JP2010177326A - Corrosion-resistant magnetic material, and seawater treatment system - Google Patents

Corrosion-resistant magnetic material, and seawater treatment system Download PDF

Info

Publication number
JP2010177326A
JP2010177326A JP2009016392A JP2009016392A JP2010177326A JP 2010177326 A JP2010177326 A JP 2010177326A JP 2009016392 A JP2009016392 A JP 2009016392A JP 2009016392 A JP2009016392 A JP 2009016392A JP 2010177326 A JP2010177326 A JP 2010177326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seawater
magnetic
coating layer
corrosion
substrate
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.)
Withdrawn
Application number
JP2009016392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichiro Tanabe
敬一朗 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2009016392A priority Critical patent/JP2010177326A/en
Publication of JP2010177326A publication Critical patent/JP2010177326A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seawater-resistant magnetic material superior in corrosion resistance and durability against seawater. <P>SOLUTION: The seawater-resistant magnetic material has a coating layer composed of at least one or more kinds of materials selected from nitride-based materials consisting of CrN, TiN, AlN, BN, BCN and AlBN and carbon-based materials including diamond-like carbon (DLC) containing hydrogen or TiC, on a surface coming into contact with seawater, of a substrate made from a magnetic body, and this coating layer is constituted of one or more coating layers. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、耐食性磁性材料および該材料を用いた海水処理装置に関し、例えば、オイルタンカーに搭載する海水からなるバラスト水や海水を含む油田随伴水の処理用の磁気分離装置の構成材として好適に用いられるものである。   The present invention relates to a corrosion-resistant magnetic material and a seawater treatment apparatus using the material, for example, as a constituent material of a magnetic separation apparatus for treating ballast water composed of seawater mounted in an oil tanker or oilfield associated water containing seawater. It is used.

近年、工場排水、生活排水等が河川を経由して海水に流れ込み、海水の汚染が拡大する傾向がある。
これらの汚染された水に含まれる固形物等を除去処理する場合、水量が大量であるため洗浄処理の高速化が要求される。かつ、汚染の要因となる微生物、プランクトン、菌体を多く含む水処理では、前記の被除去物をミクロン単位の空孔を有する濾過膜で捕捉する必要があり、この場合には濾過膜の通過に時間がかかり、かつ、濾過膜に捕捉粒子が堆積して目詰まりが発生しやすいため、間欠的に洗浄が必要である等の理由から、処理水の高速大量処理が困難である。
In recent years, factory wastewater, domestic wastewater, etc. have flowed into seawater through rivers, and there is a tendency for pollution of seawater to expand.
When removing the solids contained in the contaminated water, the amount of water is large, so that the speed of the cleaning process is required. In addition, in water treatment that contains a large amount of microorganisms, plankton, and fungal bodies that cause contamination, it is necessary to capture the above-mentioned removal target with a filtration membrane having micron-scale pores. It takes a long time, and trapped particles are likely to be clogged due to accumulation on the filtration membrane, so that high-speed and large-scale treatment of treated water is difficult due to the necessity of intermittent cleaning.

また、近年、船舶に積載するバラスト水の処理が問題となっている。バラスト水は空荷状態でも安全に航行するために積載される海水であり、バラスト水は出港時に付近の海域から取水し、入港時の積荷の積載時に海洋へ排水される。即ち、出港地の海水からなるバラスト水が入港地で排水され、例えば、日本から出港したオイルタンカーがオイル産油国のクエート等の中近東へ航行してオイルを搭載する場合、日本海域の海水がバラスト水として積載され、中近東の海域で洋上に排水されることとなる。
このようにバラスト水が取水した海域と異なる海域に排水されると、海水中の生物が本来の生息地でない海域に移動させられることとなり、海洋の生態系に大きな影響を及ぼすこととなる。
In recent years, the treatment of ballast water loaded on ships has become a problem. Ballast water is seawater that is loaded for safe navigation even in an empty state. Ballast water is taken from the nearby sea area when leaving the port, and drained to the ocean when loading the cargo when entering the port. That is, ballast water consisting of seawater from the port of departure is drained at the port of arrival. For example, when an oil tanker departing from Japan sails to the Middle East, such as Kuwait, an oil-producing country, It is loaded as ballast water and drained offshore in the waters of the Middle East.
When ballast water is discharged into a sea area different from the sea area where water is taken, organisms in the seawater are moved to sea areas that are not originally habitats, which greatly affects the marine ecosystem.

このため、一部の国では既にバラスト水の排出を規制しており、2004年2月には、国際海事機関において、「船舶のバラスト水および沈殿物の規制および管理」のための国際条約が採択され、2009年以降の建造船に対し、基準に適合したバラスト水処理システムの設置が求められ、かつ、95%以上のバラスト水を浄化処理することが求められている。
しかしながら、バラスト水タンクの容量が1500トン〜5000トンと大型のタンカーにおいて、出港から入港までの航海中に洋上で、バラスト水を処理水に交換処理する場合、非常に高速に大量処理する必要がある。しかも、海水中には藻等のミクロン単位の微生物が含まれるため、前記のように高速に大量処理することは困難である。
For this reason, some countries have already regulated the discharge of ballast water. In February 2004, an international convention for “regulation and management of ship ballast water and sediment” was issued by the International Maritime Organization. Adopted, construction ships from 2009 onwards are required to install a ballast water treatment system that conforms to the standards, and to purify 95% or more of the ballast water.
However, in a large tanker with a capacity of 1500 to 5000 tons of ballast water tank, when the ballast water is exchanged to treated water at sea during the voyage from departure to entry, it is necessary to treat in large quantities at a very high speed. is there. Moreover, since micron-unit microorganisms such as algae are contained in seawater, it is difficult to mass-process at high speed as described above.

