JP2973449B2 - 金属溶射被覆方法 - Google Patents
金属溶射被覆方法Info
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は金属溶射被覆方法に係り、特に、炭素鋼等の
金属表面に金属を溶射付着させることによって金属粒間
に生じた空隙を封孔する技術に関するものである。
金属表面に金属を溶射付着させることによって金属粒間
に生じた空隙を封孔する技術に関するものである。
「従来の技術」 一般に、炭素鋼等の金属表面に、アルミニウムや亜鉛
等の異種金属を溶射することによって、耐食性を改善す
ることができるが、溶射金属被覆を行なったままの状態
であると、溶射金属粒が多孔質状態となっていることに
より、被覆金属層に通気性が残されて、金属表面が腐食
される現象が生じ易い。
等の異種金属を溶射することによって、耐食性を改善す
ることができるが、溶射金属被覆を行なったままの状態
であると、溶射金属粒が多孔質状態となっていることに
より、被覆金属層に通気性が残されて、金属表面が腐食
される現象が生じ易い。
従来、溶射金属被覆後の耐食性を改善する方法とし
て、被覆金属層の上に塗装を施すことが行なわれてい
る。つまり、塗膜層を形成する封孔処理を施すことによ
って全体の耐食性を高めるものである。
て、被覆金属層の上に塗装を施すことが行なわれてい
る。つまり、塗膜層を形成する封孔処理を施すことによ
って全体の耐食性を高めるものである。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、被覆金属層の上に形成された塗膜層
は、被覆金属層の表面に張り付き、かつ、一部が金属粒
の空隙に入り込むものの、使用した有機溶剤の蒸発孔に
より完全な密封性を得ることが困難であり、耐食性を損
ない易いことと、塗膜層が被覆金属層の上部に集中し、
被覆金属層全体に行き亙っていないため、塗膜層の風化
が速いという課題が残されている。
は、被覆金属層の表面に張り付き、かつ、一部が金属粒
の空隙に入り込むものの、使用した有機溶剤の蒸発孔に
より完全な密封性を得ることが困難であり、耐食性を損
ない易いことと、塗膜層が被覆金属層の上部に集中し、
被覆金属層全体に行き亙っていないため、塗膜層の風化
が速いという課題が残されている。
本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、被覆金
属層の上に強固な剥離しにくい封孔樹脂層を形成して耐
食性を長期間保持させるとともに、被覆処理の簡略化を
図ることを目的とするものである。
属層の上に強固な剥離しにくい封孔樹脂層を形成して耐
食性を長期間保持させるとともに、被覆処理の簡略化を
図ることを目的とするものである。
「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、母材の表面に金属溶射処理
を行なう工程と、溶射金属の冷却により固化状態の被覆
金属層とする工程と、該被覆金属層の上に分解または気
化温度より低い温度で溶解した液体状の合成樹脂を付着
させる工程と、該合成樹脂の冷却により固化状態の封孔
樹脂層とする工程とを有する金属溶射被覆方法としてい
る。
を行なう工程と、溶射金属の冷却により固化状態の被覆
金属層とする工程と、該被覆金属層の上に分解または気
化温度より低い温度で溶解した液体状の合成樹脂を付着
させる工程と、該合成樹脂の冷却により固化状態の封孔
樹脂層とする工程とを有する金属溶射被覆方法としてい
る。
「作用」 溶射処理によって形成された被覆金属層は、高温状態
から冷却とともに徐々に温度が低下するが、冷却途中の
温度と類似する温度で溶解した合成樹脂を被覆金属層の
上に付着させると、両者間に親和性が生じて空隙へ入り
込み易くなり付着性が向上する。そして、被覆金属層の
上を溶融樹脂で覆うことにより、空隙の開口を閉塞した
