JP2005179766A

JP2005179766A - 耐食・絶縁性材料及びその製造方法

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Publication number: JP2005179766A
Application number: JP2003436724A
Authority: JP
Inventors: Hisao Tashiro; 久郎田代; Shozo Murata; 省三村田
Original assignee: Murata Boring Giken Co Ltd
Current assignee: Murata Boring Giken Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】酸性，塩基性，酸化性，還元性などを有する水溶液や、海水，下水などの処理設備において、特に溶融塩メッキ，溶融金属メッキ，電気亜鉛メッキ等に使用されるメッキ槽及びロール等の処理設備の材料として封孔処理及び絶縁処理が不要な、耐食・絶縁性材料及びその製造方法を得る。
【解決手段】基材１の表面にガラス層２をプラズマ溶射又はフレーム溶射法で形成し、該ガラス層２の表面にセラミックス又はサーメット層３をプラズマ溶射又は高速フレーム溶射法で形成して成る。また、前記ガラス層２がＳｉＯ_２を主体として、ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ｒ_２Ｏ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏのうち少なくとも１種類以上を混合して成る。また、基材１の表面にガラス層２を形成する際、基材温度を約４００℃〜６００℃の温度に加熱しながらガラス層２の溶融溶射を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸性，塩基性，酸化性，還元性などを有する水溶液や、海水，下水などの処理設備において、特に溶融塩メッキ，溶融金属メッキ，電気亜鉛メッキ等に使用されるメッキ槽及びロール等の処理設備の材料として好適な、耐食・絶縁性材料及びその製造方法に関するものである。

近年、自動車鋼鈑，建築用構造部材，家電製品等においては、耐食性，溶接性，塗装性などに優れた表面処理鋼鈑の需要が急速に拡大している。該表面処理鋼鈑では、溶融塩メッキ，溶融亜鉛メッキ，溶融アルミニウムメッキ，電気亜鉛メッキ等を施したものが主流となっている。

上記各種メッキ設備において、例えば鋼鈑に亜鉛メッキを施す溶融亜鉛メッキ浴中には、鋼鈑を当該溶融亜鉛メッキ浴中に搬送するためのシンクロールやサポートロールが浸漬している。該シンクロールやサポートロールは、約４２０℃〜４７０℃と高温な溶融亜鉛メッキ浴中において常に鋼鈑と接触している状態である。このため、溶融亜鉛メッキ浴中において鋼鈑を搬送するためのシンクロールやサポートロール等の部材では、耐摩耗性を考慮してロール外周面にＷＣ皮膜を高速フレーム溶射法により形成し、更に耐食性及び耐合金性を考慮して前記ＷＣ皮膜の表面にＣｒ酸系溶液の焼付け塗布（熱分解コート）による封孔処理が行われている。

上記封孔処理は、ＷＣ皮膜等のセラミックス又はサーメット層にある毛管気孔より溶融亜鉛メッキ液がロール表面に進入するのを阻止し、ロール表面の金属と反応して侵食したり合金化してビルドアップすることによる製品不良の発生を防止するため、毛管気孔の封鎖を目的として行われるものである。

また、電気亜鉛メッキ等で使用される絶縁ロール、例えば化成処理シンクロール，バックアップロール，プロセスロール等においては鋼鈑との絶縁処理が必要となる。このため、ロール表面にウレタンゴムを形成したゴムライニングロールが使用されている。
特開平０９−２２８０７０

しかしながら、溶融亜鉛メッキ等における封孔処理として、セラミックス又はサーメット層の表面にＣｒ酸系溶液の焼付け塗布を行う方法では、Ｃｒ酸系溶液がセラミックス又はサーメット層の毛管気孔の表層部にしか浸透しないため、封孔層は当該表層部しか形成されず、内層部には毛管気孔がそのまま残った状態となる。このため、ロールの皮膜表面が僅かに磨耗しただけで封孔層が破壊され、該封孔層の下部にある毛管気孔より溶融亜鉛メッキ液がロール表面に進入し、ロール表面の金属と反応して侵食したり合金化してビルドアップするため、短期間でロールが使用できなくなってしまうといった問題点があった。

また、電気亜鉛メッキ等におけるゴムライニングロールは、メッキ液によりウレタンゴムが劣化したり鋼鈑エッジによりウレタンゴムが切断されて鋼鈑に付着してしまうといった問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、酸性，塩基性，酸化性，還元性などを有する水溶液や、海水，下水などの処理設備において、特に溶融塩メッキ，溶融金属メッキ，電気亜鉛メッキ等に使用されるメッキ槽及びロール等の処理設備の材料として封孔処理及び絶縁処理が不要な、耐食・絶縁性材料及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の耐食・絶縁性材料及びその製造方法においては、基材の表面にガラス層をプラズマ溶射又はフレーム溶射法で形成し、該ガラス層の表面にセラミックス又はサーメット層をプラズマ溶射又は高速フレーム溶射法で形成して成る。また、前記ガラス層がＳｉＯ_２を主体として、ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ｒ_２Ｏ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏのうち少なくとも１種類以上を混合して成る。また、基材の表面にガラス層を形成する際、基材温度を約４００℃〜６００℃の温度に加熱しながらガラス層の溶融溶射を行う。

