JP2001316793A - 表面防食が施された鋳鉄管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳鉄管の表面に、耐食性にすぐれ、しかも水
密性能にもすぐれた防食皮膜を形成できるようにする。 【解決手段】 鋳鉄管の鉄素地１の表面に形成される防
食皮膜２が、マンガンを５質量％以上かつ２５質量％以
下含みかつ残部がアルミニウムであって、アルミニウム
相にマンガンが過飽和に固溶されたアルミニウム合金に
て形成される。防食皮膜２の厚さは、５０μｍ以上かつ
２００μｍ以下である。また、マンガンをを５質量％以
上かつ２５質量％以下含みかつ残部がアルミニウムであ
るとともに、アルミニウム相にマンガンが過飽和に固溶
された急冷アルミニウム合金を鋳鉄管の鉄素地１の表面
に溶射して、この鉄素地１の表面に、厚さが５０μｍ以
上かつ２００μｍ以下の防食皮膜２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面防食が施された
鋳鉄管およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダクタイル鋳鉄管などの鋳鉄管において
は、その表面の防食を図るために、防食皮膜が形成され
ることが多い。公知の防食皮膜としては、塗料を塗装す
ることにより形成される塗膜や、亜鉛合金などの金属を
管の表面にアーク溶射することにより形成される溶射皮
膜などがある。このうち、ワイヤー式アーク溶射装置な
どを用いた亜鉛溶射によって皮膜を形成する場合は、亜
鉛は、鉄より卑な電位を有するために、特に塩素イオン
環境下において犠牲陽極的に作用して、鉄素地を防食す
る働きが強い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、塗膜のみで
は、腐食性の強い環境中に管路を敷設したときには、腐
食の進行を止めることができない。また、管路を地中に
埋設する場合には、埋設作業中に塗膜がけずり取られた
り、塗膜が経年変化して膨れが発生したりするなどの欠
陥が生じることがあり、その欠陥の生じた部分で局部的
に腐食が進行しやすくなる。

【０００４】亜鉛溶射によって防食皮膜を形成した場合
には、上述のように犠牲陽極的に作用するが、最終的に
は消耗されてしまうため、長期的な防食を図るうえで改
善の余地がある。また、皮膜硬度が高くないため、管の
運搬時に管のつば部に衝撃が加わったりワイヤ掛け部に
こすれが生じた場合などには、鉄素地に至る傷が発生し
やすい。そして、そのような傷が発生すると、そこを起
点として孔食が発生するおそれがある。

【０００５】亜鉛溶射による防食皮膜において、消耗の
時間を延ばし、孔食を防ぐためには、亜鉛溶射皮膜を厚
くしたうえで、さらに合成樹脂皮膜などで被覆すること
が考えられる。しかし、亜鉛皮膜はきわめてポーラスな
ため、皮膜を厚くすると、管継手を構成する部分などに
おいて要求される管表面の水密性能を保つことが難しく
なる。

【０００６】そこで本発明は、鋳鉄管の表面に、耐食性
にすぐれ、しかも水密性能にもすぐれた防食皮膜を形成
できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、鋳鉄管の表面に防食皮膜が形成され、前記防
食皮膜が、マンガンを５質量％以上かつ２５質量％以下
含みかつ残部がアルミニウムであって、アルミニウム相
にマンガンが過飽和に固溶されたアルミニウム合金にて
形成され、前記防食皮膜の厚さが５０μｍ以上かつ２０
０μｍ以下であるようにしたものである。

【０００８】また本発明は、マンガンをを５質量％以上
かつ２５質量％以下含みかつ残部がアルミニウムである
とともに、アルミニウム相にマンガンが過飽和に固溶さ
れた急冷アルミニウム合金を鋳鉄管の表面に溶射して、
この鋳鉄管の表面に、厚さが５０μｍ以上かつ２００μ
ｍ以下の防食皮膜を形成するものである。

