JP5758965B2 - 金属溶射方法 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁、鉄塔、鉄管、ガードレール、船舶、各種鋼材等の金属から成る基材の表面に金属溶射を施す方法に関する。

従来の金属溶射方法にあっては、溶射被膜にアンカー効果を持たせるために、予め基材表面をブラスト処理により粗面化して凹凸形状を形成するか、又は下記特許文献１に示すように、予め基材表面にエポキシ樹脂を含む被膜組成物を塗布して凹凸形状を有する被膜を形成して、これら凹凸形状を有する面に金属溶射を施し上記アンカー効果を得る方法が採られている。

特許第３１８６４８０号

然し乍ら上記ブラスト処理により基材表面を粗面化して凹凸形状を形成する方法では、作業者の熟練を要し作業効率が悪いばかりか、コスト高になる問題点を有している。

又上記特許文献１の方法によれば、上記ブラスト処理が不要となり作業効率が向上するが、基材表面の全域に形成される被膜が絶縁性の高いエポキシ樹脂を含有していることから絶縁体となってしまい、基材から溶射被膜への電流の流れが遮断されてしまう。
そのため、基材よりもイオン化傾向の大きい溶射被膜が犠牲となって溶解することができず、金属溶射本来の目的、即ち基材の代わりに溶射被膜が犠牲となることにより該基材の防錆を図る目的を達成できないおそれを有している。

本発明にあっては、既述した従来技術のように、基材表面に予め凹凸形状を付与する工程を排し、直接基材表面に金属溶射を行い、溶射被膜形成後に該溶射被膜と基材表面との付着強度の増強を図る画期的な金属溶射方法を提供する。

要述すると、本発明に係る金属溶射方法は、金属から成る基材の表面に該基材の金属よりもイオン化傾向の大きい金属を溶射する金属溶射方法であって、基材の表面に金属溶射を行い、該溶射により形成された溶射被膜に液体のアルキルアルコキシシラン及び液体のポリイソシアネートから成り２５℃における粘度が５０〜５００ｍＰａ・ｓの無溶剤型の塗料を含浸し硬化させることにより、上記溶射被膜における封孔処理及び同溶射被膜の基材表面に対する付着強度の増強を図ることができ、基材を適切に保護することが可能となる。

好ましくは上記塗料を構成する上記アルキルアルコキシシランと上記ポリイソシアネートとの重量比は１０〜９０：９０〜１０とし、両者による硬化反応を効果的に促す。

本発明に係る金属溶射方法によれば、基材表面に凹凸形状を付与することなく、平坦面から成る基材表面に金属溶射を施すことができると共に、硬化前には低粘度で硬化後には接着強度が高い塗料を溶射被膜に含浸することにより、該塗料が上記溶射被膜に存する微細孔に入り込んで硬化して同微細孔を適切に封孔できると共に、同塗料が上記溶射被膜の裏面と基材表面間に画成される微細空隙に充填され硬化し同溶射被膜の付着強度を増強することができる。

基材表面に金属溶射を施し溶射被膜を形成した状態を模視的に示す断面図。 溶射被膜に塗料を含浸し硬化させた状態を模視的に示す断面図。

以下本発明に係る金属溶射方法の実施形態を図１・図２に基づいて説明する。

図１に示すように、本発明に係る金属溶射方法にあっては、必要に応じて、基材１の表面１ａに対し既知のディスクサンダー等を用いてケレン処理を行い、汚れや油分、劣化した塗膜、浮きサビ等を除去し、該基材１の表面１ａに既知の溶射機を用いて金属溶射を行い溶射被膜２を形成する。

該溶射被膜２は５０〜５００μｍの厚さになるように形成する。最も好ましい厚さは５０〜１５０μｍである。

上記溶射する金属としては、基材１を構成する金属よりもイオン化傾向が大きい（卑なる）金属を用いる。例えば、基材１が鉄（鋼）で構成されている場合には、亜鉛、アルミニウム等を溶射する。又本発明にあっては、特に溶射方式は問わない。

図１の状態では、溶射被膜２の裏面２ｂは基材表面１ａに密着している部分と、同基材表面１ａから離間して該基材表面１ａとの間に微細空隙４を画成している部分とが存し、該微細空隙４の存在により溶射被膜２の基材表面１ａに対する付着強度は弱い状態である。又溶射被膜２中には微細孔３が形成されている。

本発明にあっては、図１の状態から、溶射被膜２の表面２ａにシラン及びポリイソシアネートを主材とする液体から成る塗料５をハケ、ローラ、スプレー等の既知塗布手段により塗布し、該溶射被膜２内に同塗料５を含浸する。

好ましくは、上記シランとしてアルキルアルコキシシランを用いる。該アルキルアルコキシシランは空気中の水分と反応してシラノールとエチルアルコールを生成し、他方上記ポリイソシアネートは空気中の水分と反応してポリウレアと炭酸ガスを生成する。

上記のように、アルキルアルコキシシランが変質して生成されるシラノールと、ポリイソシアネートが変質して生成されるポリウレアとが硬化反応して、硬化後は高い接着強度を発揮する。なお、アルキルアルコキシシランから生成されるエチルアルコールは塗料塗布時に揮発し、ポリイソシアネートから生成される炭酸ガスは塗料塗布時に放散する。

