JPH042771B2

JPH042771B2 -

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Publication number: JPH042771B2
Application number: JP11700483A
Authority: JP
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1992-01-20
Also published as: JPS6011621A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、自動車等のエンジンの排気管の途
中に接続し、エンジンから脈動的に排出される排
気を整圧して消音する消音器に関し、排気中に含
まれる腐蝕性成分を含んだ水蒸気が消音器内で凝
縮することによつて生じる排気凝縮水により内面
から発生する腐蝕の防止を図るものである。

（背景技術）エンジンから排出される排気をそのまま大気中
に放散すると、排気中に含まれる騒音エネルギに
より周囲に騒音をまき散らすことになるため、排
気管の途中に消音器を接続し、この消音器内で排
気中に含まれる騒音エネルギを減衰させてから排
気を大気中に放散するようにしている。第１図
Ａ，Ｂはこのような排気系の２例を略示してい
る。同図Ａはマニホルドと排気浄化器とを別体と
し、同図Ｂは一体としたものであるが、いずれの
例に於いても、エンジン１の排気口からエキゾス
トマニホルド２を介して排気管３に送り込まれた
排気は、次いで排気浄化器４を通る間に燃焼によ
り生じた有害成分を無害化処理された後消音器５
に送られ、この消音器５内で騒音エネルギを減衰
されてから大気中に放散される。

ところで、このような消音器５の内外表面部
は、従来は耐熱、耐蝕の目的でアルミニウム被覆
処理をしていた。特に消音器５の内部は、エンジ
ン１から排出されたままの排気中の成分が水に溶
解した場合、その水溶液は酸性を呈するため、酸
性域で腐蝕し易い鉄板の表面に、耐酸性を有する
アルミニウムを被覆して防蝕を図つていたもので
ある。ところが、近年排気中に含まれる有害成分
を無害化処理するため、触媒コンバータを中心と
する排気浄化器４が設けられるようになり、エン
ジン１の運転状況によつては、排気浄化器を設け
る以前と異なり、消音器５内にアルカリ性を呈す
る水分が存在する可能性を生じた。即ち、排気中
に含まれる有害成分のうち、窒素酸化物（NOx）
が処理されて生じたアンモニア（NH₃）が、排
気中に含まれる水蒸気が凝縮して生じた水に溶解
してアルカリ性のアンモニア水（NH₄OH）とな
ると、アルカリ溶液に対して耐蝕性のない消音器
５の内面のアルミニウム被覆層を腐蝕してしま
う。このようにアルミニウム被覆層が腐蝕した場
合、アルミニウム被覆層の腐蝕により表面に露出
した鉄板は、アルカリ溶液に対する耐蝕性は勝れ
ているが、エンジンの運転状況によつて排気中に
含まれる一酸化炭素（CO）や炭化水素（HC）が
多くなり、これらが無害化処理されて二酸化炭素
（CO₂）となると、この二酸化炭素が凝縮水に溶
解して生じる酸性の炭酸（H₂CO₃）、燃料中に含
まれる硫黄分や、不完全燃焼時に生じる蟻酸、修
酸、有機酸等が鉄板を腐蝕してしまう。消音器５
に十分に温度の高い排気が送り込まれ、しかもこ
の消音器５が排気の熱によつて昇温した状態を維
持されるような状態に於いては、排気中に含まれ
る水蒸気は消音器５内で凝縮することなく、その
まま大気中に放散されてしまうため、消音器５内
にアルカリ性の水溶液も酸性の水溶液も生成され
ず、特に問題を生ずることはないが、排気浄化器
４と消音器５との間が長く、冬場又は寒冷地で使
用するために周囲の温度が低く、またエンジンの
運転と停止とを短時間で繰り返すような悪条件の
下では、消音器５内に上述のような水溶液が生成
されて、内部から腐蝕が進行することがある。

（本発明の目的）本発明は上述のような不都合を解消するため、
アルカリ性、酸性いずれの水溶液に対しても耐蝕
性を有し、これらの水溶液により内部から腐蝕を
生ずることのない、内面からの腐蝕を防止した消
音器を提供することを目的としている。

（本発明の構成）本発明の内面からの腐蝕を防止した消音器は、
少なくとも排気と直接接触する消音器の内面に窒
化層を形成したことを基本とし、この窒化層を単
なる鉄板に形成する場合は、表面から順に厚さ
1.0〜0.3μの四三酸化鉄（Fe₃O₄）層、厚さ10.0μ
以上の窒化化合物（ε−Fe₂N，Fe₃N）層、窒素
の拡散層を形成している。また、上記窒化層を表
面にアルミニウム被覆処理を施した鉄板に形成す
る場合、表面から順にアルミニウム（Al）層、
アルミニウムと鉄との中間合金（Fe₂Al₅）層、
窒化化合物（ε−Fe₂N，Fe₃N）層、窒素の拡散
層を形成し、中間合金層と窒化化合物層との厚さ
合計を10.0〜20.0μとしている。

