，上述氧化层27在增大通道的耐久性方面是特别有利的。
上述相交部24为通道21的具有不同的宽度的通道的接合部。然而，相交部可以是通道21的具有相同宽度的通道的接合部。氧化层27遍及阀主体单元11的外表面12而形成。然而，氧化层27可以在外表面12的一部分处形成。例如，具有部分涂覆有非传导性材料的外表面12的半成品经受阳极氧化处理以在外表面12的一部分处形成氧化层27。
阀主体单元11可以用于控制以70MPa的填充压力填充在气缸中的氢气气体的阀装置中，但是可以使用阀主体单元11的阀装置并不限于此。可以在控制以低于70MPa或高于70MPa的填充压力填充在气缸中的氢气气体的阀装置中使用阀主体单元11。即使氢气气体具有低于70MPa的压力，重复载荷仍由于高压阀的操作而施加至通道21。因此，阀主体单元11是有利的。需注意的是，阀主体单元11适于用作用于控制处于等于或高于30MPa的压力的氢气气体的阀装置的阀主体单元。
阀主体单元11可以用于车载式阀装置。然而，阀主体单元11可以用在将氢气供给至车辆的设备中，例如氢气站。接下来将描述可以从所述实施方式和另外的实施方式中的每个实施方式而理解的技术构思。
(i)阀主体单元，其中，通道具有相交部，该相交部为阀主体单元内部的接合部。
(ii)阀主体单元，其中，通道的氧化层通过利用电解池来执行阳极氧化处理而形成，并且电解池的温度处在5℃至20℃的温度范围中。
(iii)阀主体单元，其中，通道的氧化层通过在于阀主体单元的外表面处形成具有360Hv至410Hv的维氏硬度的氧化层的条件下执行阳极氧化处理而形成，该外表面具有与通道连通的开口。
(iv)阀主体单元，其中，通道的氧化层经受乙酸镍密封。
(v)制造阀主体单元的方法，该阀主体单元包括氢气气体通道，并且该阀主体单元中待设置有高压阀，其中，通道的内表面由氧化层构成，该方法包括：利用铝基合金生产半成品；并且对该半成品执行阳极氧化处理，其中，阳极氧化处理在于阀主体单元的外表面处形成具有8μm或小于8μm厚度的氧化层的条件下执行，该外表面具有与通道连通的开口。
Claims (5)
1.一种阀主体单元，所述阀主体单元包括用于氢气气体的通道(21)，并且在所述阀主体单元中待设置有高压阀，其特征在于：
所述通道(21)的内表面由通过对铝基合金执行阳极氧化处理而形成的氧化层(27)构成；以及
所述通道(21)的氧化层(27)通过在下述条件下执行所述阳极氧化处理来形成，所述条件即：具有8μm或小于8μm厚度的氧化层(27)形成于所述阀主体单元的外表面(12)处，所述外表面(12)具有与所述通道(21)连通的开口(12a)。
2.根据权利要求1所述的阀主体单元，其中，所述通道(21)的氧化层(27)通过利用电解池执行所述阳极氧化处理来形成，并且所述电解池的温度处在5℃至20℃的温度范围中。
3.根据权利要求2所述的阀主体单元，其中，所述电解池的温度处在5℃至15℃的温度范围中。
4.根据权利要求3所述的阀主体单元，其中，所述电解池的温度处在8℃至12℃的温度范围中。
5.一种制造阀主体单元的方法，所述阀主体单元包括用于氢气气体的通道(21)并且在所述阀主体单元中待设置有高压阀，其中，所述通道(21)的内表面由氧化层(27)构成，所述方法的特征在于包括：
利用铝基合金生产半成品；以及
对所述半成品执行阳极氧化处理，
其中，所述阳极氧化处理在下述条件下执行，所述条件即：具有8μm或小于8μm厚度的氧化层(27)形成于所述阀主体单元的外表面(12)处，所述外表面(12)具有与所述通道(21)连通的开口(12a)。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013-241178 | 2013-11-21 | ||
| JP2013241178A JP6258016B2 (ja) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | 弁本体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104653836A true CN104653836A (zh) | 2015-05-27 |
| CN104653836B CN104653836B (zh) | 2018-10-26 |
Family
ID=51982411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410664283.XA Active CN104653836B (zh) | 2013-11-21 | 2014-11-19 | 阀主体单元及制造该阀主体单元的方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9874289B2 (zh) |
| EP (1) | EP2878869B1 (zh) |
| JP (1) | JP6258016B2 (zh) |
| CN (1) | CN104653836B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114787546A (zh) * | 2020-01-08 | 2022-07-22 | 川崎重工业株式会社 | 氢气用的阀块及其制造方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2760925A (en) | 1952-03-14 | 1956-08-28 | Grove Valve & Regulator Co | Method for surfacing aluminum |
| DE2016250A1 (de) * | 1970-04-04 | 1971-10-14 | Teves Gmbh Alfred | Ventil |
| DE4442792A1 (de) * | 1994-12-01 | 1996-06-05 | Teves Gmbh Alfred | Verfahren zur Herstellung einer korrosions- und verschleißschützenden Oxidschicht mit örtlich reduzierter Schichtdicke auf der Metalloberfläche eines Werkstücks |
| JP2002373682A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP4085012B2 (ja) | 2003-02-13 | 2008-04-30 | 忠弘 大見 | 真空排気系用バルブ |
| JP2005291434A (ja) | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Toyota Motor Corp | 高圧タンク、タンクシステムの制御方法、及びタンクシステム |
| US8172561B2 (en) | 2008-06-06 | 2012-05-08 | Jtekt Corporation | Metal part and method of manufacturing metal part |
