JP3701645B2 - 表面処理された筒状体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面処理された筒状体の製造方法、さらに詳しくは、防錆処理等の表面処理がなされた金属製等の筒状体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄鋼板や圧延鋼等の金属製基材に、防錆等の表面処理を行う場合、溶融メッキによる方法が採用されている。
このような溶融メッキ法による処理は、鉄鋼等の基材金属を、亜鉛等の溶融金属に浸漬し、溶融金属の基材金属側への拡散が起こって合金層が形成され、その上に金属被膜が形成される現象を利用するものである。
【０００３】
そして、このような溶融メッキ法によれば、基材金属を溶融金属に浸漬するだけで処理を行うことができるため、どのような形状の基材金属も処理することができるという利点を有し、鉄鋼構造物、パイプ、ボルト，ナット等の表面処理に広く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような溶融メッキ法では、500 ℃〜600 ℃の高温で処理がなされるので、基材金属にひずみが生ずるおそれがあり、ひいては基材金属に割れが生ずるような場合もあった。特に、厚みの異なる複数の基材で構成された鉄構造物をそのまま溶融メッキ処理を行うような場合には、各基材の厚み差によって、ひずみや割れが生ずるおそれがより高くなっていた。
【０００５】
また、基材金属を浴槽中の溶融金属に浸漬するだけで処理するので、メッキすべき溶融金属の付着量に制限がある。このため、メッキする金属の厚みを厚くすることができず、金属層の厚みの形成にも制限を受けることとなっていた。
【０００６】
さらに、溶融メッキ法による処理は、溶融金属を貯留するための大型の浴槽を必要とし、一般にはこのような溶融メッキ法による処理は、基材金属を加工する工場とは別の専用の工場でなされている。
従って、１つの完成された製品を得るには、基材金属を加工する工場で加工された基材を、溶融メッキによる処理を行う工場へ輸送する作業が必要となり、その輸送に必要なコストが高くつくという問題点があった。
【０００７】
このような輸送費は、完成された製品の種類によっては製造コストと同等程度に嵩む場合もあり、そのような場合には極力削減することが望まれる。
【０００８】
このような輸送費を削減するためには、基材金属を加工する工場と同じ工場で表面処理を行えばよいこととなり、たとえば溶射による表面処理は、このことを可能としうる。
【０００９】
しかし、溶射により、たとえば管状のような形状の基材の内面側を処理するのは困難である。すなわち、溶射は高温で材料を溶融して行われるため、管状の基材の内面側を溶射する場合、その内面側に熱が滞留することとなり、作業者に危険を伴う場合があり、或いは基材の破損を招くおそれがあり、実際には作業を行うことができない。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、溶射の技術を利用するものでありながら、高温での作業による危険性や処理対象となる基材の破損を招くおそれがなく、また溶融メッキ法のように基材にひずみや割れを生ずるおそれがなく、しかも溶融メッキ法のように基材の加工と表面処理とを別々の工場で行う必要がなく、製品の輸送費を削減し、それに伴うコストを大幅に低減することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その課題を解決するための手段は、板状の基材１の少なくとも片面側を溶射するとともに、封孔処理剤によって封孔処理を行ない、その溶射された面が内面側となるように、前記板状の基材１を、該基材１の両端縁１ａ，１ｂ間に間隙部２が生ずるような筒状に成形加工し、次に、筒状に成形加工された前記基材１の両端部１ａ，１ｂ間の間隙部２に溶接材料３を装填して該両端部１ａ，１ｂ間を溶接し、その後、溶接材料３の内面側３ａ及び外面側３ｂを被覆すべく、該溶接材料３の内面側３ａ及び外面側３ｂを溶射して溶射被膜５ａ，５ｂを形成して製造することである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。
【００１３】
本実施形態においては、道路の側部等に立設されるポールを加工する場合について説明する。このポールは、細長い円筒状すなわちパイプ状のものであり、本実施形態では金属製の板状の基材を円筒状に成形して加工される。
【００１４】
先ず、図１及び図２に示すような縦長の板状の基材１を準備する。この板状の基材１は、炭素鋼からなる圧延鋼板で構成されたものである。
次に、この板状の基材１の表裏両面に溶射を施す。本実施形態では、溶射する金属としてアルミニウムの線材を用い、ガスフレーム溶射法で溶射した。尚、溶射には、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等からなる封孔処理剤によって封孔処理を行った。これによって、溶射材料を構成する粒子間の結合力が高まり、溶射材料の剥離が好適に防止されることとなるのである。
