スラリー侵食条件下におけるポリウレタン、20号鋼、高クロム鋳鉄の摩耗率の比較

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高度な技術の発展に伴い、スラリーによる侵食作用によって、侵食摩耗は近代工業生産において一般的な摩耗形態となっている。異なるpH値のスラリー侵食環境下において、異なる耐摩耗材料はそれぞれ異なる耐摩耗効果を示した。どの材料がスラリーによる侵食に対してより適しているかを探るため、我々は実験によって、異なるpH値のスラリーがスプレータイプのポリウレタン材料、20号鋼、高クロム鋳鉄といった材料の摩耗率に与える影響を明らかにした。実験結果によると、スプレー型ポリウレタンコーティングは、さまざまなpH値のスラリー中においても摩耗率が低く、しかもほとんど変動しないことがわかった。これは、コーティング材料が優れた耐酸アルカリ腐食性と耐侵食摩耗性を持っていることを示しています。高クロム鋳鉄は中性およびアルカリ性のスラリー中では摩耗率が低いが、pH値が5未満になると摩耗率は急激に上昇する。したがって、高クロム鋳鉄は強酸性のスラリー中での耐摩耗性が劣る。20号鋼の摩耗率はすべての試験材料の中で最も高く、さらにpH値が7未満になるとその摩耗率は急速に上昇する。摩耗の様相に関する分析の結果、異なるpH値のスラリーによる侵食下でも、スプレータイプのポリウレタンコーティング材料の摩耗形態はすべて類似しており、明らかな違いは見られなかった。20号鋼と高クロム鋳鉄は、中性およびアルカリ性スラリー中での摩耗様式が基本的に同じであり、材料の除去は機械的な作用が主で腐食は顕著ではないため、摩耗は深刻ではない。しかし、酸性スラリー中では、pH値が低下するにつれて、20号鋼と高クロム鋳鉄の摩耗率は急速に上昇する。20号鋼は耐食性のない材料であり、スラリーの腐食性が高まるとその溶解液が増加し、その結果摩耗率も上昇する。一方、高クロム鋳鉄はある程度の耐食性を持つ材料であり、スラリーのpH値が5を超えると、材料表面に効果的な不動態皮膜が形成され、材料が腐食から守られる。しかし、pH値が5未満の場合、不動態膜が研磨剤によって破壊されると、新たな不動態膜がすぐに形成されず、その結果材料は腐食を受けることになる。腐食により材料は深刻な表面損傷を受け、組織が緩んで機械的強度が著しく低下し、砥粒の衝撃を受けると材料は容易に剥がれ落ちます。したがって、pH値が低下するにつれて、腐食と研磨剤の両方の影響により、材料の摩耗率は急速に上昇する。スプレー型ポリウレタンコーティングは、スラリーによる侵食に対して優れた耐摩耗性を持ち、特に酸性などの腐食性のあるスラリーにおいては金属材料よりも適している。したがって、スプレー型ポリウレタンコーティングは、泥水ポンプ、酸液ポンプ、水力タービンのブレードなどの機械に適しており、機械の修復材料として用いることで顕著な経済的効果をもたらすでしょう。