技術領域

本發明涉及用于熱交換器、海水蒸發器等的表面處理金屬材料及其制造方法、以及配置該表面處理金屬材料而構成的熱交換器或海水蒸發器等，尤其涉及對以碳酸鈣為主體的水垢的附著抑制性優異的表面處理金屬材料等。

背景技術

熱交換器(例如、盤式熱交換器)、海水蒸發器(海水淡水化裝置)中多使用具有耐腐蝕性且導熱性高的鈦材、鈦合金材或者不銹鋼(有時將它們統稱為“金屬材料”)。地下水、自來水等與金屬材料接觸的水中少量含有鈣離子(Ca²⁺)、碳酸氫離子(HCO₃^-)。因此，已知當水在熱交換器、海水蒸發器中被加熱時，按下述(1)式的反應式生成碳酸鈣(CaCO₃)，以該碳酸鈣為主成分的水垢附著在金屬材料表面上。

Ca²⁺+2HCO₃^-→Ca(HCO₃)₂→CO₂+H₂O+CaCO₃...(1)

上述的反應具有溫度越高越容易進行的趨勢。特別是，與熱交換器、海水蒸發器中使用的金屬材料接觸的水升溫至60～90℃左右，則成為容易生成以碳酸鈣為主體的水垢(以下有時簡稱為“水垢”)的環境。當長時間使用熱交換器、海水蒸發器時，在金屬材料上大量附著水垢，導致這些設備的導熱性降低。因此，現狀是需要按一個月～一年一次的頻率定期地進行除去附著在金屬材料表面上的水垢的作業，因而存在維護成本高的問題。

為了有效地進行用于除去水垢的維護，提出了水垢除去劑的提案(例如，專利文獻1)。在該技術中，提出了作為有效成分含有羥基羧酸、氨基磺酸、硫酸銨的水垢除去劑，并公開了能夠有效除去在金屬材料表面附著的水垢的方案。

然而，上述技術不能抑制水垢的附著情況，也不是降低維護頻率的技術，也沒有解決以碳酸鈣為主成分的水垢附著在金屬材料上導致金屬材料本身導熱性降低的問題。

【在先技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本國專利第3647843號公報

發明內容

【發明要解決的課題】

本發明是鑒于上述狀況而做出的，其目的在于，提供一種以碳酸鈣為主體的水垢的附著抑制性優異的表面處理金屬材料、用于制造這種表面處理金屬材料的有用的方法、以及配置如上所述的表面處理金屬材料而構成的熱交換器或海水蒸發器等。

【用于解決課題的手段】

能夠解決上述課題的本發明的表面處理金屬材料為由鈦或鈦合金或者不銹鋼構成(特別是由鈦或鈦合金構成)的基材表面被改性后的表面處理金屬材料，其要旨在于，在從最表面至10nm深度的部位，P濃度為1.0原子％以上，并且，從由Sn、Co、Ni、Fe、Zn及Mg構成的組中選出的一種以上的金屬元素濃度合計為1.0原子％以上。

本發明的上述課題通過采用如下結構也能夠得以解決，即，一種由鈦或鈦合金或者不銹鋼構成(特別是由鈦或鈦合金構成)的基材表面被改性后的表面處理金屬材料，其要旨在于，在從最表面至200nm深度的部位，P濃度為1.0原子％以上，并且，從由Sn、Co、Ni、Fe、Zn及Mg構成的組中選出的一種以上的金屬元素濃度合計為1.0原子％以上。此外，“在從最表面至10nm或200nm深度的部位，P濃度為1.0原子％以上，并且，從由Sn、Co、Ni、Fe、Zn及Mg構成的組中選出的一種以上的金屬元素濃度合計為1.0原子％以上”是指“在從最表面至10nm或200nm深度的任意的位置處，均是P濃度為1.0原子％以上，并且，從由Sn、Co、Ni、Fe、Zn及Mg構成的組中選出的一種以上的金屬元素濃度合計為1.0原子％以上”的意思。

在制造上述的各種表面處理金屬材料時，優選將基材浸漬在包含從由Sn、Co、Ni、Fe、Zn及Mg構成的組中選出的一種以上的金屬離子以及含有P的化合物的溶液中。

在該制造方法中，優選所述溶液還含有氫氟酸及硝酸。

通過將如上所述的各種表面處理金屬材料以被改性的所述表面與水或海水接觸的方式配置于以水或海水為介質而流通的導熱部，從而能夠抑制以碳酸鈣為主體的水垢向表面處理金屬材料的附著，由此能夠實現降低了維護頻率的金屬制熱交換器或海水蒸發器。

【發明效果】