本発明の耐食・絶縁性材料及びその製造方法によれば、ロール表面に毛管気孔のないガラス層が溶融溶射され、該ガラス層の表面にセラミックス又はサーメット層が溶射されるため、耐摩耗性を有すると共に耐食性及び絶縁性に優れた材料が得られるという絶大な効果を奏する。また、ガラス層は溶融層であるため、耐食性を得るための封孔処理が不要であるという効果を奏する。また、ガラス層は絶縁層であるため、絶縁性を得るための絶縁処理が不要であるという効果も奏する。

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。図１は本発明の耐食・絶縁性材料の構造を示す断面模式図である。

図示すように、基材１の表面に耐食性，絶縁性及び高密着性を有するガラス層２をプラズマ溶射又はフレーム溶射法で形成し、該ガラス層２の表面に耐摩耗性を有するセラミックス又はサーメット層３をプラズマ溶射又は高速フレーム溶射法で形成する。

上記ガラス層２はＳｉＯ_２を主体として、ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ｒ_２Ｏ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏのうち少なくとも１種類以上を混合したものとする。また、基材１の表面にガラス層２を形成する際、基材温度を約４００℃〜６００℃の温度に加熱しながらガラス層２の溶融溶射を行う。

本発明の実施例を図を用いて説明する。実施例として、本発明の耐食・絶縁性材料の耐食性を確認するため試供体を２種類用意して試験を行った。

●耐食材料の設定
［１］試供体Ａ
基材１としてＳＵＳ−３１６Ｌを使用し、ガラス層２としてＳｉＯ_２：６０％，ＺｒＯ_２：１０％，Ｒ_２Ｏ：１９％，その他：１１％のガラス材をフレーム溶射法により約３００〜４００μｍ溶融溶射した後、セラミックス又はサーメット層３としてホワイトアルミナ（純度９９．８％、平均粒径５０μｍ）をプラズマ溶射法により約１０００μｍ溶射した。なお、ガラス層２の溶射の際に基材１を約５５０℃〜６００℃に加熱した。
［２］試供体Ｂ
基材１としてＳＵＳ−３１６Ｌを使用し、上記と同様にガラス層２及びセラミックス又はサーメット層３を溶射した。なお、図２の試供体Ｂの構造を表す断面模式図に示すように、基材１の一部にガラス層２の溶射を除外し、基材１の表面にセラミックス又はサーメット層３としてホワイトアルミナを直に溶射した。

●試験方法
［１］試供体Ａ
図３の試験装置Ａの構造を表す断面模式図に示すように、電気ヒーター６を内蔵した耐火レンガ５内に保護槽７を設置し、該保護槽７内に溶融亜鉛溶液９を入れたルツボ８を設置し、該溶融亜鉛溶液９の浴中に試供体Ａ１０を浸漬して３日間の浸漬試験を行った。なお、溶融亜鉛溶液９は電気ヒーター６で約４７０℃に加熱した。
［２］試供体Ｂ
図４の試験装置Ｂの構造を表す断面模式図に示すように、硫酸ニッケル溶液１３を入れた電解槽１１内に電極１２を設置し、該電解槽１１内にシンクロール１５及び試供体Ｂ１６を浸漬し、該シンクロール１５及び試供体Ｂ１６の上部にテンションロール１４を設置し、該テンションロール１４と前記シンクロール１５及び試供体Ｂ１６に鋼鈑１７を巻着して一定電流を通電しながら３時間の通電試験を行った。

●試験結果
［１］試供体Ａ
基材１であるＳＵＳ−３１６Ｌへの溶融亜鉛溶液９の侵食および合金化は見られなかった。また、亜鉛付着物を除去するため塩酸洗浄を行ったが、セラミックス又はサーメット層３に何ら異常は見られなかった。
［２］試供体Ｂ
基材１であるＳＵＳ−３１６Ｌのガラス層２を除外した部分は数分で剥離したが、その他の部分では何ら異常は見られなかった。

●結論
ガラス層２は密着性に優れていると共に、セラミックス溶射の中で唯一溶融層であるため毛管気孔がない。セラミックス又はサーメット層３には毛管気孔があるため溶液が内部に進入するが、該セラミックス又はサーメット層３の下部のガラス層２には毛管気孔がないため溶液が基材１に進入することがない。従って、溶液が基材１の金属と反応して侵食したり合金化してビルドアップすることもなく、長期間に渡り使用することができることとなる。

本発明の耐食・絶縁性材料の構造を示す断面模式図である。試供体Ｂの構造を表す断面模式図である。試験装置Ａの構造を表す断面模式図である。試験装置Ｂの構造を表す断面模式図である。

符号の説明

１基材
２ガラス層
３セラミックス又はサーメット層
４ロール
５耐火レンガ
６電気ヒーター
７保護槽
８ルツボ
９溶融亜鉛溶液
１０試供体Ａ
１１電解槽
１２電極
１３硫酸ニッケル溶液
１４テンションロール
１５シンクロール
１６試供体Ｂ
１７鋼鈑

Claims

基材（１）の表面にガラス層（２）を形成し、該ガラス層（２）の表面にセラミックス又はサーメット層（３）を形成して成ることを特徴とする、耐食・絶縁性材料及びその製造方法。
ガラス層（２）がＳｉＯ_２を主体として、ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ｒ_２Ｏ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏのうち少なくとも１種類以上を混合して成ることを特徴とする、請求項１に記載の耐食・絶縁性材料及びその製造方法。
基材（１）の表面にガラス層（２）を形成する際、基材温度を約４００℃〜６００℃の温度に加熱しながらガラス層（２）の溶融溶射を行うことを特徴とした、請求項１及び請求項２に記載の耐食・絶縁性材料及びその製造方法。