【００１５】
次に、表裏両面が溶射された基材１を、図３に示すように該基材１の短手方向の側端縁が円形となるような円筒状に成形加工する。これにより筒状体４が形成されることとなる。この場合、板状の基材１を円筒状に曲げて加工するので、該板状の基材１の両端部1a,1b 間には、図３及び図４に示すように間隙部２が形成されることとなる。
【００１６】
次に、この間隙部２を閉塞すべく、図５に示すように間隙部２に溶接材料３を装填して板状の基材１の両端部1a,1b を溶接する。溶接材料としては炭素鋼を用いた。この場合、間隙部２に装填される溶接材料３により、同図に示すように内面側3a及び外面側3bにそれぞれ肉盛部が形成されることとなる
【００１７】
次に、いわゆるバリ取りを行うべく、図６に示すように前記肉盛部が形成された溶接材料３の内面側3a及び外面側3bを切削する。これによって、同図に示すように間隙部２に装填された溶接材料３の内面側3a及び外面側3bがほぼ均一な面に形成されることとなる。
【００１８】
この場合において、板状の基材１の表裏面は予め溶射がされているが、該板状の基材１の両端部1a,1b 間の間隙部２に装填された溶接材料３の内面側3a及び外面側3bのみが溶射されていないことになる。
従って、筒状体４の一部に溶射されていない部分が存在することになるので、次に図７に示すように、溶接材料３の内面側3a及び外面側3bを被覆すべく、該溶接材料３の内面側3a及び外面側3bを溶射して溶射被膜5a,5b を形成する。
【００１９】
溶射材料としては、上記板状の基材１の表裏面の溶射の場合と同様に、アルミニウムの線材を用い、同様にガスフレーム溶射法で溶射した。
これによって、円筒状の筒状体４の外面側及び内面側の全面が溶射で処理されたポールの製作が完成することとなるのである。
【００２０】
尚、上記実施形態では、基材１の表裏両面ともに予め溶射を行ったが、表裏両面ともに溶射することは本発明に必須の条件ではなく、基材１の片面側のみを溶射することも可能である。この場合には、溶射された面を内面側として板状の基材１が円筒状に曲げられることとなる。
【００２１】
そして、予め溶射されていない基材１の片面側（筒状体４の外面側）は、円筒状に成形加工された後に溶射することが可能である。
【００２２】
筒状体４の内面側の全周を溶射すると、熱が内部に滞留するので、危険を伴うおそれや、筒状体４に損傷が生ずるおそれもおそれがあるが、筒状体４の外面側を溶射する場合には、熱が放散されることになるので、このようなおそれがないのである。
【００２３】
ちなみに、筒状体４の外面側に予め溶射しておくと、傷がつく場合もあるので、これを避ける必要があるときは、円筒状に成形加工された後に筒状体４の外面側を溶射するのが望ましい。
【００２４】
これに対し、上記のように板状の基材１の両端部1a,1b 間の間隙部２に装填された溶接材料３の内面側3aに溶射を行う場合には、溶射すべき部分が筒状体４の内面全周ではなく、一部のみ、より詳細には線状に近い部分を溶射すればよいので、上記のような間隙部２の長手方向に沿ってほぼ一直接上にガスフレーム溶射を行うスプレーガンを動かしながら作業を行えばよいこととなり、従って溶射の作業時間も短くなるので、危険を伴い且つ筒状体４の破損を招くほどに熱が筒状体４の内部に滞留することもないのである。
【００２５】
尚、上記実施形態では、溶接材料３の内面側3a及び外面側3bを溶射して溶射被膜5a,5b を形成したため、この部分から腐食が生ずるのをより好適に防止することができるという好ましい効果が得られたが、この溶接材料３の部分を溶射することは本発明に必須の条件ではない。
【００２６】
ちなみに、この溶接材料３の部分が溶射されていない場合であっても、基材１の表裏面のほぼ全体に溶射被膜が形成されているので、たとえば基材１が鉄で溶射被膜がアルミニウムの場合、いわゆる電気防食の作用，効果が生じ、アルミニウムからなる溶射被膜が犠牲となって鉄からなる基材１の腐食が防止される。つまり、溶射被膜を構成する金属（アルミニウム等）のイオン化傾向が、基材１を構成する金属（鉄等）のイオン化傾向よりも大きい場合、溶射被膜を構成する金属が基材１を構成する金属よりもイオン化し易く、従って酸化され易いので、結果として基材１を構成する鉄の酸化が防止されるのである。
【００２７】
また、上記実施形態では、溶射材料としてアルミニウムを用いたが、溶射材料の種類も該実施形態に限定されるものではなく、たとえば亜鉛のようなものを用いることも可能であり、さらにはコバルト、ニッケル、クロム、チタン、その他の種々の金属を用いることが可能である。
【００２８】
さらに、単一の金属材料のみならず、たとえば亜鉛−アルミニウム合金やニッケル−コバルト合金等の合金を用いることも可能である。
【００２９】
さらに、金属以外に、セラミックを溶射材料として用いることも可能である。セラミックとしては、たとえばアルミナ、ジルコニア、チタニア等を使用することが可能である。また、サーメットのようなものを使用することも可能である。