【０００９】すなわち、通常、アルミニウムにマンガン
が入ると耐食性や強度に悪影響を及ぼすと考えられてい
る。しかし、マンガンが添加されたアルミニウム合金で
あってたとえば急冷凝固されたものは、マンガンがアル
ミニウム中に過飽和に固溶され、また、緻密な金属間化
合物がアルミニウム合金の基地中に均一に分布し、これ
によって、このアルミニウム合金は優れた耐食性を備え
る。

【００１０】そして、このようなアルミニウム合金を用
いて、溶射により鋳鉄管の表面に皮膜を形成すること
で、組織中に金属間化合物が満遍なく均一に分散したア
ルミニウム合金皮膜が得られ、管の鉄素地に対する良好
な防食効果を発揮する。この場合は、皮膜の形成後に拡
散や焼純などの熱処理によって耐食性を上げるような後
処理を格別行う必要はなく、したがって、被覆処理の工
程が簡略化され、製造コストを低減することができる。

【００１１】そして、このように防食皮膜の厚さを５０
μｍ以上かつ２００μｍ以下とすることで、耐食性にす
ぐれ、しかも皮膜におけるクラックの発生を防止して水
密性能にすぐれた防食皮膜を実現することができる。

【００１２】本発明によると、防食皮膜を形成するアル
ミニウム合金において、Ｍｎに加えて、さらにＳｉまた
はＭｇまたは両者の合計を０質量％を超えかつ２０質量
％以下含むとともに、アルミニウム相に、マンガンと、
シリコンおよび／またはマグネシウムとが過飽和に固溶
した構成とすることができる。

【００１３】このような構成であると、シリコンおよび
／またはマグネシウムが含まれることにより防食皮膜の
硬度が向上されて、皮膜が傷つくことによる防食性の低
下が抑制される。なお、マグネシウムを含ませることに
よって、水道水中において防食皮膜の表面にまれに点状
の白色酸化物が生じることを確実に防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１において、１はダクタイル鋳
鉄管の鉄素地であり、この鉄素地１の表面に防食皮膜２
が形成されている。防食皮膜２は、アルミニウム合金よ
りなる急冷凝固粉末が鉄素地１の表面に超高速でたとえ
ばフレーム溶射されることにより形成されたものであ
る。

【００１５】図２はフレーム溶射の方法を示す図であ
る。図示のように、鋳鉄管３が水平方向に支持された状
態で軸心回りに回転され、超高速溶射ガン４が鋳鉄管３
の軸心方向に移動しながら、この鋳鉄管３の表面に溶射
を行う。

【００１６】アルミニウム合金よりなる急冷凝固粉末
は、純アルミニウムにマンガンが含有されるとともに、
必要に応じて後述のいくらかの元素が含有されたアルミ
ニウム原料が、その融点より５０〜２００℃程度高い温
度に加熱されて溶解され、これから、例えば回転水流法
によって製造される。

【００１７】この回転水流法は、冷却用筒体の内周面に
旋回しながら流下する冷却液層を形成し、この冷却液層
にアルミニウム合金溶湯の噴流を供給することによって
粉末を製造する方法である。この方法によれば、アルミ
ニウム合金溶湯は、旋回する冷却液層によって分断さ
れ、かつ冷却液層中で急冷凝固される。この際、極めて
高い冷却速度が得られ、非晶質化した金属粉末を容易に
得ることが可能である。また、この製造方法では、冷却
速度などの急冷凝固条件の調整が容易であり、その条件
に応じて、後述する金属間化合物が所望の分散状態とな
った粉末を製造することができる。

【００１８】このような粉末の製造方法により、例えば
冷却速度を１０４ ℃／ｓｅｃ程度以上とした急冷凝固
が行われ、アルミニウム基地中にマンガンが過飽和に固
溶された急冷アルミニウム合金粉末が得られる。さらに
基地中には、マンガンとアルミニウムとからなる金属間
化合物が分散して形成され、その化合物の大きさは数μ
ｍ程度の微細なものになる。

