JP2002012990A

JP2002012990A - 金属被加工物表面のキャビテーションによる耐食処理法およびキャビテーション浸食の低減方法及び耐食性およびキャビテーション浸食防止性を向上させる加工処理をした加工物

Info

Publication number: JP2002012990A
Application number: JP2000193686A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Soyama; 均祖山; Takeshi Sato; 佐藤　　岳; Masumi Saka; 真澄坂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2002-01-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、炭素鋼、フェライト系の低合金
鋼、鉄系鋳物、ステンレス鋼、アルミニウムおよびアル
ミニウム合金のグループから選択された材料で構成され
ている機械部品や流体機器などの被加工物に対する耐食
処理法またはキャビテーション浸食の低減方法、および
耐食性および/またはキャビテーション浸食防止性を向
上させる加工処理をした加工物を提供するのが目的であ
る。【構成】液中液噴流又は液中超音波を用いてキャビテ
ーション気泡を発生させて、これを被加工物表面に衝当
させてキャビテーション気泡を圧壊させる際に、当該液
体をアルカリ性となるようにｐＨ調整するとともに、そ
の圧壊による被加工物表面の電位を上昇させ、当該被加
工物表面に不動態層を生成させるように構成した被加工
物の耐食処理法および/またはキャビテーション浸食の
低減方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素鋼、フェライ
ト系の低合金鋼、鉄系鋳物、ステンレス鋼、アルミニウ
ムおよびアルミニウム合金のグループから選択された材
料で構成されている機械部品や流体機器などの被加工物
に対する耐食処理法またはキャビテーション浸食の低減
方法、および耐食性および/またはキャビテーション浸
食防止性を向上させる加工処理をした加工物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、キャビテ−ションを伴う高速
水中水噴流によるピーニング効果を利用した金属部材の
残留応力改善や疲労強度改善、加工硬化などの表面改質
が行われている（特開昭５９‐１９３２１５号、特開平
４−２４００７３号）。しかるに、尚、これらの表面改
質は、あくまでも気泡の崩壊衝撃力という機械的作用に
よるものである。圧縮残留応力の導入は、応力腐食割れ
にも効果的なので、腐食を低減するという表現が用いら
れることがあった。しかしこれはあくまでも気泡の崩壊
衝撃力という機械的作用により、化学的作用である腐食
を抑制するものである。

【０００３】しかるに、近年、液中においてキャビテ−
ションを伴う液噴流を加工物に衝突させることにより耐
食処理を行うキャビテ−ションによる耐食処理法につい
ても見出された（特開平７−３２８８５９号）。これに
よると、「キャビテ−ション気泡の急速崩壊時に、水中
の溶存酸素が気泡中に含まれて、材料の表面に輸送され
る。この輸送が、気泡の崩壊回数だけ繰り返され、鉄
（Fe）が触媒的作用をし、安定な安定な不動態被膜が形
成される。このようにして、材料の表面が電気化学的に
きわめて安定になり、腐食の進行が停止する。このよう
な不動態被膜を安定に形成するためには、噴流あるいは
キャビテ−ションの状態にも最適な現象が存在する。例
えば、水中ウォータージェットを利用する場合、材料に
対する崩壊力が強すぎると、壊食（エロ−ジョン）を起
こし、材料から離脱した微小破片が材料表面を強くこす
り、不動態被膜が剥離してしまう。」と記載されてい
る。この公開公報の記載は、キャビテ−ション気泡の急
速崩壊により、不動態被膜が形成される場合があること
を示唆してはいるが、それがなぜ起こるのか、どうすれ
ばこのような不動態被膜を安定に形成することができる
かについては、明らかにされていない。しかもキャビテ
ーション噴流を噴射すると、逆に腐食が促進する場合が
あるので、この明細書の記載は正確ではない。しかし、
キャビテ−ション気泡の急速崩壊が不動態被膜を形成す
る可能性のあることを見出した点に意義がある。また、
その記載では不動態被膜を形成する現象の支配因子を把
握しておらず、技術として反復継続してこの現象を再現
活用することができないものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らはこうした
キャビテーション気泡の圧潰衝撃力およびキャビテーシ
ョン噴流による表面改質の現象について研究を進めるう
ち、キャビテーションは圧潰衝撃力などの物理的作用だ
けの問題ではなく、化学的作用についても同時に考慮す
べきであること、また、キャビテーションによる浸食に
は、キャビテーション腐食（コロージョン）と、キャビ
テーション壊食（エロージョン）とがあるが、両者は異
なる損傷形態であるから明確な区別をすべきであること
に気付いた。