【００３０】
さらには、ポリアミド系合成樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂を使用することも可能である。
さらに、金属、セラミック、合成樹脂等の各種の溶射材料で、複数層の溶射被膜を形成することも可能である。このような異材質からなる複数層の被膜の形成は、たとえば溶融メッキ法では行うことができず、溶射で行う故に可能な方法である。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、線状の溶射材料を用いたが、これに限らずたとえば粉末状の溶射材料を用いることも可能であり、溶射材料の形態も問うものではない。
【００３２】
さらに、該実施形態では、ガスフレーム溶射法によって溶射を行ったが、溶射法の種類も該実施形態に限定されるものではなく、たとえばアーク溶射法やプラズマ溶射法、その他の溶射法を採用することも可能であり、その種類は問わない。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、基材１として炭素鋼からなるものを用いたが、基材１の材質も該実施形態の炭素鋼に限定されるものではなく、鉄鋼板、ステンレス等を用いることも可能であり、またこれら以外の金属材料を用いることも可能である。
【００３４】
さらには、金属以外の材料、たとえばセラミック等を基材として用いることを可能である。要は、溶射することが可能で、板状のものを筒状に成形加工することができるような材質のものであれば、その種類は問うものではない。
【００３５】
さらに、基材１を筒状に加工する加工方法も問うものではなく、プレス成形法や、ロールフォーミング等、金属製板状体の成形加工法として一般に用いられている加工法を採用することが可能であり、その加工法は問わない。
【００３６】
さらに上記実施形態では、圧延鋼板等の圧延された材料を基材１として用いたが、圧延された材料に限らず、鋳造，鍛造等された材料を用いることも可能である。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、板状の基材１を円筒状に成形加工したが、加工後の形状は該実施形態の円筒に限定されるものではなく、たとえば四角筒や六角筒等の各筒状に成形加工することも可能である。要は、筒状に成形加工されればよいのである。
【００３８】
さらに、上記実施形態では、筒状体を製品化する完成品として、道路の側部等に立設されるポールに適用する場合について説明したが、筒状体の製品化の用途も該実施形態に限定されるものではなく、その用途は問わない。たとえば水道管等の流体用のパイプに適用することも可能である。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４０】
（実施例１）
縦2500mm、横400mm 、厚さ5mm の炭素鋼からなる圧延鋼板を準備し、その圧延鋼板の表裏両面にアルミニウムを溶射した。具体的には、直径1.5mm のアルミニウム線材をガスフレーム溶射機で溶射した。ガスとしては圧縮空気を用い、圧力は0.45Mpa 、流量は5000NL/H、溶射距離は250mm とした。
【００４１】
次に、溶射した圧延鋼板をプレス成形法により、パイプ状に成形加工した。パイプ状に成形された管状鋼板の両端部間には間隙部が形成され、その間隙部を補填すべく溶接した。溶接材料として炭素鋼を用い、アーク溶接法で溶接した。
【００４２】
溶接後にバリ取りを行い、そのバリ取りされた溶接部の表裏両面に溶射を行った。筒状体の溶接部内面側の溶射は、スプレーガンを用いてアルミニウムの線材によりガスフレーム溶射法で行った。溶射の条件は上記と同様に行った。また筒状体の溶接部外面側の溶射も同様の条件で行った。
このようにして筒状体の外面側及び内面側の全面が溶射されたポールが得られた。
【００４３】
（実施例２）
本実施例では上記実施例と同じ圧延鋼板を用いたが、その圧延鋼板の表裏のうちの片面側のみをアルミニウムで溶射した。溶射条件は実施例１と同様に行った。そしてその溶射面が内面側となるように実施例１と同様にパイプ状に成形加工した。間隙部を溶接すること、バリ取り、筒状体の溶接部内面側の溶射等も実施例１と同様に行った。
【００４４】
本実施例では管状に形成された圧延鋼板の片面側のみしか溶射されていないため、管状に形成された後に圧延鋼板の外側面を溶射した。溶射の条件は、実施例１と同様に行った。本実施例においても実施例１と同様のポールが得られた。
【００４５】
（実施例３）
縦2000mm、横600mm 、厚さ10mmの鍛造鋳鉄からなる基板を準備し、その基板の表裏両面に亜鉛を溶射した。具体的には、直径1.3mm の亜鉛線材をガスフレーム溶射機で溶射した。ガスとしてはアセチレンガスを用い、圧力は0.05Mpa 、流量は800NL/H 、溶射距離は250mm とした。
【００４６】
