JP 7333934 B2 2023.8.28(12)特許公報(B2)(19)日本国特許庁(JP)(45)発行日(24)登録日

令和5年8月28日(2023.8.28)(51)国際特許分類
Ｂ２３Ｐ
6/00 (2006.01)
Ｂ２３Ｐ
6/04 (2006.01)
Ｇ０１Ｎ
3/32 (2006.01)
Ｇ０１Ｎ
21/88 (2006.01)
Ｇ０１Ｎ
21/91 (2006.01)

ＦＩ
Ｂ２３Ｐ
Ｂ２３Ｐ
Ｇ０１Ｎ
Ｇ０１Ｎ
Ｇ０１Ｎ

6/00
6/04
3/32
21/88
21/91

(11)特許番号
特許第7333934号(P7333934)
令和5年8月18日(2023.8.18)

Ａ
Ｃ
Ｚ
Ｚ
請求項の数

(73)特許権者

23（全32頁）(21)出願番号

特願2019-66089(P2019-66089)(22)出願日

平成31年3月29日(2019.3.29)

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技(62)分割の表示

特願2018-44530(P2018-44530)の

術研究所

分割
原出願日
(65)公開番号

平成26年9月25日(2014.9.25)(43)公開日

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(74)代理人特開2019-141995(P2019-141995
A)

501204525

100098545
弁理士(74)代理人

令和1年8月29日(2019.8.29)

阿部 伸一

100189717
弁理士

平成31年4月22日(2019.4.22)

審判番号

不服2022-9398(P2022-9398/J1)

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号 国

審判請求日

令和4年6月20日(2022.6.20)

立研究開発法人 海上・港湾・航空技術(31)優先権主張番号

特願2013-199185(P2013-199185)(32)優先日

平成25年9月26日(2013.9.26)(72)発明者

太田 貴章

審査請求日

高橋 一比古研究所内
合議体(33)優先権主張国・地域又は機関

審判長

鈴木 貴雄

日本国(JP)審判官

奥隅 隆

最終頁に続く(54)【発明の名称】

疲労亀裂の進展抑制ペースト、進展抑制方法、進展検出ペースト、及び進展検出方法(57)【特許請求の範囲】【請求項１】
母材の疲労亀裂の進展を抑制する進展抑制ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニウム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、前記進展抑制ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記疲労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に進入し得る粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロ
ピック性を有したペーストであり、前記粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タン
グステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素10、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、前記進展抑制ペーストの前記チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であり、前記進展抑制ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに２１０（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度が１（１／ｓ）のときに３２〜１９７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする疲労亀裂の進展抑制ペースト。
【請求項２】
母材の疲労亀裂の進展を抑制する進展抑制ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニウム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、前記進展抑制ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記疲労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に

20

(2)

JP 7333934 B2 2023.8.28

進入し得る粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロ
ピック性を有したペーストであり、前記粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タン
グステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、前記進展抑制ペーストの前記チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であり、前記進展抑制ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする疲労亀裂の進展抑制ペースト。
【請求項３】

10

前記油のチクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の疲労亀裂の進展抑制ペースト。
【請求項４】
前記油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに１４０（Ｐａ・ｓ）以上とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペースト。
【請求項５】
前記油の前記みかけ粘度ηＧを、前記せん断速度が１（１／ｓ）のときに２１〜１９７（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．５〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペース

20ト。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペーストを、前記疲労亀裂の発生が予測される前記母材の部位を特定して塗布することを特徴とする疲労亀裂の進展抑制方法。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペーストを、前記疲労亀裂が発生している前記母材の部位に塗布することを特徴とする疲労亀裂の進展抑制方法。
【請求項８】
前記疲労亀裂の開口を増大させる方向の荷重を、前記母材を含む構造物に載荷して前記

30

進展抑制ペーストを塗布することを特徴とする請求項７に記載の疲労亀裂の進展抑制方法。
【請求項９】
前記進展抑制ペーストの塗布する厚さを、前記母材の板厚に応じて比例的に変えたことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制方法。
【請求項１０】前記進展抑制ペーストの塗布する前記厚さを、前記母材の前記板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５ｍｍ以上とし、前記板厚が５〜２００ｍｍの場合には前記母材の前記板厚の１／１０以上とし、前記板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項９に記載の疲労亀裂の進展抑制方法。
【請求項１１】40

母材の疲労亀裂の進展を検出する進展検出ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニウム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、前記進展検出ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記疲労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に進入し得る粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロ
ピック性を有したペーストであり、前記粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タン
グステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、前記進展検出ペーストの前記チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６

50

(3)

JP 7333934 B2 2023.8.28〜１．２であり、前記進展検出ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに２１０（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度が１（１／ｓ）のときに３２〜１９７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする疲労亀裂の進展検出ペースト。
【請求項１２】
母材の疲労亀裂の進展を検出する進展検出ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニウム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、前記進展検出ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記疲労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に進入し得る粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロ
ピック性を有したペーストであり、前記粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケ

10

イ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タン
グステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、前記進展検出ペーストの前記チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であり、前記進展検出ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする疲労亀裂の進展検出ペースト。
【請求項１３】
前記粒子を、淡色又は透明の前記アルミナを含むセラミックス粒子としたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の疲労亀裂の進展検出ペースト。

20【請求項１４】
前記油のチクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２である
ことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペー
スト。
【請求項１５】
前記油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに１４０（Ｐａ・ｓ）以上とすることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペースト。
【請求項１６】
前記油の前記みかけ粘度ηＧを、前記せん断速度が１（１／ｓ）のときに２１〜１９７

30（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．５〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペースト。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペーストを、前記疲
労亀裂の発生が予測される前記母材の部位を特定して塗布することを特徴とする疲労亀裂の進展検出方法。
【請求項１８】
請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペーストを、前記疲
労亀裂の発生している前記母材の部位に塗布することを特徴とする疲労亀裂の進展検出方

40法。
【請求項１９】
前記疲労亀裂の開口を増大させる方向の荷重を、前記母材を含む構造物に載荷して前記進展検出ペーストを塗布することを特徴とする請求項１８に記載の疲労亀裂の進展検出方法。
【請求項２０】
前記母材に塗布した前記進展検出ペーストの前記疲労亀裂に対応した表面部分が、前記
疲労亀裂の進展に伴い変色することにより、疲労亀裂の進展を判断することを特徴とする
請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出方法。
【請求項２１】50

(4)JP 7333934 B2 2023.8.28

前記進展検出ペーストの塗布する厚さを、前記母材の板厚に応じて比例的に変えたことを特徴とする請求項１７から請求項２０のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出方法。
【請求項２２】前記進展検出ペーストの塗布する前記厚さを、前記母材の前記板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５ｍｍ以上とし、前記板厚が５〜２００ｍｍの場合には前記母材の前記板厚の１／１０以上とし、前記板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項２１に記載の疲労亀裂の進展検出方法。
【請求項２３】前記進展検出ペーストを用いて、前記母材の前記疲労亀裂の進展の抑制も行うことを特徴とする請求項１７から請求項２２のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出方法。

10【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、船舶、海洋構造物、橋梁、圧力容器、車両、航空機又は工作機械等の構造物において、疲労亀裂の発生及び進展が懸念される箇所並びに疲労亀裂の発生及び進展が認められた箇所に対して適用する疲労亀裂の進展抑制ペースト、進展抑制方法、進展検出ペースト、及び進展検出方法に関する。
【背景技術】【０００２】
船舶、海洋構造物、橋梁等の各種金属製構造物の損傷に占める疲労損傷の割合は高く、20維持管理における疲労損傷対策が必須となるが、構造物の老朽化や耐用年数の延長による損傷件数の増大に伴い、より効率的で省力化可能な補修方法や補修ツールが求められている。また、疲労亀裂が生じていなくても、応力集中等により疲労亀裂の発生が懸念される箇所については、発生直後の初期亀裂に対してその進展を抑制したり早期にかつ効果的に検出したりするための方策を予め施しておくことは、構造物のメンテナンスや安全性を考える上で極めて重要である。
一方、各種構造物の疲労亀裂の検査は、現状、その殆どが目視検査に依っているが、実構造物における検査環境は想像以上に厳しく、スペースや時間が限られることはもとより、電源や照明設備を期待できない場合も多いため、溶接部等の複雑形状部分に生じた疲労
亀裂を現場で発見し、その寸法を把握することは容易でない。

30【０００３】
本出願人は、母材の硬度以上の硬度を有する粒子と粘性を有する油とが混合されたペーストを準備し、母材の所望の個所にペーストを塗布することで、母材に生じた疲労亀裂の内部に流入した粒子がくさびとして作用し、疲労亀裂の進展を抑制するとともに、亀裂面の母材を強く圧迫して研削することにより生じた黒色の母材粉が、ペーストの表面に移動して生じた色彩の変化によって、比較的初期の段階においても目視により容易に疲労亀裂を検出することができる疲労亀裂の検出方法及び進展抑制方法等を既に提案している（特許文献１）。
また、本出願人は、流動性を有する疲労亀裂検出・進展抑制剤を金属製基材の表面上に塗布し、さらにこの疲労亀裂検出・進展抑制剤層の表面に薄膜被覆を形成することのでき40

るプライマー樹脂組成物を塗布し薄膜被覆を形成させることにより多層被膜を形成することで、施工後も安定して機能を果たし、かつ視認性の向上した疲労亀裂検出・進展抑制方法を既に提案している（特許文献２）。
【先行技術文献】【特許文献】【０００４】【文献】特許第３８０８８４６号公報
特許第５２５７８８２号公報【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】

50

(5)

