JP6443138B2 - Method for forming zinc-containing coating - Google Patents
Method for forming zinc-containing coating Download PDFInfo
- Publication number
- JP6443138B2 JP6443138B2 JP2015047089A JP2015047089A JP6443138B2 JP 6443138 B2 JP6443138 B2 JP 6443138B2 JP 2015047089 A JP2015047089 A JP 2015047089A JP 2015047089 A JP2015047089 A JP 2015047089A JP 6443138 B2 JP6443138 B2 JP 6443138B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- welded
- injection
- particles
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
本発明は、亜鉛含有皮膜の形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a zinc-containing coating.
溶接軽量Ｈ形鋼は、熱間圧延鋼帯、冷間圧延鋼帯、又は、めっき鋼帯を利用し、連続した高周波抵抗溶接（高周波接触抵抗溶接又は高周波誘導抵抗溶接）の併用によって成形されたＨ形鋼である。溶接軽量Ｈ形鋼は、主に、プレファブ住宅・構造物の柱・梁等の建築構造材として用いられる。近年、溶接軽量Ｈ形鋼は、鉄骨造だけでなく、在来工法の木造住宅における柱・梁などの材料として用いられており、その需要が拡大している。 Welded lightweight H-shaped steel was formed by using hot rolled steel strip, cold rolled steel strip, or plated steel strip and using continuous high frequency resistance welding (high frequency contact resistance welding or high frequency induction resistance welding). H-section steel. The welded light weight H-section steel is mainly used as a building structural material such as a prefab house / structure pillar / beam. In recent years, welded light-weight H-section steel has been used not only as a steel structure but also as a material for pillars and beams in wooden houses of conventional construction methods, and its demand is expanding.
溶接軽量Ｈ形鋼には、その耐食性を向上させるために、表面処理が実施されるが、かかる表面処理の方法として、鋼板を溶接してウェブ及びフランジを形成した後に塗装する方法と、めっき鋼板を溶接してウェブ及びフランジを形成してＨ形鋼を製造する方法と、がある。 The welded lightweight H-shaped steel is subjected to surface treatment in order to improve its corrosion resistance. As such a surface treatment method, a method of coating after forming a web and a flange by welding a steel plate, and a plated steel plate, And forming a web and a flange to manufacture an H-section steel.
ここで、前者の方法としては、例えば以下の特許文献１に開示されているように、溶接Ｈ形鋼の溶接部に対して、吹き付け塗装法によりアルミニウム添加型水溶性塗料の塗膜を形成する技術が開示されている。 Here, as the former method, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, a coating film of an aluminum-added water-soluble paint is formed on a welded portion of a welded H-shaped steel by a spray coating method. Technology is disclosed.
また、後者の方法としては、溶接によって受けるめっきのダメージを補修するために、例えば以下の特許文献２に開示されているように、溶融亜鉛めっき溶接Ｈ形鋼において、めっきかす除去後の整形溶接ビード部付近に亜鉛吹き付け塗装を実施して、かかるビード部を補修する技術が開示されている。 In addition, as the latter method, in order to repair plating damage caused by welding, for example, as disclosed in Patent Document 2 below, in the hot-dip galvanized welded H-section steel, shaped welding after removing plating residue A technique for repairing such a bead portion by performing zinc spray coating near the bead portion is disclosed.
その他、溶接軽量Ｈ形鋼以外の分野における溶接部の補修技術としては、以下の特許文献３に開示されているように、鋼板同士を溶接接合して形成された鋼製部材の溶接部に対して亜鉛粒子を噴射して、溶接部を亜鉛層で被覆する技術が開示されている。 In addition, as a technique for repairing a welded part in a field other than the welded light H-shaped steel, as disclosed in the following Patent Document 3, the welded part of a steel member formed by welding and joining steel plates to each other A technique is disclosed in which zinc particles are injected to coat a weld with a zinc layer.
ここで、上記特許文献１及び特許文献２に開示されている技術によれば、塗料によっては乾燥後の塗膜とめっきとの色差はほとんどなくすことができ、外観は良好であるが、耐食性（犠牲防食性）が必ずしも十分ではない。この点、上記特許文献３に開示されている技術は、犠牲防食性を示す亜鉛層を形成可能な点で優れている。 Here, according to the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the color difference between the coating film after plating and plating can be almost eliminated depending on the paint, and the appearance is good, but the corrosion resistance ( Sacrificial corrosion protection) is not always sufficient. In this respect, the technique disclosed in Patent Document 3 is excellent in that a zinc layer exhibiting sacrificial corrosion resistance can be formed.
ここで、上記特許文献３に開示されているようなコールドスプレー技術を鋼板に対して適用する場合、使用するキャリアガスの種別や、噴射する粒子の噴射速度や噴射圧力といった諸条件を、被処理体に合わせて最適化する必要がある。特に、上記特許文献３で開示されている方法は、アーク溶接によって製造された鋼板に対してコールドスプレー技術を適用するものであるが、溶接Ｈ形鋼の製造で利用される高周波抵抗溶接は、アーク溶接よりも高速な溶接技術である。従って、鋼板を対象とする上記特許文献３に係るコールドスプレー技術を、溶接Ｈ形鋼の溶接部にそのまま適用することはできない。 Here, when the cold spray technology as disclosed in Patent Document 3 is applied to a steel sheet, various conditions such as the type of carrier gas to be used, the injection speed of the particles to be injected, and the injection pressure are determined. It needs to be optimized for the body. In particular, the method disclosed in Patent Document 3 applies cold spray technology to a steel plate manufactured by arc welding, but the high-frequency resistance welding used in the manufacture of welded H-section steel is: This welding technique is faster than arc welding. Therefore, the cold spray technique according to Patent Document 3 for steel plates cannot be directly applied to the welded portion of the welded H-shaped steel.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、コールドスプレー技術を利用して溶接Ｈ形鋼の溶接部の耐食性をより向上させることが可能な、亜鉛含有皮膜の形成方法を提供することにある。 Then, this invention is made | formed in view of the said problem, and the place made into the objective of this invention can improve the corrosion resistance of the weld part of welded H-section steel more using a cold spray technique. An object of the present invention is to provide a method for forming a zinc-containing film.
本発明者らは、上記特許文献３に開示されているようなコールドスプレー技術を溶接Ｈ形鋼の溶接部に対して利用するために、コールドスプレーを実施する際の諸条件について、詳細な検討を行った。その結果、溶接Ｈ形鋼の溶接部の耐食性をより向上させつつ、かつ、形成される被膜の密着性をも向上させることが可能な諸条件を見出すことができた。本発明は、かかる知見をもとに完成されたものである。
かかる知見に基づく本発明の要旨は、以下の通りである。
In order to utilize the cold spray technique disclosed in Patent Document 3 for the welded portion of the welded H-shaped steel, the present inventors have conducted detailed studies on various conditions when performing cold spraying. Went. As a result, it was possible to find various conditions that can further improve the corrosion resistance of the welded portion of the welded H-shaped steel and also improve the adhesion of the formed film. The present invention has been completed based on such knowledge.
The gist of the present invention based on such findings is as follows.
