特許 6222349 過給機用部品及び過給機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6222349

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】過給機用部品及び過給機

(51)【国際特許分類】

   C23C 18/52 20060101AFI20171023BHJP

   C23C 18/31 20060101ALI20171023BHJP

   C23C 18/36 20060101ALI20171023BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20171023BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20171023BHJP

   F01D 25/24 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   C23C18/52 A

   C23C18/31 A

   C23C18/36

   F02B39/00 G

   F01D25/00 L

   F01D25/24 E

   F01D25/24 Q

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-513778(P2016-513778)

(86)(22)【出願日】2015年4月13日

(86)【国際出願番号】JP2015061375

(87)【国際公開番号】WO2015159856

(87)【国際公開日】20151022

【審査請求日】2016年6月7日

(31)【優先権主張番号】特願2014-83410(P2014-83410)

(32)【優先日】2014年4月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】横山 文彦

(72)【発明者】

【氏名】岩間 由華

【審査官】 長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２０１０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０３３２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７８６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０２８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４８６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５２８９８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １８／５２

Ｃ２３Ｃ １８／３１

Ｃ２３Ｃ １８／３６

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｂ ３９／００

Ｆ０１Ｄ ２５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

過給機に組み込まれる過給機用部品であって、
前記過給機において、潤滑油を含むガスが流れる吸気路を構成し、１５０ないし２５０℃程度に曝される流路部品と、
前記流路部品の前記ガスに接する面を覆い、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む被膜と、
を備えた過給機用部品。

【請求項2】

過給機に組み込まれる過給機用部品であって、
前記過給機において、潤滑油を含むガスが流れる吸気路を構成する流路部品と、
前記流路部品の前記ガスに接する面を覆い、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む被膜と、
を備え、
前記流路部品は、前記過給機のコンプレッサインペラの直下流において前記吸気路を囲み、前記コンプレッサインペラが発生する前記ガスが圧縮された圧縮気に接して構成される、過給機用部品。

【請求項3】

請求項２に記載の過給機用部品であって、
前記流路部品は、コンプレッサハウジング、シールプレート、およびケーシングよりなる群より選択された何れか一以上である、過給機用部品。

【請求項4】

請求項２または３に記載の過給機用部品であって、
前記被膜は、少なくとも前記圧縮気に接する面を覆う、過給機用部品。

【請求項5】

請求項２または３に記載の過給機用部品であって、
前記被膜は、前記圧縮気に接する面のみを覆う、過給機用部品。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１つに記載の過給機用部品であって、
前記被膜は、被膜中の体積比率が０体積％より大きく４０体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなる、過給機用部品。

【請求項7】

請求項６に記載の過給機用部品であって、
前記被膜は、被膜中の体積比率が１０体積％以上４０体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなる、過給機用部品。

【請求項8】

コンプレッサインペラと、
前記コンプレッサインペラの下流の流路と、
前記コンプレッサインペラの下流の流路内面を覆い、ニッケルないしニッケル‐リン合金と,ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む被膜と、
を備える、過給機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、潤滑油等の油に由来するデポジットが付着することを抑制する技術に関し、特に２５０℃以下の比較的に穏やかな高温において生ずるデポジットが付着することを抑制する被膜及びその被膜が施された過給機用部品に関する。

【背景技術】

【0002】

レシプロエンジンやジェットエンジンのごとき高温に曝される機械装置において、一定期間の使用の後には、燃料油ないし潤滑油に由来するデポジットがその内部に付着していることが、頻繁に観察される。かかるデポジットは、もちろん、機械装置の性能を損なう要因となりうるので、できる限りデポジットの付着を防止し、あるいは抑制することが望まれる。

【0003】

かかるデポジットは、その素である油とは明らかに組成が異なり、それが生じる機序にはなお不明な点が多い。ただし船舶用過給機のタービン内のごとき比較的高温（６５０℃程度）において生ずるデポジットについては、機器表面において起こる炭化反応が重要な要素であることが知られている。特許文献１は、炭化反応を抑制する被膜を利用することにより、タービン内面へのデポジットの付着を抑制する技術を開示する。