【０００５】更に研究の結果、本発明者らは、キャビテ
−ション気泡の崩壊時には、物理的作用である高衝撃圧
や、数千度にも及ぶ高温スポットを発生することだけで
なく、電気化学的作用としてキャビテーション気泡の崩
壊面において電位が生じていることを見出したのであ
る。この発見により、キャビテ−ション噴流による機械
材料の耐食性向上の実証とその機構解明を目的として、
電気化学的手法により腐食速度を計測し、ガスクロマト
グラフィーによるキャビテーション気泡崩壊後に残存す
る気泡中の水素濃度の分析を行い、これに基づいて次の
ように耐食性や不動態形成現象の支配因子を明らかにす
ることができたのである。

【０００６】キャビテ−ション噴流により炭素鋼の腐食
電位は貴にシフトする。またアノード分極曲線がキャビ
テーション噴流により低電流密度側に移動する。即ち、
炭素鋼をキャビテ−ション噴流にさらすと、腐食速度が
小となり、炭素鋼の耐食性が向上する。耐食性向上に及
ぼすキャビテーション噴流中の溶存酸素濃度の影響か
ら、耐食性向上には酸化不動態層が係わっているといえ
る。キャビテ−ション噴流衝突面は、水素が生成するよ
うな卑の電位を生じる特殊な環境である。キャビテーシ
ョン噴流による耐食性向上は飲料水のｐＨなどの水質に
影響されることが明らかになった。従って、キャビテー
ション噴流により材料の表面改善を行う場合には、イオ
ン交換水を用いなくても、安価で無害な弱アルカリ性の
塩を溶解することにより、腐食を抑制できるといえる。

【０００７】本発明者らは、これらの研究成果の中か
ら、キャビテーション噴流による機械材料の耐食性向上
を確実に再現するためのコントロール因子に関して「腐
食（コロージョン）を伴うキャビテーション壊食（エロ
ージョン）においては、溶液が酸性だとキャビテーショ
ンによるコロージョンが著しく進行する。アルカリを添
加することにより、腐食を抑制できるばかりでなく、キ
ャビテーションのアタックを受ける部分を不動態化でき
る。」との知見に注目し、本発明を完成したのである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】特許を受けようとする第
１発明は、液中液噴流又は液中超音波を用いてキャピテ
ーション気泡を発生させて、これを被加工物表面に衝当
させてキャビテーション気泡を圧壊させる際に、当該液
体をアルカリ性となるようにｐＨ調整するとともに、そ
の圧壊による被加工物表面の電位を上昇させ、当該被加
工物表面に不動態層を生成させるようにしたことを特徴
とする被加工物の耐食処理法および/またはキャビテー
ション浸食の低減方法である。

