(57)【要約】【課題】スクリュ流体機械のシリンダ内壁面に，腐蝕等の防止に役立つ高硬度の被膜を形成する。【解決手段】スクリュ流体機械のケーシングを，Ｓｉの含有量が１wt％以下のＡｌ−Ｍｇ系合金で形成し，このケーシング１０をジルコニウム塩を含む電解液中に浸漬し，該ケーシングを陽極とした通電による火花放電を行うことにより，前記ケーシング１０内に形成されたシリンダ２０の内壁面である内周面２１（図中×印を付した範囲），吐出側端面２２（図中○印を付した範囲）に主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯの組成を有するセラミックス被膜を形成する。【選択図】図２
2009243280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉの含有量が１wt％以下のアルミニウム合金で製造したスクリュ流体機械のケーシングを電解液中に浸漬し，該ケーシングを陽極とした通電により火花放電を行うことにより，前記ケーシング内に形成されたシリンダ内壁面にアルミニウムの酸化物を組成中に含むセラミックスの被膜を析出させたことを特徴とするスクリュ流体機械用ケーシングの表面処理方法。
【請求項２】
前記電解液にジルコニウム塩を含め，前記シリンダ内壁面に主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3の組成を有するセラミックスの被膜を析出させることを特徴とする請求項１記載のスクリュ流体機械用ケーシングの表面処理方法。
【請求項３】
前記アルミニウム合金をＡｌ−Ｍｇ系合金としたことを特徴とする請求項１記載のスクリュ流体機械用ケーシングの表面処理方法。
【請求項４】
前記電解液にジルコニウム塩を含み，前記シリンダ内壁面に主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯの組成を有するセラミックスの被膜を析出させることを特徴とする請求項３記載のスクリュ流体機械ケーシングの表面処理方法。
【請求項５】
Ｓｉの含有量が１wt％以下のアルミニウム合金で製造され，電解液中における火花放電により析出されたアルミニウムの酸化物を組成中に含むセラミックスの被膜でシリンダ内壁面が被覆されていることを特徴とするスクリュ流体機械用ケーシング。
【請求項６】
前記電解液にジルコニウム塩を含み，主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3の組成を有するセラミックス被膜で前記シリンダ内壁面を被覆したことを特徴とする請求項５記載のスクリュ流体機械用ケーシング。
【請求項７】
前記アルミニウム合金をＡｌ−Ｍｇ系合金としたことを特徴とする請求項５記載のスクリュ流体機械用ケーシング。
【請求項８】
前記電解液にジルコニウム塩を含め，主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯの組成を有するセラミックスの被膜で前記シリンダ内壁面を被覆したことを特徴とする請求項７記載のスクリュ流体機械用ケーシング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリュ流体機械用ケーシングの表面処理方法及びスクリュ流体機械用ケーシングに関し，スクリュ流体機械のケーシング内に形成されたシリンダの内壁面に対する表面処理方法，及び前記表面処理が施されたスクリュ流体機械用ケーシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転式ポンプ，送風機等のスクリュ流体機械，一例としてスクリュ圧縮機１は，ケーシング１０内に形成されたシリンダ２０内に，オス，メス一対のスクリュロータ３１，３２を回転可能に収容して，両スクリュロータ３１，３２の噛み合い回転により吸入口１１より吸い込んだ被圧縮気体を圧縮して吐出口１２より吐出するように構成されている（図１，２参照）。
【０００３】
このようなスクリュ圧縮機の一例として，水噴射式のスクリュ圧縮機１は，油分を含まない圧縮気体の供給を可能とするために，油冷式スクリュ圧縮機で使用している潤滑油に代えて，冷却水を圧縮作用空間内に噴射することにより圧縮作用空間内の冷却，密封を行うことができるように構成されている。
【０００４】
