[发明专利]降低金属材料的疲劳裂纹进展速度的浆料和涂布有该浆料的金属材料

说明书

技术领域

本发明属于涉及金属材料的疲劳裂纹进展抑制的技术领域。

背景技术

在由于金属疲劳而发生的疲劳裂纹面内，会产生微动磨损氧化物等的异物，而在跨隙效应(也有称为楔效应的情况)下，疲劳裂纹进展速度降低这一点被普遍了解。

疲劳裂纹进展速度之所以会在跨隙效应下降低，是由于异物的混入导致裂纹前端开口位移减少。如此，应力波动每一个周期的疲劳裂纹进展速度，都与疲劳裂纹前端的开口位移密切相关。

在非专利文献1所述的、用于使疲劳裂纹进展速度降低的技术中，利用的是来自粘接剂的跨隙效应。即，作为积极地利用前述的跨隙效应而使疲劳裂纹进展速度降低的技术，提出有使用粘接剂的方法。例如记述的是，通过向铝合金的疲劳裂纹之中注入粘接剂，疲劳裂纹的开口得到抑制，疲劳裂纹进展速度降低。但是，若粘接剂一度硬化则失去流动性，因此在粘接剂刚注入后，虽然能够得到疲劳裂纹进展抑制效果，但是在粘接剂注入后若疲劳龟裂进展，则疲劳龟裂进展减速效果变弱。

为了解决非专利文献1所述的技术中的问题点，在专利文献1中，作为使跨隙效应显现的方法，记述有“一种裂纹进展防止方法，其是向机械/结构物的结构构件上发生的裂纹的前端部注入微粉，使其堵塞裂纹前端部”。具体来说，在专利文献1中公开了将粒径0.05μm的微细粒二氧化硅与墨液混合的液体对板的疲劳裂纹注入，由此，疲劳裂纹进展速度减速至1/10左右。

在非专利文献2、非专利文献3、非专利文献4中，记述有使用氧化铝替代二氧化硅的技术。具体来说，就是使粒径10～20μm左右的微细粒氧化铝与色拉油和硅脂混合而成为浆状，将此浆状的物质(氧化铝浆料)预先涂布在预想会发生疲劳操作的部分。由此，能够得到疲劳裂纹进展延迟，并且疲劳寿命增加这样的结果。

在专利文献2中，记述有一种疲劳裂纹进展抑制技术，其使用的是与非专利文献2～4有关的氧化铝浆料。在该文献中对于“作为与高硬度微细粒混合的混合对象的油的粘度”进行了规定，记述了使用5000～15000cP(5～15Pa·s)的油即可。

在该专利文献2中，虽然对于作为与微细粒混合的混合对象的油的粘度进行了规定，但是没有对浆料的粘度进行规定，因此存在的问题是，无法保护浆料向疲劳裂纹面内的进入性。

即，为了发挥含有微细粒的浆料(以下也称为微细粒浆料)中的微细粒的跨隙效应(楔效应)，微细粒浆料需要向入到疲劳裂纹面内。即使油的粘度相同，若微细粒与油的混合比率变化，则作为微细粒浆料的粘度也不同，因此只是规定油的粘度，还是无法保证微细粒浆料向疲劳裂纹面内的流动性。为了保证微细粒浆料向疲劳裂纹内的进入性，需要规定微细粒浆料的粘度。另外，在该浆料的粘度范围中，优选规定裂纹进展抑制效果高的粒径范围。但是，在专利文献2中，显示的实验结果是，只有粒径为10～20μm的一种氧化铝时的效果，不清楚哪个粒径范围的氧化铝才适当。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-57532号公报

专利文献2：日本专利第3808846号公报

非专利文献

非专利文献1：A new method of arresting fatigue crack growth by artificial wedge[Proceedings of International Conference on Fracture Mechanics in Engineering Applications，India(1979)，pp.281-293.]

非专利文献2：微细粒的楔效应带来的疲劳裂纹进展抑制[日本造船学会论文集，Vol.184(1998)，pp362-367.]

非专利文献3：Restraint of fatigue crack growth by wedge effects of fine particles[Fatigue&Fracture of Engineering Materials&Structures，Vol.23-10(2001)，pp.867-877.]

非专利文献4：氧化铝浆料涂布带来的疲劳裂纹进展的自动抑制和目测[焊接学会论文集，Vol.22-4(2004)，pp531-541]

作为使疲劳裂纹进展速度降低的方法，如果使用含有粒子的浆料(以下也称为粒子浆料)，则需要该粒子浆料向疲劳裂纹内的进入性良好。因此，需要考虑粒子浆料的粘度。此外，在该浆料的粘度范围内，优选规定为疲劳裂纹进展抑制效果大的粒径。