JP6020957B2 - 内燃機関用材料の評価試験方法 - Google Patents
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Description
予備酸化工程:上記金属材料から構成される試料を酸素含有雰囲気で800℃以上1100℃以下の温度に保持して、上記試料の表面に酸化膜を形成する工程。
腐食液浸漬工程:腐食液として、酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液を用意し、上記酸化膜を具える試料を上記腐食液に一定時間浸漬する工程。
試験対象は、内燃機関を構成する部品(例えば、点火プラグなど)に具える構成部材(例えば、電極など)や、この構成部材に用いられる素材(例えば、電極材料など)といった、金属材料により構成されたものが挙げられる。
<試料の準備>
まず、上述のように適宜な金属材料から構成される試料を用意する。
次に、用意した試料の表面を高温で加熱して、試料における表面側領域を構成する結晶粒を粗大化すると共に酸化して、粗大な酸化物からなる層を具える酸化膜を形成する。高温での酸化は、自動車のガソリンエンジンなどの内燃機関における高温環境を模擬するために、加熱温度は、800℃以上1100℃以下とする。加熱温度が高いほど、酸化膜が厚くなる傾向にあり、過剰な酸化膜は腐食液の浸透を阻害する恐れがあることから、900℃以上1000℃以下がより好ましい。模擬する環境や後述する保持時間、酸素濃度などに応じて、加熱温度を調整することができる。
酸化膜を形成後、腐食液への浸漬を直ちに行ってもよいが、形成した酸化膜の状態を調べてもよい。ここで、上述の添加元素を含むニッケル合金に酸化膜を形成した場合、酸化膜は、内部酸化層と、酸化膜の表面側に形成された表面酸化層との二層構造になる傾向にある。そこで、酸化膜の状態を把握するにあたり、酸化膜について調べる内容・項目としては、形成した酸化膜が二層構造であるか否か、内部酸化層の厚さ、表面酸化層の厚さ、内部酸化層と表面酸化層との合計厚さ、内部酸化層の厚さと表面酸化層の厚さとの比率などが挙げられる。そして、本発明者らが調べたところ、材質によって異なるものの、上述の厚さや比率などが特定の範囲を満たす場合、その後の腐食液への浸漬後においても耐腐食性に優れる、との知見を得た。つまり、上記予備酸化工程で形成した酸化膜の状態を調べることで、耐腐食性の良否の予備的見解を行え、更に腐食液への浸漬を行う腐食液浸漬工程を行うことで、耐腐食性の良否をより正確に評価できる。従って、予備酸化工程後、腐食液浸漬工程前に、形成した酸化膜の状態を調べる工程を追加することを提案する。なお、上述の厚さや比率の好ましい範囲は、材質ごとに調べて設定することができる。
腐食液浸漬工程では、まず、上述の酸化膜を形成した試料を浸漬する腐食液を用意する。腐食液は、結露水を模擬して、水を主体とする。また、塩化物イオン(Cl-)を含有すると、腐食を加速でき、試験時間を効果的に短縮できることから、腐食液は、塩化物イオン(Cl-)を含有する水溶液とする。特に、ベースとする水溶液は中性とするために、塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を用いる。NaCl水溶液におけるNaClの濃度(質量割合)は適宜選択できるが、1%以上10%以下が利用し易い。この範囲ではNaCl自体が腐食の主要因になり難いと考えられる。
上記腐食液に一定時間浸漬した後、試料を腐食液から引き上げて乾燥させ、腐食状態を評価する。評価には、例えば、断面の顕微鏡観察(酸化膜の厚さ、酸化膜の緻密度合い、酸化膜の割れの有無など)、組成分析(構成元素の定量、残留元素の特定など)、表面抵抗の測定などを行って得られる絶対値データを用いた評価が挙げられる。
以下、試験例を挙げて、本発明の内燃機関用材料の評価試験方法の妥当性を確認する。
Claims (4)
- 内燃機関に具える点火プラグの電極や前記点火プラグの電極の素材に利用される金属材料の特性を評価する内燃機関用材料の評価試験方法であって、
前記金属材料から構成される試料を酸素含有雰囲気で800℃以上1100℃以下の温度に保持して、前記試料の表面に酸化膜を形成する工程と、
腐食液として、酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液を用意し、前記酸化膜を具える試料を前記腐食液に一定時間浸漬する工程とを具える内燃機関用材料の評価試験方法。 - 前記酸化膜は、大気雰囲気で1時間以上100時間以下保持する、又は、大気よりも酸素濃度が低い低酸化性雰囲気で2時間以上200時間以下保持して形成する請求項1に記載の内燃機関用材料の評価試験方法。
- 前記酸は、塩酸、リン酸、硝酸及び硫酸の一種以上である請求項1又は2に記載の内燃機関用材料の評価試験方法。
- 前記酸化膜は、大気雰囲気で900℃の温度に24時間保持して形成し、
形成した前記酸化膜の状態を調べる工程を更に含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関用材料の評価試験方法。
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