WO2005121406A1 - 構造体およびその電食防止方法 - Google Patents

Abstract

　本発明の構造体は、第１金属元素を主成分とする第１外側端部（１０）を有する第１部材（１）と、第１金属元素とは異なる第２金属元素を主成分とし第１外側端部（１０）と接触して配設された第２外側端部（２０）を有する第２部材（２）と、少なくとも外側表面部がフッ素系の高分子物質からなる塗膜からなり第１外側端部（１０）と第２外側端部（２０）との接触部（５０）を覆うように両者の少なくとも一部を被覆する被覆部材（３）と、からなる。また、本発明の電食防止方法は、上記構造体において、被覆部材（３）によって第１外側端部（１０）と第２外側端部（２０）との間の電気的導通を阻害して第１外側端部（１０）と第２外側端部（２０）との接触部（５０）を跨ぐように生じ得る電食の進行を妨げる。　本発明の構造体および電食防止方法によれば、異種金属部材間の電食を有効に防止できる。

Description

構造体およびその電食防止方法

技術分野

本発明は、 異種金属間で生じる電食を有効に防止できる構造体およびその電食 防止方法に関するものである。 明

田 背景技術

通常、 どの様な装置であっても、 金属からなる部材の組み合わせにより構成さ れている。 そして、 用いられる金属の種類も、 それぞれの部位に要求される性能 に応じて多種多様である。 したがって、 装置内に異種金属部材が近接して配設さ れる構成は、 珍しくはない。

異種金属部材を近接して配設した場合、 水などを媒介としてその両者間で電気 腐食 （電食） を生じることが知られている。 この電食は、 各種金属が固有の腐食 電位 （基準電位） をもっており、 それらの間で電位差を生じることによって起こ る。 すなわち、 両金属を電極とすると共に両者間に介在する水や塩水などを電解 液として局部電池が形成されることで電食が進行する。 したがって、 異種金属部 材間の電食は、 両者の接触面間に水などが浸入することにより生じるだけではな く、 近接した異種金属部材の外周囲に水などが付着すれば、 その水などが電解液 の役割を果して両者の接触部を跨ぐように局部電池が形成されて、 電食が進行す る。 つまり、 電食を効果的に抑制、 防止するためには、 異種金属部材の接触面間へ 浸入する水 （電解液） だけではなく、 異種金属部材の接触部を跨いで付着する水 によって局部電池が形成されないようにする必要がある。

そして、 装置の使用環境や使用条件によっては、 雨水や海水、 結露などが異種 金属部材へ付着することは避けられない。 その結果、 付着した水などを電解液と して電食が進み、 その部材の機能低下等が生じて装置の耐久性や信頼性等が確保 できなくなる。 そこで、 従来から多くの電食防止策が提案されている。

特開平 6— 1 3 6 2 9 5号公報、 特開 2 0 0 3— 6 4 4 9 2号公報、 特開 2 0 0 3— 2 5 3 4 8 1号公報は、 異種金属部材間に絶縁材を介在させて異種金属部 材を直接に接触させないようにして、 電食を抑制する方法を開示している。 また、 特開平 6— 2 8 7 7 7 8号公報は、 隣接して配置された異種金属部材の境界部を 覆う導電性の塗装材を塗装し、 異種金属部材同士を電気的に短絡させて、 電食を 抑制する方法を開示している。

ところが、 特開平 6— 1 3 6 2 9 5号公報等に開示されているように異種金属 部材間に絶縁材を介在させた場合、 ボルト等で締結する際や使用中の振動等によ り絶縁材が破損し、 欠陥ができる虞がある。 欠陥が発生すると、.欠陥部分より水 などが浸入し、 電食が進行する、 さらに、 気密性が求められる圧縮機などの装置 では欠陥部分から圧漏れを起こす可能性があるため、 介在物を用レ、ることは望ま れない。