従って，水噴射式のスクリュ圧縮機１では，圧縮作用空間を画成するシリンダ２０の内壁（シリンダ２０内の空間を画成する内周面２１，吐出側端面２２，吸入側端面２３）やスクリュロータ３１，３２は，前述した冷却水と接触した状態にあり，常に腐蝕の危険に曝されている。
【０００５】
そこで，このような水噴射式のスクリュ圧縮１にあっては，冷却水と接触するスクリュロータ３１，３２を合成樹脂によって形成し（特許文献１参照），ケーシング１０を鋳鉄等に比較して腐蝕の生じにくいアルミニウム合金によって形成すると共にケーシング１０内に形成される前記シリンダ２０の内壁面，すなわちスクリュロータ３１，３２の外周側に位置する内周面２１（図１，２中に×印を付けた範囲），吐出側端面２２（図２中に○印を付けた範囲），及び必要に応じて吸入側端面２３（図２中に△印を付けた範囲）に陽極酸化によりアルマイト被膜や硬質アルマイト被膜を形成する等の表面処理を行うことにより腐蝕の防止が図られている。
【０００６】
なお，スクリュ圧縮機１のシリンダ２０内壁面（２１，２２，２３）に対する処理技術に関するものではないが，陽極酸化によるアルマイト被膜の形成に代え，電解浴中でアルミニウム材を陽極として通電し，火花放電によってアルミニウム材の表面に保護被膜を形成する方法（以下，「陽極火花放電処理」という。）が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
また，このような陽極火花放電処理によって形成されたセラミックス被膜では，被膜の表面硬度が低いという課題を解決するために，ケイ酸塩及び／又は酸素酸塩を含有する第１の電解浴での火花放電により第１の被膜を形成した後，セラミックス微粒子を懸濁状態で含有する第２の電解浴での火花放電によりセラミックス微粒子を共析させた強度，耐摩耗性等に優れる第２の被膜を形成して被膜の表面硬度を上昇させることも提案されている（特許文献３の請求項１，「0004」欄，「0013」欄他）。
【０００８】
この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００４−３６５８６号公報
【特許文献２】特公昭５８−  １７２７８号公報
【特許文献３】特開平  ５−  ８６４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アルマイト処理における問題点
アルミニウムやアルミニウム合金製部材の腐蝕を防止する手法としては，これらの表面に陽極酸化によってアルマイトや硬質アルマイトの被膜を形成する表面処理が一般に行われており，このようなアルマイト処理をスクリュ圧縮機のシリンダ内壁面に適用することも提案されている。
【００１０】
しかし，このようにして形成されるアルマイトや硬質アルマイトの被膜は多孔質構造を有するものであるために，これを水噴射式スクリュ圧縮機１のシリンダ２０内壁面に形成しても，比較的早期に破壊や剥離が生じるという問題が生じる。
【００１１】
すなわち，水噴射式のスクリュ圧縮機１のケーシング１０に形成したシリンダ２０内では，スクリュロータ３１，３２が高速回転して圧縮気体や冷却水が勢いよく吸入側から吐出側に向かって流れたり，シリンダ２０の吐出側端面２２に冷却水が勢いよく衝突したりするので，多孔質で表面平滑性が低いアルマイト被膜に高圧，かつ流速の速い冷却水が接触することで被膜が浸食されて剥離するおそれがある。
【００１２】
特にシリンダ２０の吐出側端面２２は，スクリュロータ３１，３２の回転に伴い短時間で圧力変動が生じるとともに，その圧力変動の差が大きいことから，アルマイトや硬質アルマイト等の被膜に疲労破壊が生じるおそれがあり，また，吐出側に近いシリンダ２０の内壁面では，圧力が最も低い吸入空間と圧力が最も高い吐出空間（吐出口１２）とが隣接することとなるために，シリンダ２０の吐出側の内壁面（吐出側端面２２）とスクリュロータ３１，３２の吐出側端面３１ａ，３２ａとの間の隙間を圧縮空気や水が高速で流れることから，アルマイトや硬質アルマイト等の被膜の浸食が最も生じやすい部分となっている。
【００１３】
さらに，スクリュロータ３１，３２の歯先とシリンダ２０の内周面２１との間や，スクリュロータ３１，３２の吐出側端面３１ａ，３１ｂとシリンダ２０の吐出側端面２２との間は圧縮効率を向上するために極小隙間となっているが，スクリュロータ３１，３２が熱膨張などの要因でシリンダ２０の内壁面に接触すると，アルマイトや硬質アルマイトの被膜は破壊して剥離することがあり，特に，特許文献１として紹介したようにスクリュロータ３１，３２を合成樹脂によって形成する場合，冷却水と圧縮熱により合成樹脂製のスクリュロータ３１，３２が膨潤し，スクリュロータ３１，３２がシリンダ２０の内壁面と接触する可能性が更に高まり，アルマイトや硬質アルマイトなどの被膜が剥離する可能性はより一層高くなる。
【００１４】
以上のような原因によって，アルマイトや硬質アルマイトの被膜が剥がれてしまうと，冷却水と母材であるアルミニウム合金とが直接接触することとなり，ケーシング１０が腐蝕し，この腐蝕によってスクリュロータ３１，３２の吐出側端面３１ａ，３２ａとシリンダ２０の吐出側端面２２との隙間が増大したり，スクリュロータ３１，３２の歯先とシリンダ２０内周面２１との隙間が広がり圧縮効率を低下させてしまう。
【００１５】
陽極火花放電処理における問題点
このような多孔質構造を持つアルマイトや硬質アルマイトの被膜に代えて，前掲の特許文献２，３に記載された陽極火花放電処理によれば，ガラス質のセラミックス被膜を形成することができることから，陽極酸化によるアルマイト被膜の形成に代えて，陽極火花放電処理によるセラミックス被膜を形成することも考えられる。
【００１６】
しかし，陽極火花放電処理により形成されたセラミックス被膜は，被膜の表面硬度が低いために打こんや擦過による損傷に弱いことが指摘されており，（前掲の特許文献３「0004」欄），このような問題を解消するために前掲の特許文献３に記載の発明のように，第１の電解浴による火花放電処理の後，セラミックス微粒子を懸濁状態で含有する第２の電解浴での火花放電によりセラミックス微粒子を共析させた強度，耐摩耗性等に優れる第２の被膜を形成する方法を採用すれば，セラミックス被膜の形成に二段階の処理工程が必要であり，また，含有成分の異なる二種類の電解液を使用して第１の電解浴と第２の電解浴を行う必要がある等，被膜の形成作業が繁雑である。
【００１７】
また，本発明の発明者は，鋳造用のアルミニウム合金であるＡＣ４Ｃ（JIS記号：以下同じ）製のスクリュ圧縮機のシリンダ内壁面に対し，前述した陽極火花放電処理によりセラミックス被膜の形成試験を行ったところ，多孔質構造を持たないセラミックス被膜を形成することはできたものの，形成されたセラミックス被膜は硬度が低く，しかも，形成されたセラミックス被膜中には多数の空孔が形成されていることが確認された。
【００１８】
このような空孔の発生は，例えば特許文献３に記載されているように電線等の絶縁被膜としてセラミックス被膜を形成する場合には特に問題とはならないものと言えるが，スクリュ圧縮機のシリンダ内壁面の保護被膜中にこのような空孔が発生すると，空孔発生部分において被膜の強度や硬度が低下して，空孔の発生部分を基点としてキャビテーション損傷や，高圧かつ流速の速い冷却水との接触による浸食や剥離，スクリュロータとの接触等による破壊や剥離が生じることとなり，また，母材であるアルミニウム合金がこの空孔を介して冷却水と接触すれば，冷却水中の金属イオンの影響を受けて溶出する等，腐蝕の原因となる。
【００１９】
なお，鋳造によって製造されるスクリュ圧縮機のケーシングの材質としては，溶融状態で高い流動性を有し鋳造性に優れると共に，凝固時の収縮や熱間もろさも少なく，耐食性に比較的優れている，前掲のＡＣ４Ｃ等に代表されるＡｌ−Ｓｉ系合金を使用することが一般的であるが，本発明の発明者による鋭意研究の結果，アルミニウム合金中に含まれるＳｉ含有量が増加するに従い，形成される被膜の機械的特性が低下すること，アルミニウム合金中のＳｉ成分は，形成された被膜中に不純物として介在して被膜の硬度を低下させていると共に，この不純物としてのＳｉの介在が，被膜中に空孔を生じさせていることを突き止めた。
【００２０】
その一方で，形成されるセラミックス被膜に悪影響を及ぼす可能性のある合金成分を全て排し，例えば純アルミによってケーシングを製造すれば，形成される被膜中に不純物が介在することは防止できるものの，母材自体の機械的強度が低下する。
【００２１】
本発明の課題
そこで本発明は，アルミニウム合金製のスクリュ流体機械用ケーシングのシリンダ内壁面に，多孔質構造を持たず，空孔の発生がないと共に，硬度等の機械的特性においても優れたセラミックス被膜を形成することのできる表面処理方法，及び前記方法で処理されたスクリュ流体機械用ケーシングを提供することを目的とする。
【００２２】