さらに、従来より含油排水の処理も必要とされる場合が多い。この種の含油排水として、例えば、油田随伴水がある。油田随伴水は、原油試掘の際、海水を地層の油層に注入して圧力を高めて生産性を確保しており、そのため、油を含む海水からなる排水が多量に発生し、該含油排水が油田随伴水と称されている。この油田随伴水は、非水性油分を除去処理した後に廃棄する必要がある。   Furthermore, the treatment of oil-containing wastewater is often required than before. As this type of oil-containing wastewater, there is, for example, oil field associated water. Oil field-associated water is used to inject oil into the formation's oil layer during crude oil exploration to increase pressure and ensure productivity.Therefore, a large amount of wastewater composed of seawater containing oil is generated. It is called oil field accompanying water. This oilfield-associated water needs to be discarded after the non-aqueous oil is removed.

従来、本出願人は、特開2000−254544号公報(特許文献1)において、藻等の植物性微生物からなる被除去物を含む原水を、比較的高速で被除去物を分離除去できる磁気分離装置を提供している。
該磁気分離装置は、原水に鉄酸化物粒子からなる磁性粒子を添加して、被除去物に磁性を付与した後に、磁気フィルタを通過させて、被除去物を磁気フィルタに磁着して分離除去している。このように磁気で被除去物を分離除去しているため、磁気フィルタの水通過用の空孔を広くしても被除去物を分離除去でき、水処理の高速化を図ることができる。
Conventionally, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-254544 (Patent Document 1) a magnetic separation capable of separating and removing a material to be removed at a relatively high speed from raw water containing the material to be removed made of plant microorganisms such as algae. The device is provided.
The magnetic separation device adds magnetic particles made of iron oxide particles to raw water to impart magnetism to the object to be removed, and then passes the magnetic filter to magnetically adhere the object to be removed to the magnetic filter for separation. It has been removed. Since the object to be removed is separated and removed by magnetism as described above, the object to be removed can be separated and removed even if the water passage hole of the magnetic filter is widened, and the water treatment can be speeded up.

前記磁気分離装置を海水処理に用いた場合、該磁気分離装置を構成する磁性材料の海水と接する表面が、海水中に含まれる塩分等によって磁性が低下したり、磁性材料の表面に腐食が発生し、交換やメンテナンス作業に多大の労力と手間が生じる恐れがあり、海水に対する耐食性を高める必要がある。   When the magnetic separation device is used for seawater treatment, the surface of the magnetic material constituting the magnetic separation device in contact with seawater is reduced in magnetism due to salt contained in the seawater, or the surface of the magnetic material is corroded. However, a great deal of labor and labor may occur in replacement and maintenance work, and it is necessary to improve the corrosion resistance against seawater.

従来、海水に接する磁性材料としては、例えば、特開2000−176306号公報(特許文献2)おいて海水中に浮遊する重油を回収するため、マグネタイト等の磁性体を海上へ散布して油に付着させる一方、回収船のブイに磁力を付与し、あるいは磁力を有するフェンスで囲み、重油に付着したマグネタイトをブイあるいはフェンスに付着させて重油を回収することが記載されている。
しかしながら、前記ブイやフェンスは磁石を内蔵させて磁性体とする事が記載されているだけで、海水に接触するブイやフェンスの素材自体の記載はなく、当然のことながら、海水に接触する材料に耐食性を付与していることは示唆もされていない。
Conventionally, as a magnetic material in contact with seawater, for example, in JP-A 2000-176306 (Patent Document 2), in order to recover heavy oil floating in seawater, a magnetic material such as magnetite is dispersed on the sea to obtain oil. On the other hand, it is described that a magnetic force is applied to a buoy of a recovery ship, or a magnetite attached to heavy oil is attached to the buoy or the fence, and the heavy oil is recovered by enclosing it with a magnetic fence.
However, it is only described that the buoy or fence has a built-in magnet and is a magnetic body, and there is no description of the material of the buoy or fence itself that contacts seawater. There is no suggestion of imparting corrosion resistance to.

また、特開平5−302148号公報(特許文献3)には、海水に晒される橋梁の構造材として、C:0.02%以下、Si:0.5〜2%、Mn:0.05〜0.1%、P:0.01〜0.2%、Cr:1〜5%,Al:0.5〜3%、およびN:0.005〜0.5%を鉄(Fe)に含有させた高耐食性強磁性型制振合金が提案されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 5-302148 (Patent Document 3) discloses a structural material for a bridge exposed to seawater: C: 0.02% or less, Si: 0.5-2%, Mn: 0.05- Contains 0.1%, P: 0.01-0.2%, Cr: 1-5%, Al: 0.5-3%, and N: 0.005-0.5% in iron (Fe) A highly corrosion-resistant ferromagnetic damping alloy has been proposed.

しかしながら、前記金属のうち耐食性に有効なCrは1〜5%、Nは0.005〜0.5%と微量で、鉄の含有率が90%を越えた合金であるため、鉄分が材料の表面に現出し、海水による鉄の腐食が発生および進行しやすい恐れがあり、さらに、海水に対する耐食性、耐久性を高める必要がある。   However, among the metals, Cr effective for corrosion resistance is 1 to 5%, N is a very small amount of 0.005 to 0.5%, and the iron content exceeds 90%. It may appear on the surface and iron corrosion by seawater may occur and proceed easily, and it is necessary to improve the corrosion resistance and durability against seawater.

特開2000−254544号公報JP 2000-254544 A 特開2000−176306号公報JP 2000-176306 A 特開平5−302148号公報JP-A-5-302148

本発明は前記した問題に鑑みてなされたもので、海水と接触する磁性材料の耐食性、耐久性を高めることを課題としている。   This invention is made | formed in view of an above described problem, and makes it a subject to improve the corrosion resistance of a magnetic material which contacts seawater, and durability.