JP 7333934 B2 2023.8.28【０００５】
本出願人が既に提案している疲労亀裂検出・進展抑制方法に用いるペースト（疲労亀裂検出・進展抑制剤）を、実際の各種構造物に用いる場合には、母材の鉛直面に塗布してもタレを生じることなく形状や均質性を保持するだけの高粘度が要求される反面、疲労亀裂の発生や進展に対しては、十分な流動性を有する低粘度が要求される。
【０００６】
そこで本発明は、疲労亀裂の無いせん断速度が極小の箇所では高粘度であり、疲労亀裂の発生、伝播や疲労亀裂の開閉挙動に伴いせん断速度が上がった箇所では低粘度となる疲
労亀裂の進展抑制ペースト、及び進展検出ペーストを提供するとともに、疲労亀裂の進展抑制方法、及び進展検出方法を提供することを目的とする。

10【課題を解決するための手段】【０００７】
請求項１記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展抑制ペーストにおいては、母材の疲労亀裂の進展を抑制する進展抑制ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニウ
ム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、進展抑制ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記疲
労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に進入し得る粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロピック性を有したペーストであり、粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、超硬合金、20

窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、進展抑制ペーストのチク
ソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であり、進展抑制ペー
ストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに２１０（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度が１（１／ｓ）のときに３２〜１９７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることで、疲労亀裂が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材表面において形状や均質性を保持し、疲労亀裂が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん断速度が上がった箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂内に粒子が進入しやす
くなり、疲労亀裂に進入した粒子が疲労亀裂の開閉口の動作による母材からの圧縮力によ30って砕け、砕けた粒子がより小粒径の細かい粒子となって疲労亀裂の深部に進入し、くさび効果によって疲労亀裂進展を抑制できる。また、粒子と混合する流体として、チクソト
ロピック性を有した油を用いることで、粒子の混合比率にかかわらず、チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることが可能となる。
【０００８】
請求項２記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展抑制ペーストにおいては、母材の疲労亀裂の進展を抑制する進展抑制ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニウ
ム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、進展抑制ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記疲
労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に進入し得る粒子と40

油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロピック性を有したペーストであり、粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、進展抑制ペーストのチク
ソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であり、進展抑制ペー
ストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることで、疲労亀裂が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材表面にお

50

(6)

JP 7333934 B2 2023.8.28

いて形状や均質性を保持し、疲労亀裂が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん断速度が上がった箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂内に粒子が進入しやすくなり、疲労亀裂に進入した粒子が疲労亀裂の開閉口の動作による母材からの圧縮力によって砕け、砕けた粒子がより小粒径の細かい粒子となって疲労亀裂の深部に進入し、くさび効果によって疲労亀裂進展を抑制できる。また、進展抑制ペーストのみかけ粘度
ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂に進入した粒子によって疲
労亀裂進展を抑制できる。また、粒子と混合する流体として、チクソトロピック性を有した油を用いることで、粒子の混合比率にかかわらず、チクソトロピック性を有した進展抑10制ペーストとすることが可能となる。
【０００９】
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の疲労亀裂の進展抑制ペースト
において、油のチクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であることを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることができ、疲労亀裂の進展を抑制する進展抑制ペーストとして適したものにできる。
【００１０】
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペーストにおいて、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに１20

４０（Ｐａ・ｓ）以上とすることを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることができ、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる。
【００１１】
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペーストにおいて、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が１（１／ｓ）のときに２１〜
１９７（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．５〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることができ、疲労亀裂の近30

傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展を抑制できる。
【００１２】
請求項６記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展抑制方法においては、請求項１から請求項５のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペーストを、疲労亀裂の発生が予測される母材の部位を特定して塗布することを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できるため、あらかじめ疲労亀裂発生が予測される部位に塗布しておくことができ、疲労亀裂が発生した場合には、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展40を抑制できる。
【００１３】
請求項７記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展抑制方法においては、請求項１から請求項５のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制ペーストを、疲労亀裂が発生している母材の部位に塗布することを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、疲労亀裂が発生した部位に塗布することで、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展を抑制できる。
【００１４】
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載の疲労亀裂の進展抑制方法において、疲労亀

50

(7)

JP 7333934 B2 2023.8.28

裂の開口を増大させる方向の荷重を、母材を含む構造物に載荷して進展抑制ペーストを塗布することを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、繰り返し荷重に伴う疲労亀裂の開閉口によるポンプ作用や毛細管現象によってペーストが疲労亀裂内に徐々に流入していくのを待つことなく、疲労亀裂が大きく開口した状態で塗布することで、相当量の粒子が疲労亀裂内に流入するため、進展抑制効果の発現を早めることができる。
【００１５】
請求項９記載の本発明は、請求項６から請求項８のいずれかに記載の疲労亀裂の進展抑制方法において、進展抑制ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚に応じて比例的に変えたことを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、母材に発生した疲労亀裂内に進入する進展抑制ペーストの量を適正なものとすることができる。

10【００１６】
請求項１０記載の本発明は、請求項９に記載の疲労亀裂の進展抑制方法において、進展抑制ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５ｍｍ以上とし、板厚が５〜２００ｍｍの場合には母材の板厚の１／１０以上とし、板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍ以上としたことを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、母材に発生した疲労亀裂の最先端部近傍まで進展抑制ペーストを十分に行き渡らせることができる。
【００１７】
請求項１１記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展検出ペーストにおいては、母材の疲
労亀裂の進展を検出する進展検出ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニ

20ウム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、進展検出ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記
疲労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に進入し得る粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロピック性を有したペーストであり、粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、
炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、進展検出ペーストのチ
クソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であり、進展検出ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに２１０（Ｐａ・ｓ）

30

以上、せん断速度が１（１／ｓ）のときに３２〜１９７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、チクソトロピック性を有した進展検出ペース
トとすることで、疲労亀裂が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材表面において形状や均質性を保持し、疲労亀裂が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん
断速度が上がった箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂内で発生する黒色物質によって疲労亀裂を検出できる。また、粒子と混合する流体として、チクソトロピック性を有した油を用いることで、粒子の混合比率にかかわらず、チクソトロピック性を有した進展検出ペーストとすることが可能となる。
【００１８】
請求項１２記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展検出ペーストにおいては、母材の疲40

労亀裂の進展を検出する進展検出ペーストであって、前記母材の材料が鉄、鋼、アルミニ
ウム合金、チタン合金、セラミックス、樹脂、又は繊維強化樹脂のいずれかであり、進展検出ペーストが、前記疲労亀裂の開閉口の動作に伴う前記母材からの圧縮力によって前記
疲労亀裂内で負けてつぶれて変形はしないが砕けて前記疲労亀裂の深部に進入し得る粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロピック性を有したペーストであり、粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、
炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維のうちの１種以上を含む粒径を１０〜２０μｍに分級した粒子であり、進展検出ペーストのチ
クソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であり、進展検出ペ

50

(8)

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ーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする。請求項１２に記載の本発明によれば、チクソトロピック性を有した進展検出
ペーストとすることで、疲労亀裂が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材表面
において形状や均質性を保持し、疲労亀裂が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん断速度が上がった箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂内で発生する黒色物質によって疲労亀裂を検出できる。また、進展検出
ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ・ｓ）とすること
で、疲労亀裂の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂内に10

粒子が進入し、疲労亀裂内で発生する黒色物質によって疲労亀裂を検出できる。また、粒子と混合する流体として、チクソトロピック性を有した油を用いることで、粒子の混合比率にかかわらず、チクソトロピック性を有した進展検出ペーストとすることが可能となる。
【００１９】
請求項１３記載の本発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の疲労亀裂の進展検出ペーストにおいて、粒子を、淡色又は透明のアルミナを含むセラミックス粒子としたことを特徴とする。請求項１３に記載の本発明によれば、黒色物質とのコントラストによって目視による検出が容易となる。
【００２０】
請求項１４記載の本発明は、請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の疲労亀裂の20

進展検出ペーストにおいて、油のチクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．６〜１．２であることを特徴とする。請求項１４に記載の本発明によれば、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展検出ペーストとすることができ、疲労亀裂の進展を検出する進展検出ペーストとして適したものにできる。
【００２１】
請求項１５記載の本発明は、請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペーストにおいて、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに１４０（Ｐａ・ｓ）以上とすることを特徴とする。請求項１５に記載の本発明によれ
ば、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展検出ペーストとすることができ、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子30を均質に保持できる。
【００２２】
請求項１６記載の本発明は、請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペーストにおいて、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が１（１／ｓ）のときに
２１〜１９７（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．５〜４．７（Ｐａ・ｓ）としたことを特徴とする。請求項１６に記載の本発明によれば、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展検出ペーストとすることができ、疲労亀裂の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂に進入した粒子によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂を検出できる。
【００２３】

40

請求項１７記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展検出方法においては、請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペーストを、疲労亀裂の発生が予測される母材の部位を特定して塗布することを特徴とする。請求項１７に記載の本発明によれば、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できるため、あらかじめ疲労亀裂発生が予測される部位に塗布しておくことができ、疲労亀裂が発生した場合には、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂を検出できる。
【００２４】
請求項１８記載の本発明に対応した疲労亀裂の進展検出方法においては、請求項１１か

50

(9)

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ら請求項１６のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出ペーストを、疲労亀裂の発生している母材の部位に塗布することを特徴とする。請求項１８に記載の本発明によれば、疲労亀裂が発生した部位に塗布することで、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂を検出できる。
【００２５】
請求項１９記載の本発明は、請求項１８に記載の疲労亀裂の進展検出方法において、疲
労亀裂の開口を増大させる方向の荷重を、母材を含む構造物に載荷して進展検出ペーストを塗布することを特徴とする。請求項１９に記載の本発明によれば、繰り返し荷重に伴う疲労亀裂の開閉口によるポンプ作用や毛細管現象によってペーストが疲労亀裂内に徐々に10

流入していくのを待つことなく、疲労亀裂が大きく開口した状態で塗布することで、相当量の粒子が疲労亀裂内に流入するため、疲労亀裂に進入した粒子の亀裂面研削作用による黒色物質の発生を早め、疲労亀裂を早期にかつ効果的に検出できる。
【００２６】
請求項２０記載の本発明は、請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出方法において、母材に塗布した進展検出ペーストの疲労亀裂に対応した表面部分
が、疲労亀裂の進展に伴い変色することにより、疲労亀裂の進展を判断することを特徴とする。請求項２０に記載の本発明によれば、目視による疲労亀裂検出を容易に行うことができる。
【００２７】