また、 特開平 6— 2 8 7 7 7 8号公報に開示されている方法では、 異種金属部 材同士を短絡させることは出来るかもしれないが、 水などが塗装材を透過して異 種金属部材の境界部へ浸入するのを防止するという考えはないため、 電食を防止 する確実な手段とは言レ、難レ、。 発明の開示

本発明は、 上記問題点に鑑みて為されたものであり、 従来以上に異種金属部材 間の電食を有効に防止できる構造体およびその電食防止方法を提供することを目 的とする。

上記課題を解決する本発明の構造体は、 第 1金属元素を主成分とする第 1外側 端部を有する第 1部材と、 該第 1金属元素とは異なる第 2金属元素を主成分とし 該第 1外側端部と接触して配設された第 2外側端部を有する第 2部材と、 少なく とも外側表面部がフッ素系の高分子物質からなる塗膜からなり該第 1外側端部と 該第 2外側端部との接触部を覆うように両者の少なくとも一部を被覆する被覆部 材と、 からなることを特徴とする。

また、 本発明の構造体の電食防止方法は、 第 1金属元素を主成分とする第 1外 側端部を有する第 1部材と、 該第 1金属元素とは異なる第 2金属元素を主成分と し該第 1外側端部と接触して配設された第 2外側端部を有する第 2部材と、 少な くとも外側表面部がフッ素系の高分子物質からなる塗膜からなり該第 1外側端部 と該第 2外側端部との接触部を覆うように両者の少なくとも一部を被覆する被覆 部材と、 からなる構造体において、 前記被覆部材によって前記第 1外側端部と前 記第 2外側端部との間の電気的導通を阻害して該第 1外側端部と該第 2外側端部 との接触部を跨ぐように生じ得る電食の進行を妨げることを特徴とする。

本発明の構造体およびその電食防止方法によれば、 上記構成をもつ被覆部材に より、 第 1外側端部と第 2外側端部との間を電気的に接続する水などの浸入や付 着を防止でき、 接触部を跨ぐように生じる電食を防止することが可能である。 さらに、 上記被覆部材は、 第 1外側端部と第 2外側端部との接触部を覆うよう に両者の少なくとも一部を被覆すればよいため、 第 1外側端部と第 2外側端部と の間に絶縁物などの介在物を介する必要がない。

また、 上記被覆部材は塗膜からなるため、 構造体が複雑な形状を有しても、 通 常の塗工法により容易に被覆部材を被覆することが可能である。

ここで、 「第 1」 および 「第 2」 という呼称は、 部材等を区別するための便宜 上の呼称に過ぎない。 たとえば、 第 1金属元素と第 2金属元素のいずれが電気的 に卑な金属 （基準電位の低い金属） であろうと貴な金属 （基準電位の高い金属） であろうと構わない。 あえて便宜的に区別するなら、 第 1金属元素を卑な金属 (たとえば M g ) とし第 2金属元素を貴な金属 （たとえば F e ) とすれば良い。 図面の簡単な説明

以下の詳細な説明おょぴ添付の図面を参照することにより、 本発明をより深く 理解することができる。 以下に、 図面の簡単な説明をする。

第 1図は、 実施例および比較例の異種金属部材からなる試験片を模式的に示し た図であって、 試験片を外側面から見た側面図である。 また、 第 2図は、 実施例 および比較例の異種金属部材からなる試験片を模式的に示した図であって、 第 1 図を軸方向に切断した部分拡大断面図である。

第 3図は、 実施例 1において M g合金部材の接触部に相当する面を正面として 軸方向側から撮影した写真であって、 腐食の状態を示す図面代用写真である。 ま た、 第 4図は、 比較例 2において M g合金部材の接触部に相当する面を正面とし て軸方向側から撮影した写真であって、 腐食の状態を示す図面代用写真である。 第 5図は、 異種金属部材における電食の進行を説明する模式図である。 発明を実施するための最良の形態