【0004】

一方、より低い温度域においては、上述の反応とは本質的に異なる反応が支配的であることが、複数の文献により報告されている。非特許文献１ないし３は、その例である。例えば非特許文献１は、潤滑油を熱重量分析および示差熱分析することにより（測定結果を本願明細書の図１に転載）、温度域ごとに起こる反応が異なることを示唆している。非特許文献１は、反応の相違に着目して、温度域を２４０℃未満、２４０℃ないし４００℃、４００℃ないし４８０℃、４８０℃以上の概ね４つに分類している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１２／０９８８０７号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】“トライボロジスト”第５０巻第１０号（２００５）７３７−７４４頁

【非特許文献2】“ＴＲＩＢＯＬＯＧＹ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ”第４３巻第４号（２０００）８２３−８２９頁

【非特許文献3】“Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｇａｓ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｓ”，Ｒ．Ｇ．Ｅｄｇｅ ａｎｄ Ａ．Ｔ．Ｂ．Ｐ．Ｓｑｕｉｒｅｓ，Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

過給機にはエンジンからの排気が供給され、タービンやそのトルクを伝えるシャフトは３００℃以上の高温に達する。かかる排気および高温に由来して、タービン内やそのトルクを伝えるシャフトの軸受け付近に、硬質な、あるいは粘着性のデポジットが生じることは以前より知られているところであるが、タービンのトルクを利用して空気を圧縮するコンプレッサ側にも、デポジットが認められる。このデポジットはタービン内のものとは異なり、半固体状である。この半固体状のデポジットは、通常、エンジン油等の潤滑油に含まれる油分と、油分が酸化することで発生する酸化物（高分子の含酸素化合物、スラッジ）と、油分が炭化することで発生する炭化物と、潤滑油に含まれる添加剤に由来する金属化合物からなる無機残渣と、を含んで構成されている。なお、この半固体状のデポジットには、酸化物、炭化物及び無機残渣のうちのいずれか１つが含まれない場合もある。コンプレッサ側はエンジンの排気に曝されるわけではないので、ごく穏やかな高温、例えば１５０ないし２５０℃の程度であり、また酸素分圧も高い。これらのことより理解される通り、コンプレッサ側においては起こる反応が本質的に異なるために、タービン用の被膜がデポジットの付着を抑制することは、期待できない。コンプレッサのごとき比較的に穏やかな高温、例えば１５０ないし２５０℃程度の高温において、効果的にデポジットの付着を抑制する被膜が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりなる粒子とを含む被膜が、１５０ないし２５０℃程度においてデポジットの発生を抑制することを見出した。

【0009】

本発明に係る被膜は、１５０ないし２５０℃程度においてデポジットの発生を抑制する機器に利用される被膜であって、前記機器の内面を覆い、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む。

【0010】

本発明に係る被膜は、１５０ないし２５０℃程度において潤滑油に曝される機器における前記潤滑油に接する面を覆い、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む。

【0011】

本発明に係る被膜は、被膜中の体積比率が０体積％より大きく４０体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることが好ましい。

【0012】

本発明に係る被膜は、被膜中の体積比率が１０体積％以上４０体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることが好ましい。

【0013】

本発明に係る被膜は、被膜中の体積比率が３０体積％以上３５体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることが好ましい。

【0014】

本発明に係る過給機用部品は、過給機に組み込まれる過給機用部品であって、前記過給機において吸気路を構成する流路部品と、前記流路部品の内面を覆い、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む被膜と、を備える。

【0015】

本発明に係る過給機用部品は、過給機に組み込まれる過給機用部品であって、前記過給機において、潤滑油を含むガスが流れる吸気路を構成する流路部品と、前記流路部品の前記ガスに接する面を覆い、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む被膜と、を備える。

【0016】

本発明に係る過給機用部品において、前記被膜は、被膜中の体積比率が０体積％より大きく４０体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることが好ましい。

【0017】

本発明に係る過給機用部品において、前記被膜は、被膜中の体積比率が１０体積％以上４０体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることが好ましい。

【0018】

本発明に係る過給機用部品において、前記被膜は、被膜中の体積比率が３０体積％以上３５体積％以下の前記ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることが好ましい。