前記課題を解決するため、本発明は、磁性体からなる基板の海水と接触する表面に、CrN、TiN、AlN、BN,BCN、AlBNからなるナイトライド系材料、および水素を含むダイヤモンドライクカーボン(DLC)、TiCからなるカーボン系材料から選択される少なくとも1種以上の材料で構成される被覆層を有し、該被覆層は1層もしくは2層以上の被覆層で構成されていることを特徴とする耐食性磁性材料を提供している。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a diamond-like carbon containing a nitride-based material composed of CrN, TiN, AlN, BN, BCN, and AlBN, and hydrogen on the surface of the substrate made of a magnetic material in contact with seawater. DLC), having a coating layer composed of at least one material selected from carbon-based materials composed of TiC, and the coating layer is composed of one or two or more coating layers Corrosion-resistant magnetic materials are provided.

前記のように、本発明では、基板自体に耐海水性の成分を配合して合金化しているのではなく、磁性体からなる基板の表面に海水に対して耐食性、耐久性を備えた被覆層を設けている。これにより基板を特殊な合金で形成する必要はなく、かつ、磁力の程度が既知の基板を用いることが出来る。かつ、被覆層を海水に対して耐食性、耐久性を有する前記ナイトライド系の金属材料あるいは前記カーボン系の無機材料からのみなる被覆層とし、鉄等の基板を海水に接触させていないため、前記特許文献3の合金よりも耐食性、耐海水性が優れた材料とすることができる。   As described above, in the present invention, the substrate itself is not alloyed with a seawater-resistant component, but a coating layer having corrosion resistance and durability against seawater on the surface of the substrate made of a magnetic material. Is provided. Thus, it is not necessary to form the substrate with a special alloy, and a substrate with a known degree of magnetic force can be used. And the coating layer is a coating layer made only of the nitride-based metal material or the carbon-based inorganic material having corrosion resistance and durability against seawater, and the substrate such as iron is not in contact with seawater, It can be set as the material which was excellent in corrosion resistance and seawater resistance rather than the alloy of patent document 3. FIG.

前記ナイトライド系の金属材料では、Nが特に耐海水性に優れているため、Cr、Ti、Al、Bからなる耐海水性に優れた金属に配合し、錆びが発生し易く耐食性が低い鉄との合金としていないため、耐海水性を高めることができる。
前記ナイトライド系材料において、各合金の比率は以下の範囲とすることが好ましい。
特に、基板が金属である場合には、熱膨張係数の点から、前記被覆層では、基板側はナイトライド系材料の金属をリッチにし、表面側にかけて窒素を増加させる傾斜構造が好ましい。
前記ナイトライド系材料は、以下の範囲で変化させることが可能である。
CrNはCr:N=99:1〜20:80
TiNはTi:N=99:1〜20:80
AlNはAl:N=99:1〜20:80
BNはB:N=95:1〜20:80
AlBNはAl:B:N=98:1:1〜20:20:60
BCNはB:C:N=80:15:5〜20:20:60
In the nitride-based metal material, N is particularly excellent in seawater resistance. Therefore, it is mixed with a metal having excellent seawater resistance composed of Cr, Ti, Al, and B, and iron that is easily rusted and has low corrosion resistance. Since it is not made of an alloy, seawater resistance can be improved.
In the nitride material, the ratio of each alloy is preferably in the following range.
In particular, when the substrate is a metal, from the viewpoint of the thermal expansion coefficient, the coating layer preferably has an inclined structure in which the metal on the substrate side is rich in the nitride material and nitrogen is increased toward the surface side.
The nitride material can be changed in the following range.
CrN is Cr: N = 99: 1 to 20:80
TiN is Ti: N = 99: 1 to 20:80
AlN is Al: N = 99: 1 to 20:80
BN is B: N = 95: 1 to 20:80
AlBN is Al: B: N = 98: 1: 1 to 20:20:60
BCN is B: C: N = 80: 15: 5-20: 20: 60

前記カーボン系統では、特に水素を含むダイヤモンドライクカーボン(DLC)が好ましく、TiC(Ti:C=90:10〜30:70)が耐海水性に優れていることを、本発明者は実験により知見している。   In the carbon system, diamond-like carbon (DLC) containing hydrogen is particularly preferable, and the present inventors have found through experiments that TiC (Ti: C = 90: 10 to 30:70) is excellent in seawater resistance. is doing.

特に、前記基板の表面に前記ナイトライド系材料から選択される1種の被覆層からなる下地層と、該下地層の金属被覆層の表面に更に前記水素を含むダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層が積層されていることが好ましい。   In particular, a base layer composed of one type of coating layer selected from the nitride-based material on the surface of the substrate, and a coating layer composed of diamond-like carbon further containing hydrogen on the surface of the metal coating layer of the base layer. It is preferable that they are laminated.

前記磁性体からなる基板は、10cgs以上の磁化率を有するステンレス、鉄、ニッケル、コバルト、サマリウム、ネオジウム、タングステン、クロム、アルミニウム、バリウム、ストロンチウム、ホウソ、白金、ニオブ、マンガン、プラセオジム、磁性ポリマーから選択される少なくとも1種もしくは2種以上の合金もしくは酸化物の集合体からなる。
前記基板は必要とされる強度、引張力等の機械的物性から任意のものを用いることができるが、少なくとも10cgs以上の磁化率を有するものとしている。
これは、前記表面被覆層で被覆した場合、10cgs未満の磁化率では磁力が弱くなることによる。
The magnetic substrate is made of stainless steel, iron, nickel, cobalt, samarium, neodymium, tungsten, chromium, aluminum, barium, strontium, boron, platinum, niobium, manganese, praseodymium, magnetic polymer having a magnetic susceptibility of 10 cgs or more. It consists of an aggregate of at least one or two or more selected alloys or oxides.
Any substrate can be used from the required mechanical properties such as strength and tensile force, but the substrate has a magnetic susceptibility of at least 10 cgs.
This is because the magnetic force becomes weak at a magnetic susceptibility of less than 10 cgs when coated with the surface coating layer.