以下に、 本発明の構造体およぴその電食防止方法を実施するための最良の形態 を、 第 5図を用いて説明する。

第 1部材は第 1金属元素を主成分とする第 1外側端部を有し、 第 2部材は第 1 金属元素とは異なる第 2金属元素を主成分とする第 2外側端部を有する。 第 1外 側端部および第 2外側端部は、 異種金属からなる限り、 その形状や材質は問わな い。 異種金属である限り、 多かれ少なかれ両者間で電食が生じ得るからである。 特に、 第 1金属元素 （または第 2金属元素） が M gである、 すなわち、 第 1外側 端部がマグネシゥムゃマグネシゥム合金であると電食は一層進行し易いので、 こ の場合において本発明は有効である。 このとき、 第 2金属元素に特に限定はなく A l、 Z n、 F e、 C uなどのいずれでもよいが、 中でも通常の装置において多 く用いられ局部電池が形成され易いのは F eである。

すなわち、 第 1部材および第 2部材は、 上記のような外側端部を備えれば十分 である。 つまり、 全体が金属材料からなる必要はなく、 たとえば、 その外側端部 以外の部分が榭脂製等の複合部材であっても良い。 また、 両部材とも、 その形態 や機能等も問わない。

第 2外側端部は第 1外側端部と接触して配設されるが、 点接触、 線接触または 面接触のいずれの接触状態でも良い。 さらに、 第 1部材と第 2部材とが直接接触 していなくても、 ボルト等の締結具で電気的に結合された状態であっても良い。 また、 第 5図に示すように、 両者の端面 （1 1、 2 1 ) が同一面上に無く、 突出 していてもよレ、。

なお、 本発明でいう外側端部は、 その具体的な領域が特定されるものではない。 部材の形態や使用環境等に応じて電食の発生し得る範囲も異なるからである。 あ えて言うなら、 少なくとも両者が接触した接触部を含む領域ということになる。 本発明の構造体としては、 圧縮機、 エンジンブロック、 油圧ポンプ等が挙げら れる。 特に、 フロントハウジング、 シリンダ、 リアハウジング、 からなり、 シリ ンダとリアハウジングとの間にガスケットを介在させた圧縮機において、 M gを 主成分とするリァハウジングと F eを主成分とするガスケットを用いた場合には、 外周面に雨水や結露等の水滴が付着して電食が進行すると、 リアハウジング （M g ) が腐食されることにより圧漏れが生じる虞があり、 圧縮機の性能に大きく影 響する。

ここで、 第 1部材 1の第 1外側端部 1 0と、 第 2部材の第 2外側端部 2 0と、 を接触して配置させた際の部分拡大断面図を第 5図に示す。 第 5図では、 説明の ため、 第 1部材 1を構成する金属をマグネシウム、 第 2部材 2を構成する金属を 鉄とする。 この構造体を使用する環境によっては、 第 1部材 1と第 2部材 2との 外周側 （1 1、 2 1 ) に、 両者の接触部 5 0を跨いだ状態で雨水や結露等の水滴 4が付着することがある。 こうして、 異種金属部材である第 1部材 1および第 2 部材 2を電極、 水滴 4を電解液とした局部電池が形成される。 そして、 第 1外側 端部 1 0の端面 1 1カゝらは、 非常に腐食電位の低い M gが M g ^{2 +}となって水滴 4 中に溶出しはじめる。 つまり、 マグネシウムからなる第 1部材 1の電食が進行す ることとなる。 もちろん、 接触部 5 0の接触面間に水滴 4が浸入した場合も、 同 様の電食が進行する。

本発明の被覆部材は、 第 1外側端部と第 2外側端部との間の電気的導通を阻害 して第 1外側端部と第 2外側端部との接触部を跨ぐように生じ得る電食の進行を 妨げるものである。 すなわち、 被覆部材により、 第 1外側端部と第 2外側端部と の間を電気的に接続する水などの電解液の連なりを無くす。