【0019】

本発明に係る過給機用部品において、好ましくは、前記流路部品は、前記過給機のコンプレッサインペラの直下流において前記吸気路を囲み、前記コンプレッサインペラが発生する前記ガスが圧縮された圧縮気に接して構成される。

【0020】

本発明に係る過給機用部品において、好ましくは、前記流路部品は、コンプレッサハウジング、シールプレート、およびケーシングよりなる群より選択された何れか一以上である。

【0021】

本発明に係る過給機用部品において、さらに好ましくは、前記被膜は、少なくとも前記圧縮気に接する面を覆う。

【0022】

本発明に係る過給機用部品において、さらに好ましくは、前記被膜は、前記圧縮気に接する面のみを覆う。

【発明の効果】

【0023】

１５０ないし２５０℃程度において潤滑油に由来して生ずる低温デポジットが過給機用部品等に付着することを防止し、あるいは抑制する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、潤滑油の昇温過程を示差熱天秤により測定した結果の一例である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態において、一例に基づくターボチャージャの模式的な断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態において、ターボチャージャからコンプレッサハウジングおよびシールプレートを取り出して示す分解断面図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態において、他の例に基づくターボチャージャの模式的な断面図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態において、ターボチャージャからコンプレッサハウジングおよびケーシングを取り出して示す分解断面図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態において、試験後に付着したデポジットにおいて固化度を比較するグラフである。

【図7】図７は、本発明の実施の形態において、試験後に付着したデポジットの組成分析の結果を示すグラフである。

【図8】図８は、本発明の実施の形態において、撥油性の評価結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の幾つかの実施形態を添付の図面を参照して以下に説明する。図面は必ずしも正確な縮尺により示されておらず、従って相互の寸法関係は図示されたものに限られないことに特に注意を要する。

【0026】

既に述べた通り、発明者らは、ニッケルないしニッケル−リン合金−ＰＴＦＥ複合被膜が、１５０ないし２５０℃程度において油の固化を抑制するという属性を有することを見出している。デポジットは、油が機器表面に付着し、これが固化することを経て発生すると推測される。すなわち油の固化を抑制するという属性に鑑みれば、かかる被膜は、１５０ないし２５０℃程度の高温に曝される機器においてデポジットの発生を抑制する用途に適すると見られる。かかる機器に該当するものにつき、本発明者らが鋭意探索したところ、レシプロエンジン用過給機のコンプレッサ側を見出した。

【0027】

レシプロエンジンのシリンダからは未燃焼の混合気が僅かに漏出する（いわゆるブローバイガス）ことが知られている。一般的にはこれをインテーク側に吸引してエンジンに還流し、エンジン内にて燃焼することで処理している。過給機がエンジンに接続されている場合には、かかるブローバイガスは吸気と共に過給機のコンプレッサに吸入され、またブローバイガスにはエンジンの潤滑油がミスト状になって含まれているので、過給機のコンプレッサ側においてデポジットが生じる。本発明者らによる観察によれば、過給機においてデポジットが生じるのはコンプレッサの直下流である。かかる部位においては、吸気が圧縮されることに基づき、吸気の圧力が上昇するとともに２００℃程度の高温が生じる。すなわちかかる部位は、本実施形態による被膜によってデポジットの付着を抑制するに好適な要件を備えている。

【0028】

ただし過給機のコンプレッサ側への使用は用途の一例に過ぎず、１５０ないし２５０℃程度であって潤滑油のごとき油に曝露される何れの機械装置にも、本実施形態は適用することができる。

【0029】

図２を参照して本実施形態による過給機１につき詳細を以下に説明する。図２において、吸気Ａを吸入して圧縮気Ａｃを発生するコンプレッサ部は左方に示されており、エネルギをエンジン排気Ｅから取り出すタービン部は右方に示されている。エンジン排気Ｅはエネルギを失って排気Ｅｄとして吐き出される。

【0030】

過給機１の全体はケーシング３に収容されており、ケーシング３は、互いに気密に組み合わされるコンプレッサハウジング５およびシールプレート７を備え、これらは吸気路を囲む流路部品である。コンプレッサインペラ１１は、コンプレッサハウジング５とシールプレート７とが囲む吸気路内に回転可能に置かれる。