（本発明の作用）上述のような窒化化合物層、或は窒化化合物層
の表面に更に酸化鉄層又はアルミニウム層を形成
した本発明の消音器は、アルカリ性、酸性いずれ
の溶液に対しても十分な耐蝕性を発揮する。

（本発明の実施例）次に、本発明の実施例についても説明する。消
音器５は、例えば第２図に示すように、ケーシン
グ６内を隔壁７によつて第一拡張室８と第二拡張
室９とに分割しており、第二拡張室９と隔壁７と
を貫通した入口管１０の端部を第一拡張室８に、
第一拡張室８と隔壁７とを貫通した出口管１１の
端部を第二拡張室９にそれぞれ開口させ、隔壁７
に支持した連通管１２によつて第一拡張室８と第
二拡張室９とを通じさせている。入口管１０から
送り込まれた排気は、出口管１１から排出される
までの間に拡張、収縮等の消音作用を受け、騒音
エネルギを減衰される。

本発明は、例えばこのような消音器の内面に窒
化化合物層を形成したものである。即ち、第３図
に示すように、消音器を構成する鉄板１３の消音
器の内部に対向する表面（第３〜４図上面）に窒
化化合物層（ε−Fe₂N，Fe₃N）１５を形成して
いる。なお、鉄板表面に窒化化合物層を形成する
際に、この窒化化合物層１５よりも内側寄りの鉄
と窒化化合物層との境界部分には、窒素分子が鉄
分子中に侵入し固溶した拡散層１６が形成され
る。このような窒化化合物層１５は、不活性で、
酸性溶液に対してもアルカリ性溶液に対しても耐
蝕性を有するため、エンジン１（第１図）の運転
状況がどのようであつても、消音器５が内面から
腐蝕するのを防止する。更に窒化化合物層１５の
表面には、窒化化合物層１５を酸化処理すること
によりこの窒化化合物層１５よりも更に不活性な
四三酸化鉄層（Fe₃O₄）１７を形成している。こ
の四三酸化鉄層１７により、窒化化合物層１５と
拡散層１６とだけの場合よりも耐蝕性は更に向上
する。

また、窒化化合物層１５を単なる鉄板１３の内
表面に形成するのではなく、アルミニウム被覆処
理を施した鉄板の内表面に形成することもでき
る。この場合、窒化処理時に、窒素分子はアルミ
ニウム層を透過して鉄板と直接化合するため、こ
の鉄板の内表面の層構成は、第４図に示すよう
に、鉄板１３の内表面の窒素拡散層１６の表面に
窒化化合物層１５が形成され、この窒化化合物層
１５の表面に鉄とアルミニウムとが化合した中間
合金層（Fe₂Al₅）１８を介してアルミニウム
（Al）１９が形成されたものとなる。１４はアル
ミニウム層１９の表面が酸化してできた酸化アル
ミニウム層である。

なお、鉄板１３の表面に窒化化合物層１５を形
成するための手段としては、例えばアンモニア雰
囲気中で鉄板１３を加熱する等の従来公知の手段
を採用できるが、窒化処理用塩（CNO^-を32〜38
％含む）浴中で570〜650℃程度に加熱することに
より、鉄板１３の表面に良好な窒化化合物層１５
を形成することができる。また、窒化化合物層１
５の表面に更に四三酸化鉄層１６を形成するため
の手段としては、表面に窒化化合物層１５を形成
した鉄板１３を焼鈍処理することにより容易に酸
化層１６を形成できる他、350〜500℃程度のアル
カリ性処理塩浴中で10〜30分程度処理することに
よつても形成することができる。例えば、本発明
者の行なつた実験によると、アルミニウムを被覆
していない鉄板を580℃の窒化処理塩浴中で60分
間処理した後、400℃のアルカリ性処理塩浴中で
10分間処理した所、鉄板１３の表面に厚さ14〜
16μ程度の窒化化合物層１５と、厚さ2μ程度の酸
化層１６とが形成された。このような酸化層１６
と窒化化合物層１５とが形成された鉄板１３の表
面に酸性およびアルカリ性の腐蝕性液体を付着さ
せて耐蝕試験を行つた所、第５〜６図に示すよう
にいずれの腐蝕性液体に対しても十分な性蝕性を
発揮した。なお、第５〜６図は供試片をPH３で80
℃の酸性水溶液に16時間浸漬した後大気中で８時
間乾燥させ、次いでPH９で80℃のアルカリ性水溶
液に16時間浸漬した後大気中で８時間乾燥させる
試験を繰返し行なつた結果を示している。各図の
横軸は試験時間を表わしており、第５図の縦軸は
腐蝕減量（mg／cm²）、第６図の縦軸は最大腐蝕深
さ（mm）をそれぞれ表わしている。また各図に於
いて、白丸を結んで得られる曲線ａは比較のため
に用いた未処理鉄板の腐蝕度合を、黒丸を結んで
得られる曲線ｂは単なる鉄板を窒化処理し表面に
酸化層を形成した板材の腐蝕度合を、黒三角を結
んで得られる曲線ｃはアルミニウム被覆層鉄板を
窒化処理して得られる板材の腐蝕度合をそれぞれ
示している。いずれの線図によつても、本発明に
よる消音器が耐蝕性に勝れたものであるることが
解る。