【００１９】この急冷アルミニウム合金粉末は、上記の
ようにα−アルミニウム相にマンガンが過飽和に固溶さ
れており、これによって固溶体による基地の強化が図ら
れ、さらに、微細で緻密な金属間化合物が基地中に均一
に分散していることによって、優れた防食性を奏するも
のとなる。

【００２０】このような急冷アルミニウム合金粉末を溶
射原料として、図２に示されるフレーム溶射法により吹
き付けが行われて、図１に示されるように鉄素地１の表
面にアルミニウム合金からなる防食皮膜２が形成され
る。こうして得られる防食皮膜２は、鉄素地１の表面に
均一な膜厚で形成され、そして、その組織中に前記した
金属間化合物が満遍なく均一に分散していることによっ
て、この金属間化合物に起因する優れた耐食性を備え、
この結果、鉄素地１に対して良好な防食効果を発揮す
る。これにより、腐食環境下においても腐食が進行し難
く、優れた防食効果が維持される。

【００２１】鉄素地１の表面にアルミニウム合金による
防食皮膜２が形成された後には、公知の技術においては
必要とされた防食性向上のための後処理を必要としな
い。詳細には、拡散や焼純などの熱処理を後処理として
施すことなく、鉄素地１の腐食を防止し得る。したがっ
て、表面防食のための処理の工程が簡略化され、製造コ
ストが抑えられる。

【００２２】アルミニウム中におけるマンガンの含有量
は、５質量％以上かつ２５質量％以下であることが必要
である。これが５質量％未満であると、金属間化合物の
量が少なくなって、防食性に優れた防食皮膜２が得られ
なくなる。また２５質量％を超えると、金属間化合物の
量が過多となり、材質が脆くなると共に、粗大な結晶粒
が析出して、防食効果が薄れる。このため、マンガンの
含有量は、１０質量％以上かつ２０質量％以下であるこ
とがさらに好ましい。

【００２３】溶射により形成される防食皮膜２の厚さ
は、鋳鉄管３の肉厚や口径にかかわらず、５０μｍ以上
かつ２００μｍ以下であることが必要である。この防食
皮膜２の厚さは、耐食性と水密性能とに影響を与える。

【００２４】耐食面では、厚さが５０μｍ未満である
と、溶射皮膜の性質上、皮膜表面の気孔すなわちオープ
ンポアが鉄素地１まで達する場合があるために、十分な
防食効果を発揮し得ない場合がある。反対に２００μｍ
を超えると、そのような厚い皮膜を鉄素地１の表面に形
成するためには、溶射ガン４からの粉末吐出量に上限が
ある関係で、溶射のパス数すなわち塗り重ね回数を増や
すことが必要になって、管３への溶射のための時間が長
くなる。すると、形成される皮膜の温度がそれにつれて
上昇し、この皮膜を形成するアルミニウム合金の表面層
が溶融して、上述の急冷凝固されたことにもとづく耐食
性能が低下する。

【００２５】水密面では、防食皮膜２の厚さが２００μ
ｍを超えると、溶射時の加熱およびその後の冷却プロセ
スにおける金属の膨張収縮により、皮膜にクラックが生
じる可能性があり、このクラックの存在が水密性能の低
下につながることになる。

【００２６】急冷アルミニウム合金粉末が、上記した範
囲のマンガンに加え、さらに、シリコンまたはマグネシ
ウムまたは両者の合計を０質量％を超えかつ２０質量％
以下含有すると、前記した防食性に加え、防食皮膜２の
硬度の向上が図られる。なぜなら、基地中に固溶された
シリコンおよび／またはマグネシウムによって高硬度な
組織が得られるためである。また、この場合のアルミニ
ウム合金からなる防食皮膜２は、同様に金属間化合物に
起因する防食性を具備し、しかも、上記のような高硬度
な組織を有することで、皮膜が傷つくことによる防食性
の低下が抑制される。このように、高防食性と高硬度と
を兼備する皮膜が形成されることにより、鉄素地１の防
食効果がさらに向上する。

