(57)【要約】【課題】調達が比較的容易、かつ、費用面からも負担が少なく、加工面でも柔軟に適応できる材料を使い、耐摩耗性、耐腐食性、耐浸食性を改善した超音波ホーンを可能とする技術提案を行い、同超音波ホーンを組み込んだ超音波発生装置製造を目指すものである。【解決手段】所定の含有率のコバルトクロムモリブデン合金、当該コバルトクロムモリブデン合金に、冷間処理あるいは熱間処理を施した合金を、使用した超音波ホーン、及び、同超音波ホーンを組込んだ超音波発生装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含有率が、５８％から７０％のコバルトと、２４％から３２％のクロムと、４％から９％のモリブデンを含む、コバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーン。
【請求項２】
高強度加工された、請求項１のコバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーン。
【請求項３】
冷間加工、あるいは、熱間加工を利用した、請求項１、又は請求項２のコバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーン。
【請求項４】
請求項１、請求項２、又は請求項３の超音波発生装置用超音波ホーンを使用した、超音波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性、耐摩耗性、疲労強度にすぐれたコバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置の基本構成品である超音波ホーンを、提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波発生装置は、洗浄、剥離、混合、分散、分級、脱気、切断、溶着、各種検査等、様々な用途で使用されており、特に最近は、電子・電気機器、磁性製品、情報機器、バイオ・メディカル機器等、先端技術産業分野における高品質、高精度新素材の開発、微細化、高純度化、均一サイズ化といった需要に対応する各種装置・システムへの採用も、活発となっている。
【０００３】
超音波発生装置は、一般的に、電気信号を発振器によって電気的エネルギーに変換し、この電気的エネルギーを、セラミック圧電素子で構成されるコンバーターによって機械振動エネルギーに変換し、ブースターで増幅、ホーン(共鳴体)を、通して、その振動エネルギーを活用する仕組みとなっている。  このため、超音波ホーンは、振動エネルギーを最も効果的に活用可能とする形状、構造で製造され、接触する原料、溶媒等による磨耗、腐食、浸食といった要因を考慮した材料の選択が、必要となる。
【０００４】
現在、超音波発生装置の、主要構成品であるホーン用材料として、ステンレス系、チタン、アルミ、バナジウムを、主成分とするチタン系の、合金が使用される事が、主流となっている。  又、かかるホーンの性能向上、対摩耗、対腐食、対浸食性といった強度の改善のため、各種提案が成されており、例えば、効果的ホーン形状の模索（特許文献１参照）、補助的に異種材料の部品を組み込み、効率改善を目指したホーン（特許文献２参照）、あるいは、対腐食、対浸食性向上のため、ホーン基材の表面を皮膜で覆ったもの（特許文献３、特許文献４参照）、ドーピング等の表面処理を実施したホーン（特許文献５参照）等が提案されている。   あるいは、高純度微細窒化珪素粉末、窒化チタン粉末と、焼結助剤粉末を調合、成型し、高圧高温で焼成の上、ホーンを製造する（特許文献６参照）といったアプローチも、考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許公開２０１２−２１０５７８公報
【特許文献２】特許公開２０００−０７０８５４公報
【特許文献３】特許公開２０１２−００４８７１公報
【特許文献４】特許公開２００７−１１１６３６公報
【特許文献５】特許公開２００６−２４５６９５公報
【特許文献６】特許公開２００２−０９６０２４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、昨今の、先端技術産業分野における、高品質、高精度新素材の開発、微細化、高純度化、均一サイズ化、分散といった用途は、多種多様にわたり、超音波関連分散装置、微粒化装置用超音波ホーンも、当然の事ながら、多種多様な形状、サイズが、必要となり、この意味でも、超音波ホーン製造に適用される材料は、調達が容易であり、又、その加工法は、普遍的かつ柔軟に適応できるものが望ましいが、超音波ホーンの性能向上、対摩耗、対腐食、対浸食性改善のための従来の各種提案は、かかる要請を満たすものとは、なっていないのが現実である。
【０００７】
又、現在提案されている超音波ホーン用の耐摩耗性、耐腐食性、耐浸食性材料を使った合金、あるいは皮膜、表面処理は、いずれも、対象となる特定の超音波ホーン形状・型式のために準備される材料、あるいは対応処理であり、広く汎用性を有するものではなく、作業工程が複雑であり、生産効率が優れているとは言えず、コスト面からも、需要者側から、広く受け入れられているとは、言い難い状況にある。
【０００８】
さらに、前記の先端技術産業分野における、高品質、高精度新素材開発に適用される超音波ホーンを考えた場合、異物混入対策、いわゆる、コンタミネーション排除は、極めて重要な要求事項であり、当該超音波ホーン自体、あるいはその皮膜、表面処理に由来する微細粉末を、可能な限り低減する必要性があるものの、かかる要求に十分な配慮を払った提案は、なされていない状況にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記の従来技術、提案における課題を解決することを、目的とするものであり、含有率が、５８％から７０％のコバルトと、２４％から３２％のクロムと、４％から９％のモリブデンを含む、コバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーンである。