（１）所定の鋼帯を連続的に溶接してウェブ及びフランジが形成された溶接Ｈ形鋼における前記ウェブと前記フランジとの溶接部に対して、少なくとも亜鉛を含有する亜鉛含有粒子を、ヘリウムガスを利用して、噴射温度０℃〜３７０℃、噴射圧力０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａ、かつ、噴射速度１０００ｍ／ｓｅｃ〜１７００ｍ／ｓｅｃで噴射し、前記溶接部上に亜鉛含有皮膜を形成する、亜鉛含有皮膜の形成方法。
（２）更に、前記ウェブの端面に対して、前記亜鉛含有粒子を、ヘリウムガスを利用して、前記噴射圧力及び前記噴射速度で噴射し、前記端面上に前記亜鉛含有皮膜を形成する、（１）に記載の亜鉛含有皮膜の形成方法。
（３）前記亜鉛含有粒子の平均粒径が、１μｍ〜２００μｍである、（１）又は（２）に記載の亜鉛含有皮膜の形成方法。
（４）前記溶接Ｈ形鋼を製造する製造ラインのラインスピードは、１００ｍｍ／ｓｅｃ〜２５００ｍｍ／ｓｅｃである、（１）〜（３）の何れか１つに記載の亜鉛含有皮膜の形成方法。
（５）前記亜鉛含有粒子の前進角を、噴射位置での前記溶接Ｈ形鋼の接平面の法線方向に対して０度〜２０度傾斜させた角度とする、（１）〜（４）の何れか１つに記載の亜鉛含有皮膜の形成方法。
（６）前記亜鉛含有粒子を噴射させるための噴射ノズルの先端と、噴射位置との間の離隔距離を、１０ｍｍ〜５０ｍｍとする、（１）〜（５）の何れか１つに記載の亜鉛含有皮膜の形成方法。
（７）前記亜鉛含有粒子は、亜鉛粒子又は亜鉛合金粒子である、（１）〜（６）の何れか１つに記載の亜鉛含有皮膜の形成方法。
（８）前記亜鉛合金粒子は、Ｚｎ−２％Ａｌ、Ｚｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ、Ｚｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇ、Ｚｎ−５５％Ａｌ、又は、Ｚｎ−１〜３％Ａｌ−１〜３％Ｍｇの何れかである、（７）に記載の亜鉛含有皮膜の形成方法。
(1) A zinc-containing particle containing at least zinc is added to helium in a welded portion between the web and the flange in a welded H-shaped steel in which a web and a flange are formed by continuously welding a predetermined steel strip. Zinc that forms a zinc-containing coating on the weld by jetting at a jetting temperature of 0 ° C to 370 ° C, a jetting pressure of 0.5 MPa to 10 MPa, and a jetting speed of 1000 m / sec to 1700 m / sec. Forming method of contained film.
(2) Further, the zinc-containing particles are sprayed onto the end face of the web using helium gas at the jetting pressure and the jetting speed to form the zinc-containing film on the end face. The method for forming a zinc-containing film according to 1).
( 3 ) The method for forming a zinc-containing coating according to (1) or (2) , wherein the average particle size of the zinc-containing particles is 1 μm to 200 μm.
(4) line speed of the production line for manufacturing the welded H-shaped steel, 100mm / sec~2500mm is / sec, (1) ~ (3) any one method of forming a zinc-containing coating according to the.
( 5 ) The advancing angle of the zinc-containing particles is an angle inclined by 0 to 20 degrees with respect to the normal direction of the tangential plane of the welded H-shaped steel at the injection position (1) to ( 4 ) The method for forming a zinc-containing coating according to any one of the above.
(6) and the tip of the injection nozzle for ejecting the zinc-containing particles, the separation between the ejection position, and 10 mm to 50 mm, zinc according to any one of (1) to (5) Forming method of contained film.
(7) said zinc-containing particles are zinc particles or zinc alloy particles, (1) to a method of forming the zinc-containing coating according to any one of (6).
( 8 ) The zinc alloy particles include Zn-2% Al, Zn-11% Al-3% Mg, Zn-6% Al-3% Mg, Zn-55% Al, or Zn-1 to 3% Al. The method for forming a zinc-containing film according to ( 7 ), which is any one of -1 to 3% Mg.
以上説明したように本発明によれば、コールドスプレー技術を利用して、溶接Ｈ形鋼の溶接部の耐食性をより向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to further improve the corrosion resistance of the welded portion of the welded H-section steel using the cold spray technique.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
（溶接Ｈ形鋼について）
以下では、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る溶接軽量Ｈ形鋼（以下、単に、「溶接Ｈ形鋼」ともいう。）について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る溶接Ｈ形鋼の構造を模式的に示した説明図である。
(About welded H-section steel)
Hereinafter, a welded light weight H-section steel according to an embodiment of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “welded H-section steel”) will be described in detail with reference to FIG. 1. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the structure of a welded H-section steel according to this embodiment.
本実施形態に係る溶接軽量Ｈ形鋼１は、例えば、熱間圧延鋼帯、冷間圧延鋼帯、又は、亜鉛系めっき鋼帯を巻き取ったコイルを母材として利用する。ここで、亜鉛系めっき鋼帯を利用して製造される溶接Ｈ形鋼は、めっき溶接Ｈ形鋼となる。溶接Ｈ形鋼１は、上記のような鋼帯を巻き取ったコイルを巻き戻し所定幅にスリットしてウェブ用鋼帯としたものと、上記のような鋼帯を巻き取ったコイルを巻き戻してフランジ用鋼帯としたものと、を当接させた状態で、高周波抵抗溶接等によって連続的に溶接することで、製造される。 The welded light weight H-section steel 1 according to the present embodiment uses, for example, a hot rolled steel strip, a cold rolled steel strip, or a coil wound with a zinc-based plated steel strip as a base material. Here, the welded H-section steel manufactured using the zinc-based plated steel strip is a plated welded H-section steel. The welded H-section steel 1 has a coil wound around the steel strip as described above, rewinded into a predetermined width and made into a steel strip for web, and a coil wound around the steel strip as described above is rewound. It is manufactured by continuously welding with a steel strip for flanges by high-frequency resistance welding or the like in contact with the steel strip.
このようにして製造される溶接Ｈ形鋼１は、図１に模式的に示したように、互いに対向するように設けられた２つのフランジ３と、２つのフランジ３を連結するウェブ５と、から構成されている。 As shown schematically in FIG. 1, the welded H-section steel 1 manufactured in this way includes two flanges 3 provided so as to face each other, a web 5 connecting the two flanges 3, and It is composed of
本実施形態に係る溶接Ｈ形鋼１において、フランジ３又はウェブ５の幅及び厚みについては、特に限定されるものではない。典型的な溶接Ｈ形鋼１では、
フランジ３：幅７５ｍｍ〜１２５ｍｍ、厚み３．２ｍｍ〜６．０ｍｍ
ウェブ５：高さ１００ｍｍ〜３００ｍｍ、厚み３．２ｍｍ〜４．５ｍｍ
程度の大きさである。
In the welded H-section steel 1 according to the present embodiment, the width and thickness of the flange 3 or the web 5 are not particularly limited. In a typical welded H-section 1,
Flange 3: width 75 mm to 125 mm, thickness 3.2 mm to 6.0 mm
Web 5: height 100 mm to 300 mm, thickness 3.2 mm to 4.5 mm
It is about the size.
本実施形態に係る溶接Ｈ形鋼１では、先だって説明したように、フランジ３となる鋼帯と、ウェブ５となる鋼帯とが、溶接処理によって連結される。従って、フランジ３とウェブ５との連結部には、図１に模式的に示したように、溶接部７が形成される。 In the welded H-section steel 1 according to this embodiment, as described above, the steel strip to be the flange 3 and the steel strip to be the web 5 are connected by a welding process. Therefore, a welded portion 7 is formed at the connecting portion between the flange 3 and the web 5 as schematically shown in FIG.
本実施形態に係る溶接Ｈ形鋼１において、フランジ３となる鋼帯と、ウェブ５となる鋼帯とは、圧接されるため、溶接直後には、ビード１３が発生する。本実施形態に係る溶接Ｈ形鋼１では、溶接後にビード１３をローラ等によって押しつぶすことで成形処理が施されており、ビード１３は、図１に模式的に示したように、側面から見た形状が略三角形状となっている。従って、本実施形態に係る溶接Ｈ形鋼１において、ビード１３が略三角形状となって存在している部分を、溶接部７として考えることができる。 In the welded H-section steel 1 according to the present embodiment, the steel strip to be the flange 3 and the steel strip to be the web 5 are press-contacted, so that a bead 13 is generated immediately after welding. In the welded H-section steel 1 according to this embodiment, the forming process is performed by crushing the bead 13 with a roller or the like after welding, and the bead 13 is viewed from the side as schematically shown in FIG. The shape is substantially triangular. Therefore, in the welded H-section steel 1 according to the present embodiment, a portion where the beads 13 are present in a substantially triangular shape can be considered as the welded portion 7.
また、母材とする鋼帯として亜鉛系めっき鋼帯を利用する場合には、母材となる鋼板（以下、単に、「母材鋼板」ともいう。）１１の表層には、亜鉛系めっき層が形成されている。しかしながら、高周波抵抗溶接によって発生する熱やビードの成形処理により、溶接部７には、亜鉛系めっき層が存在していない。従って、亜鉛系めっき鋼帯を母材として利用する場合には、本実施形態に係る溶接Ｈ形鋼１において、フランジ３とウェブ５との連結部分とその近傍の領域であり、かつ、亜鉛系めっき層が存在していない部分を、溶接部７として考えることができる。 When a zinc-based plated steel strip is used as the base steel strip, a zinc-based plated layer is formed on the surface layer of a steel plate (hereinafter also simply referred to as “base steel plate”) 11 as a base material. Is formed. However, a zinc-based plating layer does not exist in the welded portion 7 due to heat generated by high-frequency resistance welding or a bead forming process. Therefore, in the case where a zinc-based plated steel strip is used as a base material, in the welded H-section steel 1 according to the present embodiment, it is a connecting portion between the flange 3 and the web 5 and a region in the vicinity thereof, and a zinc-based A portion where the plating layer is not present can be considered as the welded portion 7.
なお、ビード１３は、成形された溶接金属であり、母材鋼板１１の成分、酸化物（スケール）を含み、母材として亜鉛系めっき鋼帯を用いる場合には、亜鉛系めっき層の成分等がビード１３に含有されることもある。また、フランジ３の端面９は、亜鉛系めっき鋼帯の切断面であり、亜鉛系めっき層が存在していないことが多い。更に、溶接部７や端面９は、水が溜まり易い形状であり、腐食が進行し易い部位である。従って、亜鉛系めっき層が存在していない溶接部７及び端面９は、その他の部分に比べて、耐食性が劣っている。 The bead 13 is a formed weld metal and contains the components of the base steel plate 11 and oxides (scales). When a zinc-based plated steel strip is used as the base material, the components of the zinc-based plated layer, etc. May be contained in the bead 13. Moreover, the end surface 9 of the flange 3 is a cut surface of a zinc-based plated steel strip, and there is often no zinc-based plating layer. Furthermore, the welded portion 7 and the end surface 9 have a shape in which water easily accumulates, and are portions where corrosion easily proceeds. Therefore, the welded portion 7 and the end surface 9 where the zinc-based plating layer does not exist are inferior in corrosion resistance compared to other portions.
ここで、母材鋼板１１については、特に限定されるものではなく、通常、熱間圧延鋼板や冷間圧延鋼板の原板として使用される鋼板を、適宜利用することが可能である。これらの原板の製造法、材質等も特に限定されるものではなく、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の工程を経て製造されるものを利用すればよい。なお、熱間圧延鋼板や冷間圧延鋼板の鋼帯に、防錆油、化成処理剤や塗料などの防食処理を施して用いる場合も、溶接部７及び端面９の耐食性がその他の部分に比べて劣るという問題は、亜鉛系めっき鋼帯を用いた場合と同様に生じる。 Here, the base steel plate 11 is not particularly limited, and a steel plate normally used as an original plate of a hot rolled steel plate or a cold rolled steel plate can be appropriately used. There are no particular restrictions on the manufacturing method and material of these original plates, and the original steel plate is manufactured through steps such as hot rolling, pickling, cold rolling, annealing, temper rolling, etc. Can be used. In addition, when the steel strip of the hot rolled steel plate or the cold rolled steel plate is used after being subjected to anticorrosion treatment such as rust preventive oil, chemical conversion treatment agent or paint, the corrosion resistance of the welded portion 7 and the end face 9 is compared with other portions. The problem of being inferior is caused in the same manner as when a zinc-based plated steel strip is used.
また、めっき溶接Ｈ形鋼を製造する場合には、上記のような鋼帯の表面に亜鉛系めっき層が形成されたものを原板として利用することも可能である。この場合に、母材鋼板１１の表面に形成されている亜鉛系めっき層の種類についても、特に限定されるものではなく、溶融亜鉛めっきや電気亜鉛めっき等といった公知の亜鉛系めっき処理を利用して、亜鉛系めっき層を形成することが可能である。また、めっき成分についても特に限定されるものではなく、純亜鉛めっきであってもよいし、亜鉛合金系めっきであってもよい。亜鉛合金系めっきの成分としては、例えば、Ｚｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ、Ｚｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇ、Ｚｎ−５５％Ａｌ、又は、Ｚｎ−１〜３％Ａｌ−１〜３％Ｍｇ等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Moreover, when manufacturing the plating welding H-section steel, it is also possible to use as a raw plate what the zinc-type plating layer was formed on the surface of the above steel strips. In this case, the type of the zinc-based plating layer formed on the surface of the base steel plate 11 is not particularly limited, and a known zinc-based plating process such as hot dip galvanization or electrogalvanization is used. Thus, a zinc-based plating layer can be formed. Moreover, it does not specifically limit about a plating component, Pure zinc plating may be sufficient and zinc alloy type plating may be sufficient. As a component of the zinc alloy-based plating, for example, Zn-11% Al-3% Mg, Zn-6% Al-3% Mg, Zn-55% Al, or Zn-1 to 3% Al-1 to 3 % Mg and the like can be mentioned, but are not limited thereto.
なお、母材鋼板１１や、場合によっては亜鉛系めっき層の上層に、各種の化成処理皮膜層等の公知の後処理層（図示せず。）が形成されていてもよい。 In addition, well-known post-processing layers (not shown), such as various chemical conversion treatment film layers, may be formed in the base material steel plate 11 or the upper layer of the zinc-type plating layer depending on the case.
（亜鉛含有皮膜の形成方法について）
図１に示したような溶接部７は、亜鉛系めっき層は消失し、ビードの成形処理によってスケールが破砕され、母材鋼板が露出している場合があり、腐食する可能性が高い。また、図１に示したフランジ３の端面９においても、切断面であることにより母材鋼板が露出していることから、腐食する可能性が高い。従って、溶接部７や端面９の耐食性を向上させるために、犠牲防食性を有する亜鉛含有皮膜１０１を、溶接部７や端面９の表面に形成することが好ましい。
(About the method of forming a zinc-containing film)
In the welded portion 7 as shown in FIG. 1, the zinc-based plating layer disappears, the scale is crushed by the bead forming process, and the base steel plate may be exposed, and is likely to corrode. Further, the end surface 9 of the flange 3 shown in FIG. 1 is also likely to be corroded because the base steel plate is exposed due to the cut surface. Therefore, in order to improve the corrosion resistance of the welded portion 7 and the end surface 9, it is preferable to form the zinc-containing coating 101 having sacrificial corrosion resistance on the surface of the welded portion 7 and the end surface 9.
本実施形態に係る亜鉛含有皮膜の製造方法では、上記特許文献３にも開示されているようなコールドスプレー技術を利用して、製造ラインを連続的に搬送されている溶接Ｈ形鋼１の溶接部７や端面９の表面上に、亜鉛含有皮膜１０１を形成する。 In the method for producing a zinc-containing coating according to the present embodiment, welding of the welded H-section steel 1 that is continuously conveyed through the production line using a cold spray technique as disclosed in Patent Document 3 above. A zinc-containing coating 101 is formed on the surface of the part 7 and the end face 9.
ここで、先だって説明したように、溶接Ｈ形鋼１の製造ラインでは、高周波抵抗溶接を利用してフランジ用鋼帯とウェブ用鋼帯とが溶接されている。かかる高周波抵抗溶接は生産性に優れており、１００ｍｍ／ｓ以上のラインスピードで溶接Ｈ形鋼の製造が行われる。また、将来的には、例えば、２５００ｍｍ／ｓ等という高速なラインスピードでの製造も行われるようになると考えられる。従って、１００ｍｍ／ｓ程度のラインスピードから、２５００ｍｍ／ｓ程度のラインスピードであっても亜鉛含有皮膜を形成することが可能な方法が、求められていた。以下で詳述する本実施形態に係る亜鉛含有皮膜の形成方法は、上記のようなラインスピードにおいても、溶接部７や端面９の表面に亜鉛含有皮膜１０１を形成可能である。 Here, as described above, in the production line for the welded H-section steel 1, the steel strip for flange and the steel strip for web are welded using high-frequency resistance welding. Such high frequency resistance welding is excellent in productivity, and a welded H-section steel is manufactured at a line speed of 100 mm / s or more. In the future, it is considered that production at a high line speed such as 2500 mm / s will also be performed. Therefore, a method capable of forming a zinc-containing film from a line speed of about 100 mm / s to a line speed of about 2500 mm / s has been demanded. The method for forming a zinc-containing coating according to this embodiment, which will be described in detail below, can form the zinc-containing coating 101 on the surface of the welded portion 7 and the end face 9 even at the above line speed.