【００２７】シリコンおよび／またはマグネシウムは、
上記のように防食性を低下させることなく硬度を向上さ
せる作用を有するが、２０質量％を超えて存在するとア
ルミニウム合金の材質が脆くなる。このため、１５質量
％以下の含有量であることがさらに好ましい。

【００２８】特に、マグネシウムを含まない場合は、水
道水中において防食皮膜の表面にまれに点状の白色酸化
物が生じることがあるが、マグネシウムを含ませること
によってこのような白色酸化物の発生を防止することが
できる。また、マグネシウムを含有することで、防食皮
膜２の自然電位が鉄素地１の自然電位よりも低くなり、
したがって、さらに犠牲陽極としての防食効果も備える
ことになる。この結果、仮に皮膜２に傷などが生じたと
しても、この箇所から鉄素地１が腐食するということが
ない。このため、長期にわたる安定した防食効果を維持
することができる。

【００２９】また、マグネシウムを含有することで、鉄
素地１への防食皮膜２の被着性が向上する。つまり、シ
リコンの含有量が一定量以上となると合金が脆くなり、
溶射のときに剥離を起こし易い傾向があるが、マグネシ
ウムを含有することでこの傾向が抑制される。さらに、
溶射後に常温で例えば７２時間保持することで時効硬化
が起こり、アルミニウム合金からなる防食皮膜２の組織
中に微細な析出物が形成される。この析出物により、防
食皮膜２の硬度が確保される。このため、シリコンの含
有量を抑えても高硬度が維持され、しかも、材料の脆化
が抑制されるので溶射時などにおける皮膜２の剥離が防
止される。

【００３０】上記では、急冷アルミニウム合金粉末の製
造法として回転水流法が例として説明されているが、こ
の方法に代え、水アトマイズ法あるいはガスアトマイズ
法などの、適宜の粉末製造法を採用することができる。
さらに、溶射原料として急冷凝固合金材を粉末状態で用
いたものが説明されているが、これに限らず、例えば、
急冷アルミニウム合金粉末を熱間押出や熱間鍛造等の熱
間塑性加工により棒状又はワイヤー状の成形体としたも
のを用いることも可能である。さらに、アルミニウム溶
湯から適宜の急冷凝固法により直接に棒状又はワイヤー
状にとされた急冷凝固合金材料を用いることも可能であ
る。

【００３１】フレーム溶射法は、詳細には、燃料ガスと
酸素とによる炎の中に、急冷アルミニウム合金材料を供
給してその表面を溶融させ、これを圧縮ガスにより鉄素
地１の表面に吹き付けて皮膜２を形成するものである。
この方法を採用してアルミニウム合金からなる防食皮膜
２を形成する場合には、急冷アルミニウム合金材料の表
面のみを溶融させた半溶融状態とし、これを音速を越え
る高速度で鉄素地１の表面に吹き付ける。このとき、吹
き付けによる衝撃エネルギーを加味したうえで、鉄素地
１の表面に付着させるための条件設定が行われる。これ
により、鉄素地１への付着強度に優れ、しかも急冷アル
ミニウム合金材料の組織が殆ど変化しない状態の防食皮
膜２が形成される。したがって、急冷アルミニウム合金
材料の防食性をより確実に防食皮膜２に具備させること
ができる。

【００３２】また、アルミニウム合金からなる防食皮膜
２の形成方法としての溶射は、上述のフレーム溶射法に
限らず、例えばプラズマ溶射法を採用することもでき、
その熱源として電気を使用することもできる。このよう
な溶射方法によると、鉄素地１の表面に広範囲にわたっ
て良好な防食性を有する金属間化合物を一様に分布させ
ることができ、したがって鉄素地１の表面において防食
効果の均一性が損なわれることがない。