また，本発明は上記目的に加え，前述のような優れた特性を有する被膜を，母材自体の強度，耐食性等の機械的特性を犠牲とすることなしに形成することのできるスクリュ流体機械用ケーシングの表面処理方法，及び前記方法で処理されたスクリュ流体機械用ケーシングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために，本発明のスクリュ流体機械用ケーシングの表面処理方法は，Ｓｉの含有量が１wt％以下のアルミニウム合金で製造したスクリュ流体機械１のケーシング１０を電解液中に浸漬し，該ケーシング１０を陽極とした通電による火花放電を行うことにより，前記ケーシング１０内に形成されたシリンダ２０内壁面にアルミニウムの酸化物を組成中に含むセラミックスの被膜を析出させたことを特徴とする（請求項１）。
【００２４】
前記表面処理方法において，前記電解液にジルコニウム塩を含めることが好ましく，これにより前記シリンダ２０の内壁面に主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3の組成を有するセラミックスの被膜を析出させることができる（請求項２）。
【００２５】
更に，スクリュ流体機械用ケーシング１０の材質である前記アルミニウム合金としては，これを例えばＡＣ７Ａ，ＡＤＣ５，ＡＤＣ６（いずれもJIS記号）等のＡｌ−Ｍｇ系合金とすることができる（請求項３）。
【００２６】
このようにＡｌ−Ｍｇ系合金を使用する場合において，前記電解液にジルコニウム塩を含め，前記シリンダ内壁面に主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯの組成を有するセラミックスの被膜を析出させるものとすることもできる（請求項４）。
【００２７】
また，本発明のスクリュ流体機械用ケーシング１０は，Ｓｉの含有量が１wt％以下のアルミニウム合金で製造され，電解液中における火花放電により析出されたアルミニウムの酸化物を組成中に含むセラミックスの被膜でシリンダ２０の内壁面が被覆されていることを特徴とする（請求項５）。
【００２８】
上記スクリュ流体機械１のケーシング１０において，前記電解液にジルコニウム塩を含め，主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3の組成を有するセラミックス被膜で前記シリンダ２０の内壁面を被覆するものとしても良い（請求項６）。
【００２９】
更に，スクリュ流体機械用ケーシング１０を構成する前記アルミニウム合金は，これをＡｌ−Ｍｇ系合金とすることができ（請求項７），
前記電解液にジルコニウム塩を含め，主としてＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯの組成を有するセラミックスの被膜により前記シリンダ２０の内壁面を被覆した構造としても良い（請求項８）。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明した本発明の構成により，本発明の表面処理方法及びこの表面処理方法が施されたスクリュ流体機械用ケーシング１０によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。
【００３１】
（１）シリンダ２０の内壁面に対する被膜の形成を，電解液中でケーシング１０を陽極とした火花放電（以下，「陽極火花放電処理」という。）により行ったことにより，多孔質構造を持たないセラミックス被膜を形成することができた。
【００３２】
しかも，処理対象としたスクリュ流体機械１のケーシング１０を，Ｓｉの含有量が１wt％以下であるアルミニウム合金製としたことにより，被膜中にＳｉ，その他の不純物の介在がなく，かつ，空孔が殆ど生じていないセラミックス被膜を形成することができた。
【００３３】
このように，多孔質構造を持たず，かつ，不純物の介在や空孔が形成されていないセラミックス被膜は，それ自体が高硬度である等，機械的特性に優れたものであり，例えスクリュロータ３１，３２と接触しても破壊や剥離が生じ難く，また，被膜が多孔質構造であることや，空孔を有することにより生じる各種の弊害，例えば被膜の浸食や剥離，空孔の発生部分を基点としたキャビテーション損傷，母材が空孔を介して冷却水と接触して金属イオンの影響を受けて溶出する等して生じる腐蝕の発生を解消することが可能であった。
【００３４】
更に，機械的特性に優れたセラミックス被膜を形成することができたことから，形成する被膜の薄膜化が可能となった。その結果，一般に被膜は膜厚を増すに従い厚みに不均一性が生じたり，表面平滑性が失われたりするが，このような弊害を薄膜化によって容易に解消することができた。
【００３５】
しかも，このような表面処理方法は電解液にケーシング１０を浸漬して行われることから，深孔部や複雑形状の部分でも膜厚を均一にでき，流体機械毎の性能のバラツキを小さくすることができると共に，腐蝕や剥離の基点となる薄膜部の発生を防止することができた。
【００３６】
（２）電解液中にジルコニウム塩を含めるという比較的簡単な方法により，シリンダ２０の内壁面に高硬度のＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3の組成を有するセラミックスの被膜を析出させることができた。
【００３７】
しかもこのようにして形成されるジルコニア系のセラミックス被膜は，高硬度で粘りを有することから，熱膨張率が高いアルミニウムを母材としたスクリュ流体機械１のケーシング１０に適用した場合であってもケーシング１０の熱膨張で被膜が割れることを防止できた。
【００３８】
（３）スクリュ流体機械１のケーシング１０をＡｌ−Ｍｇ系合金により形成したことにより，合金成分であるＭｇは，Ｓｉのように形成されたセラミックス被膜に空孔を形成する等の悪影響を及ぼすものではなく，また，Ｍｇは酸化により硬質被膜を形成し，形成されるセラミックス被膜に，硬度低下や空孔発生等の悪影響を及ぼすことがない。
【００３９】
一方，Ｍｇ成分を含むアルミニウム合金は，高強度で耐食性に優れる等，母材自体の機械的特性をも向上させることができ，形成されるセラミックス被膜が高硬度，高耐食性を有することと相俟ってシリンダ２０の内壁面の破損や腐蝕をより好適に防止することができた。
【００４０】
（４）更にＡｌ−Ｍｇ系合金により形成したスクリュ流体機械１のケーシング１０をジルコニウム塩を含む電解液中で陽極火花放電処理することにより，シリンダ２０の内壁面には前述したＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯを主体とした高硬度，高耐食性，高耐熱性の被膜が形成され，合金成分の影響により被膜の硬度等が低下することを防止することができた。
【００４１】
また，このようにして形成されるセラミックス被膜は，前述したように高硬度で粘りを有することから，熱膨張率が高いアルミニウムを母材としたスクリュ流体機械１のケーシング１０に適用した場合であっても，ケーシング１０の熱膨張で被膜が割れることを防止できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
次に，本発明の一実施形態につき以下説明する。
【００４３】
１．スクリュ流体機械のケーシング
（１）構造説明
本発明は，スクリュ流体機械のケーシングを処理対象とするものであり，特に水噴射式のスクリュ圧縮機１のケーシング１０に適用するに適している。
【００４４】
スクリュ圧縮機１のケーシング１０は，一般に鋳造によって形成されるもので，その内部に図１に示すようにオス，メス一対のスクリュロータ３１，３２を噛み合い状態で回転可能に収容するシリンダ２０が形成されている。
【００４５】
シリンダ２０は，図１，２に示すように，スクリュロータ３１，３２の外周側に位置する内周面２１（図１，２中に×印で示した範囲）と，スクリュロータ３１，３２の吐出側においてシリンダ２０の端部を画成する吐出側端面２２（図２中に○印で示した範囲），及びスクリュロータ３１，３２の吸入側においてシリンダ２０の端部を画成する吸入側端面２３（図２中に△印で示した範囲）によって画成された空間として構成されている。
【００４６】
（２）処理対象範囲
本発明において処理対象とするシリンダ２０の内壁面には，少なくともスクリュロータ３１，３２の外周側に位置する前記内周面２１，及びシリンダ２０の吐出側端部を画成する前記吐出側端面２２を含み，更に前述の吸入側端面２３に対して本発明の処理を行っても良い。
【００４７】
（３）材質
本発明の表面処理方法により処理対象とするスクリュ圧縮機１のケーシング１０は，これを，Ｓｉの含有量が１wt％以下のアルミニウム合金によって製造する。
【００４８】
一般に鋳造によって製造されるスクリュ圧縮機１のケーシング１０は，前述したように溶融状態で高い流動性を有し鋳造性に優れると共に，凝固時の収縮や熱間もろさも少なく，耐食性に比較的優れているＡｌ−Ｓｉ合金が使用されているが，前述したようにアルミニウム合金中のＳｉ成分は，陽極火花放電処理によって形成されるセラミックス被膜の機械的特性を低下させるものであるところ，このＳｉの含有量を１wt％以下に抑えることで，Ｈｖ５００程度を上限とする硬質アルマイトに比較して遙かに高硬度であるＨｖ６００〜１９００のセラミックス被膜を形成することができると共に，このようにして形成されたセラミックス被膜中には，不純物としてのＳｉの介在も，空孔の発生も殆ど確認できなかった。
【００４９】
一方，アルミニウム合金中のＳｉ成分は，前述したように鋳造性の改善に役立つものであることから，必要に応じて１wt％以下，好ましくは０．２wt％以下でＳｉを含有するアルミニウム合金を使用する。
【００５０】
更に，スクリュ圧縮機成型用のアルミニウム合金として，好ましくはＡｌ−Ｍｇ系合金を使用する。Ａｌ−Ｍｇ系合金は，溶解の際，溶湯表面にできる酸化被膜のために鋳造が困難であることから，鋳造によって製造するスクリュ圧縮機のケーシングの材質としては前述したＡｌ−Ｓｉ系合金の使用が一般であるが，合金成分であるＭｇは，陽極火花放電処理を行っても前述のＳｉのように形成されるセラミックス被膜の強度低下や空孔の発生等の悪影響を及ぼすものではなく，後述するようにジルコニウム塩を含む電解液によって陽極火花放電を行うことにより酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含むＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ組成のセラミックス被膜を析出させて，シリンダ内壁面を保護する保護被膜として機能する。
【００５１】
なお，Ｍｇを合金成分に含むアルミニウム合金は，それ自体が機械的特性に優れると共に，耐食性，耐熱性等が高いために，Ａｌ−Ｍｇ系合金の使用は，母材自体の機械的特性や耐食性を向上させて高硬度のセラミックス被膜の形成とも相俟ってシリンダ内壁面を摩耗や腐蝕等から保護することができるものとなっている。
【００５２】
ここで，使用するＡｌ−Ｍｇ合金のＭｇの含有量は２〜１１wt％の範囲であり，１１wt％を越えると鋳造性が著しく低下してスクリュ圧縮機１のケーシング１０の製造が困難となり，２wt％未満であると母材の機械的特性の向上が得られない。より好ましくは，Ｍｇの含有量は３．５〜５．５wt％である。
【００５３】
このような条件を満たすＡｌ−Ｍｇ合金としては，鋳物用アルミニウム合金であるＡＣ７Ａ，ダイキャスト用アルミニウム合金であるＡＤＣ５，ＡＤＣ６（いずれもJIS記号：以下同じ）を挙げることができ，特にＡＣ７Ａの使用が適している。
【００５４】
２．陽極火花放電処理
スクリュ圧縮機１のケーシング１０内に形成されたシリンダ２０の内壁面に対する本発明による表面処理は，電解液中に浸漬されたケーシング１０を陽極とした通電により電解液中で火花放電を行うことにより行われる。
【００５５】
この陽極火花放電処理に使用する電解装置は特に限定されず，既知の各種の電解装置を用いることができる。
【００５６】
また，ケーシング１０を浸漬する電解液としては，陽極火花放電に使用する既知の各種の電解液を使用することができるが，好ましくはジルコニウム塩を含む電解液を使用する。
【００５７】
使用する電解液としては，水とジルコニウム化合物，及び，アルカリ金属イオン，アンモニウムイオン，有機アルカリのいずれか１種以上を含有する電解液の使用が好ましく，一例として，水と，ジルコニウム化合物と，アルカリ金属イオン及び／又はアンモニウムイオンとを含有する電解液を好適に使用することができる。
【００５８】
電解液に含めるジルコニウム化合物は特に限定されないが，水溶性ジルコニウム化合物であることが好ましく，このような水溶性ジルコニウム化合物を使用することにより緻密な構造を有する被膜の形成が可能である。
【００５９】
また，使用する電解液は，二種以上のジルコニウム化合物を含んでいても良く，この場合，ジルコニウム化合物の少なくとも一種，より好ましくはその全てが水溶性ジルコニウム化合物であるのが好ましい。
【００６０】
この水溶性ジルコニウム化合物としては，酢酸ジルコニウム，ギ酸ジルコニウム，乳酸ジルコニウム等の有機酸のジルコニウム塩；炭酸ジルコニウム，炭酸ジルコニウムカリウム，酢酸ジルコニウムアンモニウム，シュウ酸ジルコニウムナトリウム，クエン酸ジルコニウムアンモニウム，乳酸ジルコニウムアンモニウム，グリコール酸ジルコニウムアンモニウム等のジルコニウム錯塩が使用可能であるが，使用可能な水溶性ジルコニウム化合物はこれらに限定されない。
【００６１】
特に，化学式Ｍ2ＺｒＯ（ＣＯ3）2（式中のＭはアンモニウムまたはアルカリ金属を示す。）で表される炭酸ジルコニウム化合物は，アルカリ性電解液中に溶解して安定して存続しやすい点で好ましく，このような炭酸ジルコニウム化合物としては，例えば，炭酸ジルコニウムアンモニウム，炭酸ジルコニウムカリウムが挙げられる。
【００６２】
また，ジルコニウム化合物としては，水酸化ジルコニウムも好適に用いることができる。
【００６３】
電解液中におけるジルコニウム化合物の含有量は，ジルコニウム換算で０．０００１〜５mol/Lであるのが好ましく，より好ましくは０．００１〜０．５mol/Lである。
【００６４】
このようにジルコニウム塩を含む電解液を使用した陽極火花放電により，シリンダ内壁面に形成されたセラミックス被膜をＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ等の機械的特性に優れたジルコニア系のセラミックス被膜とすることができる。
【００６５】
電解液の温度は特に限定されず，各種の温度において行うことが可能であるが，陽極火花放電処理の経済性，及び陽極となるスクリュ流体機械のケーシングが陽極火花放電処理によって溶解することを抑制できる点で１０〜６０℃の範囲として行うことが好ましく，この温度に維持するために，電解浴を冷却するものとしても良い。
【００６６】
電解処理の方法は特に限定されず，例えば直流電解法，バイポーラ電解法，パルス電解法等の既知の各種の方法を適用可能であるが，直流電解法は電解液が沸騰してしまうため経済性に優れないという欠点があり，比較的高電圧で行うバイポーラ電解法，パルス電解法の適用が好ましい。特にバイポーラ電解法では，直流成分に交流成分を重畳した電圧波形を用いるのが好ましい。
【００６７】
パルス電解法においては，直流成分または交流成分に，デューティー比０．５以下の矩形波，正弦波及び三角波からなる群から選択される少なくとも一つのパルス波を重畳した電圧波形を用いるのが好ましい。
【００６８】
電解処理の条件は，使用する上記電解液の種類，処理対象とするケーシングの材質やサイズ，形成する被膜の厚み等に応じて適宜選択することができるが，アルミニウム合金製のケーシング１０を処理対象とする本願発明において，電極には少なくとも２００Ｖ以上の電圧を印加する必要があり，一例としてアルカリ性電解液中でバイポーラ電解法またはパルス電解法により電解処理（陽極酸化処理）を行う場合，電圧波形の最大値（ピーク電圧）は，好ましくは３００〜８００Ｖであり，より好ましくは４００〜８００Ｖである。
【００６９】
電圧波形の最大値が３００Ｖ以上，特に４００Ｖ以上であると，火花放電を生じさせやすく，一方，電圧波形の最大値が８００Ｖ以上であると，形成された被膜の表面粗さが大きくなりすぎるためである。
【００７０】
本実施形態にあっては一例として６００Ｖの電圧を周波数６０Ｈｚで印加した。
【００７１】
また，電流密度は，正のピーク時が１〜２５０A/dm2の範囲とすることが好ましく，より好ましくは２０〜１５０A/dm2の範囲である。電流密度を正のピーク時で１A/dm2以上とすることにより被膜の形成速度が速くなり加工性が向上するだけでなく，アルミニウムの酸化および酸化ジルコニウムの結晶化が進みやすいためであり，一方，電流密度が正のピーク時で２５０A/dm2以上とすると，形成される被膜の表面粗度が大きくなり好ましくないためである。
【００７２】
本電解処理の際，その表面に明らかな発光現象が見られる場合がある。発光は目視で容易に確認することができる。本電解処理では，この発光を伴いながら処理を行うのが好ましい。この液中で生じる発光現象については不明な点が多く，発光については，グロー放電，アーク放電，マイクロアーク放電，プラズマ放電などと呼ばれている。これら発光が生じる際の温度は，１０００℃を上回るとされており，そのために電解液中のジルコニウムを結晶化させて析出させることができる。
【００７３】
電解処理時間は特に限定されず，所望の被膜厚さとなるように適宜選択することができるが，一例として１〜４５分間であるのが好ましく，５〜３０分間であるのがより好ましい。
【００７４】
本発明の方法により得られる被膜は，厚さを特に限定されず所望の厚さとすることができ，通常０．０１〜５００μmであるのが好ましく，０．５〜５０μmであるのが好ましい。上記範囲であると，耐衝撃性が優れたものとなり，また，電解処理の時間が長すぎて経済性に劣るということもない。本実施形態にあっては一例として処理時間を１０分として約２〜１０μm程度のセラミック被膜を形成した。