【0031】

コンプレッサインペラ１１はタービンインペラ１３とシャフトにより駆動的に結合されており、これに駆動されて吸気Ａを圧縮して圧縮気Ａｃを発生し、コンプレッサスクロール流路１５に送出する。吸気Ａは、ブローバイガス等に由来する潤滑油を含むガスであり、圧縮気Ａｃには潤滑油が含まれている。なお、吸気路は、コンプレッサインペラ１１の上流側に設けられており、吸気Ａをコンプレッサインペラ１１側へ吸入する吸入口（コンプレッサインペラ１１の上流側の流路）と、コンプレッサインペラ１１の直下流側（コンプレッサインペラ１１の出口側）に設けられており、吸入口とコンプレッサスクロール流路１５とに連通し、圧縮気Ａｃを減速させてコンプレッサスクロール流路１５に送出するための環状の狭い流路（ディフューザ流路）と、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路１５と、を含んで構成されている。コンプレッサスクロール流路１５はエンジンの吸気バルブに連通しており、圧縮気Ａｃがエンジンに供給される。インペラ周囲の空気の逃げを最小にするべく、コンプレッサインペラ１１はコンプレッサハウジング５およびシールプレート７にごく近接せしめられるが、接触はしていない。

【0032】

ケーシング３は、さらにタービンハウジング９を備え、これにより気密に囲まれた排気路内にタービンインペラ１３が回転可能に置かれる。排気路はタービンスクロール流路１９を備え、これはエンジンの排気バルブに連通している。以ってエンジンの排気Ｅはタービンインペラ１３に導かれ、タービンインペラ１３にエネルギを与えた後は、エネルギを失った排気Ｅｄとして排気される。

【0033】

ケーシング３は、さらにシャフトを潤滑するための潤滑油が循環する通路を内包している。

【0034】

図３を参照するに、吸気路を構成する流路部品は、その内面を覆う被膜を備える。より詳細には、吸気路を構成する流路部品は、潤滑油を含むガスに接する面を覆う被膜を備える。コンプレッサハウジング５およびシールプレート７は、何れかのみが被膜を備えてもよいし、それぞれ第１の被膜Ｃ１，第２の被膜Ｃ３を備えてもよい。被膜は、少なくともコンプレッサインペラ１１の直下流であって圧縮気に接する面を覆う。あるいは、かかる面のみを被膜が覆っていてもよい。この場合、覆われた面以外は、流路部品の表面は露出したままにすることができる。このように、環状の狭い流路（ディフューザ流路）を流れる圧縮気に接する面を被膜で覆うことにより、圧縮気に接する面にデポジットが発生して堆積することが抑制されるので、圧縮気の流れの阻害が抑えられる。また、被膜は、コンプレッサハウジング５の内面全体（コンプレッサインペラ１１の上流側の吸入口の内面からコンプレッサスクロール流路１５の内面まで）を覆うようにしてもよい。このようにコンプレッサハウジング５の内面全体に被膜を設ける場合には、マスキング等のシール施工が容易になる。

【0035】

上述の例によれば、コンプレッサインペラ１１の直下流において、実質的にコンプレッサハウジング５およびシールプレート７のみが吸気路を囲むが、もちろん他の部材が吸気路に面することもありうる。例えば図４に例示した実施形態によれば、シールプレート７は比較的に小さく、コンプレッサインペラ１１の底面に対面する程度である。吸気路は、専らコンプレッサハウジング５およびケーシング３の左端により囲まれる。ケーシング３において、吸気路に面する部位はケーシング３の本体と一体であるが、また別体であることもありうる。

【0036】

図５を参照するに、かかる実施形態においては、シールプレート７に代わり、あるいはこれに加えて、ケーシング３に被覆が施される。すなわち、第２の被膜Ｃ３は、ケーシング３において圧縮気に接する面を覆い、第１の被膜Ｃ１はコンプレッサハウジング５において圧縮気に接する面を覆う。この場合も、かかる面のみを被膜が覆っていてもよく、覆われた面以外は、流路部品の表面は露出したままでもよい。もちろん他の部材が圧縮気に接する場合には、当該部材にも被覆を施すことができる。