そのため、 被覆部材は、 少なくとも外側表面部がフッ素系の高分子物質からな る塗膜からなる必要がある。 なお、 「外側表面部」 とは、 水などが付着し得る被 覆部材の表面部を指す。 すなわち、 外側表面部は、 たとえば、 塗膜が帯状である 場合には、 帯の幅方向と長さ方向からなる面だけでなく厚さ方向の側面も含む。 さらに、 被覆部材は、 第 1外側端部と第 2外側端部との接触部を覆うように両者 の少なくとも一部を被覆する必要がある。

少なくとも外側表面部がフッ素系の高分子物質からなる塗膜は、 少なくとも外 側表面部が透湿性 *浸水性が低く、 高密度な塗膜であるため、 塗膜により水など の浸入や付着を妨げることができ、 その結果、 両部材間を電気的に接続する電解 液の連なりが防止される。 すなわち、 電食を良好に防止することができる。 なお、 シリコンゴムやケィ素樹脂などのシリコン系の高分子物質を含む塗膜では、 シリ コンの含有量によつては水が塗膜に浸透して接触部や塗膜内で両部材間を電気的 に接続する電解液の連なりが形成されるため、 電食を効果的に抑制することはで きない。

さらに、 被覆部材には、 異種金属部材との密着性も求められる。 密着性の高い 被覆部材であれば、 異種金属部材と被覆部材との界面から水などの浸入を防止す ることができる。 そのため、 フッ素系の高分子物質からなる塗膜だけでは密着性 に乏しければ、 両者の密着性を高め剥離を防止することができる下地層を形成し た多層構造部材としてもよい。 なお、 密着性は、 異種金属部材の表面粗さを粗く するほど高くなるが、 表面粗さが粗いと電食されやすい。

そして、 被覆部材は、 フッ素系のシール剤を塗装して硬化したシール層を含む のが好ましい。 このシール層は、 単層構造でも多層構造でもよいが、 フッ素系の シール剤からなるシール層は、 透湿性 '浸水性が低く、 高密度な塗膜であり、 か つ、 単層であっても異種金属部材との密着性にも優れ、 振動により剥がれること もない。 また、 耐熱性も良好である。 そのため、 上記シール層を含む被覆部材は、 高温条件下で使用されたり装置の使用中に振動が発生する圧縮機などの装置など で使用される異種金属部材に好適である。 また、 被覆部材のシール層として適し たフッ素系のシール剤としては、 フロロシリコーンゴム等が挙げられるが、 特に、 液状フッ素ゴムであるのが好ましい。

被覆部材は、 フッ素系の高分子の種類や被覆部材の構成 （単層 Z多層） にもよ るが、 フッ素系のシール剤を用いれば、 そのシール層の厚さが 1 0 0 μ m以上で あるのが好ましい。 シール層の厚さが 1 0 0 m以上であれば、 水などの浸入を 防止するのに十分であって、 電食を抑制する効果が良好に得られる。

被覆部材は、 第 1外側端部と第 2外側端部との接触部のうち、 少なくとも水な どが付着し得る部分が被覆されていれば、 その形状や寸法に特に限定はない。 た だし、 被覆部材の幅に関しては、 異種金属部材の形状や付着する水滴の大きさに もよるが、 接触部を挟んだ幅が 1 O mm以上であるのが好ましい。 被覆部材の幅 が 1 0 mm以上であれば、 水などが付着しても、 第 1外側端部と第 2外側端部と の間を電気的に接続する水などの電解液の連なりを効果的に無くすことができ、 異種金属部材を電極とする局部電池の形成を十分に遮断または抑制できる。

なお、 被覆部材は塗膜であるため、 異種金属部材のうち被覆部材を形成する対 象部分が複雑な形状 （たとえば第 5図に示すように接触部に段差を有する） を有 する部分であっても、 容易に被覆部材を被覆することが可能である。 塗膜の形成 方法としては、 塗布法、 フローコート法、 スプレーコート法、 スピンコート法、 ロールコート法等の通常の塗工法により対象部分に塗料を塗布し、 乾燥、 硬化さ せることにより得られる。 この際、 乾燥条件等は、 塗料の種類に応じて最適な条 件を適宜選択すればよい。