【００３３】急冷アルミニウム合金を鋳鉄管の表面に溶
射する際には、燃料ガスと酸素との流量比を燃料ガス：
酸素＝１：２．０〜２．５とするのが好ましい。このよ
うにすると、フレーム溶射時のフレーム中における粉末
の飛行速度がマッハ５以上と最大になり、最適な皮膜２
を形成するための最良の条件となる。燃料ガスとしては
天然ガスを用いるのが好適である。

【００３４】燃料ガスと酸素との流量比が燃料ガス：酸
素＝１：（２．０未満）であると、フレーム溶射を行っ
た場合に溶射フレーム中の粉末飛行速度が低下して、最
終的にはマッハ１以下になってしまうか、あるいはフレ
ームの点火自体が難しくなって、緻密で良好な皮膜２の
形成が困難になる。反対に流量比を燃料ガス：酸素＝
１：（２．５を超えた範囲）とすると、鉄素地１の表面
に安定して粉末を供給することが困難になる。なぜな
ら、溶射ガンノズルの断面積が一定であることから、ガ
ン流量と粉末供給量との和が一定であるために、ガス流
量が増えると、相対的に粉末の供給量が少なくなるため
である。すなわち、燃料ガスに対して酸素が多過ぎた場
合と少な過ぎた場合とのいずれも、良好な皮膜２の形成
が困難となって、水密性能が低下することになる。

【００３５】

【実施例】表１は、組成の異なる各種の素材を用いたフ
レーム溶射によりダクタイル鋳鉄管の鉄素地の表面に防
食皮膜を形成したとき、あるいは防食皮膜を形成しなか
ったときの結果を示す。ここで比較例１は防食皮膜を形
成せずに鉄素地を露出させた場合を示す。比較例２〜５
および実施例１〜９においては、実際に防食皮膜を形成
したが、その皮膜厚さは７０μｍとした。また、フレー
ム溶射の際の天然ガスと酸素との流量比は、天然ガス：
酸素＝１：２．２とした。塩水噴霧試験における赤錆発
生時間で、「１００００時間」とあるのは、１００００
時間を経過しても赤錆の発生がなかったことを意味す
る。また、自然電位の測定には銀塩化銀電極を用いた。