| JP2010038247A (ja) | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Jtekt Corp | 高圧ガス用密封装置 |
| US20110072888A1 (en) | 2009-04-22 | 2011-03-31 | Eaton Corporation | Method for leak detection in dosing system |
| CN101949338A (zh) * | 2010-09-05 | 2011-01-19 | 曲阜金皇活塞股份有限公司 | 一种带复合层的内燃机活塞及其制造方法 |
| JP2012202428A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電磁弁及びバルブボディ構造 |
| JP5772350B2 (ja) | 2011-07-28 | 2015-09-02 | 株式会社ジェイテクト | 弁装置 |
-
2013
- 2013-11-21 JP JP2013241178A patent/JP6258016B2/ja active Active
-
2014
- 2014-11-14 US US14/541,506 patent/US9874289B2/en active Active
- 2014-11-19 EP EP14193848.0A patent/EP2878869B1/en active Active
- 2014-11-19 CN CN201410664283.XA patent/CN104653836B/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114787546A (zh) * | 2020-01-08 | 2022-07-22 | 川崎重工业株式会社 | 氢气用的阀块及其制造方法 |
| CN114787546B (zh) * | 2020-01-08 | 2024-06-25 | 川崎重工业株式会社 | 氢气用的阀块及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6258016B2 (ja) | 2018-01-10 |
| US9874289B2 (en) | 2018-01-23 |
| EP2878869B1 (en) | 2016-08-17 |
| EP2878869A1 (en) | 2015-06-03 |
| US20150137022A1 (en) | 2015-05-21 |
| JP2015102111A (ja) | 2015-06-04 |
| CN104653836B (zh) | 2018-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Famiyeh et al. | Plasma electrolytic oxidation coatings on aluminum alloys: microstructures, properties, and applications | |
| CN103938250B (zh) | 阳极氧化膜及其生产方法 | |
| Lee | Effects of copper additive on micro-arc oxidation coating of LZ91 magnesium-lithium alloy | |
| JP4849186B2 (ja) | 熱間プレス部材およびその製造方法 | |
| Kwolek | Hard anodic coatings on aluminum alloys | |
| WO2015147164A1 (ja) | 陽極酸化処理方法及び内燃機関の構造 | |
| CN106048382B (zh) | 一种粉末冶金不锈钢及其制备方法 | |
| Zhu et al. | Microstructure and corrosion resistance of the PEO coating on extruded Al6Cu alloy | |
| CN110073013A (zh) | 铝合金硬钎焊片材及其制造方法 | |
| DE102016209505A1 (de) | TIO₂-Anwendung als Bindungsbeschichtung für Zylinderbohrungs-Thermospray | |
| WO2007142747A2 (en) | Selective plating system | |
| CN111705290A (zh) | 一种耐腐蚀铝合金型材 | |
| CN104653836A (zh) | 阀主体单元及制造该阀主体单元的方法 | |
| CN104032352B (zh) | 铝系构件的修复方法、修复液和铝系材料及其制造方法 | |
| Rautio et al. | Enhancement of electrical conductivity and corrosion resistance by gold-nickel coating of additively manufactured AlSi10Mg alloy | |
| US20150075327A1 (en) | Wear-resistant coating produced by electrodeposition and process therefor | |
| RU2390587C2 (ru) | Способ упрочнения седел клапанов двигателя внутреннего сгорания из алюминиевого сплава | |
| CN107164662A (zh) | 铝系构件的表面结构 | |
| CN109811385B (zh) | 铝及铝合金表面聚偏氟乙烯/氧化铝复合膜及其制备方法 | |
| CN112620055A (zh) | 一种耐盐酸可溶桥塞及其制备方法和应用 | |
| US20110198226A1 (en) | Method for deposition of hard chrome layers | |
| CN108103552A (zh) | 用于ta2钛合金材料厚膜阳极化的工艺 | |
| CN107059089A (zh) | Zl109铝合金微弧氧化耐磨陶瓷层工艺 | |
| Gollner | Corrosion and surface finishing of magnesium and its alloys | |
| Rakoch et al. | Development of the composition of a magnesium alloy for the fabrication of temporal sealing facilities used in the petroleum industry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |