JPH01316445A - Colored steel material - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、カラー鋼材に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention relates to colored steel materials.
ビルジングの外面、建築物の屋根の表面等は、近年、カ
ラー化される傾向にあり、これに用いられるカラー鋼材
の需要が高まっている。BACKGROUND ART In recent years, the exterior surfaces of building buildings, the surfaces of building roofs, etc. have tended to be colored, and the demand for colored steel materials used for this has been increasing.
従来から、カラー鋼材に使用されるものとしては、表面
にペイント塗装を施したもの、あるいはフン素樹脂のよ
うに焼き付けてコーティングした塗装鋼材が一般的であ
る。Conventionally, colored steel materials have generally been coated with paint, or painted steel materials whose surfaces have been baked and coated with fluorine resin.
塗装鋼材としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ ３３１２のよ
うなものがある。従来の塗装鋼材はいずれも母材表面上
に、打機樹脂皮膜が形成された有機被覆鋼材である。Examples of coated steel include those specified in JIS G 3312. All conventional coated steel materials are organic coated steel materials in which a perforated resin film is formed on the surface of the base material.
しかしながら、従来の塗装鋼材には、以下に述べる問題
がある。However, conventional coated steel materials have the following problems.
■ 鋼材の塗装表面に紫外線が照射されることにより塗
料が変色し塗装面が変色する。■ When the painted surface of steel is irradiated with ultraviolet rays, the paint changes color and the painted surface changes color.
■ 同様に、紫外線の照射により塗料が老化し、表面に
割れあるいは剥離といった傷が発生する。■ Similarly, irradiation with ultraviolet rays ages paint and causes scratches such as cracks and peeling on the surface.
■ 母材の表面と塗料との間の密着強度が５０〜６０ｋ
ｇｆ／ｃｄ未満程度と低い。■ The adhesion strength between the surface of the base material and the paint is 50 to 60K.
It is low, about less than gf/cd.
以上■乃至■に述べた耐候性に関する問題の他にも、鋭
利な刃物状のものによりこすり傷がつき易い等表面硬度
が低い点、あるいは、１５０〜２００°Ｃ程度の高温下
においても塗料が熱によって劣化損傷してしまう点等、
従来の塗装鋼材には多くの問題があった。In addition to the problems related to weather resistance mentioned in (1) to (3) above, there are other problems such as low surface hardness, such as being easily scratched by sharp blades, and the fact that the paint does not hold up even at high temperatures of about 150 to 200°C. Deterioration and damage caused by heat, etc.
Conventional coated steel has many problems.
従って、この発明の目的は、着色された外観を有し、且
つ、耐食性、耐候性５耐熱性に優れ、しかも、表面硬度
の高い、カラー鋼材を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a colored steel material that has a colored appearance, has excellent corrosion resistance, weather resistance, and heat resistance, and has high surface hardness.
この発明は、鋼材の表面上に形成された中間層と、前記
中間層の表面上に形成された有色性を有するセラミック
スからなる皮膜とからなり、前記中間層は犠牲防食作用
を示す金属からなり、そして、前記セラミックス皮膜は
溶射によって形成されていることに特徴を有するもので
ある。This invention consists of an intermediate layer formed on the surface of a steel material, and a coating made of colored ceramics formed on the surface of the intermediate layer, and the intermediate layer is made of a metal that exhibits a sacrificial anticorrosion effect. The ceramic coating is characterized in that it is formed by thermal spraying.
次に、この発明を図面を参照しながら説明する。Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
（＋） セラミックス皮膜
無機質のセラミックスの粒子群を、母材の表面上にプラ
ズマ溶射により形成したセラミックス皮膜は、皮膜自体
が美しい色彩を呈する。そして、その色彩の種類は、適
切な溶射材料を用いることによって容易に変えることが
できる。(+) Ceramic film A ceramic film formed by plasma spraying inorganic ceramic particles onto the surface of a base material exhibits a beautiful color. And the type of color can be easily changed by using an appropriate thermal spray material.
例えば、溶射材料としてアルミナを用いた場合には、セ
ラミックス皮膜は白色を呈する。For example, when alumina is used as the thermal spray material, the ceramic film exhibits a white color.
また、セラミックス皮膜の外観は、その表面の凹凸によ
って、艶消し怒があり高級なイメージとなる。Furthermore, the appearance of the ceramic film has a matte appearance due to the unevenness of its surface, giving it a high-class image.