【００３６】

【表１】 以下、表１の比較例１〜５、実施例１〜９について詳細
に説明する。 （比較例１）溶射皮膜を形成すべきダクタイル鋳鉄管の
表面硬度を測定したところ、Ｈｖ２００〜２２０の範囲
であった。このダクタイル鋳鉄管の表面に塩水を噴霧す
る試験を行ったところ、２４時間経過以前に赤錆が発生
した。また、このダクタイル鋳鉄管の自然電位を銀塩化
銀電極を用いて測定したところ、水道水に対しては−６
７３ｍＶ、３％食塩水に対しては−６６６ｍＶであっ
た。 （比較例２）亜鉛のみを材料として超高速のフレーム溶
射ガンを用いて鋳鉄管の表面に溶射し、防食皮膜を形成
した。この場合は、表１に示されるように自然電位を大
きく低下させることが可能であったが、皮膜硬度が極端
に低く、塩水噴霧試験の結果３３６時間で赤錆が発生
し、十分な防食性は得られなかった。 （比較例３）アルミニウムのみを材料として鋳鉄管の表
面に溶射し、防食皮膜を形成した。この場合も、自然電
位を低下させることは可能であったが、皮膜硬度が極端
に低く、塩水噴霧試験の結果２１６時間で赤錆が発生
し、十分な防食性は得られなかった。 （比較例４）アルミニウム９７．５質量％−マンガン
２．５質量％の組成からなる急冷アルミニウム合金粉末
を製造し、これを同様に鋳鉄管の表面に溶射して防食皮
膜を形成した。この場合は、マンガンの含有量が本発明
の範囲よりも少ないために皮膜硬度が低く、塩水噴霧試
験の結果２４０時間で赤錆が発生し、十分な防食性は得
られなかった。 （比較例５）アルミニウム５０質量％−マンガン３０質
量％−シリコン２０質量％の組成からなる急冷アルミニ
ウム合金粉末を製造し、これを同様に鋳鉄管の表面に溶
射して、防食皮膜を形成した。この場合は、マンガンお
よびシリコンの含有量がいずれも本発明の範囲よりも多
過ぎたため、防食皮膜が脆くなって却って防食効果がう
すれ、塩水噴霧試験の結果３６００時間で赤錆が発生し
た。また溶射歩留りが２２％まで低下した。 （実施例１）アルミニウム９０質量％−マンガン１０質
量％の組成からなる急冷アルミニウム合金粉末を製造
し、同様に超高速のフレーム溶射ガンを用いてこの合金
粉末を鋳鉄管の表面に溶射し、防食皮膜を形成した。こ
のときの溶射歩留りは４５％、形成された皮膜の硬度は
Ｈｖ１７５であった。また塩水噴霧試験を行ったとこ
ろ、１００００時間経過後も赤錆の発生は認められなか
った。自然電位は、水道水に対しては−６９１ｍＶ、３
％食塩水に対しては−８１７ｍＶであった。したがっ
て、比較例１のダクタイル鋳鉄よりも自然電位が低く、
犠牲陽極としての防食効果を有することが確認された。 （実施例２、３）アルミニウム、マンガンにさらにシリ
コンを加え、表１に示された組成からなる急冷アルミニ
ウム合金粉末を製造した。そして、これを同様に鋳鉄管
の表面に溶射して、防食皮膜を形成した。シリコンが加
えられたことによって、実施例１よりも皮膜硬度が上昇
し、この点にもとづく防食性能の向上を期待可能であっ
た。 （実施例４、５）アルミニウム、マンガンにさらにマグ
ネシウムを加え、表１に示された組成からなる急冷アル
ミニウム合金粉末を製造した。そして、これを同様に鋳
鉄管の表面に溶射して、防食皮膜を形成した。マグネシ
ウムが加えられたことによって、実施例１〜３よりも自
然電位が低下し、この点にもとづく防食性能の向上を期
待可能であった。 （実施例６〜９）アルミニウム、マンガンにさらにシリ
コンとマグネシウムとの両者を加え、表１に示された組
成からなる急冷アルミニウ合金粉末を製造した。そし
て、これを同様に鋳鉄管の表面に溶射して、防食皮膜を
形成した。この場合は、シリコンが加えられることによ
る皮膜硬度の上昇と、マグネシウムが加えられることに
よる自然電位の低下とがともに確認され、両者にもとづ
く防食性能の向上を期待可能であった。 （比較例６〜７、実施例１０〜１３）アルミニウム８１
質量％−マンガン１５質量％−シリコン４質量％の組成
からなる急冷アルミニウム合金粉末を製造し、これを同
様にダクタイル鋳鉄管の表面にフレーム溶射して、防食
皮膜を形成した。フレーム溶射の際の天然ガスと酸素と
の流量比は、天然ガス：酸素＝１：２．２とした。防食
皮膜の厚さを３０μｍ〜３００μｍまで変化させたとき
の水密性能および耐食性能の測定結果を表２に示す。

【００３７】表２における水圧試験は、供試管にこの供
試管よりも大径の筒状体を外ばめしたうえでこの筒状体
の両端をゴムパッキンでシールし、筒状体と供試管との
間の空間に加圧水を供給して１．４７ＭＰａの初期水圧
を負荷し、この負荷状態で加圧水の供給路を閉じて、そ
の時点と２時間経過後とにおける水圧を測定することに
より行った。またゴムパッキンからの漏水の有無を目視
によって検査した。なお、この水圧試験は、２０℃の恒
温室にて実施した。

【００３８】耐食性能は、淡水環境中と、塩水噴霧環境
中と、ｐＨ３硫酸環境中とに供試管を設置して、ダクタ
イル鋳鉄素地から赤錆が発生するまでの時間で示した。
なお、表２において、「８０００時間以上」とあるの
は、８０００時間を経過しても赤錆の発生がなかったこ
とを示す。