コールドスプレー技術では、皮膜形成に利用する粒子を、対象とする部位の硬さや形成される被覆層に求める特性等に応じて適切に選択し、かかる粒子を適切な噴射条件で噴射させることが重要である。溶接Ｈ形鋼１においては、溶接部７や端面９に対して犠牲防食性を有する皮膜を形成することが好ましいことから、かかる粒子としては、鉄に対して犠牲防食性を有する元素である亜鉛が含有された粒子を使用する。 In cold spray technology, it is important to select the particles used for film formation appropriately according to the hardness of the target site and the characteristics required for the coating layer to be formed, and to inject such particles under appropriate injection conditions. It is. In the welded H-section steel 1, it is preferable to form a film having sacrificial corrosion resistance on the welded portion 7 and the end surface 9, and as such particles, zinc which is an element having sacrificial corrosion resistance to iron Are used.
かかる亜鉛含有粒子としては、亜鉛粒子又は亜鉛合金粒子を使用することができる。また、亜鉛合金粒子としては、特に限定されるものではなく、公知の亜鉛合金の粒子を使用することが可能である。かかる亜鉛合金としては、例えば、Ｚｎ−２％Ａｌ、Ｚｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ、Ｚｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇ、Ｚｎ−５５％Ａｌ、Ｚｎ−１〜３％Ａｌ−１〜３％Ｍｇ等を挙げることができる。 As such zinc-containing particles, zinc particles or zinc alloy particles can be used. Moreover, it does not specifically limit as a zinc alloy particle, It is possible to use the particle | grains of a well-known zinc alloy. Examples of such zinc alloys include Zn-2% Al, Zn-11% Al-3% Mg, Zn-6% Al-3% Mg, Zn-55% Al, Zn-1 to 3% Al-1. 3% Mg etc. can be mentioned.
ここで、本実施形態に係る亜鉛含有皮膜の形成方法では、かかる亜鉛含有粒子の平均粒径が、１μｍ〜２００μｍであることが好ましい。亜鉛含有粒子の平均粒径が１μｍ未満である場合には、亜鉛含有粒子が溶接部７や端面９と衝突する直前に減速してしまうといった、摩擦による影響を受けてしまう。また、亜鉛含有粒子の平均粒径が２００μｍ超過である場合には、皮膜形成対象である溶接部７や端面９の表面形状（すなわち、表面の凹凸）の影響を受けてしまい、緻密な亜鉛含有皮膜１０１を形成することが困難となる。亜鉛含有粒子の平均粒径は、より好ましくは、３μｍ〜１００μｍである。なお、かかる亜鉛含有粒子の平均粒径は、例えば、動的光散乱法、誘導回折格子法、レーザー回折・散乱法等の公知の方法により測定することが可能である。 Here, in the method for forming a zinc-containing coating according to the present embodiment, it is preferable that the average particle diameter of the zinc-containing particles is 1 μm to 200 μm. When the average particle diameter of the zinc-containing particles is less than 1 μm, the zinc-containing particles are affected by friction such that the zinc-containing particles are decelerated immediately before colliding with the welded portion 7 and the end surface 9. In addition, when the average particle size of the zinc-containing particles exceeds 200 μm, it is affected by the surface shape of the welded portion 7 and the end surface 9 (that is, the surface irregularities) that is the target for film formation, and the dense zinc-containing particles It becomes difficult to form the film 101. The average particle size of the zinc-containing particles is more preferably 3 μm to 100 μm. The average particle diameter of the zinc-containing particles can be measured by a known method such as a dynamic light scattering method, a guided diffraction grating method, or a laser diffraction / scattering method.
コールドスプレー技術は、固相状態の粒子を不活性ガスとともに超音速流で基材に衝突させて粒子自体を塑性変形させることで、基材上に皮膜を形成する技術である。かかるコールドスプレー技術は、例えば図２に模式的に示したような、コールドスプレー装置を利用する。図２は、コールドスプレー装置の構成を模式的に示した説明図である。 The cold spray technique is a technique for forming a film on a substrate by causing the particles in a solid state to collide with the substrate in a supersonic flow together with an inert gas to plastically deform the particles themselves. Such a cold spray technique utilizes a cold spray apparatus, for example, as schematically shown in FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the cold spray apparatus.
コールドスプレー装置では、図２に示したように、キャリアガス供給ラインにより、キャリアガスとして用いる不活性ガスを所定のガス圧まで加圧しつつ、ヒータによってキャリアガスを加熱して、粒子の噴射に用いられるコールドスプレーガン（以下、単に「スプレーガン」ともいう。）まで供給する。同時に、コールドスプレー装置では、噴射ガス供給ラインにより、固相状態の粒子を所望のガス圧のキャリアガスで加速させて、スプレーガンまで供給する。スプレーガンには、所定の直径を有する噴射ノズルが装着されており、かかる噴射ノズルから粒子が噴射される。なお、粒子の噴射温度を室温よりも低下させる場合には、キャリアガス供給ラインに配設されたヒータに代えて、冷却装置を配設すればよい。 In the cold spray apparatus, as shown in FIG. 2, the carrier gas is pressurized to a predetermined gas pressure by the carrier gas supply line, and the carrier gas is heated by the heater to be used for jetting particles. Supply to a cold spray gun (hereinafter also simply referred to as “spray gun”). At the same time, in the cold spray apparatus, the particles in the solid state are accelerated by the carrier gas having a desired gas pressure by the injection gas supply line and supplied to the spray gun. The spray gun is equipped with an injection nozzle having a predetermined diameter, and particles are injected from the injection nozzle. When the particle injection temperature is lowered below room temperature, a cooling device may be provided instead of the heater provided on the carrier gas supply line.
このようなコールドスプレー装置を利用して亜鉛含有粒子を噴射するに際して、亜鉛含有粒子の噴射条件は、重要な因子となる。このような噴射条件としては、例えば、噴射に利用するキャリアガスの種類、亜鉛含有粒子の噴射圧力及び噴射速度がある。また、これら以外の噴射条件として、例えば、スプレーガンに設けられる噴射ノズルの径や、噴射ノズルの前進角や、噴射ノズルと対象物との間の離隔距離等も挙げることができる。 When jetting zinc-containing particles using such a cold spray device, the injection conditions of the zinc-containing particles are an important factor. Examples of such injection conditions include the type of carrier gas used for injection, the injection pressure and injection speed of zinc-containing particles. Moreover, as injection conditions other than these, the diameter of the injection nozzle provided in a spray gun, the advance angle of an injection nozzle, the separation distance between an injection nozzle and a target object etc. can be mentioned, for example.
本発明者らは、これらの噴射条件について、溶接Ｈ形鋼１の溶接部７や端面９に対して亜鉛含有皮膜１０１を形成するために鋭意検討を行って、以下に示すような適切な条件に想到した。 The inventors of the present invention conducted intensive studies on these injection conditions in order to form the zinc-containing coating 101 on the welded portion 7 and the end surface 9 of the welded H-section steel 1, and appropriate conditions as described below. I came up with it.
亜鉛含有粒子を噴射させる噴射条件において、キャリアガスとして用いられる不活性ガスは、粒子の噴射速度や噴射温度を決定する上で重要な条件となる。コールドスプレー技術に利用可能な不活性ガスとして、窒素（Ｎ２）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガスを挙げることができる。ここで、亜鉛含有粒子を超音速流で噴射させるためには、所望の噴射速度を実現することが重要となるが、噴射速度は、キャリアガスとして用いられる分子の分子量に依存する。 In the injection conditions for injecting the zinc-containing particles, the inert gas used as the carrier gas is an important condition for determining the particle injection speed and the injection temperature. As the inert gas available cold spray technology, nitrogen (N 2) can be given gas or helium (He) gas. Here, in order to inject the zinc-containing particles by supersonic flow, it is important to realize a desired injection speed, but the injection speed depends on the molecular weight of the molecule used as the carrier gas.
図３は、キャリアガスの温度と音速との間の関係を示したグラフ図であり、ガス圧力が２ＭＰａである場合における、窒素（Ｎ２）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、水素（Ｈ２）ガスの温度と音速との間の関係を示している。これら３種類のガスの分子量は、それぞれ、水素ガス：２、ヘリウムガス：４、窒素ガス：２８、程度である。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature of the carrier gas and the speed of sound. When the gas pressure is 2 MPa, nitrogen (N 2 ) gas, helium (He) gas, hydrogen (H 2 ) The relationship between gas temperature and sound velocity is shown. The molecular weights of these three kinds of gases are about hydrogen gas: 2, helium gas: 4, nitrogen gas: 28, respectively.