前記被覆層は、基板に対して、蒸着、アーク蒸着、スパッタリングあるいはプラズマ溶射で基板と一体化して形成し、該被覆層の厚さ0.01μm以上100μm以下としていることが好ましい。
前記被覆層の厚さは、被覆層が1層の場合は1層の厚さ、複数層とした場合は合計厚さである。
The coating layer is preferably formed integrally with the substrate by vapor deposition, arc vapor deposition, sputtering or plasma spraying on the substrate, and the thickness of the coating layer is preferably 0.01 μm or more and 100 μm or less.
The thickness of the coating layer is the thickness of one layer when the coating layer is one layer, and the total thickness when the coating layer is a plurality of layers.

前記被覆層の厚さを0.01μm以上としているのは、0.01μm未満では、他部材との接触で摩損が発生しやすく、特に、常時、摺動する相手方部材があると慴接により摩損が発生し耐久性が損なわれることに因る。
一方、被覆層の厚さが100μmを越えると、磁気フィルタの磁化率、飽和磁気特性などの磁気特性が劣化する。また、重量が増加しコスト高になり、かつ、基材の種類によっては発生する磁力が弱くなることに因る。
前記被覆層の厚さは、さらに好ましくは0.1μm〜5μmである。
The thickness of the coating layer is set to 0.01 μm or more. When the thickness is less than 0.01 μm, wear easily occurs due to contact with other members. This is due to the occurrence of a loss of durability.
On the other hand, when the thickness of the coating layer exceeds 100 μm, the magnetic characteristics such as magnetic susceptibility and saturation magnetic characteristics of the magnetic filter deteriorate. Further, the weight increases, the cost increases, and the magnetic force generated depending on the type of the base material is weakened.
The thickness of the coating layer is more preferably 0.1 μm to 5 μm.

前記被覆層は海水と接触する面にだけ設ければ良く、配管中に海水を流通する場合には、配管の内周面を前記蒸着、アーク蒸着、スパッタリングあるいはプラズマ溶射等からなるドライプロセスで被覆層を形成している。これは被覆層を形成するセラミックの融点が高いためメッキ等のウエットプロセスを用いることが困難であることによる。
全面が海水と接触する場合には、基板の全面に前記被覆層を設けている。
前記のように、アーク蒸着、スパッタリングあるいはプラズマ溶射で被覆層を形成すると、該被覆層が基板と強固に一体化でき、経年使用しても基板と被覆層との間にクラック等が発生して剥離するのを防止できる。特に、微小な微粉などによる、膜中のボイドには注意する必要があり、蒸着時の基板の設置方法も重要となる。例えば、上向きに基板をなるべく設置せずに、下向き、横向きなどが好適である。
The coating layer only needs to be provided on the surface in contact with seawater. When seawater is circulated in the pipe, the inner peripheral surface of the pipe is covered with a dry process such as vapor deposition, arc vapor deposition, sputtering or plasma spraying. Forming a layer. This is because it is difficult to use a wet process such as plating because the melting point of the ceramic forming the coating layer is high.
When the entire surface is in contact with seawater, the coating layer is provided on the entire surface of the substrate.
As described above, when a coating layer is formed by arc vapor deposition, sputtering or plasma spraying, the coating layer can be firmly integrated with the substrate, and cracks and the like are generated between the substrate and the coating layer even when used over time. It can prevent peeling. In particular, it is necessary to pay attention to voids in the film due to minute fine powders, and the method of installing the substrate during vapor deposition is also important. For example, it is preferable to face down or sideways without placing the substrate upward as much as possible.

また、本発明は、前記した耐食性磁性材料を、海水処理用に用いる磁気分離装置の磁気フィルタ、該磁気フィルタを収容する配管、該磁気分離装置と接続する配管、該配管に介設したポンプの少なくとも1つの構成材とし、前記被覆層を海水と接触する面に配置していることを特徴とする海水処理装置を提供している。   The present invention also provides a magnetic filter for a magnetic separation device used for seawater treatment, a pipe for housing the magnetic filter, a pipe connected to the magnetic separation apparatus, and a pump interposed in the pipe. There is provided a seawater treatment apparatus characterized in that it is at least one component and the covering layer is disposed on a surface in contact with seawater.

前記磁気分離装置は、バラスト水、油田随伴水を含む海水浄化用、あるいは淡水化処理用として好適に用いることができる。
前述したように、近年、条約により船舶に積載するバラスト水の処理が求められており、大量のバラスト水を出向港から到着港に達するまでに高速で処理する必要があり、高速に大量のバラスト水を処理できる点から磁気分離装置が好適に用いられる。
油田随伴水の浄化用装置および海水の淡水化処理装置においても大量の海水を高速に処理する必要があるため磁気分離装置が好適に用いられる。
このように、磁気分離装置において海水と接触する面に磁性体からなる構成材を配置する場合、前記した耐食性磁性材料を用いて形成すると、耐食性、耐久性を高めることができ、磁気分離装置自体の耐用年数を長期化することができる。
The magnetic separation device can be suitably used for purifying seawater including ballast water and oilfield-associated water, or for desalination.
As mentioned above, in recent years, treaties have been required to treat ballast water loaded on ships, and it is necessary to treat a large amount of ballast water at a high speed from the second port to the arrival port. A magnetic separation device is preferably used because water can be treated.
In the apparatus for purifying oil field-associated water and the seawater desalination apparatus, a large amount of seawater needs to be processed at high speed, and a magnetic separation apparatus is preferably used.
As described above, in the case where the magnetic separator is provided with a component made of a magnetic material on the surface in contact with seawater, the above-described corrosion-resistant magnetic material can be used to improve the corrosion resistance and durability, and the magnetic separator itself The service life of can be prolonged.