【0037】

被膜Ｃ１，Ｃ３は、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレンよりなる粒子とを含む。被膜Ｃ１，Ｃ３は、ニッケルないしニッケル−リン合金と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりなる粒子と、よりなることが好ましい。ニッケルまたはニッケル−リン合金は、ニッケルが含まれていることから、主に、潤滑油に含まれる油分の酸化反応や炭化反応を抑制して、酸化物（スラッジ）や炭化物の生成を抑える機能を有している。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりなる粒子は、主に、撥油性を高めて、潤滑油の付着を抑制する機能を有している。被膜の撥油性が低い（濡れ性が良い、接触角が小さい）場合には、被膜表面に潤滑油が広く拡散して付着量が多くなるので、酸化物（スラッジ）や炭化物の生成量が多くなる。これに対して、被膜の撥油性が高い（濡れ性が悪い、接触角が大きい）場合には、被膜表面に潤滑油が広く拡散し難くなり付着量が少なくなるので、酸化物（スラッジ）や炭化物の生成量が少なくなる。

【0038】

このように、被膜Ｃ１，Ｃ３によれば、被膜表面の撥油性を高くして潤滑油の付着量を低減すると共に、被膜表面に付着した潤滑油に含まれる油分の酸化反応や炭化反応を抑えることにより、デポジットの発生を抑制可能となる。被膜Ｃ１，Ｃ３の膜厚については、例えば、５μｍから２０μｍとすることが可能である。かかる被膜の形成には公知の技術を利用することができ、例えば無電解複合めっき法が利用できる。無電解複合めっき法によれば、その手順は以下の通りである。

【0039】

対象の流路部品には、予め適宜の脱脂および酸洗がなされる。また対象面以外にめっきがなされないよう、対象面以外の表面をマスキング等によりシールしておく。

【0040】

めっき液は、ニッケル無電解めっきに利用される公知のものであって、例えば次亜リン酸および硫酸ニッケルないし塩化ニッケルを含む水溶液である。

【0041】

ＰＴＦＥよりなる粒子は、予め準備される。その粒径は１μｍ以下であり、好ましくは０．２ないし０．５μｍであり、その形状は球形ないし球形に近い不定形である。かかる粒子は、界面活性剤中に懸濁されてコロイドを成している。

【0042】

なお、めっき液、ＰＴＦＥコロイド液ともに市販のものを利用することができる。

【0043】

かかるＰＴＦＥコロイド液をめっき液に混合する。この混合比は、被膜におけるＰＴＦＥとニッケルないしニッケル−リン合金との組成比を支配する。目的とする組成比に応じて混合比を調整する。

【0044】

混合液は、めっき槽中において例えば８５ないし８８℃に保温する。加熱は、粒子の変質や凝縮を防止するべく、局部加熱を回避しうる手段によるのが好ましく、その一例は蒸気ヒータである。またＰＴＦＥ粒子がめっき面に均一に到達するのを促すべく、めっき浴は攪拌棒等によりごく穏やかに攪拌する。

【0045】

対象の流路部品は、保温された混合液中に浸漬される。これらの流路部品は鉄族元素を含む合金（例えば、ステンレス鋼等の鉄合金）よりなり、それ自体が触媒となって次亜リン酸の脱水素を促し、生じた水素がニッケルイオンを還元してニッケルめっきが成される。次亜リン酸も還元を受けてリンを生じ、通常、このリンはニッケルとの間で合金を作るが、このこと自体は本発明において本質ではない。ニッケル単体のめっきでもよく、あるいは他の元素との合金めっきでもよい。

【0046】

ＰＴＦＥ粒子は、かかるニッケルめっき中に巻き込まれ、以ってニッケルないしニッケル−リン合金−ＰＴＦＥ複合めっき被膜Ｃ１，Ｃ３が流路部品上に形成される。被膜中におけるＰＴＦＥ粒子の体積比率は、めっき液へのＰＴＦＥコロイド液の混合比に依存するが、５０体積％を超えないことが好ましい。すなわちニッケルないしニッケル−リン合金がマトリックスであり、これにＰＴＦＥ粒子が分散している。