なお、 本発明の構造体は、 上記の実施の形態に限定されるものではなく、 たと えば、 さらに被覆部材を保護する保護層を形成するなど、 他の構成を付加しても よい。

また、 本発明は、 上記の構造体としてのみならず、 その電食防止方法としても 把握できる。

以下に、 本発明の構造体およびその電食防止方法の実施例を、 第 1図および第 2図を用いて説明する。 なお、 第 1図および第 2図は異種金属部材からなる試験 片を模式的に示した図であって、 第 1図は試験片を外側面から見た側面図であり、 第 2図は第 1図の試験片を軸方向に切断した部分拡大断面図である。

[実施例 1 ]

異種金属部材をもつ試験片を準備した。 この試験片は、 M g合金部材 1と F e 合金部材 2とからなる。 M g合金部材 1は、 1 6 ram X 1 6 mm X 3 5醒で A Z 9 1 ( J I S ) の M g合金ブロックであって、 その中心部には螺子穴 1 6が長手方向 に伸びる。 Mg合金部材 1は全面に表面処理 （電着塗装） が施されており、 その 表面粗さは R a = 0. 1 1 [μ m] であった。 また、 F e合金部材 2は、 1 6删 X 16ramX 16 mmで冷間圧延鋼板 SPCC ( J I S) の F e合金ブロックであつ て、 その中心部には螺子穴 16と同径の螺子穴 26が伸びる。

そして、 上記の Mg合金部材 1および F e合金部材 2の螺子穴 16、 26にボ ルト 6を螺合させて互いに接触するように同軸的に締結した。 その結果、 Mg合 金部材 1の外側端部 10および F e合金部材 2の外側端部 20とが互いに接触し、 外側端部 10、 20の端面 1 1、 21が同一平面上に位置するような角柱状の異 種金属部材からなる試験片が得られた。

そして、 試験片の外周面には、 Mg合金部材 1の外側端部 10と F e合金部材 2の外側端部 20との接触部 50を覆うように、 被覆部材 3を形成した。 具体的 には、 被覆部材 3は、 外側端部 10、 20との接触部 50のうち試験片の外周面 側に線状に存在する接触端部 51を含み、 外側端部 10の端面 1 1の一部と外側 端部 20の端面 21の一部とを覆うことにより、 接触部 50を覆った。

被覆部材 3は、 液状フッ素ゴム （信越化学工業株式会社製 S I F E L 600シ リーズ） の塗膜からなる。 液状フッ素ゴムは、 幅が （接触端部 5 1を中心とし て） 10 mmとなるように試験片の外周面に塗布し、 1 50°Cで 1時間乾燥 ·硬 化させて得られたフッ素系の高分子物質からなる塗膜とした。 また、 被覆部材 3 の膜厚は、 100〜200 imであった。

そして、 上記の手順で得られた部材を試料 Aとした。

[比較例 1 ]

実施例 1の試験片に、 被覆部材 3として市販のシリコン系シール剤を塗布し室 温で 5日間乾燥させて硬化させ、 実施例 1と同様な塗膜を形成した。 得られた部 材を試料 Bとした。

[比較例 2]

実施例 1の試験片に、 被覆部材 3としてフッ素含有シリコン樹脂系塗料を塗布 し室温で 24時間乾燥させて硬化させ、 実施例 1と同様な塗膜を形成した。 得ら れた部材を試料 Cとした。

[評価]

電食防止効果を評価するために、 塩水噴霧試験を行った。 塩水噴霧試験は、 塩 水濃度： 5 %、 噴霧量： 1〜 2ml/hr、 噴霧圧力： 0. 098±0. 002MPa、 試験温度： 35°C、 空気飽和機： 47°C、 の一定条件下で 250時間行った。