図３から明らかなように、分子量が小さくなるにつれて、実現されるガスの噴射速度は速くなることがわかる。また、ある一つのガスに注目してみれば、ガスの噴射速度が大きくなるほど、実現されるガスの温度は高くなることがわかる。また、ガス圧力が２ＭＰａよりも高くなると、図３に示した曲線は全体的に縦軸上方に平行移動し、ガス圧力が２ＭＰａよりも低くなると、図３に示した曲線は全体的に縦軸下方に平行移動する。 As is apparent from FIG. 3, as the molecular weight decreases, the realized gas injection speed increases. When attention is paid to a certain gas, it can be seen that the higher the gas injection speed, the higher the temperature of the realized gas. Further, when the gas pressure becomes higher than 2 MPa, the curve shown in FIG. 3 generally translates upward on the vertical axis, and when the gas pressure becomes lower than 2 MPa, the curve shown in FIG. Translate downwards.
ここで、以下の実施例に示すように、窒素（Ｎ２）ガスを用いた場合には、上記のような亜鉛含有粒子を、溶接部７や端面９に付着させることは出来なかった。従って、上記のような亜鉛含有粒子を噴射させて溶接部７や端面９に付着させるためには、窒素ガスで実現される噴射速度では不十分であることが明らかとなった。従って、本実施形態に係る亜鉛含有皮膜の形成方法では、キャリアガスとしてヘリウムガスを利用することとする。また、ヘリウムガスよりも高速な噴射速度が実現可能なキャリアガスとして、図３に示したように水素ガスがあるが、水素ガスは反応性が高く、安全性の観点から、キャリアガスとして水素ガスを用いることは好ましくない。 Here, as shown in the following examples, when nitrogen (N 2 ) gas was used, the above zinc-containing particles could not be adhered to the welded portion 7 and the end surface 9. Therefore, in order to inject the zinc-containing particles as described above and adhere to the welded portion 7 and the end surface 9, it has become clear that the injection speed realized with nitrogen gas is insufficient. Therefore, in the method for forming a zinc-containing coating according to this embodiment, helium gas is used as the carrier gas. Further, as shown in FIG. 3, there is hydrogen gas as a carrier gas capable of realizing an injection speed higher than that of helium gas. However, hydrogen gas is highly reactive, and hydrogen gas is used as a carrier gas from the viewpoint of safety. It is not preferable to use.
また、キャリアガスの圧力（すなわち、亜鉛含有粒子を噴射させる際の噴射圧力）は、０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａとする。キャリアガスの圧力が０．５ＭＰａ未満である場合には、亜鉛含有粒子により下地鋼を十分に研創することができず、亜鉛含有粒子を溶接部７や端面９に付着させることができない。また、キャリアガスの圧力が１０ＭＰａ超過である場合には、亜鉛含有粒子が溶接部７や端面９の表面で跳ね返ってしまい、亜鉛含有粒子を付着させることができない。キャリアガスの圧力は、好ましくは、１ＭＰａ〜５ＭＰａであり、より好ましくは、１．５ＭＰａ〜３ＭＰａである。 Moreover, the pressure of carrier gas (namely, the injection pressure at the time of injecting a zinc containing particle | grain) shall be 0.5 MPa-10 MPa. When the carrier gas pressure is less than 0.5 MPa, the base steel cannot be sufficiently polished with the zinc-containing particles, and the zinc-containing particles cannot be adhered to the welded portion 7 and the end surface 9. In addition, when the pressure of the carrier gas exceeds 10 MPa, the zinc-containing particles rebound on the surfaces of the welded portion 7 and the end surface 9, and the zinc-containing particles cannot be attached. The pressure of the carrier gas is preferably 1 MPa to 5 MPa, more preferably 1.5 MPa to 3 MPa.
更に、キャリアガスの速度（すなわち、亜鉛含有粒子を噴射させる際の噴射速度）は、１０００ｍ／ｓｅｃ〜１７００ｍ／ｓｅｃとする。亜鉛含有粒子の噴射速度が１０００ｍ／ｓｅｃ未満である場合には、溶接部７のビード１３に存在するスケール等を除去することができず、亜鉛含有粒子がスケール等の上に島状に付着してしまう。その結果、溶接部７や端面９の防錆性及び十分な皮膜密着性を実現することができない。また、亜鉛含有粒子の噴射速度が１７００ｍ／ｓｅｃ超過である場合には、亜鉛含有粒子が必要以上に加熱されてしまい、亜鉛含有粒子が溶融する可能性が高くなる。そこで、亜鉛含有粒子の噴射速度を１０００ｍ／ｓｅｃ〜１７００ｍ／ｓｅｃとすることで、溶接部７のビード１３や端面９の防錆性を実現するとともに、いわゆるアンカー効果を発現させて、亜鉛含有皮膜１０１を高い密着性を維持しつつ形成することが可能となる。亜鉛含有粒子の噴射速度は、より好ましくは、１２００ｍ／ｓｅｃ〜１５００ｍ／ｓｅｃである。 Furthermore, the speed of the carrier gas (that is, the jetting speed when jetting the zinc-containing particles) is set to 1000 m / sec to 1700 m / sec. When the injection speed of the zinc-containing particles is less than 1000 m / sec, scales and the like existing in the beads 13 of the welded portion 7 cannot be removed, and the zinc-containing particles adhere to the islands on the scales and the like. End up. As a result, the rust preventive property and sufficient film adhesion of the welded portion 7 and the end surface 9 cannot be realized. Moreover, when the injection speed | velocity | rate of zinc containing particle | grains is over 1700 m / sec, zinc containing particle | grains will be heated more than needed and possibility that a zinc containing particle | grain will fuse | melt becomes high. Therefore, by setting the injection speed of the zinc-containing particles to 1000 m / sec to 1700 m / sec, the anti-rust property of the bead 13 and the end face 9 of the welded portion 7 is realized, and a so-called anchor effect is expressed, and the zinc-containing film 101 can be formed while maintaining high adhesion. The jetting speed of the zinc-containing particles is more preferably 1200 m / sec to 1500 m / sec.
ここで、上記のような亜鉛含有粒子の噴射圧力及び噴射速度は、図２に示したようなコールドスプレー装置における圧力計を参照しながら、各種のノズル等を人手又はコンピュータ等の制御装置により適切に制御することで、容易に調整することが可能である。 Here, the injection pressure and the injection speed of the zinc-containing particles as described above are appropriately adjusted by hand or by a control device such as a computer while referring to the pressure gauge in the cold spray device as shown in FIG. It is possible to adjust easily by controlling to.
なお、コールドスプレー技術は、固相状態の粒子を噴射させる技術であり、溶融状態にある粒子を噴射させる溶射技術とは異なる。従って、上記のようなキャリアガスの圧力及び亜鉛含有粒子の噴射速度で実現される亜鉛含有粒子の噴射温度は、亜鉛含有粒子の融点以下とする。ここで、亜鉛担体の融点は４１２℃程度であるため、亜鉛含有粒子の噴射温度は、０℃〜３７０℃とすることが好ましい。亜鉛含有粒子の噴射温度が０℃未満である場合には、亜鉛含有粒子の塑性変形性が低下して皮膜を形成することができず、好ましくない。また、亜鉛含有粒子の噴射温度が３７０℃超過である場合には、亜鉛含有粒子が溶融してしまう可能性が高くなり、好ましくない。亜鉛含有粒子の噴射速度は、より好ましくは、１００℃〜３７０℃である。 The cold spray technique is a technique for injecting solid phase particles, and is different from a thermal spray technique for injecting particles in a molten state. Therefore, the injection temperature of the zinc-containing particles realized by the pressure of the carrier gas and the injection speed of the zinc-containing particles as described above is set below the melting point of the zinc-containing particles. Here, since melting | fusing point of a zinc support | carrier is about 412 degreeC, it is preferable that the injection temperature of zinc containing particle | grains shall be 0 degreeC-370 degreeC. When the injection temperature of the zinc-containing particles is less than 0 ° C., the plastic deformability of the zinc-containing particles is lowered and a film cannot be formed, which is not preferable. Moreover, when the injection temperature of zinc containing particle | grains exceeds 370 degreeC, possibility that a zinc containing particle will melt | dissolve becomes high and is unpreferable. The injection speed of the zinc-containing particles is more preferably 100 ° C to 370 ° C.