状態とする。かつ、溶融樹脂の冷却が進行する場合に、
被覆金属層と接触している内側の方が温度の低下が遅れ
ることにより、樹脂の溶融状態の維持がなされる。
から冷却とともに徐々に温度が低下するが、冷却途中の
温度と類似する温度で溶解した合成樹脂を被覆金属層の
上に付着させると、両者間に親和性が生じて空隙へ入り
込み易くなり付着性が向上する。そして、被覆金属層の
上を溶融樹脂で覆うことにより、空隙の開口を閉塞した
状態とする。かつ、溶融樹脂の冷却が進行する場合に、
被覆金属層と接触している内側の方が温度の低下が遅れ
ることにより、樹脂の溶融状態の維持がなされる。
その後、被覆金属層の金属粒とともに、その間の空間
に閉じ込められた気体が冷却されると、金属粒の間に取
り込まれた気体が収縮して負圧状態となるために、溶融
樹脂の一部が金属粒の空隙に取り込まれる現象が生じ、
その後、金属粒の冷却にともなう固化現象の進行にした
がって、金属粒の空隙に介在した状態のまま固化して封
孔状態となるとともに、封孔樹脂層の剥離強度を向上さ
せる。
に閉じ込められた気体が冷却されると、金属粒の間に取
り込まれた気体が収縮して負圧状態となるために、溶融
樹脂の一部が金属粒の空隙に取り込まれる現象が生じ、
その後、金属粒の冷却にともなう固化現象の進行にした
がって、金属粒の空隙に介在した状態のまま固化して封
孔状態となるとともに、封孔樹脂層の剥離強度を向上さ
せる。
「実施例」 以下、第１図ないし第３図を参照して本発明に係る金
属溶射被覆方法の一実施例について説明する。
属溶射被覆方法の一実施例について説明する。
［溶射処理好適機器の準備工程］ 第１図は、本発明に係る金属溶射被覆方法の実施に使
用される機器類の配置を説明するものである。
用される機器類の配置を説明するものである。
図中において、符号１は溶融金属供給系、２は金属溶
射ノズル、３は溶融樹脂供給系、４は樹脂射出ノズル、
５は母材、６は溶射金属、７は被覆金属層、８は溶融樹
脂、９は封孔樹脂層、Ａは金属溶射点、Ｂは樹脂噴出
点、Ｌは金属溶射点Ａと樹脂噴出点Ｂとの離間距離であ
る。
射ノズル、３は溶融樹脂供給系、４は樹脂射出ノズル、
５は母材、６は溶射金属、７は被覆金属層、８は溶融樹
脂、９は封孔樹脂層、Ａは金属溶射点、Ｂは樹脂噴出
点、Ｌは金属溶射点Ａと樹脂噴出点Ｂとの離間距離であ
る。
前記溶融金属供給系１は、母材５の材質が例えば炭素
鋼である場合に、耐食性を付与し得る金属として、アル
ミニウム、亜鉛等の被覆金属材を溶解させた状態で、金
属溶射ノズル２に供給して噴出させるものである。
鋼である場合に、耐食性を付与し得る金属として、アル
ミニウム、亜鉛等の被覆金属材を溶解させた状態で、金
属溶射ノズル２に供給して噴出させるものである。
前記溶融樹脂供給系３は、熱可塑性樹脂を溶解させた
状態で樹脂射出ノズル４に供給して、被覆金属層７の上
に噴出させ、被覆金属層７の上に溶融樹脂を付着させて
封孔樹脂層９を形成するものである。
状態で樹脂射出ノズル４に供給して、被覆金属層７の上
に噴出させ、被覆金属層７の上に溶融樹脂を付着させて
封孔樹脂層９を形成するものである。
また、金属溶射点Ａと樹脂噴出点Ｂとの離間距離（金
属溶射ノズル２と樹脂射出ノズル４との離間距離）Ｌ
は、後述する各部の温度分布に基づいて適宜設定され
る。
属溶射ノズル２と樹脂射出ノズル４との離間距離）Ｌ
は、後述する各部の温度分布に基づいて適宜設定され
る。
［溶射処理工程］ 必要に応じて予熱を行なった母材温度θ０の母材５の
上に、溶融金属供給系１及び金属溶射ノズル２の作動に
より、融点（アルミニウムの場合であると660℃程度）
以上の温度の溶解状態の被覆金属材を溶射して（噴出し
て）、溶射温度θ１の溶射金属６によって表面を覆う
（第２図参照）。この場合における照射金属６の厚さ
は、例えば70μｍないし200μｍ程度とされる。かつ、
溶射処理雰囲気は、大気中の室温等とされる。なお、第