【０００９】液体が純水の場合には、電位は卑に移行
し、酸性・アルカリ性では貴に移行する。電位が貴と
は、貴金属のように電位がプラス側となることであり、
電位が卑とはマイナス側になることである。卑になると
一般にはイオンになり易く、錆やすいことを意味する。
このようにキャビテ−ション噴射による材料表面の耐食
性向上は、キャビテ−ションの化学的作用を利用して水
中で行われるので、水質に大きく影響されるのである。
一般の水では、電位が貴に移行する場合、プルベイ線図
（Pourbaix線図）では鉄は腐食するが、アルカリを添加
すれば不動態となることが解った。したがって、溶液を
アルカリ性に調整することにより、キャビテーションに
よる腐食（コロージョン）を抑制できるのである。即
ち、腐食（コロージョン）を伴うキャビテーション壊食
においては、溶液が酸性だとキャビテーションによる腐
食（コロージョン）が著しく進行するが、アルカリ性に
調整することにより、腐食を抑制できるばかりでなく、
キャビテーションのアタックを受ける部分を不動態化で
きるのである。

【００１０】特許を受けようとする第２発明は、アルカ
リ性液体中にて噴流又は超音波を用いてキャビテーショ
ン気泡を発生させ、これを被加工物表面に衝当させてキ
ャビテーション気泡を圧壊させ、その圧壊による被加工
物表面の電位を上昇させることにより、当該被加工物表
面に不動態層を生成させるようにしたことを特徴とする
被加工物の耐食処理法および/またはキャビテーション
浸食の低減方法である。

【００１１】特許を受けようとする第３発明は、被加工
物上にアルカリ性の液体を満たしたキャビテーション加
工容器を配置し、前記内に液体を流入して内を加圧し、
該加圧された内にキャビテーションを発生させるための
加圧液体を噴出してキャビテーション気泡の圧潰衝撃力
を増大させ、当該衝撃力により被加工物表面の電位を上
昇させ、当該被加工物表面に不動態層を生成させるよう
にしたことを特徴とする被加工物の耐食処理法および/
またはキャビテーション浸食の低減方法である。

【００１２】特許を受けようとする第４発明は、液中液
噴流又は液中超音波によりキャビテーション気泡を発生
させる構造を有し、且つこの発生したキャビテーション
気泡が衝当して圧壊する構造を有する流体機器である場
合に、当該液体としてアルカリ性溶液を用いるか、又は
当該液体にアルカリ性剤を添加してアルカリ性となした
ものを用いたことを特徴とする流体機器の耐食処理法お
よび/またはキャビテーション浸食の低減方法である。

【００１３】特許を受けようとする第５発明は、第１発
明若しくは第２発明若しくは第３発明又は第４発明にお
いて、キャビテーション浸食とは、キャビテーション壊
食および／またはキャビテーション腐食を含むことを特
徴とする被加工物の耐食処理法および/またはキャビテ
ーション腐食浸食の低減方法である。

【００１４】特許を受けようとする第６発明は、第１発
明若しくは第２発明若しくは第３発明又は第４発明にお
いて、前記被加工物が炭素鋼、フェライト系の低合金
鋼、鉄系鋳物、ステンレス鋼、アルミニウムおよびアル
ミニウム合金のグループから選択された材料で構成され
ていることを特徴とする被加工物の耐食処理法および/
またはキャビテーション浸食の低減方法である。

【００１５】特許を受けようとする第７発明は、液中液
噴流又は液中超音波を用いてキャビテーション気泡を発
生させて、これを被加工物表面に衝当させてキャビテー
ション気泡を圧壊させる際に、当該液体をアルカリ性と
なるようにｐＨ調整するとともに、その圧壊による被加
工物表面の電位を上昇させて、当該被加工物表面に不動
態層を生成させるようにしたことを特徴とする耐食性お
よび/またはキャビテーション浸食防止性を向上させる
加工処理をした加工物である。

【００１６】特許を受けようとする第８発明は、液体中
にて噴流又は超音波を用いてキャビテーション気泡を発
生させ、これを被加工物表面に衝当させてキャビテーシ
ョン気泡を圧壊させ、その崩壊衝撃力のピーニング効果
により被加工物表面の加工硬化、圧縮残留応改善、疲労
強度向上などの表面改質をしたり、その圧壊による衝撃
力により被加工物の洗浄をしたりする際に、当該液体を
アルカリ性に調整するとともに、被加工物表面の電位を
上昇させて、当該被加工物表面に不動態層を生成させた
ことを特徴とする耐食性および/またはキャビテーショ
ン浸食防止性を向上させた加工処理をした加工物であ
る。