【００３９】

【表２】 表２に示すように、実施例１０〜１３のように防食皮膜
の厚さが５０〜２００μｍの範囲である場合に、２時間
経過後の水圧の低下がなく、また漏水は確認されず、し
たがって良好な水密性能を示した。また、防食皮膜の厚
さが５０μｍの場合でも淡水環境中で３０００時間経過
しなければ赤錆が発生せず、良好な耐食性能を示した。

【００４０】これに対し、比較例６では、防食皮膜の厚
さが３００μｍと過大であったため、耐食性能には優れ
ていたものの、２時間経過後に水圧が大幅に低下し、漏
水も確認されるなど、水密性能が低下した。これは、防
食皮膜の厚さが過大であったため、上述のように皮膜に
クラックが発生したことが原因したものであると考える
ことができる。比較例７では、防食皮膜の厚さが３０μ
ｍと過小であったため、水密性能は良好であったもの
の、十分な耐食性能が得られなかった。 （比較例８〜９、実施例１４〜１７）アルミニウム７６
質量％−マンガン１５質量％−シリコン４質量％−マグ
ネシウム５質量％の組成からなる急冷アルミニウム合金
粉末を製造し、これを同様にダクタイル鋳鉄管の表面に
フレーム溶射して、防食皮膜を形成した。そして、それ
以外は比較例６〜７および実施例１０〜１３と同様にし
て、水密性能と耐食性能とを測定した。その結果を同様
に表２に示す。

【００４１】この場合は、先の比較例６〜７および実施
例１０〜１３と同様の傾向を示し、実施例１４〜１７の
ように防食皮膜の厚さが５０〜２００μｍであるとき
に、水密性能、防食性能とも良好であった。しかも、こ
の場合は、防食皮膜の厚さが５０μｍ、７０μｍのとき
にも（実施例１７、実施例１６）、淡水環境中およびｐ
Ｈ３硫酸環境中において、８０００時間を経過した時点
で赤錆の発生がみられず、したがって先の実施例１０〜
１３よりも防食性能が優れていた。 （比較例１０〜１７、実施例１８〜２０）次に、鋳鉄管
の表面に急冷アルミニウム合金をフレーム溶射する際の
溶射条件と水密性能との関係について説明する。ここで
は、アルミニウム７６質量％−マンガン１５質量％−シ
リコン４質量％−マグネシウム５質量％の組成からなる
急冷アルミニウム合金粉末を使用し、防食皮膜の厚さが
７０μｍになるようにフレーム溶射を行った。フレーム
溶射の際には天然ガスと酸素とを使用し、天然ガスの流
量に対する酸素の流量を変化させた。そして、フレーム
中の粉末速度と溶射歩留りと水密性能とについて測定し
た。なお、フレーム中の粉末速度は、フレーム中に認め
られる衝撃波の個数により推定した。測定結果を表３に
示す。

【００４２】

【表３】 表３において、実施例１８〜２０のように、燃料ガスで
ある天然ガスと酸素との流量比が、天然ガス：酸素＝
１：２．０〜２．５の場合には、フレーム溶射時のフレ
ーム中における粉末の飛行速度がマッハ５ないしマッハ
５以上となり、最適な皮膜を形成できて、良好な水密性
能を発揮させることが可能であった。この場合は、溶射
歩留りも４５％以上と高い値を示した。

【００４３】比較例１２〜１４では、天然ガスと酸素と
の流量比が、天然ガス：酸素＝１：（２．０未満）であ
ったため、フレーム中の粉末速度が低く、このため良好
な皮膜を形成できず、したがって水密性能は不良であ
り、また溶射歩留りも低いものであった。

【００４４】比較例１５〜１６では、天然ガスと酸素と
の流量比が、天然ガス：酸素＝１：（２．５を超えた範
囲）であったため、鉄素地の表面に安定して粉末を供給
することが困難になり、したがって同様に水密性能は不
良であった。