試験後、 M g合金部材 1と F e合金部材 2との締結を除き、 M g合金部材 1の 外観を接触部 50を正面として軸方向側から目視により観察した。 結果を表 1に 示す。 なお、 第 3図および第 4図は、 試料 Aおよび試料 Cについて、 Mg合金部 材 1の接触部 50に相当する面を正面として軸方向側から撮影した写真であって、 腐食の状態を示す図面代用写真である。

[表 1 ]

試料 A〜Bは、 第 1図および第 2図に示したように、 接触端部 5 1の全周に渡 つて、 ある程度の幅をもった被覆部材 3が十分に被覆されている。 したがって、 試験片の表面に水滴が付着したとしても、 端面 1 1と端面 2 1との間で電気的導 通は形成されず電食も生じないはずである。

しかしながら、 試験後の外観が良好であつたのは試料 Aのみであり、 試料 Bお よび試料 Cには腐食が発生した。 試料 Aの被覆部材 3は、 フッ素系の高分子物質 からなる塗膜からなり、 試料片 （1、 2 ) と被覆部材 3との界面からも、 被覆部 材 3の表面からも、 塩水の浸入を効果的に防止することができ、 その結果、 M g 合金部材 1の電食を防止できた。 これに対し、 試料 Bのようにシリコン系シール 剤を用いた被覆部材 3では、 塩水の浸入を防止することができなかった。 さらに、 試料 Cでは、 フッ素含有シリコン榭脂塗料を使用しており、 被覆部材 3の一部に はフッ素系の高分子物質が存在するが、 シリコン榭脂の存在する部分から塩水が 部分的に浸入したため、 局所的に大きな腐食が形成された。

なお、 上記の異種金属部材は、 たとえば M gを主成分とするリアハウジングと F eを主成分とするガスケットとを有する圧縮機と同種の合金金属の組み合わせ を用いているため、 実施例や比較例に記載の被覆部材を上記の圧縮機に用いて評 価を行つた場合でも同様な結果が得られることは言うまでもなレ、。

Claims

請 求 の 範 囲

第 1金属元素を主成分とする第 1外側端部を有する第 1部材と、

該第 1金属元素とは異なる第 2金属元素を主成分とし該第 1外側端部と接 触して配設された第 2外側端部を有する第 2部材と、

少なくとも外側表面部がフッ素系の高分子物質からなる塗膜からなり該第 1外側端部と該第 2外側端部との接触部を覆うように両者の少なくとも一部 を被覆する被覆部材と、

からなることを特徴とする構造体。

前記被覆部材は、 フッ素系のシール剤を塗装して硬化したシール層を含む 請求の範囲第 1項記載の構造体。

前記シール剤は、 液状フッ素ゴムである請求の範囲第 2項記載の構造体。 前記シール層は、 厚さが 1 0 0 m以上である請求の範囲第 2項記載の構 造体。

前記被覆部材は、 前記接触部を挟んだ幅が 1 O mm以上である請求の範囲 第 1項記載の構造体。

前記第 1金属元素または前記第 2金属元素は M gである請求の範囲第 1項 記載の構造体。

前記第 1金属元素は M g、 前記第 2金属元素は F eである請求の範囲第 1 項記載の構造体。

前記第 1部材は圧縮機のリアハウジング、 前記第 2部材はガスケットであ る請求の範囲第 7項記載の構造体。

第 1金属元素を主成分とする第 1外側端部を有する第 1部材と、 該第 1金 属元素とは異なる第 2金属元素を主成分とし該第 1外側端部と接触して配設 された第 2外側端部を有する第 2部材と、 少なくとも外側表面部がフッ素系 の高分子物質からなる塗膜からなり該第 1外側端部と該第 2外側端部との接 触部を覆うように両者の少なくとも一部を被覆する被覆部材と、 からなる構 造体において、

前記被覆部材によつて前記第 1外側端部と前記第 2外側端部との間の電気 的導通を阻害して該第 1外側端部と該第 2外側端部との接触部を跨ぐように 生じ得る電食の進行を妨げることを特徴とする構造体の電食防止方法。