【００１７】特許を受けようとする第９発明は、第７発
明又は第８発明において、前記被加工物が炭素鋼、フェ
ライト系の低合金鋼、鉄系鋳物、ステンレス鋼、アルミ
ニウムおよびアルミニウム合金のグループから選択され
た材料で構成されている加工製品、機械部品を含むこと
を特徴とする耐食性および/またはキャビテーション浸
食防止性を向上させた加工処理をした加工物である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施し被加工物表面に不動態
層を生成させるため装置について図示に基づき説明す
る。図１は、本発明の原理と効果が実行性のあるもので
あることを立証するための、ＡＳＴＭ規格のキャビテー
ション噴流装置を示す構成説明図である。図２は、当該
キャビテーション噴流装置に示すキャビテーション噴流
作用試験部の構造を示す構成説明図である。図３は、本
件発明を実施するための加圧式キャビテーション噴流装
置の実施例を示す構成説明図であり、図４は、本件発明
を実施するための加圧式キャビテーション噴流装置の他
実施例を示す構成説明図である。図５は、試料水におけ
るキャビテーション噴流の衝突時又は衝突後の腐食電位
の測定結果を示すグラフであり、図６は、図１に示した
キャビテーション噴流装置を用いて実験した際のプルベ
イ線図（Pourbaix線図）を示す。

【００１９】図１に示すキャビテーション噴流装置は、
噴出する液体を貯留したタンク１からキャビテーション
噴流作用試験部２までを液体供給路３とバイバス供給路
３ａとで連結し、前者の液体供給路３の途中に液体を加
圧して送り出すプランジャポンプ４と流入圧力計５とを
設け、後者のバイバス供給路３ａの途中には流入量調整
弁６を設けておき、また、キャビテーション噴流作用試
験部２から液体を貯留したタンク１までを液体排出路７
で連結し、その途中には温度計８と流出圧力計９と流出
量調整弁１０を配設しておく。

【００２０】図２に示すキャビテーション噴流作用試験
部２は、キャビテーション噴流が衝突し得る空間を有し
た測定室１１の中に液体供給路３と連結しキャビテーシ
ョン噴流を発生させるノズル１２で、その流入される高
圧水をノズル１２の先端から噴出させるものであり、図
中１３はキャビテーション噴流が衝突する面に設けられ
た腐食電位計測用センサである。当該腐食電位計測用セ
ンサ１３は、試験片や供試材を埋め込んだものであり、
当該試験片およびセンサの噴流にさらす面は、噴流軸に
垂直に取り付けてある。供試材には、炭素鋼Ｓ４５Ｃを
使用した。前記のノズル１２には、スロート部直径0.4
ｍｍ、スロート部長さ1.2ｍｍのＡＳＴＭ規格のシリン
ドリカルノズルを用いた。１４は、測定室１１内のキャ
ビテーション噴流の衝突面付近に固定したステンレス製
の溶液収集管であり、これを外部に設けた溶液貯留容器
１５内にまで延出して、これを経路１６として当該溶液
貯留容器１５内に収集した溶液を貯留する。その隣りに
は塩分貯留槽１７を置き、溶液貯留容器１５との間を塩
橋１８で連結しておく。更に当該塩分貯留槽１７内に
は、塩化銀電極１９を配設しておきこれを照合電極とし
て前記センサ１３との間に配した電位測定器２０により
腐食電位を測定した。尚、２１は、測定室１１中に設け
た噴流シャッターである。