【００４５】比較例１０〜１１では天然ガスに対する酸
素の流量比が低過ぎたため、また比較例１７では天然ガ
スに対する酸素の流量比が高過ぎたため、いずれもフレ
ーム点火することさえできなかった。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によると、鋳鉄管の
表面に防食皮膜が形成され、前記防食皮膜が、マンガン
を５質量％以上かつ２５質量％以下含みかつ残部がアル
ミニウムであって、アルミニウム相にマンガンが過飽和
に固溶されたアルミニウム合金にて形成され、前記防食
皮膜の厚さが５０μｍ以上かつ２００μｍ以下であるよ
うにしたため、また、マンガンを５質量％以上かつ２５
質量％以下含みかつ残部がアルミニウムであるととも
に、アルミニウム相にマンガンが過飽和に固溶された急
冷アルミニウム合金を鋳鉄管の表面に溶射して、この鋳
鉄管の表面に、厚さが５０μｍ以上かつ２００μｍ以下
の防食皮膜を形成するため、耐食性にすぐれ、しかも皮
膜におけるクラックの発生を防止して水密性能にすぐれ
た防食皮膜を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の表面防食が施された鋳鉄
管の要部の横断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の表面防食が施された鋳鉄
管の製造方法を示す概略図である。

フロントページの続き (72)発明者 清水 嘉平 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内 (72)発明者 清水 宏明 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内 (72)発明者 田中 進一郎 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内 Ｆターム(参考） 3H024 EA02 EB09 EC02 ED08 EE03 3H111 AA01 BA02 BA34 CB08 CB29 DA08 DB17 EA16 4K031 AA01 AA05 AB02 AB09 CB01 CB12 CB37 DA01 DA04 EA10 4K044 AA04 AB03 BA04 BA10 BB01 BC02 CA11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳鉄管の表面に防食皮膜が形成され、前
   記防食皮膜が、マンガンを５質量％以上かつ２５質量％
   以下含みかつ残部がアルミニウムであって、アルミニウ
   ム相にマンガンが過飽和に固溶されたアルミニウム合金
   にて形成され、前記防食皮膜の厚さが５０μｍ以上かつ
   ２００μｍ以下であることを特徴とする表面防食が施さ
   れた鋳鉄管。
2. 【請求項２】 防食皮膜は、マンガンに加えてさらにシ
   リコンまたはマグネシウムまたは両者の合計を０質量％
   を超えかつ２０質量％以下含みかつ残部がアルミニウム
   であるとともに、アルミニウム相に、マンガンと、シリ
   コンおよび／またはマグネシウムとが過飽和に固溶され
   たアルミニウム合金にて形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の表面防食が施された鋳鉄管。
3. 【請求項３】 マンガンを５質量％以上かつ２５質量％
   以下含みかつ残部がアルミニウムであるとともに、アル
   ミニウム相にマンガンが過飽和に固溶された急冷アルミ
   ニウム合金を鋳鉄管の表面に溶射して、この鋳鉄管の表
   面に、厚さが５０μｍ以上かつ２００μｍ以下の防食皮
   膜を形成することを特徴とする表面防食が施された鋳鉄
   管の製造方法。
4. 【請求項４】 急冷アルミニウム合金は、マンガンに加
   えてさらにシリコンまたはマグネシウムまたは両者の合
   計を０質量％を超えかつ２０質量％以下含みかつ残部が
   アルミニウムであるとともに、アルミニウム相に、マン
   ガンと、シリコンおよび／またはマグネシウムとが過飽
   和に固溶されたアルミニウム合金にて形成されているこ
   とを特徴とする請求項３記載の表面防食が施された鋳鉄
   管の製造方法。
5. 【請求項５】 急冷アルミニウム合金を鋳鉄管の表面に
   溶射する際に、燃料ガスと酸素との流量比を、燃料ガ
   ス：酸素＝１：２．０〜２．５とすることを特徴とする
   請求項３または４記載の表面防食が施された鋳鉄管の製
   造方法。