なお、本発明の耐食性磁性材料は、磁気分離装置の構成材に限らず、基板がステンレス、鉄等の磁性体である場合、該磁性体の表面を前記被覆層で被覆しておくと、耐食性、耐久性が優れたものとなるため、海水と接する構成材として好適に用いることができる。特に、ポンプ等の常時摺動が負荷される構成材や、海水を中空糸膜の濾過装置で浄化する場合において、該濾過装置の槽や配管を形成する構成材としても好適に用いることができる。
さらに、前記特許文献2に記載の海洋に重油が流出した際に、海洋に浮遊する重油に磁性粒子を散布して磁気分離装置で重油を回収する場合においても、回収用部材や磁気分離装置の構成材として本発明の耐食性磁性材料を用いることができる。
The corrosion-resistant magnetic material of the present invention is not limited to the constituent material of the magnetic separation device, and when the substrate is a magnetic body such as stainless steel or iron, the surface of the magnetic body is covered with the coating layer to prevent corrosion. Since it has excellent durability, it can be suitably used as a constituent material in contact with seawater. In particular, it can be suitably used as a constituent material that forms a tank or a pipe of a filtration device such as a pump, or when the seawater is purified by a filtration device of a hollow fiber membrane, such as a pump. .
Further, when heavy oil flows out to the ocean described in Patent Document 2, even when the magnetic particles are dispersed on the heavy oil floating in the ocean and the heavy oil is recovered by the magnetic separation device, the recovery member and the magnetic separation device The corrosion-resistant magnetic material of the present invention can be used as a constituent material.

前述したように、本発明の耐食性磁性材料は、海水と接触する磁性体からなる基板表面に海水に対して耐食性、耐久性が優れた被覆層を設けているため、耐海水性が優れた材料とすることができる。特に、基板自体を耐海水性を有する特殊な合金で形成する必要はなく、海水に接触する面のみに前記被覆層を設ければ良いため、簡単に耐食性および耐久性に優れた耐海水用材料とすることができる。   As described above, the corrosion-resistant magnetic material of the present invention is a material having excellent seawater resistance because a coating layer having excellent corrosion resistance and durability against seawater is provided on the surface of a substrate made of a magnetic material that contacts seawater. It can be. In particular, it is not necessary to form the substrate itself with a special alloy having seawater resistance, and it is only necessary to provide the coating layer only on the surface in contact with seawater. Therefore, the seawater-resistant material is easily excellent in corrosion resistance and durability. It can be.

本発明の耐海水用磁性材料の第一実施形態の断面図である。It is sectional drawing of 1st embodiment of the magnetic material for seawater resistance of this invention. 第二実施形態の断面図である。It is sectional drawing of 2nd embodiment. 第三実施形態の断面図である。It is sectional drawing of 3rd embodiment. 第四実施形態のバラスト水処理に磁気分離装置を用いた場合を概略的に示す全体図である。It is a general view which shows roughly the case where a magnetic separation apparatus is used for the ballast water treatment of 4th embodiment. 磁気分離装置の断面図である。It is sectional drawing of a magnetic separation apparatus. (A)は磁気分離装置に用いる磁気フィルタを示す側面図、(B)は要部拡大断面図である。(A) is a side view which shows the magnetic filter used for a magnetic separation apparatus, (B) is a principal part expanded sectional view. バラスト水処理のブロック図である。It is a block diagram of a ballast water treatment.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1、図2、図3に、本発明の耐食性磁性材料の第一〜第三実施形態を示す。
図1に示す第一実施形態の耐食性磁性材料1Aは、基板2の表面に、CrN、TiN、AlN、BN,BCN、AlBNから選択される1種のナイトライド系材料からなる被覆層3を設けている。本実施形態ではCrN(窒化クロム)からなる被覆層3とし、基板2は磁化率が10cgs以上のステンレスからなる磁性体としている。
前記CrNはCr:Nを90:10〜40:60の配合比としたものが好適であり、本実施形態のCrNはCr:Nを60:40としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1, 2 and 3 show first to third embodiments of the corrosion-resistant magnetic material of the present invention.
The corrosion-resistant magnetic material 1A of the first embodiment shown in FIG. 1 is provided with a coating layer 3 made of one nitride material selected from CrN, TiN, AlN, BN, BCN, and AlBN on the surface of a substrate 2. ing. In the present embodiment, the coating layer 3 is made of CrN (chromium nitride), and the substrate 2 is a magnetic body made of stainless steel having a magnetic susceptibility of 10 cgs or more.
The CrN preferably has a Cr: N ratio of 90:10 to 40:60, and the CrN of this embodiment has a Cr: N ratio of 60:40.

前記CrNからなる被覆層3は基板2に対して、蒸着、アーク蒸着、スパッタリングあるいはプラズマ溶射で基板と一体化して形成しており、本実施形態ではアーク蒸着法を採用している。
アーク蒸着は溶融したCrNを雰囲気温度30℃〜200℃とした条件下で、ステンレスからなる基板2の一面の全面に、厚さ0.01μm以上〜100μm以下で蒸着して被覆層3を積層し、一体化して形成している。本実施形態では、基板2の厚さが800μmで、被覆層3の厚さを3.5μmとしている。
The coating layer 3 made of CrN is formed integrally with the substrate 2 by vapor deposition, arc vapor deposition, sputtering or plasma spraying on the substrate 2, and in this embodiment, arc vapor deposition is adopted.
Arc deposition is performed by depositing a coating layer 3 by depositing molten CrN at a thickness of 0.01 μm to 100 μm on the entire surface of one surface of the substrate 2 made of stainless steel under the condition that the ambient temperature is 30 ° C. to 200 ° C. , Integrated. In the present embodiment, the thickness of the substrate 2 is 800 μm, and the thickness of the coating layer 3 is 3.5 μm.

