JP2002080955A - 耐食性に優れた溶融アルミニウムめっき電縫鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ａｌ−Ｍｇ合金溶射層をガスフレーム溶射法
で形成することにより，耐食性に優れた溶融アルミニウ
ムめっき電縫鋼管を提供する。 【構成】 溶融アルミニウムめっき鋼板の板幅方向端部
を溶接した電縫鋼管であって、溶接ビードが切削除去さ
れた後の溶接部にＭｇ：１〜１０質量％を含むＡｌ−Ｍ
ｇガスフレーム溶射層が設けられている。 【効果】 高Ｍｇ含有量の溶射層が安定して形成される
ため、品質信頼性の高い溶融アルミニウムめっき電縫鋼
管となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用排気系部材等の
過酷な腐食性雰囲気に曝される部材として好適な耐食性
に優れた溶融アルミニウムめっき電縫鋼管に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融アルミニウムめっき電縫鋼管は、耐
食性，耐熱性，耐候性等の優れた品質特性を活用し、高
温用部材，自動車用部材，建築材料，電気機器用部材等
として広範な分野で使用されている。溶融アルミニウム
めっき電縫鋼管は，所定幅にスリットした溶融アルミニ
ウムめっき鋼板をロールフォーミング法，ロールレスフ
ォーミング法等でオープンパイプ形状に成形した後、幅
方向両端部を溶接することにより製造される。溶接工程
では、鋼板幅方向両端部を高周波加熱した状態でアプセ
ットする。アプセットにより溶接部への不純物巻込みが
防止されるが、下地鋼が表面まで押し出されるため、突
出した形状の溶接ビードが形成される。

【０００３】突出した溶接ビードは、応力集中の起点と
なって電縫鋼管の加工性を低下させるため、溶接直後に
切削除去される。しかし、溶接ビードの切削除去に伴っ
て、アルミニウムめっき層に覆われていない下地鋼が溶
接ビードカット部に露出し、アルミニウムめっき本来の
優れた耐食性が発現されない。下地鋼の露出による耐食
性の低下を回復させるため、溶接ビードの切削除去後に
アルミニウム合金で溶接部を補修する方法が採用されて
いる（特開平４−２７２１６４号公報，特開平４−２７
２１６５号公報、特開平６−３３０２８０号公報等）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】補修用Ａｌ合金には純
Ａｌ，Ａｌ−Ｚｎ，Ａｌ−Ｍｎ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｍ
ｇ等が使用されているが、なかでもＡｌ−Ｍｇ合金は、
塩害腐食環境下においてＭｇを含むＡｌ系の腐食生成物
が形成されることによって著しく優れた耐食性を示す。
ところが、Ｍｇは比較的低い温度で蒸発する金属である
ため、形成したＡｌ−Ｍｇ合金溶射層に含まれるＭｇ含
有量が変動しやすい。

【０００５】特にアーク溶射法のように高温雰囲気に曝
される場合にはＭｇが著しく蒸発損耗し、Ｍｇ含有量が
一定した溶射層を形成することが困難になる。たとえ
ば、アーク溶射中のアーク温度は、アーク雰囲気，電流
値等によって変化するが、約６０００℃にも達すること
がある。このような高温雰囲気に曝されると、合金線に
含まれているＭｇ成分の蒸発損耗が顕著に進行し、溶射
補修層に移行する割合が低下する。