【0047】

被膜は、被膜中の体積比率が０体積％より大きく４０体積％以下のＰＴＦＥ粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることが好ましい。被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が０体積％より大きいのは、被膜中にＰＴＦＥ粒子を含有させて撥油性を高めるためである。被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が４０体積％以下であるのは、４０体積％を超えると潤滑油に含まれる油分の酸化反応や炭化反応の反応抑制効果の低下が大きくなるからである。

【0048】

被膜は、被膜中の体積比率が１０体積％以上４０体積％以下のＰＴＦＥ粒子を含み、残部がニッケルないしニッケル−リン合金からなることがより好ましい。被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が１０体積％以上であるのは、撥油性が大きく向上するからである。

【0049】

被膜は、被膜中の体積比率が３０体積％以上３５体積％以下のＰＴＦＥ粒子を含み、残部がニッケルないしニッケルーリン合金からなることが更に好ましい。被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が３０体積％以上であるのは、撥油性を更に高めることができるからである。また、被膜中におけるＰＴＦＥ粒子の体積比率を３０体積％より小さくしてニッケルないしニッケル−リン合金の含有率を増やしても、酸化反応や炭化反応の反応抑制効果については略同じであるからである。被膜中のＰＴＦＥの体積比率が３５体積％以下であるのは、酸化反応や炭化反応の反応抑制効果をより高めることができるからである。また、被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率を３５体積％より大きくしても、撥油性については略同じであるからである。なお、被膜には、微量の不可避的不純物が含まれていてもよい。

【0050】

本実施形態による被膜の効果を検証する目的で、模擬的な試験を行った。試験は、試験体よりなる密封容器に、試料油と加圧した酸素とを封入し、これを恒温槽（オイルバス）に浸漬し、温度を保持しながら恒温槽中で容器を回転させ、容器内面への付着物を採取することによった。

【0051】

試験体としては、比較材として被膜を有さないステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４）、実施例１として１０−１５体積％のＰＴＦＥを含むニッケル−リン合金−ＰＴＦＥ複合めっき被膜を有するもの、実施例２として３０−３５体積％のＰＴＦＥを含むもの、実施例３として４０体積％のＰＴＦＥを含むもの、比較例としてＰＴＦＥのみからなる被膜を有するもの、を試験に供した。これらの被膜については、いずれもステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４）に被覆した。また、実施例１から３の被膜については、無電解複合めっき法によりニッケル−リン合金−ＰＴＦＥ複合めっき被膜を形成した。実施例１の被膜は、被膜中の体積比率が１０体積％から１５体積％のＰＴＦＥ粒子を含み、残部がニッケルーリン合金から構成されている。実施例２の被膜は、被膜中の体積比率が３０体積％から３５体積％のＰＴＦＥ粒子を含み、残部がニッケルーリン合金から構成されている。実施例３の被膜は、被膜中の体積比率が４０体積％のＰＴＦＥ粒子を含み、残部がニッケルーリン合金から構成されている。

【0052】

試料油としては、ガソリンエンジン用の一般的な潤滑油を採用したが、未使用のものと、実機において一定期間使用した使用後のものとの２種類を採用した。温度は１８０℃であり、酸素の封入圧は０．６ＭＰａであり、試験時間は２４時間であった。

【0053】

外観を観察してデポジットの付着の程度を評価した。また付着物を採取し、固形部分と液状部分とに分離してそれぞれ秤量し、以下の数式に従って固化度を算出した。固化度はデポジットの発生し易さを表す指標になりうる。

【0054】

固化度＝（固形部分）／（液状部分）
いずれの試験体においても、その内面の全面にデポジットが確認された。図６は、試験結果であって、横軸は固化度である。

【0055】

被膜のない比較材において、未使用油による試験では固化度は０．９８であって、使用後油による試験では２．６である。ＰＴＦＥよりなる被膜を有する比較例において、使用後油による試験では固化度は２．５である。すなわちＰＴＦＥ単独ではデポジットの発生を抑制する効果が認められないか、あっても僅かである。

【0056】

３０−３５体積％のＰＴＦＥを含む実施例２では、デポジットの付着は比較的に少なかった。未使用油による試験では固化度は０．５３であり、使用後油による試験では固化度は２．４である。比較材や比較例と比較して、固化度が低くなっており、デポジットの発生を抑制する効果が認められる。

