JP3305573B2 - 耐食性及び耐傷付き性に優れた溶射皮膜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物品（例えば鋼、
鋼構造物、鋳物等）に良好な特性を付与するために、そ
の表面を被覆する溶射皮膜に関し、特に耐食性及び耐傷
付き性に優れた溶射皮膜を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、物品（例えば鋼、鋼構造物、鋳物
等）に耐食性を付与する方法として、これら物品の表面
に、耐食性金属、例えば亜鉛又は亜鉛−アルミニウム合
金又はアルミニウムを溶射により被覆する方法が知られ
ている。亜鉛溶射及びアルミニウム溶射においては、そ
れぞれの純度が９９．９％、９９．７％以上の材料を用
いて、皮膜中の空孔を少なくし、耐食性の劣化を防止し
ている。また、亜鉛−アルミニウム合金溶射において
は、重量比率が８７：１３ないし７２：２８で構成され
た合金皮膜を被覆している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、亜鉛の
溶射皮膜を設けた物品（特に鋼、鋼構造物等）の耐食性
は、十分でなく、特に近年の酸性雨等による環境の悪化
に伴い、当初予測されていた寿命ほどの耐食性が確保で
きないとの問題がある。また、アルミニウム溶射皮膜
は、犠牲防食作用が亜鉛に比べて劣るため、加工時に僅
かな傷が入ることにより、早期に部分的に赤錆が発生
し、外観及び性能を損なうとの欠点がある。また、亜鉛
−アルミニウム合金溶射においては、皮膜の溶出を抑
え、且つ犠牲防食効果を持つ皮膜として用いられてい
る。しかしながら、本発明者らの実験結果によるとこれ
らの合金の耐食性は、十分に満足できるものではなかっ
た。

【０００４】また、砂、海塩粒子等の飛来物の多い地
域、例えば海岸線や道路際では、飛来物による機械的破
壊により腐食の進行が促進されるとの問題も新たに発生
してきた。つまり、皮膜自身の耐傷付き性の改善も新た
に具備されるべきニーズである。従って、高耐食性を有
し、且つ耐傷付き性に優れた溶射皮膜の要求がある。本
発明は、上記要求に応えたものであり、飛来物等による
耐傷付き性を向上させると共に、犠牲防食作用と長期耐
食性を兼ね備えた従来に無い溶射皮膜を提供することを
目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的を達
成する本発明は、 （１）Ｍｇを０．３〜１５％含有し、残部がＺｎのＺｎ
−Ｍｇ合金よりなることを特徴とする耐食性及び耐傷付
き性に優れた溶射皮膜である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明につい
て詳細に説明する。本発明者らは、上記課題を解決する
ために種々の金属をＺｎを主体とする溶射皮膜中に合金
化させ、各種の評価を実施した。その結果、マグネシウ
ムを添加することにより、これら全ての特性が大幅に改
善され、従来にない特性をもった皮膜が得られることを
見い出した。表１には、前処理としてグリッドブラスト
処理した鋼板（板厚：４ｍｍ，熱延Ａｌキルド鋼）の表
面にＭｇ濃度が１％で残部がＺｎよりなる粉体材料を
溶射して、得られた膜厚が１００μｍの溶射皮膜（Ｚｎ
−Ｍｇ溶射皮膜）と、従来のように市販の亜鉛粉体材
料を溶射して、得られた膜厚が１００μｍの溶射皮膜
（Ｚｎ溶射皮膜）と、アルミニウム粉体材料を溶射し
て、得られた膜厚が１００μｍの溶射皮膜（Ａ１溶射皮
膜）と、Ａｌ濃度が１３％で残部がＺｎの粉体材料を
溶射して、得られた膜厚が１００μｍの溶射皮膜（Ｚｎ
−１３％Ａ１溶射皮膜）と、Ａ１濃度が２８％で残部
がＺｎの粉体材料を溶射して、得られた膜厚が１００μ
ｍの溶射皮膜（Ｚｎ−２８％Ａ１溶射皮膜）の性能に比
較例を示す。

【０００７】

【表１】

【０００８】尚、平板耐食性の評価は、溶射皮膜を設け
た鋼板に対して、［湿潤環境放置（湿度８５％×１５．
５Ｈｒ）→乾燥（７０℃×３Ｈｒ）→塩水試験（５０℃
×２Ｈｒ）→室内放置（２Ｈｒ）→塩水試験（５０℃×
１．５Ｈｒ）］からなるサイクルを繰り返し与える腐食
促進試験を行った。この促進試験で赤錆が面積率で１％
発生するまでのサイクル数を評価した（この赤錆は、皮
膜が無くなり、鉄素地が溶出したことを示すものであ
る。）。尚、２００サイクル以上を合格とした。また、
犠牲防食性は、溶射皮膜を設けた鋼板に、ＮＴカッター
で鋼素地に達する疵を入れた後、上記腐食促進試験を行
った。この促進試験で傷部に赤錆が発生するまでのサイ
クル数を評価した。尚、１５０サイクル以上を合格とし
た。

【０００９】耐傷付き性の評価は、摺動試験機を用いて
直径１ｃｍの鋼球を荷重２００ｇで溶射皮膜上を５０ｍ
ｍの幅で摺動させ、皮膜上に目視により傷付きが確認で
きるまでの回数を測定し、５０回でも傷付きのないもの
を合格とした。表１の如く、鋼材にＺｎ−Ｍｇ溶射皮膜
を設けたものは、平板の耐食性に優れ、且つ犠牲防食作
用にも優れる。また、耐傷付き性にも優れる。尚、本試
験における溶射皮膜の原料として、全て粉体材料を用い
たが、ワイヤー等の線材材料を用いた場合も同様の結果
が得られる。

【００１０】図１には、上記の方法と同様にして、Ｍ
ｇ含有率を０〜２０％で残部が亜鉛の粉体材料を溶射し
て得られた、膜厚１００μｍの溶射皮膜のＭｇ含有率と
平板耐食性の関係を示したものである。図１に示したよ
うにＭｇ含有率が、０．３％未満では、十分な耐食性が
得られず、５％ほどでほぼ飽和し、１５％超では、十分
な耐食性が得られなくなる。１５％超で、耐食性が劣化
する原因は、過剰のＭｇにより、皮膜の溶出速度がより
高くなるためと考えられる。従って、本発明において
は、皮膜中のＭｇ濃度は、０．３％〜１５％とするが、
望ましくは、０．５％〜５％とするのが、耐食性の面か
ら望ましい。また、犠牲防食性に於けるＭｇ濃度と傷部
耐食性も全く同様の傾向であった。摺動回数は、Ｍｇ含
有量０．３％以上で、５０回でも傷が確認されず合格と
なる。

【００１１】本発明品であるＺｎ−Ｍｇ溶射皮膜の製造
方法は特に限定しないが、通常のＺｎ溶射で用いられて
いるガス溶射、アーク溶射、プラズマ溶射等が、利用で
きる。また、溶射材料としては、Ｚｎ−Ｍｇ合金の線材
も利用できる。前処理は、素地と皮膜の密着性を確保す
るために必要不可欠なものであり、鋼、鋼構造物及び鋳
物等には、通常のグリッドブラスト処理等を行えば良
い。また、粗面形成剤を塗布しても良い。また、皮膜そ
のものが、高耐食性を有するため、封孔処理や塗装処理
を必要により行えば更なる寿命延長が達せられる。

【００１２】本発明において、Ｍｇを含有することによ
り、これらの新たな性能が良好になるメカニズムは以下
のように考えられる。すなわち、表面の硬度を向上す
ることにより、耐傷付き性が向上した。Ｍｇは、Ｚｎ
より卑な金属であるため、鋼との電位差により犠牲防食
作用を維持できた。Ｍｇを含有することにより、亜鉛
の腐食生成物を安定化し、緻密な保護皮膜が生成した為
と考えられる。

【００１３】

【実施例】表２に本発明の実施例を示す。鋼板（板厚：
４ｍｍ，熱延Ａｌキルド鋼）に、前処理としてグリッド
ブラスト処理した後に種々の粉体材料を用いてガス粉末
式溶射法により膜厚１００μｍとなるように溶射して作
製したものを用いた場合の結果である。溶射条件の詳細
を以下に記載する。溶射ガンはガスフレーム溶射ガン
（メテコ製６Ｐ）を用い、燃焼ガスとしてアセチレン、
キャリアーガスとして窒素を用い、自動ガン送り装置を
用いて、鋼板との距離を１５０ｍｍとして上記粉体を溶
射した。膜厚の確認はケット膜厚計を用いて行い、調整
は、パス回数を変えることにより行った。

【００１４】尚、性能評価は、前述の評価基準に基づい
て行った。Ｎｏ．１〜５は、組成がいずれも本発明範囲
内であり、Ｎｏ．６〜８は、本発明範囲から組成が外れ
ている。Ｎｏ．９〜１２は、従来品である。尚、成分組
成は、種々の添加量を変えたものを用いてインゴットを
作製し、粉砕機を用いて、粒子径が、４５〜２５０μｍ
となるように粉砕し、その粉体を用いて調整した。表か
ら分かるように、本発明範囲内であれば耐傷付き性を向
上させると共に、犠牲防食作用と長期耐食性を兼ね備え
た溶射皮膜を得ることが可能となる。

【００１５】

【表２】

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、厳
しい腐食環境化においても十分な耐食性を有し且つ、傷
付き性に優れた溶射皮膜を提供でき、その効果は大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｍｇ含有率と平板耐食性の関係を示した図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−3716（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−84591（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 4/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｇを０．３〜１５％含有し、残部がＺ
   ｎのＺｎ−Ｍｇ合金よりなることを特徴とする耐食性及
   び耐傷付き性に優れた溶射皮膜。