【０００６】そのため、溶射補修層の目標成分に比較し
てＭｇ含有量の多いＡｌ−Ｍｇ合金線の使用が必要とな
るが、Ｍｇ含有量の上昇に伴ってＡｌ−Ｍｇ合金線の線
引き加工が困難になり、溶射材料の製造が難しくなる。
また、アーク溶射中に蒸発するＭｇ成分の割合は一定で
なく、結果として溶射補修層に含まれるＭｇ量も変動す
る。Ｍｇ量の変動は耐食性，塗装性等の特性に影響を及
ぼし、製品の品質安定性を低下させる原因となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、アーク溶射法に
代えてガスフレーム溶射を採用することにより、溶射中
の最高温度をＭｇの蒸発損耗がない比較的低温に維持
し、溶射材料から溶射層へのＭｇ移行率を高めると共
に、Ｍｇ含有量の変動を抑制したＡｌ−Ｍｇ合金溶射層
を溶接ビード切削除去後の溶接部に設けることにより、
耐食性に優れた溶融アルミニウムめっき電縫鋼管を提供
することを目的とする。

【０００８】本発明の溶融アルミニウムめっき電縫鋼管
は、その目的を達成するため、溶融アルミニウムめっき
鋼板の板幅方向端部を溶接した電縫鋼管であって、溶接
ビードが切削除去された後の溶接部にＭｇ：１〜１０質
量％を含むＡｌ−Ｍｇガスフレーム溶射層が設けられて
いることを特徴とする。

【０００９】

【作用】Ａｌ−Ｍｇ合金溶射層は、Ａｌ−Ｚｎ，Ａｌ−
Ｍｎ，Ａｌ−Ｓｉ等の合金溶射層に比較して格段に優れ
た耐食性を呈する。しかし、比較的低温で蒸発しやすい
Ｍｇは、高温雰囲気に曝されると金属蒸気として消耗
し、溶射層に移行する割合が低くなる。特にアーク溶射
のように最高到達温度が６０００℃にも達するような雰
囲気に曝されるとＭｇの蒸発損耗が顕著になり、一定し
たＭｇ含有量の溶射層を形成することが困難となる。

【００１０】この点、本発明では、アーク溶射法に代え
てガスフレーム溶射法によりＡｌ−Ｍｇ合金溶射層を形
成している。ガスフレーム溶射法ではフレーム温度が２
０００℃前後に留まり、Ｍｇの揮散が実質的に生じな
い。そのため、溶射材料のＭｇ分は、ほぼ全量が溶射層
に移行する。したがって、Ｍｇ含有量が一定した、換言
すれば特性が一定したＡｌ−Ｍｇ合金溶射層が形成され
る。また、Ａｌ−Ｍｇ合金は、Ｍｇの添加によって融点
が低下し、所定の部分に溶射された溶融粒子が溶融及び
半溶融状態を比較的長く維持するため、必要とする密着
性も得られやすい。具体的には、溶接時の入熱を利用
し、溶射時に溶接ビードカット部を２００℃以上の温度
に確保することにより、通常の電縫鋼管に施される加工
に対して全く問題のない密着性レベルをもつＡｌ−Ｍｇ
溶射部が形成される。

【００１１】更に、実ラインでの製造性をガスフレーム
溶射法とアーク溶射法で比較すると、アーク溶射法で
は、溶射音が大きく、溶射時にヒュームが激しく発生す
る等、作業環境の悪化が著しい。また、アーク溶射法で
は、ワイヤ先端でアークを発生させるため、連続的に長
時間２本の溶射ワイヤを安定供給することが要求される
が、２本のワイヤを長時間連続的に供給することは技術
的に難しく、結果としてアーク切れが生じやすくなる。
すなわち、アーク溶射法では連続操業した場合の安定性
にも劣るが、ガスフレーム溶射法ではこのような問題は
ない。なお、溶射量の大きなアーク溶射法は成膜速度が
速いという長所をもつが、ガスフレーム溶射法でも溶射
ガンを複数設置することにより、実質的にアーク溶射法
と遜色ない溶射量が得られる。

【００１２】

【実施の形態】溶融アルミニウムめっき電縫鋼管は、不
純物が溶接部に巻込まれないように幅方向両端部を加
熱，アプセットしながら溶接することにより製造される
ため、下地鋼が表面まで押出された形状の溶接ビードが
形成される。突出形状の溶接ビードがあると鋼管自体の
加工性が低下するので、溶接ビードを切削除去すること
により加工性を改善する。