【0057】

４０体積％のＰＴＦＥを含む実施例３では、デポジットの付着は比較的に少なかった。未使用油による試験では固化度は０．８０である。実施例２には劣るが、デポジットの発生を抑制する効果が認められる。

【0058】

１０−１５体積％のＰＴＦＥを含む実施例１では、デポジットの付着は比較的に少なかった。未使用油による試験では固化度は０．５０である。実施例１では、実施例２と固化度が略同じであった。また、実施例１と２とでは、固化度が略同じであるのに対して、実施例２と３とでは、固化度の増加が大きくなる傾向が認められた。すなわち、実施例１と２との間では、ＰＴＦＥ粒子の体積比率の増加に対する固化度の増加の割合が小さいのに対して、実施例２と３との間では、ＰＴＦＥ粒子の体積比率の増加に対する固化度の増加の割合が大きくなる傾向が認められた。この結果から、被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が４０体積％以下であれば、ＰＴＦＥ粒子の体積比率を増やしても固化度が小さいままであることがわかった。また、被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が４０体積％を越えると、固化度が大きくなり始めることがわかった。

【0059】

実施例１から３、比較材について、未使用油を用いたときの試験後に付着したデポジットの組成を示差熱重量分析（ＴＧ−ＤＴＡ）により評価した。示差熱重量分析（ＴＧ−ＤＴＡ）については、デポジットを室温から９００℃まで一定の昇温速度（２０℃／ｍｉｎ．）で昇温することにより行った。雰囲気ガスについては、アルゴンと酸素との混合ガスを用いた。デポジットの組成成分については、昇温する過程において、蒸発、酸化反応、炭化反応、灰化反応の各反応が進行する温度域での重量変化量を計測することにより求めた。

【0060】

図７は、試験後に付着したデポジットの組成分析の結果を示すグラフである。なお、図７において、横軸は、デポジットにおける各組成成分の含有率（質量％）を表している。デポジットは、低分子量有機成分からなる揮発分と、油分と、酸化物（スラッジ）と、炭化物と、無機残渣とから構成されている。固形部分は、酸化物（スラッジ）と炭化物と無機残渣とからなり、液状部分は、油分からなる。いずれのデポジットについても、油分を多く含み、無機残渣については僅かであった。実施例１から３では、比較材よりも、酸化物（スラッジ）及び炭化物の比率が低下しているのが認められた。実施例３では、実施例１、２よりも酸化物（スラッジ）と炭化物とを合わせた比率が大きくなった。実施例２では、実施例１よりも炭化物の比率が僅かに大きいが、酸化物（スラッジ）の比率が僅かに小さくなった。実施例２では、実施例１と、酸化物（スラッジ）と炭化物とを合わせた比率が略同じであった。

【0061】

固化度の評価結果と、デポジットの組成分析結果とから、被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が４０体積％以下では、ＰＴＦＥ粒子の体積比率を増やしても、潤滑油に含まれる油分の酸化反応や炭化反応の反応抑制効果が高いことがわかった。被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が４０体積％を超えると、酸化反応や炭化反応の反応抑制効果の低下が大きくなり始めることがわかった。

【0062】

次に、実施例１から３、及び比較材について撥油性を評価した。撥油性については、上記の試料油（未使用油）を、各被膜及び被膜を有さないステンレス鋼の表面に滴下し、試料油の拡がりの度合いで評価した。比較材では、試料油がステンレス鋼表面の略全面に拡がって付着した（撥油性が低い）。実施例１から３では、比較材よりも試料油の拡がりの度合いが抑制された（撥油性が高い）。また、実施例１から３では、実施例１が最も試料油の拡がりの度合いが大きく（撥油性が低い）、実施例２、３については、試料油の拡がりの度合いが実施例１より小さかった（撥油性が高い）。また、実施例２、３については、試料油の拡がりの度合いが略同じであり、撥油性が略同じであった。