20

請求項２１記載の本発明は、請求項１７から請求項２０のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出方法において、進展検出ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚に応じて比例的に変えたことを特徴とする。請求項２１に記載の本発明によれば、母材に発生した疲労亀裂内に進入する進展検出ペーストの量を適正なものとすることができる。
【００２８】
請求項２２記載の本発明は、請求項２１に記載の疲労亀裂の進展検出方法において、進展検出ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５ｍｍ以上とし、板厚が５〜２００ｍｍの場合には母材の板厚の１／１０以上とし、板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍ以上としたことを特徴とする。請求項２２に記載の本発明によれ
ば、母材に発生した疲労亀裂の最先端部近傍まで進展検出ペーストを十分に行き渡らせる30ことができる。
【００２９】
請求項２３記載の本発明は、請求項１７から請求項２２のいずれかに記載の疲労亀裂の進展検出方法において、進展検出ペーストを用いて、母材の疲労亀裂の進展の抑制も行うことを特徴とする。請求項２３に記載の本発明によれば、疲労亀裂進展の検出だけでなく、くさび効果による疲労亀裂進展の抑制も行うことができる。
【発明の効果】【００３０】
本発明の疲労亀裂の進展抑制ペーストによれば、粒子と油とを混合した鉛直面に塗布しても自重で垂れることのないチクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることで40、疲労亀裂が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材表面において形状や均質性を保持し、疲労亀裂が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん断速度が上がった箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂内に粒子が進入しやすくなり、疲
労亀裂に進入した粒子が疲労亀裂の開閉口の動作による母材からの圧縮力によって砕け、砕けた粒子がより小粒径の細かい粒子となって疲労亀裂の深部に進入し、くさび効果によって疲労亀裂進展を抑制できる。また、粒子と混合する流体として、チクソトロピック性を有した油を用いることで、粒子の混合比率にかかわらず、チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることが可能となる。また、進展抑制ペーストのチクソトロピック
性を表すチクソトロピー指数ＴＩを、０．６〜１．２とすることで、疲労亀裂の進展を抑制する進展抑制ペーストとして適している。また、進展抑制ペーストのみかけ粘度ηＰを

50

(10)

JP 7333934 B2 2023.8.28、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに２１０（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度が１（１／ｓ）のときに３２〜１９７（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる。また、粒子を、粒径を１０〜２０μｍに分級することで、疲労亀裂内への進入効果及び進入した粒子によるくさび効果が高く、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展を抑制できる。また、粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホ
ウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イッ
トリア、酸化チタン、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維の１種以上を含むことで、母材との関係で、これらの材料を単独又は混合して用いることができる。
【００３１】

10

また、進展抑制ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展を抑制できる。
【００３２】
また、油のチクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩを、０．６〜１．２とした場合には、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることができ、疲労亀裂の進展を抑制する進展抑制ペーストとして適したものにできる。
【００３３】

20

また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに１４０（Ｐａ・ｓ）以上とする場合には、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることができ、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる。
【００３４】
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が１（１／ｓ）のときに２１〜１９７（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．５〜４．７（Ｐａ・ｓ）とした場合には、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとすることができ、疲労亀裂の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展を抑制できる。

30【００３５】
本発明の疲労亀裂の進展抑制方法によれば、疲労亀裂の発生が予測される母材の部位を特定して塗布することで、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できるため、あらかじめ疲労亀裂発生が予測される部位に塗布しておくことができ、疲労亀裂が発生した場合には、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展を抑制できる。
【００３６】
本発明の疲労亀裂の進展抑制方法によれば、疲労亀裂が発生している母材の部位に塗布することで、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すた

40

め、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって疲労亀裂進展を抑制できる。
【００３７】
また、疲労亀裂の開口を増大させる方向の荷重を、母材を含む構造物に載荷して進展抑制ペーストを塗布する場合には、繰り返し荷重に伴う疲労亀裂の開閉口によるポンプ作用や毛細管現象によってペーストが疲労亀裂内に徐々に流入していくのを待つことなく、疲
労亀裂が大きく開口した状態で塗布することで、相当量の粒子が疲労亀裂内に流入するため、進展抑制効果の発現を早めることができる。
【００３８】
また、進展抑制ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚に応じて比例的に変えた場合に

50

(11)

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は、母材に発生した疲労亀裂内に進入する進展抑制ペーストの量を適正なものとすることができる。
【００３９】
また、進展抑制ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５ｍｍ以上とし、板厚が５〜２００ｍｍの場合には母材の板厚の１／１０以上とし、板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍ以上とした場合には、母材に発生した疲労亀裂の最先端部近傍まで進展抑制ペーストを十分に行き渡らせることができる。
【００４０】
本発明の疲労亀裂の進展検出ペーストによれば、チクソトロピック性を有した進展検出
ペーストとすることで、疲労亀裂が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材表面

10において形状や均質性を保持し、疲労亀裂が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん断速度が上がった箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂内で発生する黒色物質によって疲労亀裂を検出できる。また、粒子と混合する流体として、チクソトロピック性を有した油を用いることで、粒子の混合比率にかかわらず、チクソトロピック性を有した進展検出ペーストとすることが可能となる。また、進展検出ペーストのチクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩを、０．６〜１．２とすることで、疲労亀裂の進展を検出する進展検出ペーストとして適している。また、進展検出ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに２１０（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度が１（１／ｓ）のときに３２〜１９７（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質20に保持できる。また、粒子を、粒径を１０〜２０μｍに分級することで、疲労亀裂内への粒子の進入効果及び進入した粒子による亀裂面の研削効果が高く、疲労亀裂内で発生する黒色物質によって疲労亀裂を検出できる。また、粒子が、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、
炭化タングステン、超硬合金、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、ダイヤモン
ド、炭素、及び炭素繊維の１種以上を含むことで、母材との関係で、これらの材料を単独又は混合して用いることができる。
【００４１】
また、進展検出ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度が１０（１／ｓ）のときに５．１〜３１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．７（Ｐａ30・ｓ）とすることで、疲労亀裂の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂内で発生する黒色物質によって疲労亀裂を検出できる。
【００４２】
また、粒子を、淡色又は透明のアルミナを含むセラミックス粒子とした場合には、黒色物質とのコントラストによって目視による検出が容易となる。
【００４３】
また、油のチクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩを、０．６〜１．２とした場合には、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展検出ペー
ストとすることができ、疲労亀裂の進展を検出する進展検出ペーストとして適したものに

40

できる。
【００４４】
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が０．１（１／ｓ）のときに１４０（Ｐａ・ｓ）以上とする場合には、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展検出ペーストとすることができ、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる。
【００４５】
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度が１（１／ｓ）のときに２１〜１９７（Ｐａ・ｓ）、せん断速度が１００（１／ｓ）のときに０．５〜４．７（Ｐａ・ｓ）とした場合には、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展検出ペーストと

50

(12)

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することができ、疲労亀裂の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂に進入した粒子によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂を検出できる。
【００４６】
本発明の疲労亀裂の疲労亀裂の進展検出方法によれば、進展検出ペーストを疲労亀裂の発生が予測される母材の部位を特定して塗布することで、疲労亀裂の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できるため、あらかじめ疲労亀裂発生が予測される部位に塗布しておくことができ、疲労亀裂が発生した場合には、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂を検出できる。

10【００４７】
本発明の疲労亀裂の疲労亀裂の進展検出方法によれば、疲労亀裂の発生している母材の部位に塗布することで、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂内に粒子が進入し、疲労亀裂に進入した粒子によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂を検出できる。
【００４８】
また、疲労亀裂の開口を増大させる方向の荷重を、母材を含む構造物に載荷して進展検
出ペーストを塗布する場合には、繰り返し荷重に伴う疲労亀裂の開閉口によるポンプ作用や毛細管現象によってペーストが疲労亀裂内に徐々に流入していくのを待つことなく、疲
労亀裂が大きく開口した状態で塗布することで、相当量の粒子が疲労亀裂内に流入するた20

め、疲労亀裂に進入した粒子による黒色物質の発生を早め、疲労亀裂を早期にかつ効果的に検出できる。
【００４９】
また、母材に塗布した進展検出ペーストの疲労亀裂に対応した表面部分が、疲労亀裂の進展に伴い変色することにより疲労亀裂の進展を判断する場合には、目視による疲労亀裂検出を容易に行うことができる。
【００５０】
また、進展検出ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚に応じて比例的に変えた場合には、母材に発生した疲労亀裂内に進入する進展検出ペーストの量を適正なものとすること
ができる。

30

【００５１】
また、進展検出ペーストの塗布する厚さを、母材の板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５ｍｍ以上とし、板厚が５〜２００ｍｍの場合には母材の板厚の１／１０以上とし、板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍ以上とした場合には、母材に発生した疲労亀裂の最先端部近傍まで進展検出ペーストを十分に行き渡らせることができる。
【００５２】
また、進展検出ペーストを用いて、母材の疲労亀裂の進展の抑制も行う場合には、疲労
亀裂進展の検出だけでなく、くさび効果による疲労亀裂進展の抑制も行うことができる。
【図面の簡単な説明】【００５３】

40【図１】本発明の実施形態による高チクソトロピック性を有するペーストの作用原理を示す説明図【図２】本発明の実施形態による高チクソトロピック性を有するペーストの各実施例におけるアルミナの粒径、油の構成、アルミナペーストの相対的な粘度を示す表【図３】実施例３の中粘度アルミナペーストについて粘度測定を行った結果を示す特性図【図４】実施例１におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度とスピンドルの回転速度の関係を示す特性図【図５】実施例２におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度とスピンドルの回転速度の関係を示す特性図【図６】実施例３におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度とスピンドルの回転速度

50

(13)