【００１３】次いで、溶接ビードの切削除去によって下
地鋼が露出した溶接ビードカット部にＡｌ−Ｍｇ合金溶
射層を設けることによって耐食性を回復させる。溶接ビ
ードの切削除去及び溶接ビードカット部の溶射補修は、
溶接時の予熱を利用できることから溶接直後に行うこと
が好ましい。なお、鋼管自体の加工性を更に安定且つ向
上させるためには、溶接部に当たる板幅方向両端部近傍
の位置で鋼板表面からアルミニウムめっき層を予め切削
除去した後で溶接することが好ましい。

【００１４】溶融アルミニウムめっき鋼板を溶接した
後、溶接部に生成している溶接ビードを切削除去する。
溶接ビードの切削除去では、下地鋼が露出するまで溶接
部を切削工具で切削する。溶接ビードを切削除去した後
の溶接部に、Ａｌ−Ｍｇ合金溶射層をガスフレーム溶射
法で形成する。溶射材料としては、Ａｌ−Ｍｇ合金溶射
層とほぼ同じ組成のＡｌ−Ｍｇ合金線を使用できる。必
要に応じてＳｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｎ等を含むＡｌ−Ｍｇ
溶射材料を使用することも可能である。

【００１５】ガスフレーム溶射では、アセチレン，プロ
パン等の可燃性ガスと酸素の混合ガスフレームを用い、
ガスフレームの中心部に線状の溶射材料を適正速度で送
り込む。溶射材料はガスフレームで連続的に溶融する
が、このときのフレーム温度が２０００℃程度であるこ
とから、Ｍｇは実質的に蒸発損耗しない。溶融したＡｌ
−Ｍｇ合金は、周囲から供給される圧縮空気によって微
細化され，液滴状になって電縫鋼管の溶接ビードカット
部に衝突する。液滴状のＡｌ−Ｍｇ合金は、溶接ビード
カット部への衝突によって扁平化すると共に瞬時に凝固
し、積層しながら溶射層皮膜を形成する。

【００１６】Ａｌ−Ｍｇ合金溶射層は、必要とする耐食
性を確保する上から１〜１０質量％のＭｇを含んでい
る。Ｍｇは耐塩害性等の耐食性向上に有効な成分であ
り、１質量％以上の含有量でＭｇの添加効果が顕著にな
る。しかし、Ｍｇ含有量が１０質量％を超えると、Ａｌ
−Ｍｇ合金船の線引き加工が非常に困難となり、工業的
に溶射材料を製造できなくなる。

【００１７】

【実施例】板厚１．６ｍｍの普通鋼板に連続めっき法で
片面当り目付け量６０ｇ／ｍ²で溶融アルミニウムめっ
き層（Ｓｉ：９質量％含有）を形成した溶融アルミニウ
ムめっき鋼板を板幅１５１．５ｍｍにスリットし、幅方
向両端部を高周波加熱しながらアプセットし、ラインス
ピード５０ｍ／分で外径４８．６ｍｍの電縫鋼管を製造
した。溶接直後、溶接中心線を挟んで８ｍｍの範囲にあ
る溶接ビードを切削除去した後、溶接部の材温が約４０
０℃にある位置でガスフレーム溶射法で厚み２０〜４０
μｍの溶射層を形成した。溶射材料にはＭｇ：４．６質
量％のＡｌ−Ｍｇ合金線（ワイヤ径：１．６ｍｍ）を用
い、アセチレンと酸素との混合ガスで形成したガスフレ
ームに８ｍ／分で送り込んだ。

