電鋳金属材、ノズル、液体吐出ヘッド、噴霧器、ステント、篩
【課題】液体に触れ、かつ振動状態で使用される電鋳金属材において、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させる。
【解決手段】結晶粒径を５００ｎｍ以下とすることで、引張強さを大きくし、繰返し荷重に対する疲労強度を大きくし、また液体に触れた状態で振動させた場合でも、金属の溶出が抑制されるようにする。
【解決手段】結晶粒径を５００ｎｍ以下とすることで、引張強さを大きくし、繰返し荷重に対する疲労強度を大きくし、また液体に触れた状態で振動させた場合でも、金属の溶出が抑制されるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に触れ、かつ振動状態で使用される電鋳金属材、ノズル、液体吐出ヘッド、噴霧器、ステント、篩に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレート本体の前面から後面へ延びる複数のテーパのついた孔を有する振動自在孔板（ノズル板）において、プレート本体がニッケルとパラジウムの合金から構成されることが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８９９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液中に静的に浸漬した際には金属が該液中に溶出しない電鋳金属材であっても、液体に触れた状態で振動させると金属が溶出することがある。上記した従来例でいえば、例えばニッケル及びパラジウムの溶出が生じ得る。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、液体に触れ、かつ振動状態で使用される電鋳金属材において、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の電鋳金属材では、結晶粒径を５００ｎｍ以下としているので、引張強さが大きく、繰返し荷重に対する疲労強度が大きくなり、また液体に触れた状態で振動させた場合であっても、金属の溶出が抑制される。このため、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載のノズルでは、液体噴出のための振動に伴う繰返し荷重に対する疲労強度を確保しつつ、該液体中への電鋳金属の溶出に対する耐食性を向上させることができる。
【０００８】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドは、疲労強度や弾性といった機械的特性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いているので、液体吐出性能が高く、長寿命である。
【０００９】
請求項４に記載の噴霧器は、疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いているので、噴霧性能が高く、長寿命であり、かつ噴霧された液体中へのノズルの金属の溶出を防止することができる。
【００１０】
請求項５に記載のステントは、人体における管状部分、例えば血管中に用いた際に、血液中で脈動による繰返し荷重を受ける。このステントは、疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されているので、長期に渡って使用でき、かつ血液等人体中への金属の溶出を防止することができる。
【００１１】
請求項６に記載の篩では、該篩を構成する金属が、湿式で行われる微小粒子の選別・分級時に溶出することを防止できる。このため、選別・分級された微小粒子の純度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の電鋳金属材によれば、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【００１３】
請求項２に記載の電鋳金属材によれば、液体噴出のための振動に伴う繰返し荷重に対する疲労強度を確保しつつ、該液体中への電鋳金属の溶出に対する耐食性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドによれば、液体吐出性能が高く、長寿命である、という優れた効果が得られる。
【００１５】
請求項４に記載の噴霧器によれば、噴霧性能が高く、長寿命であり、かつ噴霧された液体中へのニッケルの溶出を防止することができる、という優れた効果が得られる。
【００１６】
請求項５に記載のステントによれば、長期に渡って使用でき、かつ血液等人体中への金属の溶出を防止することができる、という優れた効果が得られる。
【００１７】
請求項６に記載の篩によれば、湿式で選別・分級される微小粒子の純度を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る電鋳金属材を示す顕微鏡写真である。
【図２】比較例に係る電鋳金属材を示す顕微鏡写真である。
【図３】電鋳金属材の粒径とビッカース硬さとの関係を示す線図である。
【図４】電鋳金属材の粒径と腐食速度との関係を示す線図である。
【図５】電鋳金属材の粒径と引張応力との関係を示す線図である。
【図６】電鋳金属材の粒径と疲労強度との関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に示される顕微鏡写真において、本実施形態に係る電鋳金属材は、結晶粒径が５００ｎｍ以下とされている。この範囲には、結晶粒径が０のもの、いわゆるアモルファスも含まれる。図２は、比較例に係り、結晶粒径が５００ｎｍを超えるものの顕微鏡写真である。