セラミックス皮膜は鋼よりも硬度が高く、セラミックス
皮膜が形成された鋼板は、表面硬度において優れている
。Ceramic coatings have higher hardness than steel, and steel plates on which ceramic coatings are formed have superior surface hardness.
また、セラミックス皮膜は、紫外線の照射により、表面
が変色したり、老朽化することはない。Furthermore, the surface of the ceramic film does not change color or deteriorate due to irradiation with ultraviolet rays.
さらに、セラミックス皮膜は、鋼材の表面との密着強度
も３００ｋｇｆ／ｃｄ以上を示し、密着強度に優れてお
り、また、１５０〜２００°Ｃ程度の耐熱性にも優れて
いる。Furthermore, the ceramic film exhibits an adhesion strength of 300 kgf/cd or more to the surface of the steel material, and is excellent in adhesion strength, as well as excellent heat resistance at about 150 to 200°C.
（２） 中間層
（１）に述べたセラミックス皮膜は、その特性から空孔
が多数存在し緻密さに欠ける。(2) The ceramic film described in intermediate layer (1) has many pores and lacks density due to its characteristics.
このため、使用環境によっては、前記空孔を介して母材
である鋼材の表面に大気が接触し、鋼材に錆が発生する
不都合が生じる。Therefore, depending on the usage environment, the atmosphere may come into contact with the surface of the steel material as the base material through the pores, resulting in the inconvenience that rust may occur on the steel material.
これを防ぐために、本発明においては、犠牲防食作用に
よって鋼材を保護することができる、鉄および鋼よりも
電気化学的な平衡電位が卑な、換言すれば鉄および鋼よ
りもイオン化傾向が大な金属によって中間層を形成する
。In order to prevent this, in the present invention, the steel material can be protected by sacrificial corrosion protection, has an electrochemical equilibrium potential less noble than iron and steel, in other words, has a greater ionization tendency than iron and steel. An intermediate layer is formed by metal.
鋼材の表面とセラミックス皮膜との間に形成された中０
間層の表面は、使用環境中において、セラミックス皮膜
の空孔内に侵入した大気と接触して安定な酸化物（不動
体）を形成してセラミックス皮膜中の空孔内で膨張し、
空孔を閉塞する。Medium 0% formed between the surface of the steel material and the ceramic coating
In the usage environment, the surface of the interlayer comes into contact with the atmosphere that has entered the pores of the ceramic film, forms a stable oxide (passive body), and expands within the pores of the ceramic film.
Block the pores.
このような中間層としては、使用環境中において犠牲に
なって鉄および鋼を保護するＺｎめっき層。Such an intermediate layer is a Zn plating layer that sacrifices protection of the iron and steel in the environment of use.
Ｚｎ熔射層、ＡＩめっき層、Ａ１溶射層、および、Ｚｎ
系。Zn sprayed layer, AI plating layer, A1 sprayed layer, and Zn
system.
Ｍ系のめっき層等を使用することができる。。An M-based plating layer or the like can be used. .
第１図および第２図はこの発明の一実施態様を示す断面
図である。FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention.
第１図に示すように鋼材１の表面上にはＺｎめっき層２
が形成され、Ｚｎめっき層２の表面上にはＡｌ ｚ Ｏ
ｘ （アルミナ）からなるセラミックス皮膜３が形成さ
れている。セラミックス皮膜３はプラズマ溶射によって
形成されている。As shown in FIG. 1, there is a Zn plating layer 2 on the surface of the steel material 1.
is formed, and on the surface of the Zn plating layer 2, Al z O
A ceramic film 3 made of x (alumina) is formed. The ceramic film 3 is formed by plasma spraying.
Ｚｎめっき層２の表面は、使用環境中においてセラミッ
クス皮膜３の空孔４内に侵入した大気と接触して安定な
酸化物５（酸化亜鉛等の亜鉛の腐食生成物）を形成して
膨張し、第２図に示すように空孔４を閉塞する。In the usage environment, the surface of the Zn plating layer 2 comes into contact with the atmosphere that has entered the pores 4 of the ceramic film 3, forms stable oxides 5 (corrosion products of zinc such as zinc oxide), and expands. , the holes 4 are closed as shown in FIG.