１図における矢印は、処理工程の進行方向を示してい
る。
上に、溶融金属供給系１及び金属溶射ノズル２の作動に
より、融点（アルミニウムの場合であると660℃程度）
以上の温度の溶解状態の被覆金属材を溶射して（噴出し
て）、溶射温度θ１の溶射金属６によって表面を覆う
（第２図参照）。この場合における照射金属６の厚さ
は、例えば70μｍないし200μｍ程度とされる。かつ、
溶射処理雰囲気は、大気中の室温等とされる。なお、第
１図における矢印は、処理工程の進行方向を示してい
る。
［樹脂付着適温までの冷却工程］ 処理工程が第１図の矢印の方向に進行することによ
り、自然放置による溶射金属６から母材５への熱伝達や
放射による冷却が徐々に行なわれて、第２図に示すよう
に、当初の溶射温度θ１が被覆金属材の融点θ２以下ま
で低下して固化状態の被覆金属層７となり、さらに、冷
却が進行する。第２図において、θ３は合成樹脂の分解
または気化温度、θ４は作業好適金属表面温度、θ５は
噴射樹脂温度、θ６は樹脂溶解温度（樹脂の融点）であ
る。
り、自然放置による溶射金属６から母材５への熱伝達や
放射による冷却が徐々に行なわれて、第２図に示すよう
に、当初の溶射温度θ１が被覆金属材の融点θ２以下ま
で低下して固化状態の被覆金属層７となり、さらに、冷
却が進行する。第２図において、θ３は合成樹脂の分解
または気化温度、θ４は作業好適金属表面温度、θ５は
噴射樹脂温度、θ６は樹脂溶解温度（樹脂の融点）であ
る。
［合成樹脂付着工程］ 被覆金属層７の表面が、被覆しようとする合成樹脂の
分解または気化温度θ３よりも低い温度となった場合
に、この表面温度を作業好適金属表面温度θ４として設
定し、以下の合成樹脂付着処理を行なう。
分解または気化温度θ３よりも低い温度となった場合
に、この表面温度を作業好適金属表面温度θ４として設
定し、以下の合成樹脂付着処理を行なう。
つまり、被覆金属層７の上に、溶融樹脂供給系３及び
樹脂射出ノズル４の作動により、融点以上の温度（多く
の熱可塑性樹脂の場合、200ないし400℃）θ５で、か
つ、作業好適金属表面温度θ４に近似する温度で溶解状
態とした合成樹脂を噴出して、温度θ５の溶融樹脂８を
被覆金属層７の表面の上に、例えば100μｍ以下の厚さ
で付着させる。この場合において、作業好適金属表面温
度θ４は、温度θ３ないしθ６の範囲で選択することが
可能であり、温度分布を考慮して、第２図に示すよう
に、調整範囲Ｘの設定が行なわれるが、温度θ５と近似
し、かつ、後述する理由によって温度θ５よりも高くす
る方が望ましい。
樹脂射出ノズル４の作動により、融点以上の温度（多く
の熱可塑性樹脂の場合、200ないし400℃）θ５で、か
つ、作業好適金属表面温度θ４に近似する温度で溶解状
態とした合成樹脂を噴出して、温度θ５の溶融樹脂８を
被覆金属層７の表面の上に、例えば100μｍ以下の厚さ
で付着させる。この場合において、作業好適金属表面温
度θ４は、温度θ３ないしθ６の範囲で選択することが
可能であり、温度分布を考慮して、第２図に示すよう
に、調整範囲Ｘの設定が行なわれるが、温度θ５と近似
し、かつ、後述する理由によって温度θ５よりも高くす
る方が望ましい。
［合成樹脂層の固着工程］ 溶解樹脂を付着させた後、自然冷却により被覆金属層
７及び溶融樹脂８の温度が低下し、溶融樹脂８の温度が
溶解温度（樹脂の融点）θ６以下となると、溶融樹脂が
固化状態となり、被覆金属層７の上を封孔樹脂層９で一
体に覆うものとなる。
７及び溶融樹脂８の温度が低下し、溶融樹脂８の温度が
溶解温度（樹脂の融点）θ６以下となると、溶融樹脂が
固化状態となり、被覆金属層７の上を封孔樹脂層９で一
体に覆うものとなる。
［封孔樹脂層の固着状態］ 封孔樹脂層９の固着状態について第３図（Ａ）及び第
３図（Ｂ）の組織モデルを参照して補足説明する。
３図（Ｂ）の組織モデルを参照して補足説明する。
被覆金属層７の形成後は、第３図（Ａ）に示すよう
に、金属粒Ｍが寄せ集まった状態の金属組織となり、金
属粒Ｍの間に空隙Ｐが生じた状態となっているが、被覆
金属層７の上に溶融樹脂８を付着させた後、冷却によっ
て固化状態とすると、第３図（Ｂ）に示すように、空隙
Ｐに合成樹脂が入り込んだ強固な固着状態及び封孔状態
とすることができる。
に、金属粒Ｍが寄せ集まった状態の金属組織となり、金
属粒Ｍの間に空隙Ｐが生じた状態となっているが、被覆
金属層７の上に溶融樹脂８を付着させた後、冷却によっ
て固化状態とすると、第３図（Ｂ）に示すように、空隙
Ｐに合成樹脂が入り込んだ強固な固着状態及び封孔状態
とすることができる。
このような固着及び封孔作用は、次の理由によって生
じるものと思われる。
じるものと思われる。
つまり、溶射により形成された被覆金属層７は、高温
状態から冷却によって徐々に温度が低下するが、この冷
却途中において、溶融樹脂８を被覆金属層７の上に付着
させると、金属粒Ｍの間に生じている空隙Ｐの上方開口
が溶融樹脂８により閉塞された状態となり、かつ、被覆
金属層７と溶融樹脂８との温度が近似していることによ
り良好な親和性が生じて、溶融樹脂８の一部が空隙Ｐに
入り込む。そして、溶融樹脂８の内側の温度が高くなっ
て溶融状態が一時的に維持される。その後、金属粒Ｍと
ともにその間の空隙Ｐに閉じ込められた気体が冷却され
ると、気体が収縮して減圧状態となるために、溶融樹脂
８の一部を金属粒Ｍの空隙Ｐに取り込み、その後の金属
粒Ｍの冷却にともなう固化現象の進行とともに、空隙Ｐ
の中に溶融樹脂８が介在した状態のまま固化状態とな
り、第３図（Ｂ）に示すように、金属粒Ｍの上を封孔樹
脂層９で覆い、かつ、空隙Ｐに合成樹脂を入り込ませた
封孔状態となる。したがって、形状の複雑な空隙Ｐに合
成樹脂が入り込んで複数箇所において一体化されるため
に、封孔樹脂層９の剥離強度を向上させるものとなる。
一方、空隙Ｐは、被覆金属層７の厚さ方向だけでなく、
横方向にも連通している部分があると考えられるため、
徐々に減圧雰囲気から大気圧に回復する。
状態から冷却によって徐々に温度が低下するが、この冷
却途中において、溶融樹脂８を被覆金属層７の上に付着
させると、金属粒Ｍの間に生じている空隙Ｐの上方開口
が溶融樹脂８により閉塞された状態となり、かつ、被覆
金属層７と溶融樹脂８との温度が近似していることによ
り良好な親和性が生じて、溶融樹脂８の一部が空隙Ｐに
入り込む。そして、溶融樹脂８の内側の温度が高くなっ
て溶融状態が一時的に維持される。その後、金属粒Ｍと
ともにその間の空隙Ｐに閉じ込められた気体が冷却され
ると、気体が収縮して減圧状態となるために、溶融樹脂
８の一部を金属粒Ｍの空隙Ｐに取り込み、その後の金属
粒Ｍの冷却にともなう固化現象の進行とともに、空隙Ｐ
の中に溶融樹脂８が介在した状態のまま固化状態とな
り、第３図（Ｂ）に示すように、金属粒Ｍの上を封孔樹
脂層９で覆い、かつ、空隙Ｐに合成樹脂を入り込ませた
封孔状態となる。したがって、形状の複雑な空隙Ｐに合
成樹脂が入り込んで複数箇所において一体化されるため
に、封孔樹脂層９の剥離強度を向上させるものとなる。
一方、空隙Ｐは、被覆金属層７の厚さ方向だけでなく、
横方向にも連通している部分があると考えられるため、
徐々に減圧雰囲気から大気圧に回復する。
なお、合成樹脂の種類は、熱可塑性樹脂であれば種類
を任意とすることができる。
を任意とすることができる。
「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明に係る金属溶射
被覆方法によれば、 合成樹脂の溶解点よりも高い温度の被覆金属層に、溶
解状態の合成樹脂を付着させることにより、合成樹脂の
溶融状態の保持時間を長くし、かつ、溶融樹脂温度を被
覆金属層に近似させることにより、両者間に親和性が生
じて溶融樹脂内面を金属粒の空隙に確実に固着させるこ