【００２０】
電鋳金属材の具体例として、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｗ−Ａｕの各電鋳合金、Ｎｉの電鋳金属が挙げられる。各電鋳合金における各金属の比率は任意である。Ｎｉの電鋳金属については、耐食性を向上させる観点から、アモルファスとすることが望ましい。
【００２１】
電鋳金属材の結晶粒径を５００ｎｍ以下とすることで、図３に示されるように、該電鋳金属材のビッカース硬さは、例えば５００〜７００となる。電鋳金属材がこのような硬さを有することで、耐磨耗性が得られる。なお、硬さ試験の試験荷重は０．９８Ｎ、保持時間は１５秒である。
【００２２】
電鋳金属材が、振動のような機械的なストレスを受けながら液体と接触する環境では、金属表面でラジカル反応が生じ易く、結果として腐食し易い環境となり、通常の耐食環境ではない。しかしながら、本実施形態に係る電鋳金属材では、結晶粒径を５００ｎｍ以下と小さく設定することにより、液体に触れた状態で振動させた場合であっても、結晶粒界での腐食が発生せず、金属の溶出が抑制される。液体が、例えばアスコルビン酸のような金属を冒す還元剤を含むものや、次亜リン酸ソーダ溶液のような酸化性溶液等、ＰＨ１〜ＰＨ９までの酸・アルカリ水溶液であっても、耐食性を維持することができる。一例として、図４に、振動状態の電鋳金属材に塩水を噴霧した場合の、結晶粒径と腐食速度との関係を示す。図４から、結晶粒径が５００ｎｍ以下では、腐食速度が小さくなることがわかる。
【００２３】
また、結晶粒径を上記のように設定することで、引張強さが大きく、繰返し荷重に対する疲労強度が大きくなる。一例として、株式会社島津製作所製の電磁力式微小試験機 ＭＭＴ−１０１ＮＭ−１０を使用した、結晶粒径と引張強さとの関係（図５）、及び結晶粒径と疲労強度との関係（図６）を測定した。結晶粒径が５００ｎｍ以下で、引張強さ及び疲労強度が大きくなることがわかる。
【００２４】
このように、本実施形態に係る電鋳金属材では、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることができる。
【００２５】
本実施形態に係る電鋳金属材により、ノズルを構成することができる。このノズルは、電鋳により形成され、微細な孔が形成された、例えばノズル板である。このノズルによれば、液体噴出のための振動に伴う繰返し荷重に対する疲労強度を確保しつつ、該液体中への電鋳金属の溶出に対する耐食性を向上させることができる。
【００２６】
このノズルは、液体吐出ヘッド、噴霧器、燃料噴射用のインジェクタ、フィルタ等に適用することができる。液体吐出ヘッドでは、疲労強度や弾性といった機械的特性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いることで、液体吐出性能が高く、長寿命となる。
【００２７】
噴霧器は、例えば薬剤を経鼻・経口吸引するための吸入器（ネブライザ）に応用することができる。疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いることで、噴霧性能が高く、長寿命となり、かつ噴霧された液体中へのノズルの金属の溶出を防止することができる。
【００２８】
更に、本実施形態に係る電鋳金属材により、ステントを構成することができる。ステントは、人体における管状部分を広げた状態に保持するための網目の筒状体である。このステントを例えば血管に用いた場合、該ステントは、血液中において脈動による繰返し荷重を受ける。しかしながら、このステントは、疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されているので、長期に渡って使用でき、かつ血液等人体中への金属の溶出を防止することができる。
【００２９】
また本実施形態に係る電鋳金属材により、篩を構成することができる。この篩は、例えば電池の材料として用いられる炭素の粉末中から、金属等の不純物を取り除く場合や、トナーの分級等に広く用いられている。この篩による微小粒子の選別や分級は、酸やアルカリ等の液中で行われる場合がある（湿式）。しかしながら、本実施形態に係る篩によれば、該篩を構成する金属が、耐食性に優れた電鋳金属材で構成されているので、湿式で行われる微小粒子の選別や分級時に金属が溶出することを防止できる。このため、選別・分級された微小粒子の純度を向上させることができる。
【００３０】
本実施形態に係る電鋳金属材は、この他、液体に触れ、かつ振動状態で使用される種々の用途に適用することができる。振動下において、腐食が生じない電鋳金属材は、また硬度が高いので、例えば研磨剤の紛粒を篩う場合でも耐磨耗性を発揮し、安定して幅広い工業生産に利用できる材料として、極めて有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に触れ、かつ振動状態で使用される電鋳金属材、ノズル、液体吐出ヘッド、噴霧器、ステント、篩に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレート本体の前面から後面へ延びる複数のテーパのついた孔を有する振動自在孔板（ノズル板）において、プレート本体がニッケルとパラジウムの合金から構成されることが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８９９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液中に静的に浸漬した際には金属が該液中に溶出しない電鋳金属材であっても、液体に触れた状態で振動させると金属が溶出することがある。