【００１８】比較のため、同一組成でワイヤ径１．２ｍ
ｍのＡｌ−Ｍｇ合金線を用い、ワイヤ送り速度８ｍ／
分，溶射電圧２０Ｖのアーク溶射法によって厚み２５〜
５０μｍの溶射層を形成した。形成されたＡｌ−Ｍｇ合
金溶射層を分析したところ、ガスフレーム溶射でＡｌ−
Ｍｇ合金線（溶接材料）とほぼ同じＭｇ含有量の溶射層
が形成されたが、アーク溶射法で形成された溶射層のＭ
ｇ含有量は０．４質量％程度と大幅に低下していた（図
１）。

【００１９】同じ条件下でガスフレーム溶射及びアーク
溶射を繰り返し、形成された溶射層のＭｇ含有量の変動
幅を調査したところ、ガスフレーム溶射層では４．２〜
４．５質量％の範囲に収まっていたが、アーク溶射層の
Ｍｇ含有量は０．２〜０．８質量％の範囲でばらついて
いた。いずれにせよ、アーク溶射法では、０．８質量％
以上のＭｇを含む溶射層を形成できなかった。

【００２０】次いで、Ｍｇ含有量が種々異なるＡｌ−Ｍ
ｇ合金線を用いたガスフレーム溶射法で溶射層を形成
し、Ａｌ−Ｍｇ合金溶射層のＭｇ含有量が耐食性，密着
性に及ぼす影響を調査した。腐食試験は、塩水噴霧２時
間（３５℃，５％ＮａＣｌ水溶液）→乾燥４時間（６０
℃，相対湿度３０％）→湿潤２時間（５０℃，相対湿度
９５％）を１サイクルとして複数回繰り返す試験を採用
した。腐食試験３００サイクル後に溶接ビードカット部
に設けられた溶射補修層を観察し、赤錆発生状況によっ
て耐食性を判定した。赤錆が発生していないものを○，
赤錆発生面積率が５％未満を△，５％以上を×として耐
食性を評価した。

【００２１】密着性試験では、溶融アルミニウムめっき
電縫鋼管の溶接部を外側にして９０度曲げ加工し、曲げ
部外側に粘着テープを貼り付け、引き剥がした後で、曲
げ部外側に付着しているＡｌ−Ｍｇ合金溶射層の剥離程
度を調査した。剥離が全く検出されなかったものを○，
僅かでも剥離が生じたものを×として密着性を評価し
た。

【００２２】表１の調査結果にみられるように、Ａｌ−
Ｍｇ合金溶射層中のＭｇ濃度が１％を超えると、優れた
耐塩害腐食性を示すことが判る。溶射層の密着性に関し
ては，何れのＭｇ濃度においても良好な結果が得られ、
実用上の使用に十分耐えることが判る。

【００２３】

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の溶融ア
ルミニウムめっき電縫鋼管は、溶接ビードを切削除去し
た後の溶接部にガスフレーム溶射法でＡｌ−Ｍｇ合金溶
射層を形成している。Ａｌ−Ｍｇ合金溶射層がガスフレ
ーム溶射法で形成されたものであることからＭｇ含有量
を高位に安定させることができ、耐食性，密着性等に優
れ、排ガス部材用，高温雰囲気に曝される産業機械部材
用，排液処理設備部材用，建築用構造材等として広範な
分野に使用される溶融アルミニウムめっき電縫鋼管が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ガスフレーム溶射法及びアーク溶射法で形成
された溶射層のＭｇ含有量とＡｌ−Ｍｇ合金線のＭｇ含
有量との関係を示すグラフ

フロントページの続き (72)発明者 吉崎 布貴男 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 3H024 EA02 EC15 ED08 EE02 4K031 AA01 AB02 AB06 AB09 BA08 CA02 DA01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融アルミニウムめっき鋼板の板幅方向
   端部を溶接した電縫鋼管であって、溶接ビードが切削除
   去された後の溶接部にＭｇ：１〜１０質量％を含むＡｌ
   −Ｍｇガスフレーム溶射層が設けられていることを特徴
   とする耐食性に優れた溶融アルミニウムめっき電縫鋼
   管。