なお、鉄板１３の内表面に窒化化合物層１５を
形成するのは、鉄板１３を消音器５として組立て
た後でも、或は組立てる前でも良い。組立て後に
形成する場合、消音器５の内表面だけでなく、外
表面にも窒化化合物層１５が形成されるが、外表
面に形成された窒化化合物層は消音器５の外面か
らの腐蝕防止に寄与するため、この消音器５の外
面に特に塗装等の防蝕処理を施す必要がなくな
る。

また、消音器とするためにプレス成型前の鉄板
１３の表面に窒化化合物層１５を形成した場合、
窒化処理時に鉄板１３の表層部に固溶して拡散層
１６をなす窒素により板材の硬度が増すが、前記
酸化処理によつて窒化化合物の表面に四三酸化鉄
層を形成すると同時に上記固溶窒素を析出させれ
ば、拡散層に於ける硬度が低下して鉄板１３の折
曲げ成型が容易となり、プレス成型時に表面に形
成した窒化化合物層が破壊されることがなくな
る。本発明者の行なつた実験によると、前述した
窒化処理塩浴中での処理時間が長くなるにつれて
拡散層の硬度が増し、鉄板を折曲げ難くなり、厚
さ１mmの鉄板を半径５mmで折返した場合、折曲げ
可能の角度限度を示す第７図に鎖線で示すよう
に、30分以上処理した場合に上記鉄板を180度折
返すことができなくなつた。これを前記酸化処理
した所、同図に実線で示すように、45度程度しか
折り返すことができなかつた90分処理後の鉄板も
180度折返せるようになつた。このため、第８図
に示すように、窒化処理後の板材により消音器の
巻付け部を形成しても板材表面に亀裂等が発生す
ることはなかつた。

（本発明の効果）本発明の消音器は以上に述べた通り構成される
ので、エンジンの運転状況がどのようであつても
消音器の内面から発生する腐蝕を有効に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは消音器を装着したエンジンの排
気系の２例を示すそれぞれ側面図、第２図は消音
器の１例を示す略断面図、第３〜４図は本発明の
消音器壁の化学的構成を示す第２図のＡ部拡大断
面図、第５〜６図は本発明の消音器の耐蝕性を示
す線図、第７図は板材の硬度変化に基く折曲げ可
能の角度限度を示す線図、第８図は第２図のＢ部
拡大断面図である。１……エンジン、２……エキゾストマニホル
ド、３……排気管、４……排気浄化器、５……消
音器、６……ケーシング、７……隔壁、８……第
一拡張室、９……第二拡張室、１０……入口管、
１１……出口管、１２……連通管、１３……鉄
板、１４……酸化アルミニウム層、１５……窒化
化合物層、１６……拡散層、１７……四三酸化鉄
層、１８……中間合金層、１９……アルミニウム
層。

Claims

【特許請求の範囲】１排気管の途中に接続し、エンジンから排出さ
れる排気中の騒音エネルギを減衰させる鉄板製の
消音器であつて、少なくとも排気が接触する内面
に、表面から順に、厚さ1.0〜3.0μの四三酸化鉄
層と、厚さ10.0μ以上の鉄の窒化化合物層と、窒
素の拡散層とを形成したことを特徴とする内面か
らの腐蝕を防止した消音器。２排気管の途中に接続し、エンジンから排出さ
れる排気中の騒音エネルギを減衰させる鉄板製の
消音器であつて、少なくとも排気が接触する内面
にアルミニウム被覆処理をしたものに窒化処理を
施し、表面から順にアルミニウム層と、アルミニ
ウムと鉄との中間合金層と、鉄の窒化化合物層
と、窒素の拡散層とを形成し、上記中間合金層の
厚さと窒化化合物層の厚さとの合計を10.0〜
20.0μとしたことを特徴とする内面からの腐蝕を
防止した消音器。