JP 7333934 B2 2023.8.28の関係を示す特性図【図７】実施例４におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度とスピンドルの回転速度の関係を示す特性図【図８】実施例１から実施例４におけるアルミナペーストのみかけ粘度とスピンドルの回転速度の関係を示す特性図【図９】実施例３におけるペースト粘度の０．４倍〜２．５倍におけるせん断速度別のペーストのみかけ粘度と油（流体）のみかけ粘度を示す表【図１０】同粘度範囲におけるアルミナペーストのみかけ粘度とせん断速度の関係を示す
特性図【図１１】実施例３におけるペースト粘度の０．２５倍〜４倍におけるせん断速度別のペ10ーストのみかけ粘度と油（流体）のみかけ粘度を示す表【図１２】同粘度範囲におけるアルミナペーストのみかけ粘度とせん断速度の関係を示す
特性図【図１３】実施例３におけるペースト粘度の０．１６７倍〜６倍におけるせん断速度別のペーストのみかけ粘度と油（流体）のみかけ粘度を示す表【図１４】同粘度範囲におけるアルミナペーストのみかけ粘度とせん断速度の関係を示す
特性図【図１５】疲労亀裂進展試験に用いた切欠き付き平板試験片を示す図【図１６】実施例１〜実施例４と比較例１、２についての試験結果を示す表【図１７】実施例１における疲労亀裂進展試験中のアルミナペーストの変化を示す写真

20【図１８】実施例２における疲労亀裂進展試験中のアルミナペーストの変化を示す写真【図１９】実施例３における疲労亀裂進展試験中のアルミナペーストの変化を示す写真【図２０】実施例４における疲労亀裂進展試験中のアルミナペーストの変化を示す写真【図２１】本発明の疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法の一実施形態を示す説明図【図２２】本発明の疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法に高比重の粒子を用いたペーストを適用した状態を示す模式図【図２３】本発明の疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法の他の実施形態を示す説明図【図２４】本発明の疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法で用いるペーストの塗布厚の規定を示す図【図２５】ペーストの塗布厚さを変えて行った疲労亀裂進展試験に用いた切欠き付き平板30

試験片を示す図【図２６】実施例５における疲労亀裂進展試験に用いた試験片のボルト・ナット締結及びペースト塗布仕様を示す図【図２７】実施例６及び７における疲労亀裂進展試験に用いた試験片のボルト・ナット締
結及びペースト塗布仕様を示す図【図２８】比較例３における疲労亀裂進展試験に用いた試験片のボルト・ナット締結仕様を示す図【図２９】実施例５〜実施例７と比較例３についての試験結果を示す表【図３０】実施例５〜７の疲労試験終了後にアセトンにより超音波洗浄した破面を示す写真【発明を実施するための形態】

40【００５４】
図１は本発明の実施形態による高チクソトロピック性を有するペーストの作用原理を示す説明図である。
図１（ａ）は、母材１としての金属素地の鉛直面に、母材１の硬度以上の硬度を有する
粒子又は母材１の剛性以上の剛性を有する粒子と流体とを混合した高チクソトロピック性を有するペースト２を塗布した状態を示している。疲労亀裂３が発生していない状態では、せん断速度がゼロなのでペースト２は高粘度であり、タレを生じることなく形状や均質性を保持している。
【００５５】
図１（ｂ）は、疲労亀裂３が発生して母材１の表面で開閉口を始めた疲労亀裂発生初期

50

(14)

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状態を示している。疲労亀裂３近傍のペースト２のせん断速度が上がることで、疲労亀裂
３近傍の低粘度となったペースト４は、疲労亀裂３内に進入しやすくなる。
【００５６】
図１（ｃ）は、疲労亀裂３の開閉口が盛んに行われた後の状態を示している。疲労亀裂
３の開閉口の動きの影響を受ける範囲でペースト２のせん断速度が上がって粘度が低下し、低粘度のペースト４が疲労亀裂３内に流入し、また疲労亀裂３内の黒色物質が低粘度のペースト４表面に流出しやすくなる。疲労亀裂３内に流入した低粘度のペースト４中に存在する、母材１の硬度以上の硬度を有する粒子又は母材１の剛性以上の剛性を有する粒子
は、疲労亀裂３内で、くさびとしての機能を有することで疲労亀裂３の閉動作を妨げるため、疲労亀裂３に次サイクルの引っ張り荷重が作用しても、疲労亀裂３の変位が小さく抑

10

えられ（くさび効果）、疲労亀裂３の進展が抑制される。また、引っ張り荷重が除荷されると、疲労亀裂３面と粒子との間に強い反発力が作用して、疲労亀裂３面の母材１が研削され、この研削された母材粉は顕著な黒色を呈し、疲労亀裂開閉口に伴うポンプ効果により疲労亀裂３内から滲み出て発色する。
一方、疲労亀裂３からある程度離れた所にあるペースト２は高粘度のままなので、ペー
スト２全体としてはタレを生じることなく形状は保持される。
【００５７】
このように、母材１の硬度以上の硬度を有する粒子又は母材１の剛性以上の剛性を有する粒子と流体とを混合した高チクソトロピック性を有したペーストとすることで、疲労亀裂３が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材１表面において形状や均質性を保20持し、疲労亀裂３が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん断速度が上がった
箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂３内に粒子が進入しやすくなり、疲
労亀裂３内に進入した粒子のくさび効果によって疲労亀裂３の進展を抑制できる。
従って、高チクソトロピック性を有したペーストを、母材１の疲労亀裂３の進展を抑制
する進展抑制ペーストとして用いることができる。母材１の硬度以上の硬度を有する粒子又は母材１の剛性以上の剛性を有する粒子を用いることにより、疲労亀裂３が発生して開閉口を始め母材１により粒子が荷重を受けても、粒子の硬度や剛性が母材１の硬度や剛性に比べて優っているため、くさび効果を有効に発揮することが可能となる。
【００５８】
また、母材１の硬度以上の硬度を有する粒子又は母材１の剛性以上の剛性を有する粒子

30と流体とを混合した高チクソトロピック性を有したペーストとすることで、疲労亀裂３が無い箇所では高粘度でタレを生じることなく母材１表面において形状や均質性を保持し、疲労亀裂３が発生して開閉口を始めると疲労亀裂口近傍でのせん断速度が上がった箇所では粘度が低下して流動性が増すことで疲労亀裂３内に粒子が進入し、疲労亀裂３内でくさびとしての機能を発現した粒子が疲労亀裂３面を強く圧迫して研削することにより疲労亀裂３内で発生する黒色物質が、粘度が低下して流動性を増したペースト４と共にペースト
表面まで輸送されて黒く発色することによって疲労亀裂３を目視検出できる。
従って、高チクソトロピック性を有したペーストを、母材１の疲労亀裂３の進展を検出する進展検出ペーストとして用いることができる。
なお、均質性とはペースト中における粒子の分布や粒径の分布が均質であること等を言40っており、高粘度の油が粒子をしっかりと保持したり、油だけが粒子を残してタレ落ちた
り、粒径分布が偏在して来ることのないこと等を指している。
【実施例】【００５９】
図２は本発明の実施形態による高チクソトロピック性を有するペーストの各実施例におけるアルミナの粒径、油の構成、アルミナペーストの相対的な粘度を示す表である。
微細粒としては、粒径をメッシュサイズ１０μｍ及び２０μｍの２種類のふるいを用いて平均粒径１５．２μｍに揃えたアルミナ粒子（見掛密度１．２g／cｍ３）を用いた。これを適量の白色シリコーングリース、又は白色シリコーングリースと透明シリコーンオイ
ルの混合物と十分に撹拌混合し、鉛直面でもタレを生じない程度のペースト状に調整した。

50

(15)

JP 7333934 B2 2023.8.28【００６０】
図３は実施例３の中粘度アルミナペーストについて粘度測定を行った結果を示す特性図である。図３では、みかけ粘度ηPとせん断速度Ｄの関係を示している。
粘度測定には、レオメーター（Ｒｅｏｌｏｇｉｃａ

ｌｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＶＡ

Ｒ−５０、Ｃ２５−４°スピンドル）を用いた。
図３において、白丸はペースト試料を−４０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を、黒丸はペースト試料を８０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を示している。また、破線細線は白丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線、実線細線は黒丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線を示している。
図３に示す通り、−４０℃と８０℃での保存温度の違いによる影響は殆ど認められなか10った。元々シリコーングリースの粘度の温度依存性は非常に小さいので、本実施例による
アルミナペーストは、低温・高温の環境下においても疲労亀裂３の進展の抑制及び目視検出の機能発現が期待できる。
【００６１】
一方、アルミナペーストのみかけ粘度ηPはせん断速度（ずり速度）Ｄに大きく依存しており、プロット点はすべて両対数座標上で右下がり（傾き約−０．８）の直線上にほぼ位置している。アルミナペーストは、このように低せん断速度域では相対的に高粘度、高せん断速度域では相対的に低粘度となる特性（広義のチクソトロピック特性（揺変性）、擬塑性）を有するため、鉛直面等にそのまま塗布しても自重で垂れることなく塗布時の形状を保ち続け、施工性及び形状安定性に優れている。一方、アルミナペーストは、母材１に20

疲労亀裂３が生じてその開閉口挙動の影響で疲労亀裂３近傍のペーストのせん断速度Ｄが上がると局所的に粘度が下がって流動性が増し、疲労亀裂進展抑制機能及び目視検出機能を発現しやすくなる。
【００６２】
本発明におけるチクソトロピック特性を示すチクソトロピー指数ＴＩは以下のように定義している。
ＴＩ＝−［図３（両対数座標で表したみかけ粘度ηP−せん断速度Ｄの関係）における回帰
直線の傾き］
ただし、油の場合はηPを油のみかけ粘度ηＧに置き換えるものとする。
なお、日本工業規格