図2に示す第二実施形態の耐食性磁性材料1Bは、基板2の表面に、水素を含むダイヤモンドライクカーボン(DLC)あるいはTiCからなるカーボン系の被覆層3を備えている。該カーボン系のうちDLCが特に耐海水性に優れているため、本実施形態の被覆層3はDLCで形成している。
また、本実施形態では、基板2は磁化率が10cgs以上で、厚さが第一実施形態よりも厚い1500μmの鉄からなる磁性体としている。
前記DLCからなる被覆層3は基板2に対して、第一実施形態と同様に、蒸着、アーク蒸着、スパッタリングあるいはプラズマ溶射で基板と一体化して形成しており、本実施形態ではスパッタリングを採用し、被覆層3の厚さも第一実施形態より厚い8μmとしている。
A corrosion-resistant magnetic material 1B of the second embodiment shown in FIG. 2 includes a carbon-based coating layer 3 made of diamond-like carbon (DLC) containing hydrogen or TiC on the surface of a substrate 2. Since DLC is particularly excellent in seawater resistance among the carbon series, the coating layer 3 of the present embodiment is formed of DLC.
In the present embodiment, the substrate 2 is a magnetic body made of iron having a magnetic susceptibility of 10 cgs or more and a thickness of 1500 μm, which is thicker than that of the first embodiment.
The coating layer 3 made of DLC is formed integrally with the substrate 2 by vapor deposition, arc vapor deposition, sputtering, or plasma spraying on the substrate 2 as in the first embodiment. In this embodiment, sputtering is employed. The thickness of the coating layer 3 is 8 μm, which is thicker than that of the first embodiment.

図3に示す第三実施形態の耐食性磁性材料1Cは、第一実施形態と同じステンレスからなる基板2の表面に、第一実施形態と同じCrNからなる下地層の被覆層3−1を設け、該被覆層3−1の表面に第二実施形態と同じDLCからなる表面側の被覆層3−2を設け、2層の被覆層3−1、3−2を有する構造としている。   The corrosion-resistant magnetic material 1C of the third embodiment shown in FIG. 3 is provided with the same coating layer 3-1 made of CrN as that of the first embodiment on the surface of the substrate 2 made of the same stainless steel as that of the first embodiment. A coating layer 3-2 on the surface side made of the same DLC as in the second embodiment is provided on the surface of the coating layer 3-1, and a structure having two coating layers 3-1, 3-2 is provided.

前記被覆層3−1は基板2に対してアーク蒸着で形成し、その後、該被覆層3−1の表面にDLCをスパッタリングして被覆層3−2を形成している。
ステンレスからなる基板2の厚さは2700μm、CrNからなる被覆層3−1の厚さは5μm、DLCからなる被覆層3−2の厚さは5μmとし、被覆層3−1と3−2の合計厚さを10μm、耐食性磁性材料の全体厚さを2710μmとしている。
The coating layer 3-1 is formed on the substrate 2 by arc vapor deposition, and then the coating layer 3-2 is formed by sputtering DLC on the surface of the coating layer 3-1.
The thickness of the substrate 2 made of stainless steel is 2700 μm, the thickness of the coating layer 3-1 made of CrN is 5 μm, the thickness of the coating layer 3-2 made of DLC is 5 μm, and the coating layers 3-1 and 3-2 The total thickness is 10 μm, and the total thickness of the corrosion-resistant magnetic material is 2710 μm.

前記第一〜第三実施形態の耐食性磁性材料の評価試験を行った。   An evaluation test of the corrosion-resistant magnetic material of the first to third embodiments was performed.

前記第一〜第三実施形態の各耐海水用磁性材料を、100日間、海水に浸漬して実験した結果、いずれも、被覆層3で被覆していない基板のみからなる場合と比較して、腐食が発生せず、耐食性に優れていることが認められた。その中でも、特に、第三実施形態の下地の被覆層3−1をCrNとし、表面側の被覆層3−2をDLCとした場合、耐食性が優れていた。   As a result of experimenting by immersing each seawater-resistant magnetic material of the first to third embodiments in seawater for 100 days, as compared with the case where each consists only of a substrate not covered with the coating layer 3, It was confirmed that corrosion did not occur and the corrosion resistance was excellent. Among these, in particular, when the underlying coating layer 3-1 of the third embodiment is CrN and the surface-side coating layer 3-2 is DLC, the corrosion resistance is excellent.

図4乃至図7に第四実施形態を示す。
第四実施形態はバラスト水処理用として用いる磁気分離装置からなり、該磁気分離装置の構成材として前記耐食性磁性材料を用いている。
A fourth embodiment is shown in FIGS.
The fourth embodiment comprises a magnetic separation device used for ballast water treatment, and the corrosion-resistant magnetic material is used as a constituent material of the magnetic separation device.

図4に示すように、船舶100に搭載したバラスト水用タンク101からポンプ12を介設した配管11を通して、海水からなるバラスト水Q1を船舶100に搭載した磁気分離装置10へ送給している。かつ、磁気分離装置10へ流通させる前に磁性粒子Pを磁性粒子供給槽13でバラスト水Q1に投入し、バラスト水中に浮遊及び沈殿する藻類を含む植物微生物もしくは動物微生物からなる非磁性物質に付着して磁性を付与している。
前記バラスト水タンク101、配管11、ポンプ12のハウジングおよび回転部材(図示せず)からなる構成材、および磁性粒子供給槽13はステンレス、鉄等の強度を有する材料で形成している。これらのステンレス、鉄は磁性体であるため、海水と接する面には腐食が発生しやすいため、前記第一〜第三実施形態のいずれかからなる耐食性磁性材料で前記タンク101、配管11、ポンプ12および磁性粒子供給槽13を形成し、耐食性、耐久性を高めている。
As shown in FIG. 4, ballast water Q <b> 1 made of seawater is supplied from a ballast water tank 101 mounted on the ship 100 through a pipe 11 provided with a pump 12 to a magnetic separation device 10 mounted on the ship 100. . In addition, the magnetic particles P are introduced into the ballast water Q1 in the magnetic particle supply tank 13 before being distributed to the magnetic separation device 10, and adhere to non-magnetic substances composed of plant microorganisms or animal microorganisms including algae floating and precipitated in the ballast water. To give magnetism.
The ballast water tank 101, the piping 11, the housing of the pump 12, and a constituent material including a rotating member (not shown) and the magnetic particle supply tank 13 are made of a material having strength such as stainless steel or iron. Since these stainless steel and iron are magnetic materials, corrosion easily occurs on the surface in contact with seawater. Therefore, the tank 101, the pipe 11, and the pump are made of the corrosion-resistant magnetic material according to any one of the first to third embodiments. 12 and magnetic particle supply tank 13 are formed to enhance corrosion resistance and durability.