【００２１】試料水には、イオン交換水を用い、これに
炭酸カルシウムを０．９ｇ溶解させて、炭酸ガスを２５
分、０．０２ＭＰａで吹き込んで弱酸性とした水、およ
び炭酸水素ナトリウムを６０ｇ溶解させて弱アルカリ性
とした水を使用した。試験条件は、試料水のｐＨならび
に溶存イオンによる水質の影響明らかにするために、
（ａ）イオン交換水、（ｂ）イオン交換水に炭酸カルシ
ウムと炭酸ガスが溶存している水、（ｃ）イオン交換水
に炭酸水素ナトリウムが溶存している水、の三種類の試
料水を用意した。その上で、キャビテーション噴流の支
配パラメータであるキャビテーション係数α＝0.014、
ｓ＝18ｍｍ、噴射時間ｔ−jet＝５minの条件でキャビテ
ーション噴流を噴射して、噴射中および噴射後の腐食電
位を測定した。

【００２２】耐食性の評価方法として供試材炭素鋼Ｓ４
５Ｃの各試料水中の腐食電位を図１に示すキャビテーシ
ョン噴流作用試験部２で噴流停止後２００秒計測した。
腐食電位ＥＶはＳＨＥ（標準水素電極）で表示した。セ
ンサ１３には、キャビテーション噴流によりアタックを
受ける領域における供試材の耐食性を評価するために、
直径６ｍｍの円柱状炭素鋼Ｓ４５Ｃを絶縁体であるテフ
ロン（登録商標）に埋め込んだ。

【００２３】上記実施例の結果について、図５は、各試
料水におけるキャビテーション噴流を噴射した後の腐食
電位を噴射中の腐食電位と併せて示す。（ａ）最も貴な
値を示し、次いで（ｂ）（ｃ）の順に卑な値を示した。
（ａ）に比べ（ｂ）、（ｃ）はイオンの種類が多いこと
から溶存イオンの影響によるものと考えられる。

【００２４】表１には、試料水のｐＨと噴流噴射直前と
噴流噴射中の腐食電位を示す。（ａ）のみ噴射中の腐食
電位が直前の腐食電位より卑な値になる。つまりイオン
交換水の場合のみ特異な変化が起こっていると考えられ
る。

【００２５】

【表１】

【００２６】尚（ａ）および（ｃ）おける噴射後の試験
片表面は腐食しないが、（ｂ）における噴射後の試験片
表面はキャビテーションのアタックを受ける領域がリン
グ状に腐食していた。これによりキャビテーション噴流
の試料水により耐食性が著しく変化することがわかっ
た。

【００２７】上記の実験結果から、炭素鋼がキャビテー
ション噴流の衝突により不動態を生成する条件が明らか
になった。つまり試料水により、キャビテーション噴流
を噴射すると耐食性が向上する場合と、逆に腐食が促進
する場合があるので、この大差について考察するため
に、図６に鉄のプルベイ線図（Pourbaix線図）を示す。
キャビテーション噴流を噴射中（ａ）は不変態の条件で
あり、（ｃ）は不動態の条件であるために（ａ）（ｃ）
ともに表面に腐食見られない。一方、（ｂ）は腐食傾向
の条件であるために表面は耐食する。溶存イオンが存在
する場合には、キャビテーション噴流により衝突面の腐
食電位は貴な方向にシフトするので、図６に示すプルベ
イ線図（Pourbaix線図）を考慮して、使用するアルカリ
性にすれば腐食条件ではなく、不動態の条件になること
が明らかになった。

【００２８】即ち、キャビテーション噴流による耐食性
向上は試料水のｐＨなどの水質に影響されることが明ら
かになった。キャビテーション噴流により材料の表面改
質を行う場合には、イオン交換水を用いなくても、安価
で無害な弱アルカリ性の塩を溶解することにより、腐食
を抑制できることが確認できた。