上記のような亜鉛含有粒子の噴射圧力及び噴射速度を実現するためには、図２模式的に示したようなスプレーガンに設けられる噴射ノズルの直径（図２におけるｄ）を、例えば、８ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。噴射ノズルの直径が８ｍｍ未満である場合には、キャリアガスの噴射圧力が高くなりすぎて、上記のようなキャリアガスの噴射圧力を実現することが困難となる。一方、噴射ノズルの直径が１０ｍｍ超過である場合には、キャリアガスの噴射速度が小さくなりすぎて、上記のような亜鉛含有粒子の噴射速度を実現することが困難となる。 In order to realize the injection pressure and injection speed of the zinc-containing particles as described above, the diameter of the injection nozzle (d in FIG. 2) provided in the spray gun as schematically shown in FIG. 10 mm is preferable. When the diameter of the injection nozzle is less than 8 mm, the carrier gas injection pressure becomes too high, and it becomes difficult to realize the carrier gas injection pressure as described above. On the other hand, when the diameter of the injection nozzle exceeds 10 mm, the injection speed of the carrier gas becomes too small, and it becomes difficult to realize the injection speed of the zinc-containing particles as described above.
図４は、スプレーガンと基材との間の離隔距離及びスプレーガンの前進角について説明するための説明図である。
亜鉛含有粒子の適切な噴射圧力及び噴射速度を維持するためには、例えば図４に示したように、噴射ノズルの先端と亜鉛含有粒子の噴射位置との間の離隔距離Ｌを、１０ｍｍ〜５０ｍｍとすることが好ましい。離隔距離Ｌが１０ｍｍ未満である場合には、亜鉛含有粒子の基材における噴射位置でのガス流れ（より詳細には、ガス流れに伴う亜鉛含有粒子流の流れ）が不安定になり、亜鉛含有粒子を適切に付着させることができない場合がある。また、離隔距離が５０ｍｍ超過である場合には、亜鉛含有粒子が噴射位置での圧力が小さくなり、溶接部７に存在しているスケール等を除去することができない場合がある。図４における離隔距離Ｌは、より好ましくは、２０ｍｍ〜３０ｍｍである。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the separation distance between the spray gun and the substrate and the advance angle of the spray gun.
In order to maintain an appropriate injection pressure and injection speed of the zinc-containing particles, for example, as shown in FIG. 4, the separation distance L between the tip of the injection nozzle and the injection position of the zinc-containing particles is set to 10 mm to 50 mm. It is preferable that When the separation distance L is less than 10 mm, the gas flow at the injection position of the zinc-containing particles on the base material (more specifically, the flow of the zinc-containing particle flow accompanying the gas flow) becomes unstable, and the zinc-containing particles In some cases, the particles cannot be properly deposited. In addition, when the separation distance exceeds 50 mm, the pressure at the injection position of the zinc-containing particles becomes small, and the scale and the like existing in the welded portion 7 may not be removed. The separation distance L in FIG. 4 is more preferably 20 mm to 30 mm.
また、図４に示したような亜鉛含有粒子の前進角θを、噴射位置での溶接Ｈ形鋼１の接平面の法線方向に対して０度〜２０度傾斜させた角度とすることが好ましい。前進角θの大きさが０度未満又は２０度超過の場合には、溶接部７に存在するスケール等をより確実に除去することが可能となる一方で、形成される亜鉛含有皮膜１０１の成膜性が低下してしまうことがあるため、好ましくない。前進角θの大きさを０度〜２０度の範囲内とすることで、スケール等を除去しつつ、亜鉛含有皮膜１０１を成膜することが可能となる。前進角θの大きさは、より好ましくは、０度〜１０度であり、更に好ましくは、０度である。 Further, the advancing angle θ of the zinc-containing particles as shown in FIG. 4 is set to an angle inclined by 0 to 20 degrees with respect to the normal direction of the tangential plane of the welded H-section steel 1 at the injection position. preferable. When the advance angle θ is less than 0 degree or more than 20 degrees, it is possible to more reliably remove scales and the like existing in the welded portion 7, while the formation of the zinc-containing coating 101 to be formed. This is not preferable because film properties may be deteriorated. By setting the advancing angle θ within the range of 0 degrees to 20 degrees, it is possible to form the zinc-containing coating 101 while removing scales and the like. The magnitude of the advance angle θ is more preferably 0 degrees to 10 degrees, and still more preferably 0 degrees.
以上、本実施形態に係る亜鉛含有皮膜の形成方法における好適な噴射条件について、詳細に説明した。なお、上記の噴射条件によれば、端面９にも同様に亜鉛含有皮膜を形成することができる。 The preferred injection conditions in the method for forming a zinc-containing coating according to the present embodiment have been described above in detail. In addition, according to said injection conditions, a zinc containing film | membrane can be similarly formed in the end surface 9. FIG.
上記のような亜鉛含有粒子を、上記のような噴射条件で噴射することで、噴射された亜鉛含有粒子は、溶接部７及びその周辺に付着しているスケール等のみならず、母材鋼板１１やビード１３の一部をその衝撃によって除去しながら、溶接部７のビード１３や端面９の表面を被覆していく。その結果、ビード１３や端面９の表面に、亜鉛含有皮膜１０１が形成される。 By injecting the zinc-containing particles as described above under the injection conditions as described above, the injected zinc-containing particles are not only the scale attached to the welded portion 7 and its periphery, but also the base material steel plate 11. While removing a part of the bead 13 by the impact, the surface of the bead 13 and the end face 9 of the welded portion 7 is covered. As a result, a zinc-containing film 101 is formed on the surface of the bead 13 or the end face 9.
ここで、本実施形態に係る亜鉛含有皮膜の形成方法では、亜鉛含有粒子が上記のような適切な噴射条件で噴射されて母材鋼板１１やビード１３の一部をも除去していくことで、母材鋼板１１やビード１３の表面に微細な凹凸が形成される。かかる微細な凹凸の上に更に亜鉛含有粒子が緻密に折り重なっていくことで、いわゆるアンカー効果が発現し、密着性に極めて優れる亜鉛含有皮膜１０１が形成されることとなる。一方、上記特許文献３に開示されている技術では、亜鉛含有粒子によって、下地である鋼板の一部が除去される点については言及されておらず、亜鉛含有粒子を噴射することで下地である母材鋼板１１やビード１３の一部が除去されるという現象は、本発明で初めて見出されたものである。 Here, in the method for forming a zinc-containing coating according to the present embodiment, the zinc-containing particles are injected under the appropriate injection conditions as described above, and part of the base steel plate 11 and the beads 13 are also removed. Fine irregularities are formed on the surfaces of the base steel plate 11 and the beads 13. By further folding the zinc-containing particles densely on the fine irregularities, a so-called anchor effect is exhibited, and the zinc-containing coating 101 having extremely excellent adhesion is formed. On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 3 does not mention that a part of the base steel sheet is removed by the zinc-containing particles, and the base is obtained by jetting the zinc-containing particles. The phenomenon that a part of the base material steel plate 11 and the bead 13 is removed has been found for the first time in the present invention.
（形成される亜鉛含有皮膜について）
以上説明したような亜鉛含有皮膜の形成方法により、溶接部７や端面９に形成される亜鉛含有皮膜１０１の付着量は、例えば、２０ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２とすることが好ましい。亜鉛含有皮膜１０１の付着量が２０ｇ／ｍ２未満である場合には、溶接部７や端面９の十分な耐食性を実現することができず、好ましくない。また、亜鉛含有皮膜１０１の付着量が１０００ｇ／ｍ２を超過しても特に問題はないが、製造ラインのラインスピードの観点から、本実施形態では、亜鉛含有皮膜１０１の付着量の上限値を１０００ｇ／ｍ２とした。なお、亜鉛含有皮膜１０１の付着量の測定方法は、特に限定されるものではなく、重量法等の公知の方法により測定可能である。
(About the zinc-containing coating formed)
Thus the method of forming the zinc-containing coating as described, the adhesion amount of the zinc-containing coating 101 formed on the welded part 7 and the end face 9 is, for example, it is preferable to 20g / m 2 ~1000g / m 2 . When the adhesion amount of the zinc-containing coating 101 is less than 20 g / m 2 , it is not preferable because sufficient corrosion resistance of the welded portion 7 and the end surface 9 cannot be realized. In addition, although there is no particular problem even if the adhesion amount of the zinc-containing coating 101 exceeds 1000 g / m 2 , in this embodiment, the upper limit value of the adhesion amount of the zinc-containing coating 101 is set from the viewpoint of the line speed of the production line. 1000 g / m 2 . In addition, the measuring method of the adhesion amount of the zinc containing film | membrane 101 is not specifically limited, It can measure by well-known methods, such as a weight method.