磁気分離装置10は、図5に示すように、磁石15で囲んだ配管16に磁気フィルタ18を並設した構成からなり、前記海水と接触する配管16、磁気フィルタ18を前記第一〜第三実施形態のいずれかからなる耐海水用磁性材料で形成している。図5中、19は磁気フィルタ18の洗浄機構を示す。   As shown in FIG. 5, the magnetic separation device 10 has a configuration in which a magnetic filter 18 is provided in parallel with a pipe 16 surrounded by a magnet 15. It forms with the magnetic material for seawater resistant which consists of either of embodiment. In FIG. 5, reference numeral 19 denotes a cleaning mechanism for the magnetic filter 18.

具体的には、前記配管16はステンレスからなる基板の海水と接触する内周面を前記ナイトライド系あるいは/およびカーボン系の被覆層で被覆した耐海水用磁性材料で形成している。
さらに、図6(A)(B)に示す磁気フィルタ18は、ステンレス、鉄、ニッケル、コバルト等を主成分とした磁性体からなる多数の孔を設けた多孔質の基板18aの全面を前記ナイトライド系あるいは/およびカーボン系の被覆層18bで被覆した耐海水用磁性材料で形成している。なお、前記磁気フィルタ18は前記被覆層を有する磁性体で形成した線材からなる金網としてもよい。
Specifically, the pipe 16 is formed of a seawater-resistant magnetic material in which an inner peripheral surface that contacts the seawater of a substrate made of stainless steel is covered with the nitride-based and / or carbon-based coating layer.
Further, the magnetic filter 18 shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B) has a structure in which the entire surface of the porous substrate 18a provided with a large number of holes made of a magnetic material mainly composed of stainless steel, iron, nickel, cobalt, etc. It is formed of a seawater-resistant magnetic material coated with a ride-based and / or carbon-based coating layer 18b. The magnetic filter 18 may be a wire mesh made of a wire made of a magnetic material having the coating layer.

図7に示すように、前記磁気フィルタ18を配管16内に収容した磁気分離装置10を複数段で設け、これら磁気分離装置10とを接続する配管21、ポンプ22も耐海水用磁性材料で形成している。
さらに、磁気分離装置10の下流に中空糸膜モジュール25を槽26内に収容した濾過装置27を設け、該濾過装置27で濾過済みの処理液を配管28を介して前記バラスト水用タンク101へ戻している。
前記配管21、ポンプ22、濾過装置27の槽26、配管28の内面も海水に接するため、前記ナイトライド系あるいは/およびカーボン系の被覆層で被覆した前記耐食性磁性材料で形成している。
As shown in FIG. 7, the magnetic separation device 10 in which the magnetic filter 18 is accommodated in the piping 16 is provided in a plurality of stages, and the piping 21 and the pump 22 for connecting the magnetic separation device 10 are also formed of a magnetic material for seawater resistance. is doing.
Further, a filtration device 27 in which a hollow fiber membrane module 25 is accommodated in a tank 26 is provided downstream of the magnetic separation device 10, and the treatment liquid filtered by the filtration device 27 is supplied to the ballast water tank 101 through a pipe 28. It is returning.
Since the pipe 21, the pump 22, the tank 26 of the filtration device 27, and the inner surface of the pipe 28 are also in contact with seawater, they are formed of the corrosion-resistant magnetic material coated with the nitride-based and / or carbon-based coating layer.

前記のように、海水と接触する面に耐海水性を有する被覆層を設けた耐食性磁性材料を用いて磁気分離装置を構成すると、磁気分離装置自体の耐久性を向上させることができ、磁気分離装置の耐用年数を長くすることができる。
さらに、磁気分離装置で高速に大量のバラスト水から固形物を分離除去できると共に、該磁気分離装置で除去できなかった微細な固形物を確実に除去できる。
As described above, if a magnetic separation device is configured using a corrosion-resistant magnetic material having a seawater-resistant coating layer on the surface that contacts seawater, the durability of the magnetic separation device itself can be improved. The service life of the device can be extended.
Further, the solid material can be separated and removed from a large amount of ballast water at high speed by the magnetic separation device, and the fine solid material that could not be removed by the magnetic separation device can be reliably removed.

前記磁気分離装置は、バラスト水等の処理のみならず、油田随伴水、海水淡水化装置の脱塩工程の前処理装置、海水浄化装置に用いる場合においても、構成材としてステンレスや鉄等の磁性体を用いる場合、これら磁性体を前記ナイトライド系あるいは/およびカーボン系の被覆層で被覆した磁性材料を用いると、耐食性、耐久性を高めることができる。   The magnetic separation device is used not only for ballast water treatment, but also for oil field accompanying water, pretreatment device for seawater desalination equipment desalination process, and seawater purification equipment. In the case of using a body, the use of a magnetic material obtained by coating these magnetic bodies with the above-mentioned nitride-based and / or carbon-based coating layers can improve corrosion resistance and durability.