【００２９】図２は、加圧式キャビテーション噴流装置
の一実施例を示す構成図である。図３中の２２は、被加
工物Ａを容易に出し入れでき、且つ蓋２３によって密閉
可能に構成された被加工物Ａの表面改質を行うことので
きるキャビテーション加工容器であり、２４は、同キャ
ビテーション加工容器２２を収納でき、且つキャビテー
ション加工容器２２の高さよりも深く形成されていて、
収納されたキャビテーション加工容器２２が収納された
液体中に水没されるように構成された収納容器である。
前記キャビテーション加工容器２２内には、キャビテー
ション噴流Ｂを噴射するノズル２５と、当該ノズル２５
には、ポンプPからの高圧液体を供給するための供給管
路２６が連結されており、その途中には高圧液体の流量
制御弁２７が設けられている。また、キャビテーション
加工容器２２には、その容器内の流体を容器外に排出す
る排出管路２８が設けられてそれは収納容器２４の外側
まで延出されており、当該排出管路２８には、キャビテ
ーション加工容器２２内の圧力を調整する圧力制御弁２
９が配設されている。なお、ノズル２１は、キャビテー
ション加工容器２２に複数設けることができ、また流量
制御弁２７は高圧ポンプＰとノズル２５とを接続する供
給管路２６に直接設けるよりも分岐した管路２６a内に
設ける方が好ましい。

【００３０】被加工物Ａは、容易に出し入れおよび密閉
可能な水またはオイル等の液体で満たしたキャビテーシ
ョン加工容器２２に入れられ、また、当該キャビテーシ
ョン加工容器２２と収納容器２４との間にも水またはオ
イル等の液体が満たされている。

【００３１】上記流量制御弁２７、圧力制御弁２９およ
びポンプＰ等は、図示せぬ電子制御装置と接続され、キ
ャビテーション加工容器２２内に配置して図示せぬ圧
力、温度センサー等からの信号をもとに最適値となるよ
うに制御される。

【００３２】上記実施例の具体的作用（作動）は、被加
工物Ａをキャビテーション加工容器２２内に入れたあ
と、開閉可能な蓋２３によって密閉し、ノズル２５から
高圧水を噴出して、噴流まわりにキャビテーションを発
生させて、キャビテーション気泡Ｂを被加工物Ａに衝突
させる。するとキャビテーション気泡Ｂの圧潰衝撃力が
被加工物Ａの表面に作用して、被加工物Ａの表面の加工
硬化、残留応力改善、疲労強度向上などをもたらす。こ
のとき、キャビテーション加工容器２２内を満たし、且
つキャビテーション噴流を起こす液体をアルカリ性にす
ることにより、鉄又は鉄を含む被加工物Ａが貴へ電位を
シフトし、不動態となる。液体をアルカリ性にするに
は、当該液体として当初からアルカリ性溶液を用いても
よいし、当該液体に重曹や石灰やその他のアルカリ性剤
を添加してアルカリ性となしてもよい。尚、当該溶液を
逆に酸性にすると、鉄又は鉄を含む被加工物Ａが貴へ電
位シフトするが、その場合には腐食の状態となる。

【００３３】キャビテーション気泡Ｂの圧潰衝撃力を増
大させるために、ノズル２５からキャビテーション加工
容器２２に流入する加圧水の流量を流量制御弁２７で制
御し、またキャビテーション加工容器２２から流出する
流量を圧力制御弁２９によって制御し、両者を調整して
キャビテーション加工容器２２内の液体の圧力を制御す
る。

【００３４】また、キャビテーション加工容器２２に気
相部分があると、気相部分が加圧水により圧縮されるた
めに、加圧するために一定時間を要する。このため、本
形態ではキャビテーション加工容器２２を短時間で加圧
するために収納容器２４の深さを深くし、当該収納容器
２４に充満した液体の圧力でキャビテーション加工容器
２２内に所定の圧力を与えておく。こうすることでキャ
ビテーション加工容器２２内を短時間で加圧し、キャビ
テーション加工容器２２内の気相部分を短時間で極力少
なくすることができる。

【００３５】以上にようにキャビテーション加工容器２
２を加圧しない場合に比べて、本形態では残留応力を大
きく改善でき、疲労強度も改善できるし、圧縮残留応力
を被加工面の表面から奥深くまで入れられるうえ、耐食
性を向上できる。更に、加圧しない場合に比べて、短時
間処理によって被加工物表面の耐食性を向上させる効果
を奏することができる。

【００３６】つづいて図４はキャビテーション噴流装置
の他実施例を示す構成図である。当該第２実施例のもの
は、キャビテーション加工容器２２のものに比較して収
納容器２４の深さが浅くなっており、キャビテーション
加工容器２２の上縁から液体が溢れ出る構成となってお
り、加工の作用は第1実施例の形態と同様である。第２
実施例のものもキャビテーション加工容器２２内を加圧
する必要があるため第1実施例の場合と同様に蓋２３を
閉じ、蓋２３の隙間から液体が溢れ出るようにする。な
お、キャビテーション加工容器２２の蓋２３の上に錘を
乗せたり、あるいは蓋と容器とを所定のバネ定数のバネ
等で連結しておくことにより、蓋の開放に抵抗を与えキ
ャビテーション加工容器２２内を機械的に加圧すること
もできる。なお、この加圧力も当然のことながら電子制
御装置等により制御することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明
は、液中液噴流又は液中超音波を用いてキャビテーショ
ン気泡を発生させて、これを被加工物表面に衝当させて
キャビテーション気泡を圧壊させる際に、当該液体をア
ルカリ性となるようにｐＨ調整するとともに、その圧壊
による被加工物表面の電位を上昇させ、当該被加工物表
面に不動態層を生成させるようにしたことを特徴とする
被加工物の耐食処理法および/またはキャビテーション
浸食の低減方法と、耐食性および/またはキャビテーシ
ョン浸食防止性を向上させる加工処理をした加工物であ
る。

【００３８】このように、キャビテーション噴流を衝突
させて、材料の表面改質を行う場合に、溶液をアルカリ
性にｐＨ調整するとともに被加工物表面の電位を上昇さ
せだけで、簡単に材料表面の腐食を抑制できるだけでな
く、キャビテーション噴流の衝突部分を不動態にして、
その耐食性を向上させ、同時にキャビテーション浸食を
低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理と効果が実行性のあるものであ
ることを立証するための、ＡＳＴＭ規格のキャビテーシ
ョン噴流装置を示す構成説明図である。

【図２】前記ＡＳＴＭ規格のキャビテーション噴流装
置中のキャビテーション噴流作用試験部を示す構成説明
図である。

【図３】本件発明を実施するための加圧式キャビテー
ション噴流装置の一実施例を示す構成説明図である。

【図４】本件発明を実施するための加圧式キャビテー
ション噴流装置の他実施例を示す構成説明図である。

【図５】試料水におけるキャビテーション噴流の衝突
時又は衝突後の腐食電位の測定結果を示すグラフであ
る。

【図６】図１に示したキャビテーション噴流装置を用
いて実験した際のプルベイ線図（Pourbaix線図）を示
す。

【符号の説明】

１タンク２キャビテーション噴流作用試験部３液体供給路３ａバイパス液体供給路４プランジャポンプ５流入圧力計６流入量調整弁７液体排出路８温度計９流出圧力計１０流出量調整弁１１測定室１２ノズル１３腐食電位計測用センサ１４溶液収集管１５溶液貯留容器１６経路１７塩分貯留槽１８塩橋１９塩化銀電極２０電位測定器２１噴流シャッター２２キャビテーション加工容器２３蓋２４収納容器２５ノズル２６供給管路２６ａ管路２７流量制御弁２８排出管路２９圧力制御弁