溶射した基板をロールフォーミング法によりパイプ状に成形加工した。パイプ状に成形された基板の両端部間に間隙部が形成されるので、その間隙部を溶接した。溶接材料として鉄を用い、アーク溶接法で溶接した。
【００４７】
溶接後にバリ取りを行い、そのバリ取りされた溶接部の表裏両面に溶射を行った。筒状体の溶接部内面側の溶射は、スプレーガンを用いて亜鉛の線材により、ガスフレーム溶射法で行った。溶射の条件は同様に行った。
【００４８】
一方、筒状体の溶接部外面側の溶射も同様の条件で行った。
筒状体の外面側及び内面側の全面が溶射された水道管が得られた。この水道管は単体のもので、継手等で複数連結されて使用される。
【００４９】
（その他の実施例）
尚、上記各実施例ではガスフレーム溶射法で溶射を行ったが、これに限らず、たとえばプラズマ溶射を用いることも可能である。
プラズマ溶射の場合、たとえば次のような条件で行われる。
アルゴンガス：50L/min
水素ガス：９L/min
電流：500 Ａ
電圧：67Ｖ
アルゴン粉末供給ガス：2.6L/min
溶射距離：125mm
トラバース速度：100cm/sec
溶射被膜は、たとえばＮｉ−Ｃｒ合金（80％Ｎｉ、20％Ｃｒ）を溶射した後に、アルミナ等のセラミックを溶射して形成される。
【００５０】
また、アーク溶射法で溶射することも可能である。アーク溶射法の場合には、たとえば次のような条件で行われる。
電流：200 Ａ
空気圧：0.49Mpa
溶射距離：150 〜250mm
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、板状の基材の少なくとも片面側を溶射し、その溶射された面が内面側となるように、前記板状の基材を、該基材の両端縁間に間隙部が生ずるような筒状に成形加工し、次に、筒状に成形加工された前記基材の両端縁間を溶接して製造する方法であるため、筒状に成形加工された後に内面側を溶射する必要がないので、熱が筒状体の内部に滞留するという問題が生ずることもなく、従って危険を伴い且つ筒状体の破損を招くおそれもない。
【００５２】
このように板状体の少なくとも片面側を予め溶射し、その溶射面が内面側となるように筒状に成形加工して得られた筒状体を形成することが可能となった結果、筒状体の成形加工と表面処理とを同じ工場内で行うことが可能となり、これらを別々の工場で行っていた従来の溶融メッキ法に比べて製品の輸送費が大幅に削減されることとなり、その結果、完成品である製品の製造コストを著しく低減することができるという効果がある。
【００５３】
また溶射による方法であるので、従来の溶融メッキ法のように基材にひずみや割れを生ずるおそれがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての筒状体の加工方法に用いる板状の基材の正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図３】板状の基材を円筒状に成形加工する工程の断面図。
【図４】図３の要部拡大断面図。
【図５】基材の両端縁を溶接する工程の要部拡大断面図。
【図６】溶接材料のバリ取りをする工程の要部拡大断面図
【図７】溶接された部分を溶射する工程の要部拡大断面図。
【符号の説明】
１…基材 ２…間隙部
３…溶接材料 ４…筒状体
5a,5b …溶射被膜

Claims (9)

1. 板状の基材（１）の少なくとも片面側を溶射するとともに、封孔処理剤によって封孔処理を行ない、その溶射された面が内面側となるように、前記板状の基材（１）を、該基材（１）の両端縁（１ａ），（１ｂ） 間に間隙部（２） が生ずるような筒状に成形加工し、次に、筒状に成形加工された前記基材（１）の両端部（１ａ），（１ｂ）間の間隙部（２）に溶接材料（３）を装填して該両端部（１ａ），（１ｂ）間を溶接し、その後、溶接材料（３）の内面側（３ａ）及び外面側（３ｂ）を被覆すべく、該溶接材料（３）の内面側（３ａ）及び外面側（３ｂ）を溶射し溶射被膜（５ａ），（５ｂ）を形成して製造することを特徴とする表面処理された筒状体の製造方法。
2. 封孔処理剤がエポキシ樹脂又はシリコン樹脂である請求項１記載の筒状体の製造方法。
3. 溶射材料が金属である請求項１又は２記載の筒状体の製造方法。
4. 溶射材料の金属が、アルミニウム、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、
   若しくはチタン、又はこれらの金属の合金である請求項３記載の筒状体の製造方法。
5. 溶射材料がセラミックである請求項１又は２記載の筒状体の製造方法。
6. 溶射材料のセラミックがアルミナ、ジルコニア、又はチタニアである請求項５記載の筒状体の製造方法。
7. 溶射材料がサーメットである請求項１又は２記載の筒状体の製造方法。
8. 溶射材料が合成樹脂である請求項１又は２記載の筒状体の製造方法。
9. 金属、セラミック、サーメット、合成樹脂の各溶射材料で複数層の溶射被膜を形成する請求項１又は２記載の筒状体の製造方法。

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