【００７５】
以上の陽極火花放電処理により，スクリュ圧縮機１のシリンダ２０内周面には，母材中のＡｌ，Ｍｇ，及び電解液中のジルコニウムにより，ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ組成を有するジルコニウムセラミックス層が形成される。
【００７６】
このジルコニウムを含有するセラミックスは，エンジニアリングセラミックスとしても知られる高硬度で靱性の高い材質であり，これにより，シリンダ内壁面の耐摩耗性や耐熱性，耐食性を飛躍的に向上させることが可能である。
【００７７】
この表面処理方法は電解液にケーシング１０を浸漬して表面処理を行うことから，深孔部や複雑形状の部分でも膜厚を均一にでき，圧縮機毎の性能のバラツキを小さくすることができ，また，このような膜厚の均一性から，腐蝕や剥離の基点となり易い薄膜部の発生を防止することができる。
【実施例】
【００７８】
以下に塩水噴霧による耐食性試験を行った結果を示す。
【００７９】
（１）実施例
実施例として，アルミニウム合金であるＡＣ７Ａ（Ｓｉ：０．２％以下，Ｍｇ：３．５〜５．５％）を使用し，これにジルコニウム塩を含む電解液によって陽極火花放電を行うことにより，表面にセラミックス被膜を３０μm（実施例１），１０μm（実施例２）の厚みで形成した試料をそれぞれ用意した。
【００８０】
（２）比較例
比較例として，アルミニウム合金であるＡＣ４Ｃ（Ｓｉ：６．５〜７．５％，Ｍｇ０．２〜０．４％）を使用し，これにジルコニウム塩を含む電解液によって陽極火花放電を行うことにより表面に厚さ３０μmのセラミックス被膜を形成した試料（比較例１），及び，同様のアルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）に対し，既知の方法によって表面に厚さ３０μmの硬質アルマイト被膜を形成した試料（比較例２）をそれぞれ用意した。
【００８１】
（３）試験方法
上記の各試料（実施例１，２，比較例１，２）に対し，塩水濃度５％の塩水を噴霧し，３５℃の温度にて２００時間，６００時間，１０００時間放置した後の表面状態を観察した。
【００８２】
（４）試験結果
上記の観察結果を表１に示す。
【表１】
2009243280.tif 000003
【００８３】
（５）試験結果の考察
硬質アルマイトの被膜を形成した比較例２の試料にあっては，２００時間の経過時に既に錆び（腐蝕）が発生していた。
【００８４】
また，陽極火花放電によりセラミックスの被膜を形成した比較例１の試料にあっては，２００時間，６００時間の経過後においては錆びの発生を確認することができず，硬質アルマイト被膜を形成した比較例２の試料に比較して高い耐食性を有することが確認できたものの，１０００時間の経過により錆びが発生していることが確認された。
【００８５】
これに対し，本願発明の方法によりセラミックス被膜を形成した実施例１，２の試料にあっては，いずれ共に１０００時間の経過後においても錆びの発生を確認することができず，このことから，母材中の合金成分を適切に調整することにより，耐食性の飛躍的な向上を得ることができることが確認できた。
【００８６】
特に，実施例２の試料にあっては，形成されたセラミックス被膜の厚みが１０μmと，比較例１の試料に形成されたセラミックス被膜に比較して１／３の厚みであるにも拘わらず，比較例２の試料に対しても高い耐食性を示していることから，本発明の表面処理方法によれば被膜の薄膜化が可能であり，被膜形成前の流体機械用ケーシングを製品の最終形状に近付けた形状とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】スクリュ圧縮機の説明図。
【図２】図１のII−II線断面図。
【符号の説明】
【００８８】
１  スクリュ圧縮機
１０  ケーシング
１１  吸入口
１２  吐出口
２０  シリンダ
２１  内周面（図中×印を付した範囲）
２２  吐出側端面（図中○印を付した範囲）
２３  吸入側端面（図中△印を付した範囲）
３１  スクリュロータ（オス）
３１ａ  吐出側端面（オスロータの）
３１ｂ  吸入側端面（オスロータの）
３２  スクリュロータ（メスロータ）
３２ａ  吐出側端面（メスロータの）
【図１】
2009243280.tif 000004
【図２】
2009243280.tif 000005