キャビテーション噴流による機械材料表面への高耐食性不動態層生成

使用空化射流在机械材料表面形成高度耐腐蚀的钝化层

• 批准号: 09750092
• 负责人: 祖山 均
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750092/
• 关键词: 耐食性; 表面改質; 不動態層; 腐食電位; キャビテーション; 噴流; 炭素鋼; 残留応力; X線回析; 機械材料

本研究は,通常流体機械に損傷をもたらすキャビテーションを,キャビテーション噴流を用いて制御して機械材料表面に直接的に耐食性不動態層を生成して,その不動態層を定量的に評価することを目的としている。本年度は,平成9年度の研究成果を踏まえて,耐食性不動態層の生成および評価について以下の研究を実施した。1. 耐食性不動態層の評価 耐食性不動態層の程度を示す物理量として,イオン交換水中での腐食電位を用いることを見出し,キャビテーション噴流にさらした試験片の耐食性を評価した。また試験片表面をカラーフィルムで光学顕微鏡撮影し,そのネガから設備備品費で購入したフォトスキャナによりデータを入力して画像処理し,耐食性向上を評価した。2. 最適加工条件の確立 キャビテーション噴流による耐食性不動態層の生成に及ぼす因子の把握および,最適加工条件の確立を目的として,種々の条件のキャビテーション噴流を炭素鋼表面に噴射して不動態層を生成し,上記のイオン交換水中の腐食電位を耐食性を表す指標として,不動態層の耐食性を評価した。その結果,不動態層は,キャビテーション係数(ノズル下流側圧力とノズル下流側圧力の比),スタンドオフ距離(ノズルと被加工面までの距離),被加工面上での噴流軸中心からの距離,噴射時間などにより変化し,それぞれ最適値が存在することを明らかにした。また設備備品費で購入した純水用電気伝導率計を用いて水質をモニタし,水質の影響も調べた。メカノケミカル的な観点から,キャビテーション衝撃力を自作したセンサにより計測して,衝撃力と耐食性向上の関係を明らかにし,残留応力の計測も行った。

本研究旨在通过利用空化射流直接在机械材料表面生成耐腐蚀钝化层来控制通常会对流体机械造成损害的空化，并定量评估钝化层的目的。今年，我们在1997年研究成果的基础上，针对耐腐蚀钝化层的形成及评价进行了如下研究。 1.耐腐蚀钝化层的评价我们发现离子交换水中的腐蚀电位可以作为表示钝化层耐腐蚀程度的物理量，并评价了暴露于空化射流的试件的耐腐蚀性能。另外，使用光学显微镜使用彩色胶片对试验片的表面进行拍照，并使用以设备和设备费用购买的照片扫描仪从底片输入数据，并对图像进行处理以评价腐蚀的改善情况反抗。 2.最佳加工条件的建立为了了解影响空化射流形成耐腐蚀钝化层的因素并建立最佳加工条件，将不同条件下的空化射流喷射到碳钢表面形成钝化层。使用离子交换水中的腐蚀电位作为耐腐蚀性的指标评价钝化层的耐腐蚀性。因此，钝化层由空化系数（喷嘴下游压力与喷嘴下游压力之比）、间距（喷嘴与工件表面之间的距离）以及距工件中心的距离决定。工件表面的喷射轴，可知该值根据喷射时间等而变化，并且各有一个最佳值。此外，使用设备费用购买的纯水电导率仪进行水质监测，并调查水质的影响。从机械化学的角度，使用自制的传感器测量空化冲击力，以阐明冲击力与耐腐蚀性提高之间的关系，并测量残余应力。

项目成果

祖山 均 (石川陽一, 坂真澄, 阿部博之): "キャピテーション噴流による炭素鋼S45Cの耐食性の向上" 第9回キャビテーションに関するシンポジウム講演論文集. 27-30 (1997)

Hitoshi Soyama（Yoichi Ishikawa、Masumi Saka、Hiroyuki Abe）：“通过人头喷射提高碳钢 S45C 的耐腐蚀性”第 9 届空化研讨会论文集 27-30（1997 年）。

祖山 均(浅原将人,坂真澄): "キャビテーション噴流が機械材料の耐食性に及ぼす影響" 日本機械学会東北支部第34期総会・講演会講演論文集. (発表予定). (1999)

宗山仁（浅原正人、坂真澄）：《空化射流对机械材料耐腐蚀性的影响》日本机械工程学会东北分会第34次大会论文集及讲座（待发表）。 ）

祖山 均 (朴貞道, 坂真澄, 阿部博之): "キャピテーション噴流によるステンレス鋼の残留応力改善" 第9回破壊力学シンポジウム講演論文集. 184-188 (1997)

Hitoshi Soyama（Jungmichi Park、Masumi Ban、Hiroyuki Abe）：“通过人头喷射改善不锈钢中的残余应力”第 9 届断裂力学研讨会论文集 184-188（1997 年）。

祖山 均: "キャビテーション噴流による材料試験と表面改質" 材料. 47・4. 381-387 (1998)

Hitoshi Soyama：“使用空化射流进行材料测试和表面改性”材料47・4。

祖山 均: "非定常圧力計測と噴流による材料表面改質への適用" 日本機械学会講習会実験流体力学教材. 97-66. 51-56 (1997)

Hitoshi Soyama：“非稳态压力测量及其在使用喷射流的材料表面改性中的应用”日本机械工程师学会实验流体动力学材料97-66（1997）。