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液中液噴流又は液中超音波を用いてキャ
ビテーション気泡を発生させて、これを被加工物表面に
衝当させてキャビテーション気泡を圧壊させる際に、当
該液体をアルカリ性となるようにｐＨ調整するととも
に、その圧壊による被加工物表面の電位を上昇させ、当
該被加工物表面に不動態層を生成させるようにしたこと
を特徴とする被加工物の耐食処理法および/またはキャ
ビテーション浸食の低減方法。
【請求項２】アルカリ性液体中にて噴流又は超音波を
用いてキャビテーション気泡を発生させ、これを被加工
物表面に衝当させてキャビテーション気泡を圧壊させ、
その圧壊による被加工物表面の電位を上昇させることに
より、当該被加工物表面に不動態層を生成させるように
したことを特徴とする被加工物の耐食処理法および/ま
たはキャビテーション浸食の低減方法。
【請求項３】被加工物上にアルカリ性の液体を満たした
キャビテーション加工容器を配置し、前記容器内に液体
を流入して内を加圧し、該加圧された内にキャビテーシ
ョンを発生させるための加圧液体を噴出してキャビテー
ション気泡の圧潰衝撃力を増大させ、当該衝撃力により
被加工物表面の電位を上昇させ、当該被加工物表面に不
動態層を生成させるようにしたことを特徴とする被加工
物の耐食処理法および/またはキャビテーション浸食の
低減方法。
【請求項４】液中液噴流又は液中超音波によりキャビ
テーション気泡を発生させる構造を有し、且つこの発生
したキャビテーション気泡が衝当して圧壊する構造を有
する流体機器である場合に、当該液体としてアルカリ性
溶液を用いるか、又は当該液体にアルカリ性剤を添加し
てアルカリ性となしたものを用いたことを特徴とする流
体機器の耐食処理法および/またはキャビテーション浸
食の低減方法。
【請求項５】請求項１若しくは請求項２若しくは請求
項３又は請求項４において、キャビテーション浸食と
は、キャビテーション壊食および／またはキャビテーシ
ョン腐食を含むことを特徴とする被加工物の耐食処理法
および/またはキャビテーション腐食浸食の低減方法。
【請求項６】請求項１若しくは請求項２若しくは請求
項３又は請求項４において、前記被加工物が炭素鋼、フ
ェライト系の低合金鋼、鉄系鋳物、ステンレス鋼、アル
ミニウムおよびアルミニウム合金のグループから選択さ
れた材料で構成されていることを特徴とする被加工物の
耐食処理法および/またはキャビテーション浸食の低減
方法。
【請求項７】液中液噴流又は液中超音波を用いてキャ
ビテーション気泡を発生させて、これを被加工物表面に
衝当させてキャビテーション気泡を圧壊させる際に、当
該液体をアルカリ性となるようにｐＨ調整するととも
に、その圧壊による被加工物表面の電位を上昇させて、
当該被加工物表面に不動態層を生成させるようにしたこ
とを特徴とする耐食性および/またはキャビテーション
浸食防止性を向上させる加工処理をした加工物。
【請求項８】液体中にて噴流又は超音波を用いてキャ
ビテーション気泡を発生させ、これを被加工物表面に衝
当させてキャビテーション気泡を圧壊させ、その崩壊衝
撃力のピーニング効果により被加工物表面の加工硬化、
圧縮残留応改善、疲労強度向上などの表面改質をした
り、その圧壊による衝撃力により被加工物の洗浄をした
りする際に、当該液体をアルカリ性に調整するととも
に、被加工物表面の電位を上昇させて、当該被加工物表
面に不動態層を生成させたことを特徴とする耐食性およ
び/またはキャビテーション浸食防止性を向上させた加
工処理をした加工物。
【請求項９】請求項７又は請求項８において、前記被
加工物が炭素鋼、フェライト系の低合金鋼、鉄系鋳物、
ステンレス鋼、アルミニウムおよびアルミニウム合金の
グループから選択された材料で構成されている加工製
品、機械部品を含むことを特徴とする耐食性および/ま
たはキャビテーション浸食防止性を向上させた加工処理
をした加工物。