ＪＩＳＺ３２８４−１９９４ソルダペーストの５．２節では、粘30度−ずり速度（せん断速度）曲線からチクソトロピー指数ＴＩを求める方法が示されており、この方法では特定の２点を通る直線の傾きで定義されている。本発明におけるチクソ
トロピー指数ＴＩは、このＪＩＳで定める方法と考え方は同じであるが、特定の２点を通る直線の傾きで定義するものではない。
また、油として対象とする一般的なシリコーングリースやシリコーンオイル、又はそれらの混合物等のチクソトロピー指数ＴＩは大きいものから小さいものまで様々であり、進展抑制ペースト用あるいは進展検出ペースト用としては、絞り込んで使用する必要がある。
【００６３】
図４は実施例１におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度（ηP、ηＧ）とスピンド
ルの回転速度ＮＲの関係を示す特性図である。

40

最も低粘度である実施例１について、アルミナペーストのみかけ粘度ηPと、原料に用いた油（図２参照）の粘度ηＧを、Ｂ型回転式粘度計（Ｆｕｎｇｉｌａｂ社製Ｖｉｓｃｏｌ
ｅａｄ

ｏｎｅ、Ｒ７スピンドル使用）により常温で測定した結果である。

スピンドルの回転速度ＮＲが順次上がりせん断速度Ｄが上昇するにつれてアルミナペー
ストのみかけ粘度ηP及び油のみかけ粘度ηＧは低下しており、両対数座標上で最小二乗法
により直線回帰すると直線の傾きは両者とも−０．８２となり、高チクソトロピック特性を示している。各回転速度におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηPと油のみかけ粘度η
Ｇの比を見ると約１．２５であった。

【００６４】
図５は実施例２におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度（ηP、ηＧ）とスピンド

50

(16)

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ルの回転速度ＮＲの関係を示す特性図である。
低粘度である実施例２について、アルミナペーストのみかけ粘度ηPと、原料に用いた油（図２参照）の粘度ηＧを、同じくＢ型回転式粘度計（同上）により常温で測定した結果である。
スピンドルの回転速度NRが順次上がりせん断速度Ｄが上昇するにつれてアルミナペース
トのみかけ粘度ηP及び油のみかけ粘度ηＧは低下しており、両対数座標上で最小二乗法により直線回帰すると直線の傾きは両者とも−０．８６となり、高チクソトロピック特性を示している。各回転速度におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηPと油のみかけ粘度ηＧの比を見ると約１．３２であった。
【００６５】

10

図６は実施例３におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度（ηP、ηＧ）とスピンド
ルの回転速度ＮＲの関係を示す特性図である。
中粘度である実施例３について、アルミナペーストのみかけ粘度ηPと、原料に用いた油（図２参照）の粘度ηＧを、同じくＢ型回転式粘度計（同上）により常温で測定した結果である。
スピンドルの回転速度NRが順次上がりせん断速度Ｄが上昇するにつれてアルミナペース
トのみかけ粘度ηP及び油のみかけ粘度ηＧは低下しており、両対数座標上で最小二乗法により直線回帰すると直線の傾きはそれぞれ−０．８７及び−０．８８となり、高チクソト
ロピック特性を示している。各回転速度におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηPと油のみかけ粘度ηＧの比を見ると約１．６５であった。

20【００６６】
図７は実施例４におけるアルミナペースト及び油のみかけ粘度（ηP、ηＧ）とスピンド
ルの回転速度ＮＲの関係を示す特性図である。
最も高粘度である実施例４について、アルミナペーストのみかけ粘度ηPと、原料に用いた油（図２参照）の粘度ηＧを、同じくＢ型回転式粘度計（同上）により常温で測定した結果である。
スピンドルの回転速度NRが順次上がりせん断速度Ｄが上昇するにつれてアルミナペース
トと油のみかけ粘度（ηP、ηＧ）は低下しており、油のデータに対して両対数座標上で最小二乗法により直線回帰すると直線の傾きは−０．８７となり、高チクソトロピック特性を示している。実施例４では、油（高粘度シリコーングリース）が高粘度のためアルミナ

30

粒子混合によるみかけ粘度の変化は殆どなく、アルミナペーストのデータは油のデータとほぼ重なっている。
【００６７】
図８は実施例１から実施例４におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηPとスピンドルの回転速度ＮＲの関係を示す特性図である。
図８では、アルミナペーストの粘度ηPをＢ型回転式粘度計（同上）により常温で測定した結果をまとめて示している。
実施例１〜４に共通して、スピンドルの回転速度ＮＲが順次上がりせん断速度Ｄが上昇
するにつれてアルミナペーストのみかけ粘度ηPは低下しており、両対数座標上で最小二乗法により直線回帰すると直線の傾きは−０．８７〜−０．８２であり、高チクソトロピッ

40

ク特性を示している。また、各回転速度におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηPを比較すると、実施例３のみかけ粘度ηPを１とした場合、最も高粘度の実施例４で約２．４倍、最も低粘度の実施例１で約０．４倍であった。
【００６８】
図９は実施例３におけるペースト粘度の０．４倍〜２．５倍におけるせん断速度Ｄ別のペーストのみかけ粘度ηPと油（流体）のみかけ粘度ηＧを示す表、図１０は同粘度範囲におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηPとせん断速度Ｄの関係を示す特性図である。
なお、『接着剤と接着技術』ＣＭＣテクニカルライブラリー２７２、永田宏二監修（ｐ．３１３の図７）には、塗料のせん断速度履歴が記載されており、タレ及び沈降安定性に関して考慮すべきせん断速度の範囲は大凡０．０１〜１（１／ｓ）、塗料の搬送・塗装に

50

(17)

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関して考慮すべきせん断速度の範囲は大凡１０〜１００（１／ｓ）であるとされている。
これを参考にすると、せん断速度Ｄ＝０．０１〜１（１／ｓ）の範囲が、垂直面等でもタレを生じずに塗布時の形状を保持、均質に分散した微細粒を保持、水分（雨水、揺水）
等のマイルドな環境要因からペースト内部を保護できる機能を発揮し、疲労亀裂３の無い箇所に塗布されたペーストに相当する。
また、せん断速度Ｄ＝１０〜１００（１／ｓ）の範囲が、疲労亀裂３内に進入して微細粒を疲労亀裂３先端近傍まで輸送、疲労亀裂３面で生じた黒色物質をペースト外表面まで輸送できる機能を発揮し、疲労亀裂３の近傍及び疲労亀裂３内のペーストに相当する。
【００６９】
このことから、疲労亀裂３の無い箇所におけるせん断速度Ｄ（１／ｓ）は、Ｄ＜０．１

10とＤ＝１とし、疲労亀裂３の近傍及び内部のせん断速度Ｄ（１／ｓ）は、Ｄ＝１０とＤ＝１００とした。
油粘度の下限値は、最低粘度の実施例１でアルミナペーストのみかけ粘度ηPと油のみか
け粘度ηＧの比が約１．２５であったことから、ペースト粘度下限値／１．５とした。また、油粘度の上限値は、最高粘度の実施例４で等しかったことから、ペースト粘度上限値とした。
【００７０】
図１０において、白丸はペースト試料を−４０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を、黒丸はペースト試料を８０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を示している。また、破線細線は白丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線、

20

実線細線は黒丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線を示している。また「×２．
５」で示す実線太線は、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ

ｌｉｍｉｔ）、「×０．４」で示す破線太線は、ペースト粘度下限値による直線（Ｌｏｗｅｒ

ｌｉｍｉｔ）を示している。
【００７１】
ＴＩの上限値であるＴＩ（ｍａｘ）は、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ
ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１（１／ｓ）と、ペースト粘度下限値による直線（
Ｌｏｗｅｒ

ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１００（１／ｓ）とによって規定できる。
また、ＴＩの下限値であるＴＩ（ｍｉｎ）は、ペースト粘度下限値による直線（Ｌｏｗｅｒ30

ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝０．１（１／ｓ）と、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ

ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１００（１／ｓ）とによって規定できる。
【００７２】
図９で規定するペーストと油の粘度範囲によれば、図１０に示すＴＩ（ｍａｘ）とＴＩ（ｍｉｎ）の直線の傾きで示すように、本規定範囲におけるペーストのチクソトロピー指数ＴＩは、０．５〜１．２である。
また、図４〜図６で示すように、ペーストと油のチクソトロピー指数ＴＩはほぼ同一であるため、本規定範囲における油のチクソトロピー指数ＴＩについても、０．５〜１．２
である。

40

【００７３】
以上のように、ペーストの高チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．５〜１．２であれば、進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして、最も適している。
また、油の高チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．５〜１．２であれば、進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして、最も適している。
【００７４】
また、ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度Ｄが０．１（１／ｓ）のときに２１０（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度Ｄが１（１／ｓ）のときに３２〜２０５（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂３の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を

50

(18)

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均質に保持できる効果が最も高い。
また、ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度Ｄが１０（１／ｓ）のときに５．１〜
３２（Ｐａ・ｓ）、せん断速度Ｄが１００（１／ｓ）のときに０．８〜４．９（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂３の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂３内に進入した粒子によって疲労亀裂３の進展を抑制できる効果が最も高い。
また、疲労亀裂３内で発生する黒色物質によって疲労亀裂３を検出できる効果が最も高い。
【００７５】
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度Ｄが０．１（１／ｓ）のときに１４０（Ｐａ・ｓ）以上とすることで、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして、最も適しており、疲労亀裂３の10無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる。
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度Ｄが１（１／ｓ）のときに２１〜２０５（Ｐａ・ｓ）、せん断速度Ｄが１００（１／ｓ）のときに０．５〜４．９（Ｐａ・ｓ）とすることで、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペースト
として、また進展検出ペーストとして、最も適しており、疲労亀裂３の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂３に進入した粒子によって疲労亀裂３の進展を抑制でき、疲労亀裂３内で発生する黒色物質によって疲労亀裂３を検出できる。
また、流体を、高チクソトロピック性を有した油としたことで、粒子の混合比率にかか
わらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペースト及び亀裂検出ペーストとすることができる。