又塗料５に含有される上記アルキルアルコキシシランと上記ポリイソシアネートとの重量比は１０〜９０：９０〜１０とし、両者による硬化反応を効果的に促す。塗料５の配合例としては次のとおりであり、当該塗料５は溶剤を要しない。

＜配合例１＞
塗料５の１ｋｇ当たりの配合量
ポリイソシアネート（液体）・・・・・・・・・・・・・・８００ｇ
アルキルアルコキシシラン（液体）・・・・・・・・・・・２００ｇ

＜配合例２＞
塗料５の１ｋｇ当たりの配合量
ポリイソシアネート（液体）・・・・・・・・・・・・・・５００ｇ
アルキルアルコキシシラン（液体）・・・・・・・・・・・５００ｇ

又上記塗料５はアルキルアルコキシシランの量を調整し気温２５℃で５０〜５００ｍＰａ・ｓ、好ましくは２００ｍＰａ・ｓ以下の低粘度の液体となるように調整する。

上記のように低粘度とした塗料５は、図２に示すように、溶射被膜２に形成されている微細孔３に容易に入り込むと共に、該微細孔３を通じ、上記した溶射被膜裏面２ｂと基材表面１ａ間に画成された微細空隙４に容易に達し同微細空隙４内に充填され硬化する。

そして、上記塗料５は微細孔３内で隙間なく硬化する共に、微細空隙４内で隙間なく硬化し硬化後には高い接着強度を発揮する。同微細空隙４内で硬化した塗料５は基材表面１ａと強固に接着すると共に溶射被膜２にアンカー効果を付与する。又上記塗料５の未含浸分は上記溶射被膜２の表面２ａ上に強固な塗膜５´を形成する。

即ち、上記塗料５は微細孔３に入り込んで硬化することにより、該微細孔３を適切に封孔すると共に、溶射被膜裏面２ｂと基材表面１ａ間の微細空隙４に充填され硬化することにより溶射被膜２と基材１とを強固に結合して付着強度を増強することができる。又溶射被膜２の表面２ａ上に塗膜５´を形成し該溶射被膜２を適切に保護する。

又本発明に係る金属溶射方法にあっては、図１・図２に示す如く、溶射被膜２の裏面２ｂの一部は基材１の表面１ａに密着しており、基材１から溶射被膜２への電流の流れが阻害されることはなく、基材１の金属よりイオン化傾向の大きい金属から成る溶射被膜２が犠牲となって溶解し、適切に基材１の防錆を図り保護する。

尚本願発明者が上記各配合例による塗料５を用いて、本発明に係る溶射方法による溶射被膜の引っ張り試験を行ったところ、上記各配合例の何れの塗料５を用いても１．５Ｎ／ｍｍ^２以上の接着強度を発揮することを確認した。具体的には、鉄板を基材とし該鉄板表面に亜鉛とアルミニウムとを溶射して２００μｍの厚さの溶射被膜を形成し、該溶射被膜の表面に上記各配合例の塗料５を塗布し同溶射被膜に塗料５を含浸し、該塗料５の硬化後に、基材まで達する一辺が４ｃｍの正方形状の切り込みを入れ、正方形に区切られた溶射被膜にアタッチメントを取り付けて接着力試験機で引っ張って接着強度を測定した。

以上説明したように、本発明に係る金属溶射方法にあっては、従来のように、アンカー効果を得るために基材表面に凹凸形状を付与する前処理は不要である。

そして、凹凸形状を付与しない基材の表面に直接金属溶射を施し、溶射被膜形成後に硬化前は低粘度であり硬化後は高度の接着強度を発揮する塗料を微細孔を通じて含浸し、該微細孔の封孔と、溶射被膜の付着強度の増強を図る比類なき溶射方法である。

又既知の方式で基材表面に金属溶射を施し、該溶射により形成した溶射被膜に塗料を塗布し含浸させる簡易な方法であるため、特に既設の橋梁等の金属構造物に金属溶射を行う際には現場で容易に実施でき効果的である。

尚本書面において、下限値と上限値間を「〜」で示した数値範囲は、該下限値と上限値間の全ての数値（整数値と小数値）を表したものである。請求項の記載においても同様である。

１…基材、１ａ…基材表面、２…溶射被膜、２ａ…溶射被膜表面、２ｂ…溶射被膜裏面、３…微細孔、４…微細空隙、５…塗料、５´…塗膜。

Claims (2)

1. 金属から成る基材の表面に該基材の金属よりもイオン化傾向の大きい金属を溶射する金属溶射方法であって、基材の表面に金属溶射を行い、該溶射により形成された溶射被膜に液体のアルキルアルコキシシラン及び液体のポリイソシアネートから成り２５℃における粘度が５０〜５００ｍＰａ・ｓの無溶剤型の塗料を含浸し硬化させることにより、上記溶射被膜における封孔処理及び同溶射被膜の基材表面に対する付着強度の増強を図ることを特徴とする金属溶射方法。
2. 上記塗料を構成する上記アルキルアルコキシシランと上記ポリイソシアネートとの重量比は１０〜９０：９０〜１０であることを特徴とする請求項１記載の金属溶射方法。