【0063】

更に、上記の試料油（使用後油）を用いて撥油性の評価を行った。撥油性の評価方法については、試料油をマイクロピペッタで一定量被膜に滴下し、１分後の試料油の拡がり量を計測して撥油性を評価した。滴下量については７．０μＬとし、拡がり量については定規（ＪＩＳ１級品）で計測した。被膜については、実施例１、２の被膜の他に、実施例４の被膜（被膜中の体積比率が３体積％から７体積％のＰＴＦＥ粒子を含み、残部がニッケルーリン合金から構成されている被膜）と、Ｎｉメッキ被膜（ＰＴＦＥ粒子が含まれていないもの）を用いた。なお、実施例４の被膜については、実施例１から３の被膜と同様に、ステンレス鋼の表面に無電解複合めっき法によりニッケル−リン合金−ＰＴＦＥ複合めっき被膜を形成した。Ｎｉメッキ被膜については、ステンレス鋼の表面に無電解めっき法により形成した。

【0064】

図８は、撥油性の評価結果を示すグラフである。図８のグラフにおいて、横軸は、滴下１分後の試料油の拡がり量を示している。各被膜における試料油の拡がり量は、Ｎｉメッキが７．７ｍｍ、実施例４が７．２ｍｍ、実施例１が５．４ｍｍ、実施例２が４．７ｍｍであった。実施例１、２、４は、いずれもＮｉメッキよりも試料油の拡がり量が小さく、撥油性の向上が認められた。実施例１、２は、実施例４よりも試料油の拡がり量が小さくなり、撥油性が大きく向上した。また、実施例２は、実施例１よりも試料油の拡がり量が更に小さくなり、撥油性が更に向上した。

【0065】

実施例４は、Ｎｉメッキよりも試料油の拡がり量が小さいことから、被膜中にＰＴＦＥ粒子を含ませることにより、撥油性が向上することがわかった。また、Ｎｉメッキと実施例４との間では、被膜中におけるＰＴＦＥ粒子の体積比率の増加に対する試料油の拡がり量の減少の割合が小さいのに対して、実施例１と４との間では、被膜中におけるＰＴＦＥ粒子の体積比率の増加に対する試料油の拡がり量の減少の割合が大きくなった。このことから、被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率が１０体積％以上になると、撥油性の向上がより大きくなる傾向があることがわかった。

【0066】

固化度の評価結果については、被覆を有さないステンレス鋼やＰＴＦＥ単独では、油の固化を抑制する効果が認められないか、あっても僅かであり、これらと比べて実施例１ないし３はこの効果が顕著に認められ、実施例１、２では更にこの効果が顕著に認められた。また、撥油性の評価結果については、被覆を有さないステンレス鋼よりも、実施例１から３は撥油性の効果が顕著に認められ、実施例２、３では更に撥油性の効果が顕著に認められた。これらの評価結果から、実施例２の被膜が、酸化反応や炭化反応の反応抑制効果と、撥油性とがバランスされており、他の被膜よりもデポジットの発生を抑制することにおいて優れていることがわかった。

【0067】

したがって、被膜中のＰＴＦＥ粒子の体積比率は、０体積％より大きく４０体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上４０体積％以下であることがより好ましく、３０体積％以上３５体積％であることが更に好ましいことがわかった。

【0068】

本実施形態による被膜は、ニッケルないしニッケルーリン合金に含まれるニッケルにより潤滑剤に含まれる油分との酸化反応や炭化反応を抑制すると共に、ＰＴＦＥ粒子により撥油性を高めて潤滑油の付着を抑えることにより、デポジットの発生を抑制しうる。このため、かかる被膜が過給機のコンプレッサ側のデポジットの発生およびその付着を抑制する用途に適することは明らかである。したがって、潤滑油に由来して生ずる低温デポジットが、流路部品と、流路部品の潤滑油含むガスと接する面を覆うかかる被膜とを備えた過給機用部品に発生することを抑制することができる。また、かかる被膜が、１５０ないし２５０℃程度において潤滑油に曝される機器の潤滑油に接する面を覆うことにより、このような機器のデポジットの発生およびその付着を抑制可能なことも明らかである。

【0069】

好適な実施形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、当該技術分野の通常の技術を有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0070】

１５０ないし２５０℃程度において潤滑油に由来して生ずる低温デポジットが流路部品に発生すること、あるいはそれが付着することを抑制することができる、車両用過給機や船舶用過給機等の過給機用部品が提供される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】