20【００７６】
図１１は実施例３におけるペースト粘度の０．２５倍〜４倍におけるせん断速度Ｄ別のペーストのみかけ粘度ηＰと油（流体）のみかけ粘度ηＧを示す表、図１２は同粘度範囲
におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηＰとせん断速度Ｄの関係を示す特性図である。
図９で示す場合と同様に、疲労亀裂３の無い箇所におけるせん断速度Ｄ（１／ｓ）は、
Ｄ＜０．１とＤ＝１とし、疲労亀裂３の近傍及び内部のせん断速度Ｄ（１／ｓ）は、Ｄ＝
１０とＤ＝１００とした。
また、図９で示す場合と同様に、油粘度の下限値は、最低粘度の実施例１でアルミナペーストのみかけ粘度ηPと油のみかけ粘度ηＧの比が約１．２５であったことから、ペース
ト粘度下限値／１．５とした。また、油粘度の上限値は、最高粘度の実施例４で等しかっ30たことから、ペースト粘度上限値とした。
【００７７】
図１２において、白丸はペースト試料を−４０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を、黒丸はペースト試料を８０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を示している。また、破線細線は白丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線、
実線細線は黒丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線を示している。また「×４」で示す実線太線は、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ

ｌｉｍｉｔ）、「×０．２５」で示す破線太線は、ペースト粘度下限値による直線（Ｌｏｗｅｒ

ｌｉｍｉｔ）を示している。
【００７８】

40

ＴＩの上限値であるＴＩ（ｍａｘ）は、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ
ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１（１／ｓ）と、ペースト粘度下限値による直線（
Ｌｏｗｅｒ

ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１００（１／ｓ）とによって規定できる。
また、ＴＩの下限値であるＴＩ（ｍｉｎ）は、ペースト粘度下限値による直線（Ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝０．１（１／ｓ）と、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ

ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１００（１／ｓ）とによって規定できる。
【００７９】
図１１で規定するペーストと油の粘度範囲によれば、図１２に示すＴＩ（ｍａｘ）とＴ

50

(19)

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Ｉ（ｍｉｎ）の直線の傾きで示すように、本規定範囲におけるペーストのチクソトロピー
指数ＴＩは、０．４〜１．４である。
また、図４〜図６で示すように、ペーストと油のチクソトロピー指数ＴＩはほぼ同一であるため、本規定範囲における油のチクソトロピー指数ＴＩについても、０．４〜１．４である。
【００８０】
以上のように、ペーストの高チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．４〜１．４であれば、進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして、より適している。
また、油の高チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．４〜１．４で10あれば、進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして、より適している。
【００８１】
また、ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度Ｄが０．１（１／ｓ）のときに１３０（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度Ｄが１（１／ｓ）のときに２０〜３３０（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂３の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる効果が高い。
また、ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度Ｄが１０（１／ｓ）のときに３．１〜５１（Ｐａ・ｓ）、せん断速度Ｄが１００（１／ｓ）のときに０．４９〜７．９（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂３の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂３内に進入した粒子によって疲労亀裂３の進展を抑制できる効果が高い。ま20

た、疲労亀裂３内で発生する黒色物質によって疲労亀裂３を検出できる効果が最も高い。
【００８２】
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度Ｄが０．１（１／ｓ）のときに８８（Ｐａ・ｓ）以上とすることで、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして、より適しており、疲労亀裂３の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる。
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度Ｄが１（１／ｓ）のときに１３〜３３０（Ｐａ・ｓ）、せん断速度Ｄが１００（１／ｓ）のときに０．３３〜７．９（Ｐａ・ｓ）とすることで、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして、より適しており、疲労亀裂３の近傍や内部での30

粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂３に進入した粒子によって疲労亀裂
３の進展を抑制でき、疲労亀裂３内で発生する黒色物質によって疲労亀裂３を検出できる。
また、流体を、高チクソトロピック性を有した油としたことで、粒子の混合比率にかか
わらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペースト及び亀裂検出ペーストとすることができる。
【００８３】
図１３は実施例３におけるペースト粘度の０．１６７倍〜６倍におけるせん断速度別のペーストのみかけ粘度ηＰと油（流体）のみかけ粘度ηＧを示す表、図１４は同粘度範囲
におけるアルミナペーストのみかけ粘度ηＰとせん断速度Ｄの関係を示す特性図である。
図９で示す場合と同様に、疲労亀裂３の無い箇所におけるせん断速度Ｄ（１／ｓ）は、

40

Ｄ＜０．１とＤ＝１とし、疲労亀裂３の近傍及び内部のせん断速度Ｄ（１／ｓ）は、Ｄ＝
１０とＤ＝１００とした。
また、図９で示す場合と同様に、油粘度の下限値は、最低粘度の実施例１でアルミナペーストのみかけ粘度ηPと油のみかけ粘度ηＧの比が約１．２５であったことから、ペース
ト粘度下限値／１．５とした。また、油粘度の上限値は、最高粘度の実施例４で等しかったことから、ペースト粘度上限値とした。
【００８４】
図１４において、白丸はペースト試料を−４０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を、黒丸はペースト試料を８０℃で１ヶ月保存した後、常温に戻して行った測定値を示している。また、破線細線は白丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線、

50

(20)

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実線細線は黒丸によるプロットの最小二乗法による回帰直線を示している。また「×６」で示す実線太線は、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ

ｌｉｍｉｔ）、「×０．１６７」で示す破線太線は、ペースト粘度下限値による直線（Ｌｏｗｅｒ

ｌｉｍｉｔ）を示している。
【００８５】
ＴＩの上限値であるＴＩ（ｍａｘ）は、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ
ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１（１／ｓ）と、ペースト粘度下限値による直線（
Ｌｏｗｅｒ

ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１００（１／ｓ）とによって規定できる。
また、ＴＩの下限値であるＴＩ（ｍｉｎ）は、ペースト粘度下限値による直線（Ｌｏｗｅｒ

10ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝０．１（１／ｓ）と、ペースト粘度上限値による直線（Ｕｐｐｅｒ

ｌｉｍｉｔ）におけるせん断速度Ｄ＝１００（１／ｓ）とによって規定できる。
【００８６】
図１３で規定するペーストと油の粘度範囲によれば、図１４に示すＴＩ（ｍａｘ）とＴ
Ｉ（ｍｉｎ）の直線の傾きで示すように、本規定範囲におけるペーストのチクソトロピー
指数ＴＩは、０．３〜１．６である。
また、図４〜図６で示すように、ペーストと油のチクソトロピー指数ＴＩはほぼ同一であるため、本規定範囲における油のチクソトロピー指数ＴＩについても、０．３〜１．６
である。

20

【００８７】
以上のように、ペーストの高チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．３〜１．６であれば、進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして適している。
また、油の高チクソトロピック性を表すチクソトロピー指数ＴＩが、０．３〜１．６であれば、進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして適している。
【００８８】
また、ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度Ｄが０．１（１／ｓ）のときに８８（Ｐａ・ｓ）以上、せん断速度Ｄが１（１／ｓ）のときに１３〜４９０（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂３の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均30質に保持できる。
また、ペーストのみかけ粘度ηＰを、せん断速度Ｄが１０（１／ｓ）のときに２．１〜７６（Ｐａ・ｓ）、せん断速度Ｄが１００（１／ｓ）のときに０．３３〜１２（Ｐａ・ｓ）とすることで、疲労亀裂３の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂３内に進入した粒子によって疲労亀裂３の進展を抑制できる。また、疲労亀裂
３内で発生する黒色物質によって疲労亀裂３を検出できる。
【００８９】
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度Ｄが０．１（１／ｓ）のときに５８（Ｐａ・ｓ）以上とすることで、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして適しており、疲労亀裂３の無い箇所

40での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できる。
また、油のみかけ粘度ηＧを、せん断速度Ｄが１（１／ｓ）のときに９．１〜４９０（Ｐａ・ｓ）、せん断速度Ｄが１００（１／ｓ）のときに０．２２〜１２（Ｐａ・ｓ）とすることで、粒子の混合比率にかかわらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペーストとして、また進展検出ペーストとして適しており、疲労亀裂３の近傍や内部での粘度を低下させて、粒子の流動性を高めて、疲労亀裂３内に進入した粒子によって疲労亀裂３の進展を抑制でき、疲労亀裂３内で発生する黒色物質によって疲労亀裂３を検出できる。
また、流体を、高チクソトロピック性を有した油としたことで、粒子の混合比率にかか
わらず、高チクソトロピック性を有した進展抑制ペースト及び亀裂検出ペーストとすることができる。

50

(21)JP 7333934 B2 2023.8.28【００９０】
図１５は疲労亀裂進展試験に用いた切欠き付き平板試験片を示す図である。試験片には、ＪＩＳ

ＳＭ４９０Ａ鋼製の板厚５ｍｍの平板試験片中央部に、長さ１０ｍｍ×幅０．

３ｍｍの切欠きを加工したものを用いた。
実施例１〜実施例４は、図２に示すペーストを図１５に示す試験片に塗布して試験を行ったものである。ペーストは、プラスチック板の簡易アプリケータを用いて、ペースト厚さが約０．７ｍｍとなるように試験片の切欠き周辺に塗布した。
比較例１、２は、ペーストを塗布せず、金属素地のままの試験片で試験を行ったものである。
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機（島津製作所製、動的容量１０ｔｏｎｆ）

10を用い、試験条件は、公称応力レンジΔσn＝１０４ＭＰａ、応力比Ｒ＝０（完全片振り）、荷重周波数４．２Ｈｚとした。なお、ペーストを鉛直面に塗布し、タレの有無も調べた。
【００９１】（試験結果）
図１６は、実施例１〜実施例４と比較例１、２についての試験結果を示す表である。また、図１７から図２０は実施例１〜実施例４における疲労亀裂進展試験中のアルミナペー
ストの変化を示す写真である。
比較例１、２では、破断寿命Ｎｆ＝４４８，０２０回、及び５２３，３６８回となり、平均では４８５，６９４回となった。
【００９２】

20

実施例１では、破断寿命Ｎｆ＝１，１１１，９１０回に延伸し、比較例１、２の平均に対して約２．３倍となった。図１７に示すように、進展した疲労亀裂３に沿って黒く線上に発色した。健全部に塗布されたペーストから少量の油垂れが認められた。
【００９３】
実施例２では、破断寿命Ｎｆ＝１，０２３，６７０回に延伸し、比較例１、２の平均に対して約２．１倍となった。図１８に示すように、進展した疲労亀裂３に沿って黒く線上に発色した。健全部に塗布されたペーストのタレはまったく見られず、ペーストの塗布時にできた凹み模様も完全に保持されていた。
【００９４】
実施例３では、破断寿命Ｎｆ＞１，５３６，０００回に延伸し、比較例１、２の平均の30

約３．２倍以上となった。図１９に示すように、進展した疲労亀裂３に沿って黒く線上に発色した。健全部に塗布されたペーストのタレはまったく見られず、ペーストの塗布時にできた凹み模様も完全に保持されていた。
【００９５】
実施例４では、破断寿命Ｎｆ＝７７２，８１１回に延伸し、比較例１、２の平均の約１．６倍となり、進展抑制効果は小さめとなった。図２０に示すように、切欠き左側では進展した疲労亀裂３に沿って黒く線上に発色しているが、切欠き右側に進展した疲労亀裂３に沿っては発色していないことから、検出効果は必ずしも完全であるとは言えなかった。
健全部に塗布されたペーストのタレはまったく無かった。
【００９６】

40

図２１は疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法の一実施形態を示す説明図である。
図２１では、例えば橋梁のような一対の支承１ａで支えられた構造物１に荷重５（重量物）を載荷して疲労亀裂３を開口させた状態でペースト２を塗布するイメージを示している。
【００９７】
図２１に示すように、疲労亀裂３が発生した部位にペースト２を塗布することで、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂３内にペースト２中の粒子が進入し、疲労亀裂３内に進入した粒子のくさび効果によって疲労
亀裂３の進展を抑制できる。
【００９８】50

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また、疲労亀裂３が発生した部位にペースト２を塗布することで、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂３内に粒子が進入し、疲労亀裂３内に進入した粒子による疲労亀裂３面の研削作用によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂３を目視検出できる。
また、疲労亀裂３の開口を増大させる方向の荷重５を、母材１を含む構造物１に載荷してペースト２を塗布することで、繰り返し荷重に伴う疲労亀裂３の開閉口によるポンプ作用や毛細管現象によってペースト２が疲労亀裂３内に徐々に流入していくのを待つことなく、疲労亀裂３が大きく開口した状態で塗布することで、相当量の粒子が疲労亀裂３内に流入するため、進展抑制効果の発現を早めることができる。また、疲労亀裂３が大きく開口した状態で塗布することで、相当量の粒子が疲労亀裂３内に流入するため、疲労亀裂３10に進入した粒子による黒色物質の発生を早め、疲労亀裂３を早期にかつ効果的に検出できる。勿論、荷重５を載荷しないで、疲労亀裂３の発生が予測される母材１の部位を特定して塗布することもできる。また、荷重５を載荷するに当たり、時間的に荷重５を変え疲労亀裂３の開閉口をさせながら塗布することも可能である。
【００９９】
なお、疲労亀裂の進展抑制ペースト又は疲労亀裂の進展検出ペーストに用いる粒子は、
アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、超硬合金、白金属元素（ルテニウム、
ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金）、鉄、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、窒化アルミニウム、イットリア、マグネシウム、マグネシウム合金、チタ

20

ン、チタン合金、酸化チタン、銅、銅合金、ダイヤモンド、炭素、及び炭素繊維の１種以上を含むことが好ましく、母材１の硬度又は剛性との関係で、母材１の硬度以上の硬度を有する材料、又は母材１の剛性以上の剛性を有する材料を単独又は混合して用いることができる。
また、母材１の硬度以上の硬度を有する粒子と母材１の剛性以上の剛性を有する粒子を適宜、混合して用いることもできる。進展抑制ペーストとしては、硬度と剛性の双方の特性を備えているものが望ましいが、閉じようとする疲労亀裂３面の母材１の剛性に負けて変形しないように剛性重視のものであってもよい。また、進展抑制ペーストの対象となる
母材１の材料は、疲労亀裂３の生じる材料であればあらゆるものに適用が可能である。例
えば、金属材料としての鉄、鋼以外にもアルミニウム合金やチタン合金等各種の金属材料30が対象となり得る。また、セラミックスや樹脂、繊維強化樹脂等の金属材料以外の材料であってもよい。
【０１００】
疲労亀裂の進展検出ペーストでは、粒子として、淡色又は透明のアルミナを含むセラミックス粒子とすることが好ましい。淡色又は透明の粒子とすることで、黒色物質とのコントラストによって目視による検出が容易となる。なお、透明には半透明を含み、黒色物質と実質的に目視で識別できるものを、本実施例では淡色又は透明としている。
また、進展検出ペーストの対象とする母材１は、発色の関係から基本的には金属材料が適している。硬度の低い金属材料の場合、用いる粒子はセラミックス粒子以外の粒子であってもよい。また、進展検出ペーストの検出対象とする母材１は、研削作用によって発色40される材料であれば、金属以外の材料にも適用し得る。
粒子は、メッシュサイズ２０μｍのふるいを通る粒径とすることで、疲労亀裂３内への進入効果や疲労亀裂３内でのくさび効果が高く、疲労亀裂３内に進入した粒子によって疲
労亀裂３の進展を抑制できる。
なお、対象とする疲労亀裂３の開口寸法よりも大きい粒径の粒子を含んでいてもよい。
疲労亀裂３の開口寸法は、見かけ上の先端開口寸法だけでは議論できない部分がある。
実際の疲労亀裂３の破面は複雑に入り組んでおり、立体的な開口寸法を考慮すると先端開口寸法よりも大きい場合もあり得る。また、母材１の内部の開口の方が寸法的に大きくなっている場合もあり得る。更に、実際使用する粒子自体も球形や立方体のような対称的な形状ではなく、一般的には複雑な形をしていることが多い。

50

(23)

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このため、例えば見かけ上の疲労亀裂３の開口寸法よりも実態としての疲労亀裂の立体的開口寸法が大きい場合、対象とする疲労亀裂３の開口寸法よりも大きい粒径の粒子を含んでいると、くさび効果を増すことができる。
すなわち、複雑な形状をした粒子の一部が疲労亀裂３の開口に食い込むことでも疲労亀裂３の進展を抑制でき、開閉口の動作による母材１からの圧縮力によって疲労亀裂３内で粒子が砕けること、ならびに砕けた粒子がより小粒径の細かい粒子となって疲労亀裂３の深部に進入することでも疲労亀裂３の進展を抑制できる。
【０１０１】
本実施形態では、疲労亀裂３が発生した部位にペースト２を塗布する方法を説明したが、ペースト２を、疲労亀裂３の発生が予測される母材１の部位を特定して塗布することも10できる。本実施例によるペースト２は、疲労亀裂３の無い箇所での高粘度を実現でき、タレを生じることなく、粒子を均質に保持できるため、あらかじめ疲労亀裂３の発生が予測される部位に塗布しておくことができ、疲労亀裂３が発生した場合には、疲労亀裂口近傍
でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂３内に粒子が進入し、疲労亀裂３に進入した粒子のくさび効果によって疲労亀裂３の進展を抑制できる。
また、あらかじめ疲労亀裂３の発生が予測される部位に塗布しておくことで、疲労亀裂３が発生した場合には、疲労亀裂口近傍でのせん断速度上昇によって粘度が低下して流動性が増すため、疲労亀裂３内に粒子が進入し、疲労亀裂３内に進入した粒子による疲労亀裂
３面の研削作用によって黒色物質を発生させ、疲労亀裂３を目視検出できる。
【０１０２】

20

また、母材に対して母材との相対的な方向がほぼ一定の重力加速度あるいはみかけの加速度が作用し、疲労亀裂がほぼその方向に進展する場合、疲労亀裂の進展抑制ペースト又は疲労亀裂の進展検出ペーストには、高比重の粒子を用いたペーストを適用することが好ましい。
図２２は疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法に高比重の粒子を用いたペーストを適用した状態を示す模式図である。
母材１中を重力加速度あるいはみかけの加速度の方向に進展する疲労亀裂３の開閉口により、あらかじめ母材１に塗布しておいたペースト２のうち、疲労亀裂３の開閉口の影響を受ける範囲にあるペースト４のせん断速度が上がり粘度が低下して流動性を増す。また、ペースト４中に分散した粒子６の比重が相対的に大きいと、重力加速度あるいはみかけ

30の加速度の影響により粒子６には加速度方向の相対的に大きな力が作用して、疲労亀裂３の亀裂先端部近傍７に粒子６が集まりやすくなる。このように、粒子６が亀裂先端部近傍７に集まると、疲労亀裂３の自由な閉口を阻害するくさび効果が高まり、亀裂進展抑制機
能や亀裂検出機能を発現しやすくなる。
ここで、みかけの加速度とは、母材１に加速度ａが作用した時に、母材１を基準とした系で粒子６に作用する、ａと大きさが等しく反対向きの加速度−ａのことである。回転する母材１にペースト２を塗布した場合に粒子６に作用する遠心加速度などはその代表例である。
また、相対的に比重の大きい粒子６としては、炭化タングステン（ＷＣ、比重１５〜１６）、超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ、比重１４）、白金属元素（ルテニウム、ロジウム、パラジ

40

ウム、オスミウム、イリジウム、白金）があり、これらの内の１種以上を含んで用いることができる。なお、参考値として、アルミナの比重は約３．９、本発明の実施例で使用したペーストに用いたアルミナ粉の嵩比重は約１．２である。
また、疲労亀裂３の進展方向は、重力加速度あるいはみかけの加速度の方向と完全に一致している必要はなく、重力加速度あるいはみかけの加速度の方向を疲労亀裂３の進展方向のベクトル成分として含んでいればよい。
なお、疲労亀裂３の進展方向、重力加速度あるいはみかけの加速度の方向、ベクトル成分の大きさ等の異なる用途に応じて適宜、適したチクソトロピー指数の油や粒子６の比重
は選ぶことができる。
【０１０３】50