1(1A、1B、1C) 耐食性磁気材料
2 基板
3(3−1、3−2)被覆層
10 磁気分離装置
1 (1A, 1B, 1C) Corrosion-resistant magnetic material 2 Substrate 3 (3-1, 3-2) coating layer 10 Magnetic separator

Claims (6)

磁性体からなる基板の海水と接触する表面に、CrN、TiN、AlN、BN、BCN、AlBNからなるナイトライド系材料、および水素を含むダイヤモンドライクカーボン(DLC)、TiCからなるカーボン系材料から選択される少なくとも1種以上の材料で構成される被覆層を有し、該被覆層は1層もしくは2層以上の被覆層で構成されていることを特徴とする耐食性磁性材料。   The surface of the substrate made of magnetic material that comes into contact with seawater is selected from a nitride material made of CrN, TiN, AlN, BN, BCN, AlBN, diamond-like carbon (DLC) containing hydrogen, and a carbon material made of TiC. A corrosion-resistant magnetic material comprising: a coating layer composed of at least one kind of material, wherein the coating layer is composed of one or two or more coating layers. 前記基板の表面に前記ナイトライド系材料から選択される1種の被覆層からなる下地層と、該下地層の被覆層の表面に更に前記水素を含むダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層が積層されている請求項1に記載の耐食性磁性材料。   A base layer made of one type of coating layer selected from the nitride-based material is laminated on the surface of the substrate, and a coating layer made of diamond-like carbon containing hydrogen is further laminated on the surface of the coating layer of the base layer. The corrosion-resistant magnetic material according to claim 1. 前記磁性体からなる基板は、10cgs以上の磁化率を有するステンレス、鉄、ニッケル、コバルト、サマリウム、ネオジウム、タングステン、クロム、アルミニウム、バリウム、ストロンチウム、ホウソ、白金、ニオブ、マンガン、プラセオジム、磁性ポリマーから選択される少なくとも1種もしくは2種以上の合金もしくは酸化物の集合体である請求項1または請求項2に記載の耐食性磁性材料。   The magnetic substrate is made of stainless steel, iron, nickel, cobalt, samarium, neodymium, tungsten, chromium, aluminum, barium, strontium, boron, platinum, niobium, manganese, praseodymium, magnetic polymer having a magnetic susceptibility of 10 cgs or more. The corrosion-resistant magnetic material according to claim 1 or 2, which is an aggregate of at least one or two or more selected alloys or oxides. 前記被覆層は、基板に対して、蒸着、アーク蒸着、スパッタリングあるいはプラズマ溶射して基板と一体化して形成し、該被覆層の厚さ0.01μm以上100μm以下としている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の耐食性磁性材料。   The coating layer is formed integrally with the substrate by vapor deposition, arc vapor deposition, sputtering or plasma spraying on the substrate, and the thickness of the coating layer is 0.01 μm or more and 100 μm or less. The corrosion-resistant magnetic material according to any one of the above. 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の耐食性磁性材料を、海水処理用に用いる磁気分離装置の磁気フィルタ、該磁気フィルタを収容する配管、該磁気分離装置と接続する配管、該配管に介設したポンプの少なくとも1つの構成材とし、前記被覆層を海水と接触する面に配置していることを特徴とする海水処理装置。   A magnetic filter of a magnetic separator used for treating seawater with the corrosion-resistant magnetic material according to any one of claims 1 to 4, a pipe accommodating the magnetic filter, a pipe connected to the magnetic separator, A seawater treatment apparatus, characterized in that it is at least one constituent material of a pump interposed in a pipe, and the covering layer is disposed on a surface in contact with seawater. 前記磁気分離装置を、バラスト水、油田随伴水を含む海水浄化用、あるいは海水淡水化処理用としている請求項5に記載の海水処理装置。   The seawater treatment device according to claim 5, wherein the magnetic separation device is used for purifying seawater including ballast water and oilfield associated water, or for seawater desalination.
JP2009016392A 2009-01-28 2009-01-28 Corrosion-resistant magnetic material, and seawater treatment system Withdrawn JP2010177326A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009016392A JP2010177326A (en) 2009-01-28 2009-01-28 Corrosion-resistant magnetic material, and seawater treatment system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009016392A JP2010177326A (en) 2009-01-28 2009-01-28 Corrosion-resistant magnetic material, and seawater treatment system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010177326A true JP2010177326A (en) 2010-08-12

Family

ID=42707994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009016392A Withdrawn JP2010177326A (en) 2009-01-28 2009-01-28 Corrosion-resistant magnetic material, and seawater treatment system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010177326A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019098303A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Nok株式会社 Sealing member
WO2021090628A1 (en) 2019-11-05 2021-05-14 Nok株式会社 Water-based surface treatment agent

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019098303A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Nok株式会社 Sealing member
WO2021090628A1 (en) 2019-11-05 2021-05-14 Nok株式会社 Water-based surface treatment agent
KR20220088781A (en) 2019-11-05 2022-06-28 에누오케 가부시키가이샤 water-based surface treatment agent

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5822623B2 (en) Seawater osmotic filtration method and osmotic water intake unit
Hawari et al. Dilution of seawater using dewatered construction water in a hybrid forward osmosis system
WO2008110060A1 (en) An auto-separation and recovery device for oil-water and a combined marine oil-water auto-separation and recovery system thereof
CN201809239U (en) Reclaimed water recycling device of industrial waste water
JP2010177326A (en) Corrosion-resistant magnetic material, and seawater treatment system
JPWO2008096585A1 (en) Filtration apparatus and water treatment method
MX2014012322A (en) Method for preventing corrosion and component obtained by means of such.
JP2003245666A (en) Seawater treatment method
JP2010172827A (en) Water treatment apparatus
JP2010119999A (en) Apparatus for treating water
JP2004025040A (en) Cleaning apparatus and cleaned water supply system
JP2009214053A (en) Magnetic separator
CN100554189C (en) Ceramic film pretreatment method in the sea water desaltination
JP2001252694A (en) Underwater structure and bottom material/water quality cleaning method
Muraleedaaran et al. Is reverse osmosis effective for produced water purification: viability and economic analysis
CN102442734A (en) Reclaimed water reusing device of industrial wastewater
JP2010194461A (en) Oil-water separator
JP2007237939A (en) Wastewater treatment vessel
Peters Desalination and industrial waste water treatment with the ROCHEM disc Module DT
JP2006152798A (en) Seawater intake system and method
JP2020049418A (en) Preparing method of water treatment supply water, and fresh water producing method
Li et al. Environmental carrying capacity of the pollutants from the prawn seawater culture ponds
Mei et al. On the cleaning procedure of reverse osmosis membrane fouled by steel wastewater
JP4600581B2 (en) Purified water supply system
CN2670349Y (en) Electroplating wastewater treater

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120403