上記した従来例でいえば、例えばニッケル及びパラジウムの溶出が生じ得る。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、液体に触れ、かつ振動状態で使用される電鋳金属材において、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の電鋳金属材では、結晶粒径を５００ｎｍ以下としているので、引張強さが大きく、繰返し荷重に対する疲労強度が大きくなり、また液体に触れた状態で振動させた場合であっても、金属の溶出が抑制される。このため、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載のノズルでは、液体噴出のための振動に伴う繰返し荷重に対する疲労強度を確保しつつ、該液体中への電鋳金属の溶出に対する耐食性を向上させることができる。
【０００８】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドは、疲労強度や弾性といった機械的特性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いているので、液体吐出性能が高く、長寿命である。
【０００９】
請求項４に記載の噴霧器は、疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いているので、噴霧性能が高く、長寿命であり、かつ噴霧された液体中へのノズルの金属の溶出を防止することができる。
【００１０】
請求項５に記載のステントは、人体における管状部分、例えば血管中に用いた際に、血液中で脈動による繰返し荷重を受ける。このステントは、疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されているので、長期に渡って使用でき、かつ血液等人体中への金属の溶出を防止することができる。
【００１１】
請求項６に記載の篩では、該篩を構成する金属が、湿式で行われる微小粒子の選別・分級時に溶出することを防止できる。このため、選別・分級された微小粒子の純度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の電鋳金属材によれば、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【００１３】
請求項２に記載の電鋳金属材によれば、液体噴出のための振動に伴う繰返し荷重に対する疲労強度を確保しつつ、該液体中への電鋳金属の溶出に対する耐食性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドによれば、液体吐出性能が高く、長寿命である、という優れた効果が得られる。
【００１５】
請求項４に記載の噴霧器によれば、噴霧性能が高く、長寿命であり、かつ噴霧された液体中へのニッケルの溶出を防止することができる、という優れた効果が得られる。
【００１６】
請求項５に記載のステントによれば、長期に渡って使用でき、かつ血液等人体中への金属の溶出を防止することができる、という優れた効果が得られる。
【００１７】
請求項６に記載の篩によれば、湿式で選別・分級される微小粒子の純度を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る電鋳金属材を示す顕微鏡写真である。
【図２】比較例に係る電鋳金属材を示す顕微鏡写真である。
【図３】電鋳金属材の粒径とビッカース硬さとの関係を示す線図である。
【図４】電鋳金属材の粒径と腐食速度との関係を示す線図である。
【図５】電鋳金属材の粒径と引張応力との関係を示す線図である。
【図６】電鋳金属材の粒径と疲労強度との関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に示される顕微鏡写真において、本実施形態に係る電鋳金属材は、結晶粒径が５００ｎｍ以下とされている。この範囲には、結晶粒径が０のもの、いわゆるアモルファスも含まれる。図２は、比較例に係り、結晶粒径が５００ｎｍを超えるものの顕微鏡写真である。
【００２０】
電鋳金属材の具体例として、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｗ−Ａｕの各電鋳合金、Ｎｉの電鋳金属が挙げられる。各電鋳合金における各金属の比率は任意である。Ｎｉの電鋳金属については、耐食性を向上させる観点から、アモルファスとすることが望ましい。
【００２１】
電鋳金属材の結晶粒径を５００ｎｍ以下とすることで、図３に示されるように、該電鋳金属材のビッカース硬さは、例えば５００〜７００となる。電鋳金属材がこのような硬さを有することで、耐磨耗性が得られる。なお、硬さ試験の試験荷重は０．９８Ｎ、保持時間は１５秒である。
【００２２】