これにより、セラミックス皮膜３ば緻密化し、母材であ
る鋼材１の表面が大気と接触することがなくなり、錆が
発生することもない。As a result, the ceramic coating 3 becomes dense, and the surface of the steel material 1, which is the base material, does not come into contact with the atmosphere, and rust does not occur.
次にこの発明を実施例により説明する。Next, the present invention will be explained with reference to examples.
〔実施例１〕
Ｚｎめっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３０２，５ＰＧＣＺ３
５（めっき量３５０ｇ／ ｒｒｆ ））の表面に溶射材
料としてアルミナ（Ｎ ｚ Ｏｙ ）を使用し、プラズ
マ溶射により ２００μｍのセラミックス皮膜を形成し
た。プラズマ溶射条件はプラズマガス：Ａｒ＋Ｈｅ、入
熱：３５ＫＷ、溶射距離：１００■であった・
この結果、形成されたセラミックス皮膜は白色を呈した
。[Example 1] Zn-plated steel sheet (JIS G 3302, 5PGCZ3
5 (plating amount: 350 g/rrf)) using alumina (N z Oy ) as a thermal spraying material, a 200 μm ceramic film was formed by plasma spraying. The plasma spraying conditions were: plasma gas: Ar+He, heat input: 35KW, spraying distance: 100cm. As a result, the formed ceramic film had a white color.
〔実施例２〕
溶射材料としてアルミナとクロムオキサイドの化合物を
使用し、実施例１と同じ条件で鋼板の表面にセラミック
ス皮膜を形成した。[Example 2] A ceramic film was formed on the surface of a steel plate under the same conditions as in Example 1 using a compound of alumina and chromium oxide as a thermal spraying material.
この結果、形成されたセラミックス皮膜は赤色を呈した
。As a result, the formed ceramic film took on a red color.
同様に、溶射材料としてアルミナとニッケルオキサイド
の化合物を使用したときは黄色を、アルミナとコバルト
オキサイドの化合物を使用したときは青色を呈した。Similarly, when a compound of alumina and nickel oxide was used as the thermal spraying material, a yellow color appeared, and when a compound of alumina and cobalt oxide was used, a blue color appeared.
〔実施例３］
紺、横が５Ｑ６Ｘ５Ｑａａ、 厚さ１．６閣のＺｎめっ
き鋼手反（ＪＩＳ Ｇ ３３０２，５ＰＧＣＺ３５（め
っき１３５０ｇ／ｒｒ？））を調製した。さらに、縦・
横が５０ｎａ＋＋Ｘ５０ｍ＋ａ。[Example 3] A Zn-plated steel sheet (JIS G 3302, 5PGCZ35 (plating: 1350 g/rr?)) of navy blue, 5Q6X5Qaa in width, and 1.6 mm in thickness was prepared. In addition, vertical
The width is 50na++X50m+a.
厚さ１．６閾の鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３０１，５Ｓ４１
）の表面に、溶射材料としてＺｎを使用し、プラズマ溶
射により５０μｍのＺｎ溶射層を、溶射ガス：Ａｒ、入
熱：２０ＫＷの溶射条件で形成し、Ｚｎ溶射鋼板を調製
した。Steel plate with thickness 1.6 threshold (JIS G 3301, 5S41
), using Zn as a thermal spraying material, a 50 μm Zn thermal spray layer was formed by plasma spraying under thermal spraying conditions of thermal spraying gas: Ar and heat input: 20 KW to prepare a Zn thermal sprayed steel plate.
さらに、同寸法の鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３０１，５Ｓ４
１）の表面に、溶射材料としてＭを使用し、プラズマ）
容射により５０μｍのＡ／溶射層を、溶射ガス：Ａｒ、
入熱：３２ＫＷの溶射条件で形成し、Ａ７溶射鋼板を調
製した。そして上述の鋼板の各々の表面に、溶射材料と
してアルミナ（ＡＺｚＯｓ）を使用し、プラズマ溶射に
より ２００μｍのセラミックス皮膜を形成し、本発明
の供試体漱１，２および３を調製した。プラズマ溶射条
件は、溶射ガス：Ａｒ＋Ｈｅ、入熱： ３５ＸＷ。Furthermore, steel plates of the same dimensions (JIS G 3301, 5S4
1) M is used as a thermal spray material on the surface of plasma)
A 50 μm A/sprayed layer is sprayed by spraying gas: Ar,
A7 thermal sprayed steel plate was prepared under thermal spraying conditions of heat input: 32KW. Then, a 200 μm ceramic film was formed on the surface of each of the above-mentioned steel plates by plasma spraying using alumina (AZzOs) as a thermal spraying material, thereby preparing specimens 1, 2 and 3 of the present invention. The plasma spraying conditions were: spraying gas: Ar+He, heat input: 35XW.