(24)JP 7333934 B2 2023.8.28

図２３は疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法の他の実施形態を示す説明図である。
図２３では、例えば圧力容器や航空機胴体のような構造物１に、荷重５として内圧を付与して疲労亀裂３を開口させた状態でペースト２を塗布するイメージを示している。
この内圧を付与すること、また内圧を時間的に変動させることも荷重５を載荷する定義のうちに入る。
【０１０４】
図２１〜図２３を用いて進展抑制方法及び進展検出方法の実施形態を示したが、荷重５を載荷しない場合も含めて、母材１の疲労亀裂３の開口寸法の寸法予測値又は実寸法に応じて、粒子の粒径分布が異なるペースト２を塗布することが好ましい。粒子の粒径分布が異なるペースト２を塗布することで、疲労亀裂３内への粒子の進入効果や進入した粒子の10

くさび効果を高めて、疲労亀裂３の進展抑制を早めたり強めたりすることができる。また、粒子の粒径分布が異なるペースト２を塗布することで、疲労亀裂３内への粒子の進入効
果や進入した粒子の疲労亀裂３面の研削作用を高めて、疲労亀裂３内に進入した粒子による黒色物質の発生を早めたり強めたりすることで、疲労亀裂３を早期にかつ効果的に目視検出できる。
また、ペースト２における粒子と流体を選択することにより、疲労亀裂３の進展検出を行うとともに母材１の疲労亀裂３の進展の抑制も行うことができる。
【０１０５】
本実施形態における疲労亀裂の進展検出方法では、母材１に塗布した進展検出ペーストの疲労亀裂３に対応した表面部分が、疲労亀裂３の進展に伴い変色することにより、疲労20

亀裂３の進展を判断することができ、目視による疲労亀裂３の検出を容易に行うことができる。
【０１０６】
また、ペースト２の塗布する厚さは、母材１の板厚に応じて変えることが好ましい。
図２４は疲労亀裂の進展抑制方法及び進展検出方法で用いたペーストの塗布厚の規定を示す図である。
ペースト２の塗布する厚さを、母材１の板厚に応じて変えることによって、母材１に発生した疲労亀裂３内に進入するペースト４の量を適正なものとすることができる。
具体的には、図２４に示すように、母材１に塗布するペースト２の塗布する厚さは、母材１の板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５ｍｍ以上とし、板厚が５〜２００ｍｍの場合に30

は母材１の板厚の１／１０以上とし、板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍ以上とする。ペースト２の塗布厚さが小さいと、疲労亀裂３の開閉口により粘度が低下し流動性を増して疲労亀裂３内に流入するペースト４の供給量が不足し、疲労亀裂３の亀裂先端近傍
部７までペースト４が十分に行き渡らず、疲労亀裂３の進展抑制作用又は検出作用が制限される場合があるが、ペースト２の塗布厚さの下限を母材１の板厚ごとに規定することによって、母材１に発生した疲労亀裂３内の亀裂先端近傍部７まで進展抑制ペースト又は進展検出ペーストを十分に行き渡らせることができる。
【０１０７】
また、ペースト２を進展検出ペーストとして用いる場合は、ペースト２の塗布厚さを、母材１の板厚が５ｍｍ以下の場合には０．５〜２ｍｍとし、板厚が５〜５０ｍｍの場合に40

は母材１の板厚の１／１０〜４／１０とし、板厚が５０〜２００ｍｍの場合には母材１の板厚の１／１０〜２０ｍｍとし、板厚が２００ｍｍ以上の場合には２０ｍｍとすることがより好ましい。ペースト２の塗布厚さが大きすぎると、疲労亀裂３の亀裂口から黒色物質が流出してもそれがペースト４の外表面に達して視認されるまでに時間がかかり過ぎるか、あるいは外側のペースト４に覆われて外表面まで達せず視認できない場合があるが、塗布厚さの下限に加えて上限も規定することによって、ペースト４の量を適正なものとし、
疲労亀裂３の亀裂口から流出した黒色物質を確実に視認することができる。
【０１０８】
図２５はペーストの塗布厚さを変えて行った疲労亀裂進展試験に用いた切欠き付き平板
試験片を示す図である。試験片には、ＪＩＳ＿ＳＭ４９０Ａ鋼製の板厚１０ｍｍの平板試

50

(25)

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験片中央部に、Φ１２ｍｍの貫通ボルト穴を開け、穴の両端に長さ２ｍｍ×幅０．３ｍｍの切欠きを加工したものを用いた。
実施例５は、図２６に示すように、平板試験片のボルト穴に実施例３のアルミナペーストを塗布し、ボルト・ナットを締結して試験を行ったものである。また、実施例６及び７は、図２７に示すように、平板試験片のボルト穴に実施例３のアルミナペーストを塗布し、ボルト・ナットを締結した後、疲労亀裂３の進展が予想される母材１の表裏面にもアルミナペーストを塗布して試験を行ったものである。なお、実施例６においては、プラスチ
ック板の簡易アプリケータを用いて、ペースト厚さが約０．７ｍｍ（母材１の板厚の７％）となるように塗布し、実施例７においては、プラスチック板の簡易アプリケータを用いて、ペースト厚さが約１．４ｍｍ（母材１の板厚の１４％）となるように塗布した。

10

比較例３は、図２８に示すように、アルミナペーストを塗布せず、平板試験片のボルト
穴にボルト・ナットを締結して試験を行ったものである。
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機（島津製作所製、動的容量１０ｔｏｎｆ）
を用い、試験条件は、ボルト穴及び切欠きの無い断面における公称応力レンジΔσn＝７８
ＭＰａ、応力比Ｒ=０（完全片振り）、荷重周波数４．２Ｈｚとした。
【０１０９】（試験結果）
図２９は実施例５〜７と比較例３についての試験結果を示す表である。また、図３０は
実施例５〜７の疲労試験終了後にアセトンにより超音波洗浄した破面を示す写真であり、
図３０（ａ）は実施例５の破面を、図３０（ｂ）は実施例６の破面を、図３０（ｃ）は実20

施例７の破面をそれぞれ示す。
比較例３では、破断寿命Ｎｆ＝７２１，８１２回となった。
【０１１０】
実施例５では、破断寿命Ｎｆ＝１，３４５，９９０回に延伸し、比較例３に対して約１．９倍となった。また、進展した疲労亀裂３により明瞭に黒発色した。
【０１１１】
実施例６では、破断寿命Ｎｆ＝１，２９７，０００回に延伸し、比較例３に対して約１．８倍となった。また、進展した疲労亀裂３により明瞭に黒発色した。
【０１１２】
実施例７では、破断寿命Ｎｆ＝２，０１２，２６０回に延伸し、比較例３に対して約２

30．８倍、実施例５に対して約１．８倍となり、母材１の表裏面にアルミナペーストを塗布した効果が認められた。また、進展した疲労亀裂３により明瞭に黒発色した。
さらに、図３０に示すように、疲労亀裂３内にペースト４が流入し粒子６がくさびとして作用した部分では、研削された母材１の黒色微粉末や粉砕された粒子６の砕片が亀裂面に圧着し、周囲の母材１のままの明灰色の破面とは明らかに異なる黒っぽい暗色の破面を呈しているが、疲労亀裂３の亀裂先端近傍部７が通過する板厚中央付近を見ると、実施例
５及び６に比べ、実施例７では暗色の破面の範囲が左右により広がっており、母材１の表裏面に厚さ１．４ｍｍで塗布したペースト４が疲労亀裂３内に流入し、亀裂先端近傍部７が通過する板厚中央付近まで十分に供給されていたことがわかる。従って、板厚１０ｍｍの母材１に対し、実施例６のペースト塗布厚さ０．７ｍｍではやや不十分で、実施例７の40

ペースト塗布厚さ１．４ｍｍ（規定：１／１０ｔ以上）なら十分であるということができる。
【産業上の利用可能性】【０１１３】
本発明は、船舶、海洋構造物、橋梁、圧力容器、車両、航空機又は工作機械等の構造物において、疲労亀裂の発生及び進展が懸念される箇所並びに疲労亀裂の発生及び進展が認められた箇所に対して適用することができる。
【符号の説明】【０１１４】
１

母材

50

(26)

２

ペースト

３

疲労亀裂

４

低粘度のペースト

５

荷重

６

粒子

７

亀裂先端近傍部

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【図面】
【図１】

【図２】
10

20

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【図３】

【図４】

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(27)

【図５】

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【図６】

10

【図７】

【図８】

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【図９】

【図１０】

30

40

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(28)

【図１１】

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【図１２】

10

【図１３】

【図１４】

20

【図１５】

【図１６】
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(29)

【図１７】

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【図１８】

10

【図１９】

【図２０】

20

【図２１】

【図２２】

30

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(30)

【図２３】

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【図２４】

10

【図２５】

【図２６】

20

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(31)

【図２７】

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【図２８】

10

【図２９】

【図３０】

20

30

40

50

(32)

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フロントページの続き

審判官
大山 健
(56)参考文献
特開２００５−２８４６２（ＪＰ，Ａ）
特開２０１１−９３０４１（ＪＰ，Ａ）
特開２０１０−２７５７０７（ＪＰ，Ａ）
特開２０１３−１２９０５７（ＪＰ，Ａ）
高橋一比古，外４名，“アルミナペースト塗布による疲労き裂進展の自動抑制および目視検出”，溶接学会論文集，一般社団法人溶接学会，平成１６年４月，第２２巻，第４号，ｐ．
(58)調査した分野

５３１−５４１(Int.Cl.，ＤＢ名)
B23P 6/00
B23P 6/04
G01N 21/84-21/958
G01N 3/00- 3/62

10