ここで、亜鉛含有皮膜１０１の付着量は、噴射ノズルの前進角を調整したり、亜鉛含有粒子の噴射圧力又は噴射速度を調整したりすることで、所望の値に制御することが可能である。この際、 Here, the adhesion amount of the zinc-containing coating 101 can be controlled to a desired value by adjusting the advance angle of the injection nozzle or adjusting the injection pressure or injection speed of the zinc-containing particles. . On this occasion,
また、このようにして形成された亜鉛含有皮膜１０１は、嵩密度の大きな、調密な皮膜層となっている。亜鉛含有皮膜１０１の嵩密度を計測することも可能であるが、例えば、亜鉛含有皮膜１０１の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）により観察し、亜鉛含有皮膜１０１が形成されていない部分の面積の割合（すなわち、空隙率）を計測することでも、形成される亜鉛含有皮膜１０１の嵩高さを計測することも可能である。このようにして計測される空隙率の大きさは、例えば、０．０１％〜１％である。 Further, the zinc-containing coating 101 formed in this way is a dense coating layer having a large bulk density. Although the bulk density of the zinc-containing coating 101 can be measured, for example, the cross section of the zinc-containing coating 101 is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the zinc-containing coating 101 is not formed. It is also possible to measure the bulkiness of the formed zinc-containing coating 101 by measuring the ratio of the area of the portion (that is, the porosity). The porosity measured in this way is, for example, 0.01% to 1%.
以下では、実施例を示しながら、本発明に係る亜鉛含有皮膜の形成方法について、具体的に説明する。なお、以下に示した実施例は、本発明に係る亜鉛含有皮膜の形成方法のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る亜鉛含有皮膜の形成方法が下記の例に限定されるものではない。 Hereinafter, the method for forming a zinc-containing coating according to the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the Example shown below is only an example of the formation method of the zinc containing film | membrane concerning this invention, and the formation method of the zinc containing film | membrane concerning this invention is not limited to the following example.
（試験例）
スケールの付着している溶接Ｈ形鋼のフランジ部に対して、図２に示したようなコールドスプレー装置を利用して、亜鉛含有皮膜の形成処理を実施した。亜鉛含有皮膜の形成処理の処理条件は、以下の表１の通りである。なお、亜鉛含有粒子の平均粒径は、レーザー回折・散乱法により測定した値である。
(Test example)
Using a cold spray apparatus as shown in FIG. 2, a zinc-containing film was formed on the flange portion of the welded H-shaped steel with the scale attached. The treatment conditions for the formation treatment of the zinc-containing film are as shown in Table 1 below. The average particle size of the zinc-containing particles is a value measured by a laser diffraction / scattering method.
上記のような処理条件のもとで、溶接Ｈ形鋼のフランジ部に対して処理を実施し、得られた各サンプルのフランジ部の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）により観察することで、スケール除去性及び亜鉛含有皮膜の成膜性を評価した。 Under the processing conditions as described above, the flange portion of the welded H-shaped steel was processed, and the cross section of the flange portion of each sample obtained was observed with a scanning electron microscope (SEM). Thus, the scale removal property and the film-forming property of the zinc-containing film were evaluated.
スケール除去性は、サンプルの断面をＳＥＭにより観察し、スケールが残存しているか否かを確認することで判定した。スケールが残存していない場合には○とし、スケールが残存している場合には×とした。 The scale removability was determined by observing the cross section of the sample with an SEM and confirming whether or not the scale remained. When the scale did not remain, it was marked as ◯, and when the scale remained, it was marked as x.
また、成膜性は、サンプルの断面をＳＥＭにより観察し、亜鉛含有皮膜が付着しているか否かを確認することで判定した。亜鉛含有皮膜が膜状に形成されている場合には○とし、亜鉛含有皮膜が島状に形成されている場合には△とし、亜鉛含有皮膜が形成されていない場合には×とした。この際、母材鋼板と亜鉛含有皮膜との界面に微細な凹凸が存在していた場合に、亜鉛含有粒子がスケールのみならず母材鋼板まで研削したとして、アンカー効果が発現していると判断した。 The film formability was determined by observing the cross section of the sample with an SEM and confirming whether or not the zinc-containing film was adhered. In the case where the zinc-containing film is formed in a film shape, the mark is ◯, in the case where the zinc-containing film is formed in an island shape, the mark is Δ, and when the zinc-containing film is not formed, the mark is ×. At this time, if there are fine irregularities at the interface between the base steel plate and the zinc-containing coating, it is determined that the anchor effect is manifested when the zinc-containing particles are ground not only to the scale but also to the base steel plate. did.
ラインスピード（Ｌ／Ｓ）１００ｍｍ／ｓ、離隔距離３０ｍ、前進角０度の場合における、スケール除去性及び成膜性の評価結果を、図５Ａ及び図５Ｂにそれぞれ示した。また、図６は、噴射ガスであるＨｅを、１５００ｍ／ｓの噴射速度、３７０℃の噴射温度で噴射させた場合の断面ＳＥＭ写真である。 The evaluation results of scale removability and film formability when the line speed (L / S) is 100 mm / s, the separation distance is 30 m, and the advance angle is 0 degree are shown in FIGS. 5A and 5B, respectively. FIG. 6 is a cross-sectional SEM photograph in which He, which is the injection gas, is injected at an injection speed of 1500 m / s at an injection temperature of 370 ° C.
図５Ａ及び図５Ｂから明らかなように、本発明に係る亜鉛含有皮膜の形成方法の条件に則して亜鉛含有粒子を噴射することで、優れたスケール除去性及び成膜性が実現されていることが分かる。また、図６から明らかなように、本発明に係る亜鉛含有皮膜の形成方法の条件に則して亜鉛含有粒子を噴射することで、亜鉛含有粒子がスケールのみならず母材鋼板まで研削し、界面に微細な凹凸が形成されていることがわかる。かかる界面の凹凸に亜鉛含有粒子が入り込むことで、上記のようなアンカー効果が発現し、亜鉛含有皮膜の密着性が向上する。 As is apparent from FIGS. 5A and 5B, excellent scale removal and film formability are realized by injecting the zinc-containing particles in accordance with the conditions of the method for forming a zinc-containing film according to the present invention. I understand that. Further, as apparent from FIG. 6, by injecting the zinc-containing particles according to the conditions of the method for forming the zinc-containing film according to the present invention, the zinc-containing particles are ground not only to the scale but also to the base steel plate, It can be seen that fine irregularities are formed at the interface. When the zinc-containing particles enter the unevenness of the interface, the anchor effect as described above is exhibited, and the adhesion of the zinc-containing coating is improved.
また、図５Ａ及び図５Ｂに示した、Ｈｅを噴射ガスとして用いた例について、亜鉛含有皮膜の付着量を溶解法により測定したところ、（噴射速度、噴射温度）が（１２８０ｍ／ｓ，２００℃）のサンプルで９０ｇ／ｍ２であり、（１５００ｍ／ｓ，３７０℃）のサンプルで、２０８ｇ／ｍ２であった。 Moreover, when the adhesion amount of the zinc-containing film was measured by the dissolution method for the example shown in FIGS. 5A and 5B using He as the injection gas, the (injection speed, injection temperature) was (1280 m / s, 200 ° C. ) Was 90 g / m 2 and (1500 m / s, 370 ° C.) was 208 g / m 2 .
このように、本発明に係る亜鉛含有皮膜の形成方法を用いることで、溶接Ｈ形鋼のフランジ部にスケールが付着している場合であっても、スケールを除去しつつ、亜鉛含有皮膜を形成することが可能となり、フランジ部の耐食性をより向上させることが可能となる。 As described above, by using the method for forming a zinc-containing coating according to the present invention, even when the scale is attached to the flange portion of the welded H-shaped steel, the zinc-containing coating is formed while removing the scale. It becomes possible to improve the corrosion resistance of the flange portion.
