JP2003268526A - 防食皮膜の形成方法 - Google Patents

防食皮膜の形成方法

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JP2003268526A
JP2003268526A JP2002066219A JP2002066219A JP2003268526A JP 2003268526 A JP2003268526 A JP 2003268526A JP 2002066219 A JP2002066219 A JP 2002066219A JP 2002066219 A JP2002066219 A JP 2002066219A JP 2003268526 A JP2003268526 A JP 2003268526A
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metal
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spraying
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Toshihiro Kubo
俊裕 久保
Kahei Shimizu
嘉平 清水
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属溶射により防食皮膜を形成する場合に、簡
単な処理によつて確実に防食層が形成でき、しかも機械
的強度も発揮できる防食皮膜の形成方法を得ることを課
題とする。 【解決手段】鉄などの金属部材1の素地表面に、前記金
属部材と同等以上の硬さを有する粒子粉末2…を、金属
部材1の素地表面に密着力が得られる溶射手段によって
均一分散状に密着させ、金属部材1の素地表面を粗面化
し、次いで粗面化表面に犠牲陽極作用のある金属質防食
層4を形成することよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、ダクタイル鋳鉄
部材など金属部材表面に防食皮膜を形成する方法に関す
る。 【0002】 【従来の技術】長期間、地中埋設されるような金属製の
配管類、例えば配水管として使用されるダクタイル鋳鉄
管鋳鉄管のような金属部材は、通常、素地を防食層で保
護することが行われる。 【0003】従来、このような鉄系金属の防食方法とし
て、亜鉛や亜鉛アルミ合金など、素地金属より卑な電位
となる金属を犠牲陽極として素地表面に付着させること
が一般的に行われる。 【0004】このような金属の付着手段としては、溶融
メッキや電気メッキ、溶射などが一般的であるが、対象
物の形状や大きさ、設備の簡易さなどから溶射が用いら
れる場合がある(例えば特開平7−825号公報、特開
平11−230482号公報など)。 【0005】そして、亜鉛やアルミなどを溶射する場
合、アーク溶射が用いられる場合が多い。一般的にアー
ク溶射は、線材状の金属材料を使用できるので実施が容
易な上、大きな溶射量が得られて生産性が高く、しか
も、設備が簡単で済むなどの長所がある反面、直前のブ
ラスト処理を予め行うことが望ましく、このための設備
や工程にコストがかかり、さらに溶射時の吹きつけ圧力
が低いので溶射金属の素地に対する密着力が高くないと
いった欠点がある。 【0006】また、電位が卑である亜鉛、アルミなどは
金属として比較的軟質なので、傷がつきやすく、しかも
前述の溶射の場合は、密着力の低さとも相俟って剥離し
やすくなるといった欠点もある。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
を解決することを目的としてなされたものであって、高
い密着力が得られる溶射方法で、後に形成される犠牲陽
極皮膜の密着力を向上させるための粗面化が可能な保護
皮膜であって、しかも犠牲陽極作用を持つ皮膜が傷付い
ても下地に対する保護機能が維持できる硬質な保護皮膜
を形成し、その上に犠牲陽極皮膜を形成することを課題
としてなされたものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、この発明は、鉄などの金属部材の素地表面に、前記
金属部材と同等以上の硬さを有する粒子粉末を、前記金
属部材の素地表面に密着力が得られる溶射手段によって
均一分散状に密着させ、前記金属部材の素地表面を粗面
化し、次いで該粗面化表面に犠牲陽極作用のある金属質
防食層を形成することを特徴とする。 【0009】この方法によれば、金属部材素地の粗面は
鉄と同等以上の強度を有した粒子粉末により形成される
ので、その上に溶射する犠牲陽極となる金属質防食層に
傷がついても金属部材素地までその傷が届き難く、極め
て強度に優れる防食層を形成できる。また、犠牲陽極と
なる金属質防食層の金属部材素地に対する密着性は、粒
子粉末により粗面化された表面でアンカー効果が発揮さ
れるので、非常に良くなる。 【0010】 【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を説
明する。図はこの発明の方法を実施した状態を順に示す
要部拡大断面図である。 【0011】図1において、1は金属部材の一例として
のダクタイル鋳鉄管の一部を示す。このダクタイル鋳鉄
管1の外表面に例えば研磨など必要な表面処理を行った
後、鉄と同等以上の硬さを有する合金、例えばFe−S
i合金、Al−Si−Mn合金、Al−Ni合金などか
らなる粒子粉末2…を、超高速フレーム溶射などで溶射
させ、粒子粉末による粗面層3(以下、第一溶射層3と
いう。)を形成する。 【0012】なお、この溶射手段である超高速フレーム
溶射は、良好な密着力が得られるのであるが生産性が悪
く、従って厚い層を形成する場合は適さない。本発明の
場合は、このように生産性が悪い溶射手段であっても、
溶射される層が粗面とされていれば良いので、厚い層に
までする必要がなく生産性についての悪影響はない。 【0013】この超高速フレーム溶射をする際に使用さ
れる粒子粉末は、粒度が20μm〜200μmのものが
好適に使用される。この理由は、20μmより細かい
と、粒度が細かすぎて粒子粉末の溶射といえども溶射皮
膜は滑らかな表面の皮膜となってしまい、後述する、合
金、擬合金などからなる金属質防食層4(以下第二溶射
層4という。)に対するアンカー効果が発揮されなくな
るからである。 【0014】一方、200μmより粗い場合は、溶射
時、溶着せずに落下してしまう粒子が増加し、溶射の際
の粒子粉末の歩留まりが極端に低下して溶射効率が悪く
なるからである。 【0015】また、上記粒度の粒子粉末の溶射量は、粒
子粉末の比重に応じ10g〜100g/平方mとされ
る。これは、10g平方mより少ないと、塗布量そのも
のが少なすぎ、目的の粗面が形成できず、100g/平
方mより多くなると、粗面となるべき粒子粉末がお互い
に接し合い、均一な膜になり始めて粗面とならないため
である。例えば、溶射塗布量を200g/平方mなどと
すると、完全にダクタイル鋳鉄部材表面を均一に覆う合
金皮膜となってしまいアンカー効果が発揮されなくなる
からである。また、第一溶射層3として、均一な厚い合
金膜を形成してしまうと、この合金の電位が後述の第二
溶射層4である亜鉛などよりも貴な電位を有する場合、
図2に示すように第二溶射層4に傷5が付くと、矢印で
示すように第二溶射層4である亜鉛層の電気的消耗を極
端に早めてしまう弊害も考えられる。従って、このよう
な理由からも均一な厚い層にまで超高速フレーム溶射を
する必要はない。 【0016】そして、このようにしてダクタイル鋳鉄部
材1表面に粒子粉末2…を均一分散状に溶射させて第一
溶射層3を形成した後は、その表面に図3に示すよう
に、表面に犠牲陽極作用のある金属、例えば亜鉛を溶射
することにより第二溶射層4を形成する。 【0017】この第二溶射層4の成層は、溶射など公知
の手段で行われるが、その素地となるダクタイル鋳鉄管
1の表面が粒子粉末により粗面とされているのでアンカ
ー効果が発揮され、通常よりも層厚を厚く成層すること
ができる。 【0018】例えば、従来のショットブラスト処理だけ
のものでは第二溶射層に相当する層を成層するのに20
0g/平方m以上の溶射量とすると、第二溶射層4が剥
がれやすくなるが、この発明のように粒子粉末によって
粗面化した場合はこのような弊害は全く生じない。 【0019】従って、この発明の方法によれば第二溶射
層4の層厚も厚くすることができるのである。以上説明
したように、この発明の防食皮膜の形成方法によれば、
下地層として鉄と同等以上の硬さの合金による凹凸が形
成されているので、その上に亜鉛、亜鉛合金、亜鉛擬合
金などの犠牲陽極作用のある金属質防食層を厚く溶射形
成しても、これら厚い層は剥離することがなく、しかも
外面から傷がついても第一溶射層3を形成する粒子粉末
2…が強度を有するため金属素地まで傷付いてしまうの
が防止される。 【0020】なお、図示は省略しているが、上記した第
二溶射層4の表面に塗料による塗装がを行っても良い。 【0021】 【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。ダクタ
イル鋳鉄よりなる多数の短冊状の試験片を用意し、それ
ぞれの外表面を研磨し、油汚れや軽いさびを落とした。 【0022】次いで、上記多数の試験片を大きく2つの
グループに分け、Al-4Si-15Mu粒子粉末の溶射
グループと、Al-4Si-15Mu−5Mg粒子粉末の
溶射グループとした。そして、これらのグループを4つ
のグループに分け、粒径が90μm〜120μmとされ
た前記粒子粉末を、超高速フレーム溶射装置により30
g/平方mの溶射量、50g/平方mの溶射量、70g
/平方mの溶射量、100g/平方mの溶射量に各グル
ープの試験片の表面へと溶射した。 【0023】この結果、各試験片の表面には粒子粉末の
溶射により、厚さ30μm〜100μmの凹凸粗面が形