電鋳金属材が、振動のような機械的なストレスを受けながら液体と接触する環境では、金属表面でラジカル反応が生じ易く、結果として腐食し易い環境となり、通常の耐食環境ではない。しかしながら、本実施形態に係る電鋳金属材では、結晶粒径を５００ｎｍ以下と小さく設定することにより、液体に触れた状態で振動させた場合であっても、結晶粒界での腐食が発生せず、金属の溶出が抑制される。液体が、例えばアスコルビン酸のような金属を冒す還元剤を含むものや、次亜リン酸ソーダ溶液のような酸化性溶液等、ＰＨ１〜ＰＨ９までの酸・アルカリ水溶液であっても、耐食性を維持することができる。一例として、図４に、振動状態の電鋳金属材に塩水を噴霧した場合の、結晶粒径と腐食速度との関係を示す。図４から、結晶粒径が５００ｎｍ以下では、腐食速度が小さくなることがわかる。
【００２３】
また、結晶粒径を上記のように設定することで、引張強さが大きく、繰返し荷重に対する疲労強度が大きくなる。一例として、株式会社島津製作所製の電磁力式微小試験機 ＭＭＴ−１０１ＮＭ−１０を使用した、結晶粒径と引張強さとの関係（図５）、及び結晶粒径と疲労強度との関係（図６）を測定した。結晶粒径が５００ｎｍ以下で、引張強さ及び疲労強度が大きくなることがわかる。
【００２４】
このように、本実施形態に係る電鋳金属材では、引張強さ等の機械的特性を確保しつつ、耐食性を向上させることができる。
【００２５】
本実施形態に係る電鋳金属材により、ノズルを構成することができる。このノズルは、電鋳により形成され、微細な孔が形成された、例えばノズル板である。このノズルによれば、液体噴出のための振動に伴う繰返し荷重に対する疲労強度を確保しつつ、該液体中への電鋳金属の溶出に対する耐食性を向上させることができる。
【００２６】
このノズルは、液体吐出ヘッド、噴霧器、燃料噴射用のインジェクタ、フィルタ等に適用することができる。液体吐出ヘッドでは、疲労強度や弾性といった機械的特性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いることで、液体吐出性能が高く、長寿命となる。
【００２７】
噴霧器は、例えば薬剤を経鼻・経口吸引するための吸入器（ネブライザ）に応用することができる。疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されたノズルを用いることで、噴霧性能が高く、長寿命となり、かつ噴霧された液体中へのノズルの金属の溶出を防止することができる。
【００２８】
更に、本実施形態に係る電鋳金属材により、ステントを構成することができる。ステントは、人体における管状部分を広げた状態に保持するための網目の筒状体である。このステントを例えば血管に用いた場合、該ステントは、血液中において脈動による繰返し荷重を受ける。しかしながら、このステントは、疲労強度や弾性といった機械的特性、及び耐食性に優れた電鋳金属材で構成されているので、長期に渡って使用でき、かつ血液等人体中への金属の溶出を防止することができる。
【００２９】
また本実施形態に係る電鋳金属材により、篩を構成することができる。この篩は、例えば電池の材料として用いられる炭素の粉末中から、金属等の不純物を取り除く場合や、トナーの分級等に広く用いられている。この篩による微小粒子の選別や分級は、酸やアルカリ等の液中で行われる場合がある（湿式）。しかしながら、本実施形態に係る篩によれば、該篩を構成する金属が、耐食性に優れた電鋳金属材で構成されているので、湿式で行われる微小粒子の選別や分級時に金属が溶出することを防止できる。このため、選別・分級された微小粒子の純度を向上させることができる。
【００３０】
本実施形態に係る電鋳金属材は、この他、液体に触れ、かつ振動状態で使用される種々の用途に適用することができる。振動下において、腐食が生じない電鋳金属材は、また硬度が高いので、例えば研磨剤の紛粒を篩う場合でも耐磨耗性を発揮し、安定して幅広い工業生産に利用できる材料として、極めて有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶粒径が５００ｎｍ以下の電鋳金属材。
【請求項２】
請求項１に記載の電鋳金属材で構成されたノズル。
【請求項３】
請求項２に記載のノズルを用いた液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項２に記載のノズルを用いた噴霧器。
【請求項５】
請求項１に記載の電鋳金属材で構成されたステント。
【請求項６】
請求項１に記載の電鋳金属材で構成された篩。
【請求項１】
結晶粒径が５００ｎｍ以下の電鋳金属材。
【請求項２】
請求項１に記載の電鋳金属材で構成されたノズル。
【請求項３】
請求項２に記載のノズルを用いた液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項２に記載のノズルを用いた噴霧器。
【請求項５】
請求項１に記載の電鋳金属材で構成されたステント。
【請求項６】
請求項１に記載の電鋳金属材で構成された篩。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２４６５２６（Ｐ２０１２−２４６５２６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８０９２（Ｐ２０１１−１１８０９２）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（３９６０２６７１０）株式会社オプトニクス精密 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（３９６０２６７１０）株式会社オプトニクス精密 (34)
【Ｆターム（参考）】
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