なお、以下の表２に示すように、亜鉛含有粒子の種類、平均粒径、噴射圧力、噴射速度、噴射温度、離隔距離、ラインスピード及び前進角を変えた場合であっても、本発明に係る亜鉛含有皮膜の形成方法の範囲内の条件では、図５Ａ〜図６と同様の結果が得られた。また、溶接Ｈ形鋼の端部に対して同様の検証を行った結果、フランジ部と同様の結果が得られた。 In addition, as shown in Table 2 below, even when the type of zinc-containing particles, the average particle diameter, the injection pressure, the injection speed, the injection temperature, the separation distance, the line speed, and the advance angle are changed, the present invention. Under the conditions within the range of the method for forming the zinc-containing coating, results similar to those shown in FIGS. 5A to 6 were obtained. Moreover, as a result of performing the same verification with respect to the edge part of welded H-section steel, the result similar to a flange part was obtained.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
１ 溶接Ｈ形鋼（溶接軽量Ｈ形鋼）
３ フランジ
５ ウェブ
７ 溶接部
９ 端面
１１ 母材鋼板
１３ ビード
１０１ 亜鉛含有皮膜
1 Welded H-shaped steel (welded lightweight H-shaped steel)
3 Flange 5 Web 7 Welded part 9 End face 11 Base material steel plate 13 Bead 101 Zinc-containing coating
Claims (8)
The zinc alloy particles are Zn-2% Al, Zn-11% Al-3% Mg, Zn-6% Al-3% Mg, Zn-55% Al, or Zn-1 to 3% Al-1. The method for forming a zinc-containing film according to claim 7 , wherein the zinc-containing film is any one of 3% Mg.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015047089A JP6443138B2 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Method for forming zinc-containing coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015047089A JP6443138B2 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Method for forming zinc-containing coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016166395A JP2016166395A (en) | 2016-09-15 |
| JP6443138B2 true JP6443138B2 (en) | 2018-12-26 |
Family
ID=56897550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015047089A Expired - Fee Related JP6443138B2 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Method for forming zinc-containing coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6443138B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10975743B1 (en) | 2020-03-13 | 2021-04-13 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Vehicle exhaust component |
| US11199116B2 (en) | 2017-12-13 | 2021-12-14 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Acoustically tuned muffler |
| US11268429B2 (en) | 2019-01-17 | 2022-03-08 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Diffusion surface alloyed metal exhaust component with inwardly turned edges |
| US11268430B2 (en) | 2019-01-17 | 2022-03-08 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Diffusion surface alloyed metal exhaust component with welded edges |
| US11365658B2 (en) | 2017-10-05 | 2022-06-21 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Acoustically tuned muffler |
| US11702969B2 (en) | 2017-10-05 | 2023-07-18 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Acoustically tuned muffler |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200075251A (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 주식회사 포스코 | A method for manufacturing of coated steel welds with good corrosion resistance and fatigue properties |
| CN115747573B (en) * | 2022-12-08 | 2024-02-13 | 季华实验室 | Cold spraying zinc alloy powder, coating and preparation method thereof |
| KR102713166B1 (en) * | 2023-11-03 | 2024-10-07 | 한국건설기술연구원 | Method for manufacturing of pick cutter for excavation and pick cutter manufactured by the same |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2671758B2 (en) * | 1993-06-25 | 1997-10-29 | 住友金属工業株式会社 | Welding bead shaping method and apparatus for hot dip galvanized H-section steel |
| JP2003275814A (en) * | 2002-03-20 | 2003-09-30 | Jfe Steel Kk | Method for manufacturing galvanized welded h-shaped steel |
| US6592947B1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-07-15 | Ford Global Technologies, Llc | Method for selective control of corrosion using kinetic spraying |
| JP2007308737A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Toyota Motor Corp | Corrosion protection method for welded part |
| JP5321942B2 (en) * | 2008-02-29 | 2013-10-23 | 新東工業株式会社 | Method for manufacturing electronic circuit board and electronic circuit board |
| JP5245066B2 (en) * | 2009-03-09 | 2013-07-24 | トヨタ自動車東日本株式会社 | Method for producing electroformed shell having temperature control tube |
| JP2012200775A (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Nisshin Steel Co Ltd | Method and device for manufacturing welded shape steel |
| JP6075167B2 (en) * | 2012-04-18 | 2017-02-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Method for improving corrosion resistance after painting welded portion of automobile underbody member, automobile underbody member, and manufacturing method of automobile underbody member |
| JP5886258B2 (en) * | 2012-10-10 | 2016-03-16 | 株式会社横河ブリッジ | Method for forming anti-rust coating on bridge |
| JP6398196B2 (en) * | 2013-03-29 | 2018-10-03 | 新日鐵住金株式会社 | Manufacturing method of welded lightweight H-section steel |
| US9067282B2 (en) * | 2013-05-14 | 2015-06-30 | Caterpillar Inc. | Remanufacturing cast iron component with steel outer layer and remanufactured component |
-
2015
- 2015-03-10 JP JP2015047089A patent/JP6443138B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11365658B2 (en) | 2017-10-05 | 2022-06-21 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Acoustically tuned muffler |
| US11702969B2 (en) | 2017-10-05 | 2023-07-18 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Acoustically tuned muffler |
| US11199116B2 (en) | 2017-12-13 | 2021-12-14 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Acoustically tuned muffler |
| US11268429B2 (en) | 2019-01-17 | 2022-03-08 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Diffusion surface alloyed metal exhaust component with inwardly turned edges |
| US11268430B2 (en) | 2019-01-17 | 2022-03-08 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Diffusion surface alloyed metal exhaust component with welded edges |
| US10975743B1 (en) | 2020-03-13 | 2021-04-13 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Vehicle exhaust component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016166395A (en) | 2016-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6443138B2 (en) | Method for forming zinc-containing coating | |
| JP5270172B2 (en) | Coated steel plate or strip | |
| JP5764672B2 (en) | High corrosion resistant hot dip galvanized steel sheet and method for producing the same | |
| JP6830489B2 (en) | Plated steel with excellent abrasion resistance and white rust resistance and its manufacturing method | |
| EP3649273B1 (en) | A metallic substrate bearing a cold sprayed coating | |
| JP6011740B2 (en) | Continuous molten metal plating method, hot dip galvanized steel strip, and continuous molten metal plating facility | |
| JP2018532889A (en) | Zinc alloy-plated steel sheet excellent in bending workability and manufacturing method thereof | |
| EP0172030B1 (en) | Flow coating of metals | |
| EP3649272B1 (en) | A steel substrate bearing a cold sprayed coating | |
| EP1826290B1 (en) | Method for producing steel pipe plated with metal by thermal spraying | |
| JP6398196B2 (en) | Manufacturing method of welded lightweight H-section steel | |
| JP2009215574A (en) | Method for producing laminate | |
| JP2017047459A (en) | Plating welded h-shaped steel and manufacturing method of the same | |
| JP4634652B2 (en) | Hot-dip Zn-Al-Mg-Si alloy-plated steel pipe with excellent corrosion resistance | |
| JP3372781B2 (en) | Hot-dip Zn-coated steel sheet having excellent scratch resistance and method for producing the same | |
| JPH04280953A (en) | Galvannealed steel sheet and its production | |
| KR101325400B1 (en) | Semi-alloyed hot-rolled hot-dip galvanizing steel sheet and method for manufacturing the same | |
| JP2009215575A (en) | Method for producing laminate of aluminum alloy | |
| JP2003286556A (en) | Hot-dip galvannealed steel sheet superior in powder coating property | |
| JP2006249579A (en) | Highly corrosion resistant plated steel and production method therefor | |
| AU673247B2 (en) | Tube formed from steel strip having metal layer on one side | |
| JP2023017232A (en) | Wiping nozzle clogging prevention device and clogging prevention method for wiping nozzle | |
| KR101785049B1 (en) | Corrosion-resistive coating structure and manufacturing method threrof | |
| WO1994021837A1 (en) | Tube formed from steel strip having metal layer on one side | |
| WO1997044502A1 (en) | Metal coating apparatus and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171106 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180618 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180710 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180806 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181030 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181112 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6443138 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |