JP3218506U - 高耐食性締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】送電線鉄塔を始めとして野外に構築される鉄製構造物等に使用する締結具であって、極めて高い耐食性を具備すると共に、耐食皮膜が強靱で密着性に優れる高耐食性締結具を提供する。【解決手段】ボルト、ナット、座金等の締結具の鉄素地１０上に、溶融亜鉛めっき皮膜からなる第１層１、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎからなる亜鉛合金皮膜からなる第２層２、ケイ素化合物を含む表面処理剤からなる第３層３、フェノキシ樹脂を含む表面焼成皮膜からなる第４層４が順次形成されてなる高耐食性締結具である。【選択図】図２

Description

本考案は、主として送電線や通信線を支持する鉄塔、橋梁、電波塔、広告塔等の野外に構築される鉄製構造物に用いるボルト、ナット、座金等の締結具に関する。

送電線鉄塔等の野外に構築される鉄製構造物では、四季及び昼夜の大きな気温変化や湿度変化、風雨、積雪、沿岸地域での塩害、酸性雨等に晒される厳しい条件下にある。その中で長年月にわたって耐える必要があるため、その構造材料の結合に使用されるボルト、ナット、座金等の締結具にも高度の耐久性が要求される。

この種の鉄製構造物に用いる従来の締結具としては、鉄素地の表面に溶融亜鉛めっき皮膜を設けたものが汎用されているが、そのめっき付着量は３５０ｇ／ｍ² が標準であることから、ある程度の防食効果はあるものの鉄製構造物の構造材料よりも早期に発錆や腐食を生じるのが普通である。

そこで、耐食性を改善した締結具として、溶融亜鉛めっき皮膜からなる第１層上に順次、有機系材料膜の第２層と耐熱性塗料膜の第３層を設けたもの（特許文献１）、エポキシ樹脂膜の第２層とアルミフレークを主成分にエポキシ樹脂及びフッ素を含む表面焼成層の第３層を設けたもの（特許文献２）、リン酸塩皮膜の第２層と焼成された防錆塗装皮膜の第３層を設けたもの（特許文献３）、溶融亜鉛めっき皮膜からなる第１層、リン酸塩の化成皮膜からなる第２層、樹脂プライマー皮膜からなる第３層、積層状のアルミフレークを含む焼成皮膜からなる第４層を設けたもの（特許文献４）等が提案されている。

上記した締結具は、送電線鉄塔等の苛酷な条件下で長期使用する上でほぼ満足できるものと言えるが、本発明者らはそれらと同等あるいはさらにそれ以上の耐食性の向上と皮膜強度等の改善を目指して研究を続け、本発明を完成させた。

実用新案登録第３０９９０６８号公報 実用新案登録第３１２８８５２号公報 実用新案登録第３１６４６５４号公報 実用新案登録第３１８０７５７号公報

したがって、本考案の目的は、送電線鉄塔を始めとして野外に構築される鉄製構造物等に使用する締結具として、極めて高い耐食性を具備すると共に、耐食皮膜が強靱で密着性に優れるものを提供することである。

本考案の高耐食性締結具は、ボルト、ナット、座金等の締結具の鉄素地上に、溶融亜鉛めっき皮膜からなる第１層、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎを含む亜鉛合金皮膜からなる第２層、ケイ素化合物を含む表面処理剤からなる第３層、フェノキシ樹脂を含む表面焼成皮膜からなる第４層が順次形成されてなることを特徴とする。

好ましくは前記第２層の成分及び含有量は次のとおりである。
Ａｌ：１重量％〜３重量％、
Ｍｇ：３重量％〜６重量％、
Ｚｎ：８２重量％〜９０重量％、
残部：５重量％〜９重量％
第２層の厚さは１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

好ましくは前記第３層の成分及び含有量は次のとおりである。
水 ３７〜４３重量％
ケイ素化合物 １８〜２２重量％
エタノール １６〜１９重量％
２−ブトキシエタノール １４〜１７重量％
メタノール ４〜６重量％
シリカ １〜２重量％
第３層の厚さは０．５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

好ましくは前記第４層の成分及び含有量は次のとおりである。
水 ７０〜８０重量％
変性フェノキシ樹脂 ９〜１２重量％
シリカ ２〜 ３重量％
２−ジメチルアミノエタノール １〜 ２重量％
１−プロポキシ−２−プロパノール １〜 ２重量％
２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール １〜 ２重量％
２−ブトキシエタノール １〜 ２重量％
フェノール樹脂 １〜 ２重量％
１−ブタノール ＜１重量％
第４層の厚さは１μｍ〜５０μｍであることが好ましい。

本考案の高耐食性締結具は、鉄素地上に上記の第１層〜第４層よりなる耐食被覆が施されていることにより、送電線や通信線を支持する鉄塔、橋梁、電波塔、広告塔等の野外に構築される鉄製構造物に用いるボルト、ナット、座金等の締結具として、四季及び昼夜の大きな気温変化や湿度変化、風雨、積雪、沿岸地域での塩害、酸性雨等に晒される厳しい条件下で長年月にわたって充分な結合力を維持し得る優れた耐久性を備えるものである。

本考案の高耐食性締結具の実施形態であるボルト及びナットと座金を示す側面図である。 同高耐食性締結具における表面部の拡大断面図である。

以下に、本考案に係る高耐食性締結具の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１に示す六角ボルトＢ、六角ナットＮ、座金Ｗは、本考案に係る高耐食性締結具の実施形態であり、いずれも炭素鋼や合金鋼からなる鉄素地の全面（ボルト及びナットのねじ部、座金の穴部を含む）に、表面処理による耐食被覆が施されている。

この耐食被覆は、図２に示すように、締結具の鉄素地１０上に、
溶融亜鉛めっき皮膜からなる第１層１、
Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎを含む亜鉛合金皮膜からなる第２層２、
ケイ素化合物を含む表面処理剤膜からなる第３層３、
フェノキシ樹脂を含む表面焼成皮膜からなる第４層４
を順次形成したものである。

第１層の溶融亜鉛めっき皮膜１は、溶融亜鉛めっきによって鉄素地１０の表面に付着形成されるものであり、鉄よりもイオン化傾向が高い亜鉛の犠牲防食作用によって鉄素地１０の腐食を防止する。この溶融亜鉛めっき皮膜１の亜鉛付着量は、ＪＩＳ Ｈ８６４１による締結具の種類とサイズに対応した亜鉛付着量の規定に準拠するが、例えば直径１２ｍｍ以上のボルト・ナット、厚さ２．３ｍｍを越える座金ではＨＤＺ３５（付着量３５０ｇ／ｍ² 以上・・・参考：平均めっき厚として４９μｍ以上）となる。

第２層のＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎからなる亜鉛合金皮膜２は、第１層の溶融亜鉛めっき皮膜１を設けた締結具を脱脂洗浄後、メカニカルプレーティングすることで形成される。この第２層のＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎを含む亜鉛合金皮膜２の成分及び含有量は次のとおりである。
Ａｌ：１重量％〜３重量％、
Ｍｇ：３重量％〜６重量％、
Ｚｎ：８２重量％〜９０重量％、
残部：５重量％〜９重量％
このような組成を有する市販品として、株式会社エヌ・シー・ゼット（横浜市）の「ＺＲコート」（商標）が知られている。

第２層の厚さは１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

第３層の表面処理剤皮膜３の成分及び含有量は次のとおりである。
水 ３７〜４３重量％
ケイ素化合物 １８〜２２重量％
エタノール １６〜１９重量％
２−ブトキシエタノール １４〜１７重量％
メタノール ４〜６重量％
シリカ １〜２重量％
このような組成を有する市販品として、ＮＯＦメタルコーティング株式会社（川崎市）の「ユニメット（商標）ＧＴ−４００Ｃ」が知られている。

第３層の厚さは０．５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

第４層の表面焼成皮膜４の成分及び含有量は次のとおりである。
水 ７０〜８０重量％
変性フェノキシ樹脂 ９〜１２重量％
シリカ ２〜 ３重量％
２−ジメチルアミノエタノール １〜 ２重量％
１−プロポキシ−２−プロパノール １〜 ２重量％
２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール １〜 ２重量％
２−ブトキシエタノール １〜 ２重量％
フェノール樹脂 １〜 ２重量％
１−ブタノール ＜１重量％
このような組成を有する市販品として、ＮＯＦメタルコーティング株式会社（川崎市）の「エコート（商標）ＷＨ」が知られている。

第４層の厚さは１μｍ〜５０μｍであることが好ましい。

＜各種性能試験＞
本考案の高耐食性締結具と従来構成の締結具として、いずれも炭素鋼の冷間圧造並びに熱間鍛造にて作製したＭ１６，Ｍ２４の六角ボルト及び六角ナットに耐食被覆を施したものを試料とし、各種性能試験を行った結果を示す。なお、本考案の高耐食性締結具と従来構成の締結具の耐食被覆の構成は次のとおりである。

＜本考案の高耐食性締結具の耐食被覆＞
第１層としてＨＤＺ３５相当の溶融亜鉛めっき皮膜からなる第１層１、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎからなる亜鉛合金皮膜からなる前記組成の第２層２、ケイ素化合物を含む表面処理剤膜からなる前記組成の第３層３、フェノキシ樹脂を含む表面焼成皮膜からなる前記組成の第４層４の４層構成である。

＜従来構成の締結具の耐食被覆＞
標準めっきとしてＨＤＺ３５相当の溶融亜鉛めっき皮膜のみである。

〔複合サイクル試験（目視検査）〕
ＪＡＳＯ−Ｍ６０９−９１に基づく塩水を用い、六角ボルト及び六角ナット（接合した状態）を対象として塩水噴霧２時間→乾燥４時間→湿潤２時間のサイクルで２４０サイクルまで試験を行い、３０，９０，１５０，２４０の各サイクルで外観を目視検査した。結果を次の表１-１（本考案）、表１-２（従来構成）に示す。

＜本考案の高耐食性締結具＞

＜従来構成の締結具＞

〔複合サイクル試験（腐食減量検査）〕
Ｍ１６・Ｍ２４の六角ボルト及び六角ナット（接合した状態）を対象として塩水噴霧２時間→乾燥４時間→湿潤２時間のサイクルで２４０サイクルまで試験を行った。その後、（ａ）８０℃で５分間湯洗、（ｂ）歯ブラシで流水水洗して擦り取れる腐食生成物を除去、（ｃ）乾燥機を使用して１１０℃で１時間乾燥の工程を経て、電子天秤で計量した。結果を次の表２-１Ａ（本考案）、表２-１Ｂ（本考案）、表２-２Ａ（従来構成）、表２-２Ｂ（従来構成）に示す。

＜本考案の高耐食性締結具＞

＜従来構成の締結具＞

〔塩水噴霧試験（目視検査）〕
ＪＡＳＯ−Ｍ６０９−９１に基づく塩水を用い、Ｍ１６・Ｍ２４の六角ボルト及び六角ナット（接合した状態）を対象として塩水噴霧５００時間後、１０００時間後、１５００時間後、２０００時間後に外観を目視検査した。結果を次の表３-１（本考案）、表３-２（従来構成）に示す。

＜本考案の高耐食性締結具＞

＜従来構成の締結具＞

〔塩水噴霧試験（腐食減量検査）〕
Ｍ１６・Ｍ２４の六角ボルト及び六角ナット（接合した状態）を対象として塩水噴霧２時間→乾燥４時間→湿潤２時間のサイクルで２４０サイクルまで試験を行った。その後、（ａ）８０℃で５分間湯洗、（ｂ）歯ブラシで流水水洗して擦り取れる腐食生成物を除去、（ｃ）乾燥機を使用して１１０℃で１時間乾燥の工程を経て、電子天秤で計量した。結果を次の表４-１Ａ（本考案）、表４-１Ｂ（本考案）、表４-２Ａ（従来構成）、表４-２Ｂ（従来構成）に示す。

＜本考案の高耐食性締結具＞

＜従来構成の締結具＞

〔密着性試験〕
本考案に係るＭ１６，Ｍ２４の六角ボルト及び六角ナットを試料として、ＪＩＳ−Ｋ５４００ ８.５.２（付着性碁盤目テープ法）に準拠して１００マスの碁盤目試験を行った。その結果、碁盤目部分での剥がれはなく、溶融亜鉛めっき皮膜の第１層と第２〜第４層との密着性に問題がないことが確認された。

上記実験から本考案の高耐食性締結具は、塩害に晒される厳しい条件下で長時間にわたって充分な結合力を維持し得る優れた耐久性を備えるものであることがわかる。

１０ 鉄素地
１ 第１層
２ 第２層
３ 第３層
４ 第４層

＜従来構成の締結具＞

Claims (4)

1. ボルト、ナット、座金等の締結具の鉄素地（１０）上に、
   溶融亜鉛めっき皮膜からなる第１層（１）、
   Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎを含む亜鉛合金皮膜からなる第２層（２）、
   ケイ素化合物を含む表面処理剤からなる第３層（３）、
   フェノキシ樹脂を含む表面焼成皮膜からなる第４層（４）
   が順次形成されてなる高耐食性締結具。
2. 前記第２層の成分及び含有量が次のとおりである請求項１記載の締結具。
   Ａｌ：１重量％〜３重量％、
   Ｍｇ：３重量％〜６重量％、
   Ｚｎ：８２重量％〜９０重量％、
   残部：５重量％〜９重量％
3. 前記第３層の成分及び含有量が次のとおりである請求項１又は２記載の締結具。
   水 ３７〜４３重量％
   ケイ素化合物 １８〜２２重量％
   エタノール １６〜１９重量％
   ２−ブトキシエタノール １４〜１７重量％
   メタノール ４〜６重量％
   シリカ １〜２重量％
4. 前記第４層の成分及び含有量が次のとおりである請求項１〜３のいずれかに記載の締結具。
   水 ７０〜８０重量％
   変性フェノキシ樹脂 ９〜１２重量％
   シリカ ２〜 ３重量％
   ２−ジメチルアミノエタノール １〜 ２重量％
   １−プロポキシ−２−プロパノール １〜 ２重量％
   ２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール １〜 ２重量％
   ２−ブトキシエタノール １〜 ２重量％
   フェノール樹脂 １〜 ２重量％
   １−ブタノール ＜１重量％