【００１０】
第二の発明は、高強度加工された、第一の発明のコバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーンである。
【００１１】
第三の発明は、冷間加工、あるいは、熱間加工を利用した、第一、又は第二の発明のコバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーンである。
【００１２】
第四の発明は、第一、第二、又は第三の発明の超音波発生装置用超音波ホーンを使用した、超音波発生装置である。
【発明の効果】
【００１３】
前記の範疇に該当するコバルトクロムモリブデン合金には、生体用あるいは工業用刃物・工具、磁性材料等に活用するため、既に丸棒材として、市場に供給されているものもあり、材料としての調達が容易であり、又、製造の面でも丸棒材を切断、削り出しすることにより、必要とする超音波ホーンを製造することが可能である。
【００１４】
又、前記に該当するコバルトクロムモリブデン合金を、超音波ホーン製造用として使用する場合も、新たな補助原料、金属等、特別な追加調合、成型、高圧高温焼成等の処置を必要とせず、その材料調達、製造コストを抑える事が可能である。
【００１５】
さらに、コバルトクロムモリブデン合金は、対損耗性にもすぐれており、当該超音波ホーン自体から発生する微細粒子を、極めて低く抑えることが可能であり、異物混入、いわゆるコンタミネーション排除の点からも、大きな効果が実証されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーン     を、組込んだ超音波発生装置の外観図である。
【図２】コバルトクロムモリブデン合金を使用した、超音波発生装置用超音波ホーンの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に本発明の実施例を図１と、図２に、基づいて説明する。
【００１８】
図１は、超音波ホーン４を装着した超音波発生装置１である。  超音波振動子２に、所定の周波数の交流電圧をかけ、発生させた超音波を増幅する、ブースター３に、共鳴体である超音波ホーン４を装着し、その振動エネルギーを、活用する仕組みとなっている。  但し、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
図２に図示する超音波発生装置超音波ホーン５は、超音波発生装置に組み込まれる形状の一例を示すものである。  但し、超音波関連分散装置・微粒化装置用超音波ホーンは、その用途・機能により、多種多様な形状、サイズが、必要となり、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００２０】
以下に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。 （あ）含有率が、５８％から７０％のコバルトと、２４％から３２％のクロムと、４％から９％のモリブデンを含む、コバルトクロムモリブデン合金を使用した、先端径５５ｍｍの超音波発生装置用超音波ホーン、及び、（い）先端径５５ｍｍの、従来技術によるチタン合金製超音波発生装置用超音波ホーンを、超音波発生装置に、装着し、純水溶液に６０ｍｍ浸漬させ、超音波発生装置を１００時間稼働し、同条件で、（あ）、（い）それぞれの超音波発生装置用超音波ホーンのエロージョンによる溶出コンタミネーションを比較した。
【００２１】
この結果、超音波処理時間１００時間で比較しても、前記の（あ）の超音波ホーンの減少量は極めて微量であり、前記の（あ）の超音波ホーンの溶出体積と前記の（い）の超音波ホーンの溶出体積との比較は、０．０１６立方センチメートル対０．８５７立方センチメートルであった。  さらに、実験後、前記の（あ）、及び（い）の超音波発生装置用超音波ホーン先端のエロージョンによる表面変化は、前記の（あ）超音波発生装置用超音波ホーンがあきらかに変化が少い結果となった。
【００２２】
前記のデータからも明確な通り、含有率が、５８％から７０％のコバルトと、２４％から３２％のクロムと、４％から９％のモリブデンを含む、コバルトクロムモリブデン合金を使用した超音波ホーンは、対摩耗、対腐食、対浸食性改善の観点から、高い効果を得ており、極めて有効であることが、実証されたと判断される。
【００２３】
具体的な実験方案としては、下記の手順を採用した。  （１）使用前の前記の（あ）、及び（い）の超音波発生装置用超音波ホーンの重量を測定する。  （２）恒温装置に純水をいれ、温度を２０℃に設定する。  （３）前記の（あ）、及び（い）の超音波発生装置用超音波ホーンを、純水溶液に先端を６０ｍｍ浸漬させて、超音波を稼働させる。  （４）超音波出力は前記の（あ）、及び（い）の超音波発生装置用超音波ホーンとも、１３００Ｗになるようにする。  （５）超音波処理前、超音波処理開始後５０時間経過時、１００時間経過時に、前記の（あ）、及び（い）の超音波発生装置用超音波ホーンを超音波発生装置から外し、その重量を測定する。  （６）重量減少分が超音波ホーンのエロージョンによる溶液中への溶出コンタミネーションになるため、この減量分を比較する。  （７）前記の（あ）、及び（い）の溶出体積を比較する。
【符号の説明】
【００２４】
１  超音波発生装置
２  超音波振動子
３  ブースター
４  超音波ホーン
５  超音波ホーン
【図１】
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【図２】
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