成された。次いで、上記8種類のグループに分けられた
各グループの試験片のそれぞれを、さらに3つづつのグ
ループに分け、第二溶射層の溶射金属を亜鉛として、そ
れぞれに50g/平方m、70g/平方m、100g/
平方mで溶射することにより第二溶射層を成層し、ダク
タイル鋳鉄部材外面を亜鉛で均一に覆って防食層とし、
全部で24の試験片グループを用意した。 【0024】なお、比較例として、ダクタイル鋳鉄の試
験片素地にショットブラスト処理を施した後、亜鉛を溶
射してそれぞれ30μm、50μm、70μm、100
μmの防食層を形成したもの4グループと、第一溶射層
の超高速フレーム溶射装置による溶射量を25g/平方
mとし、亜鉛による第二溶射層の溶射量を70g/平方
mとしたグループ一つ、及び第一溶射層の超高速フレー
ム溶射装置による溶射量を120g/平方mとし、亜鉛
による第二溶射層の溶射量を100g/平方mとしたグ
ループ一つを用意した。 【0025】この実施例、比較例それぞれのグループか
ら一枚づつ試験片を取出し、それぞれの防食層に釘によ
って引っかき傷を付けたが、実施例と第一溶射層を設け
た比較例2例の場合は、何れのものも第一溶射層の粒子
粉末による層が露出しただけで、試験片のダクタイル鋳
鉄素地そのものは露出しなかった。これに対し、ショッ
トブラスト処理によった比較例のものは直ちに金属素地
が露出した。 【0026】次に、上記実施例、比較例それぞれのグル
ープから別の試験片を一枚づつ取出し、各試験片につい
て第二溶射層表面にタグを貼りつけ、これを試験面に対
して垂直方向へ引っ張る剥離強度試験を実施したとこ
ろ、比較例は3例とも300〜400N/平方cmでダ
クタイル鋳鉄と亜鉛金属層との間で層間剥離を生じたの
に対し、実施例は400〜600N/平方cmで亜鉛金
属層の凝集破壊となり、実施例の溶射層の層間密着強度
が格段に優れていることが判明した。 【0027】さらに、上記残りの各試験片について36
0日の水道水浸漬試験、塩水噴霧試験、pH2硫酸溶液
浸漬試験を実施したところ、第一溶射層をAl-4Si-
15Mu合金及びAl-4Si-15Mu−5Mg合金、
第二溶射層を亜鉛とした実施例の各試験片は、いずれも
腐食の程度は軽く、これら実施例の中で最も激しく腐食
した試験片は、第一溶射層の厚さ30μmで塩水噴霧試
験に供されたもので腐食率(腐食面積/全面積)が平均7
0%、最も腐食しなかった試験片は、第一溶射層の厚さ
100μmで水道水浸漬試験に供されたもので腐食率が
平均30%であった。なお、ショットブラストの処理を
行った比較例の場合は水道水浸漬試験、塩水噴霧試験、
pH2硫酸溶液浸漬試験何れの試験の場合も腐食率がほ
ぼ100%であった。 【0028】 【発明の効果】以上説明したように、この発明の防食皮
膜の形成方法によれば、金属部材の下地面に粒子粉末を
溶射などによって密着力を強く付着させるが、生産効率
の悪い手段であっても、溶射される層は薄いもので良い
ので、生産性低下の悪影響は殆ど無く、しかもこの粗面
によって第二溶射層の密着性が極めて良くなり、また、
粒子粉末として鉄と同等以上の硬さのものを用いるの
で、表面の第二溶射層となる犠牲陽極作用のある金属質
防食層に傷がついても金属下地まで傷が及びにくく、従
って衝撃が加えられることがあっても、それが原因で防
食層が破壊され、腐食に至るといった事故も防げる効果
がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の方法の実施状態を示す要部拡大断面
図である。 【図2】この発明の方法の不適例を説明する要部拡大断
面図である。 【図3】この発明の方法の実施状態を示す要部拡大断面
図である。 【符号の説明】 1…ダクタイル鋳鉄管 2…粒子粉末 3…粒子粉末による粗面層(第一溶射層) 4…金属質防食層(第二溶射層)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H024 DA05 EA02 EC03 ED08 EE03 4K031 AA01 AA08 AB03 AB09 AB11 BA01 CB18 CB29 CB37 CB39 DA01

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 鉄などの金属部材の素地表面に、前記金
    属部材と同等以上の硬さを有する粒子粉末を、前記金属
    部材の素地表面に密着力が得られる溶射手段によって均
    一分散状に密着させ、前記金属部材の素地表面を粗面化
    し、次いで該粗面化表面に犠牲陽極作用のある金属質防
    食層を形成することを特徴とする防食皮膜の形成方法。
JP2002066219A 2002-03-12 2002-03-12 防食皮膜の形成方法 Pending JP2003268526A (ja)

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