とができる。
被覆方法によれば、 合成樹脂の溶解点よりも高い温度の被覆金属層に、溶
解状態の合成樹脂を付着させることにより、合成樹脂の
溶融状態の保持時間を長くし、かつ、溶融樹脂温度を被
覆金属層に近似させることにより、両者間に親和性が生
じて溶融樹脂内面を金属粒の空隙に確実に固着させるこ
とができる。
溶射後に被覆金属層が徐々に冷却されて常温状態に戻
るまでの温度変化を利用するとともに、被覆金属層の冷
却の進行によって金属粒の空隙が減圧される現象を利用
して、溶融状態の合成樹脂を金属粒間の空隙に入り込ま
せるために、確実な封孔が行なわれて、良好な耐食性を
得ることができる。
るまでの温度変化を利用するとともに、被覆金属層の冷
却の進行によって金属粒の空隙が減圧される現象を利用
して、溶融状態の合成樹脂を金属粒間の空隙に入り込ま
せるために、確実な封孔が行なわれて、良好な耐食性を
得ることができる。
封孔樹脂層が被覆金属層を覆い、かつ、金属粒間の空
隙に樹脂が入り込んだ封孔状態となるために、封孔樹脂
層と被覆金属層とによる耐食性を長期間保持させ、ま
た、封孔樹脂層の剥離強度を向上させることができる。
隙に樹脂が入り込んだ封孔状態となるために、封孔樹脂
層と被覆金属層とによる耐食性を長期間保持させ、ま
た、封孔樹脂層の剥離強度を向上させることができる。
等の効果を奏する。
第１図ないし第３図は、本発明に係る金属溶射被覆方法
の一実施例を示すもので、第１図は金属溶射被覆に使用
される機器類の配置説明図、第２図は金属溶射被覆時の
移動距離と温度との関係曲線図、第３図（Ａ）及び第３
図（Ｂ）は金属粒の空隙に対する溶融合成樹脂の入り込
み現象を説明する要部の組織モデル図である。 １……溶融金属供給系、 ２……金属溶射ノズル、 ３……溶融樹脂供給系、 ４……樹脂射出ノズル、 ５……母材、 ６……溶射金属、 ７……被覆金属層、 ８……溶融樹脂、 ９……封孔樹脂層。
の一実施例を示すもので、第１図は金属溶射被覆に使用
される機器類の配置説明図、第２図は金属溶射被覆時の
移動距離と温度との関係曲線図、第３図（Ａ）及び第３
図（Ｂ）は金属粒の空隙に対する溶融合成樹脂の入り込
み現象を説明する要部の組織モデル図である。 １……溶融金属供給系、 ２……金属溶射ノズル、 ３……溶融樹脂供給系、 ４……樹脂射出ノズル、 ５……母材、 ６……溶射金属、 ７……被覆金属層、 ８……溶融樹脂、 ９……封孔樹脂層。
Claims (1)
- 【請求項１】母材の表面に金属溶射処理を行なう工程
と、溶射金属の冷却により固化状態の被覆金属層とする
工程と、前記被覆金属層の形成工程に引続き、前記被覆
金属層の上に分解または気化温度より低い温度で溶解し
た液体状の合成樹脂を、前記被覆金属層の温度が前記合
成樹脂の分解または気化温度以下でかつ前記合成樹脂の
融点以上にある最中に付着させる工程と、前記合成樹脂
の冷却により固化状態の封孔樹脂層とする工程とを有す
ることを特徴とする金属溶射被覆方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046703A JP2973449B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 金属溶射被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046703A JP2973449B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 金属溶射被覆方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249164A JPH03249164A (ja) | 1991-11-07 |
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