溶射層＃：１００ｍｍであった。Thermal spray layer #: 100 mm.
比較用として、上述Ｚｎめっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３
０２゜５ＰＧＣＺ３５）を比較用供試体Ｎα１として使
用した。For comparison, the above-mentioned Zn-plated steel sheet (JIS G 33
02°5PGCZ35) was used as a comparative specimen Nα1.
さらに、上述Ｚｎ溶射鋼板を比較用供試体Ｎα２゜Ｍ溶
射鋼板を比較用供試体Ｎα３として、各々使用した。Furthermore, the above-mentioned Zn thermal sprayed steel plate was used as a comparative specimen Nα2°M thermal sprayed steel plate was used as a comparative specimen Nα3, respectively.
さらに、比較用として縦、横が５０ Ｍ Ｘ ５０圃。Furthermore, for comparison, 50 fields with length and width of 50 M x 50.
厚さ１．６ ｍｍの鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３０１，５５
４１）の表面に、溶射材料としてアルミナ（Ａ／ ｚ
Ｏｓ ）を使用し、プラズマ溶射により２００μｍのセ
ラミックス皮膜を形成し、比較用供試体Ｎα４を調製し
た。Steel plate with a thickness of 1.6 mm (JIS G 3301, 55
41), alumina (A/z
A comparative specimen Nα4 was prepared by forming a 200 μm ceramic film by plasma spraying.
プラズマ溶射条件は、プラズマガス：Ａｒ＋ｌｌｅ。The plasma spraying conditions were plasma gas: Ar+lle.
入熱：３５ＫＷ、溶射距離：１００ｍａ＋であった。Heat input: 35KW, spraying distance: 100ma+.
調製された供試体の各々に対して、塩水噴霧試験（ＪＩ
Ｓ Ｚ ２３７１）を行ない、発錆の状況を評価し第１
表に示した。評価方法は、発錆無しをＯ１発錆有りを×
で示した。Each of the prepared specimens was subjected to a salt spray test (JI
S Z 2371) to evaluate the rusting situation and
Shown in the table. The evaluation method is O for no rust and × for rust.
It was shown in
第１表に示すように、本発明の供試体Ｎα１〜３は、い
ずれも発錆が全くみられず、錆が発生した比較用供試体
Ｎα１〜４と比較して耐食性が優れていた。As shown in Table 1, all of the specimens Nα1 to 3 of the present invention showed no rust at all, and had superior corrosion resistance compared to the comparison specimens Nα1 to 4, which had rust.
第 １ 表
（実施例４）
（１） 縦、横が５０ａ＋ｎ＋Ｘ５０ｍｍ、厚さ１．
６−の鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３０１）の表面に、エポキ
シ系樹脂塗料による皮膜を４０μｍ形成し、比較用供試
体Ｎα５を調製した。Table 1 (Example 4) (1) Length and width: 50a+n+x50mm, thickness: 1.
A 40 μm film of epoxy resin paint was formed on the surface of a No. 6 steel plate (JIS G 3301) to prepare a comparative specimen Nα5.
実施例１に使用された本発明の供試体Ｎα１および比較
用供試体Ｎα５に対して、ウェザリング試験（ＪＩＳ
Ａ １４１１）を行ない、色差、密着強度および皮膜ク
ランクの有無を測定して評価し、その結果を第２表に示
した。A weathering test (JIS
A 1411) was carried out to measure and evaluate the color difference, adhesion strength, and presence or absence of film cranks, and the results are shown in Table 2.
色差の評価は、数値（ΔＥ）で示した。Evaluation of color difference was expressed as a numerical value (ΔE).
密着強度の評価は、垂直引張試験による強度保持率を％
で示した。Evaluation of adhesion strength is based on the strength retention rate by vertical tensile test.
It was shown in
皮膜クラックの評価は、クランク未発生をＯ。Film cracks are evaluated as O if no cracks occur.
クラック発生を×で示した。The occurrence of cracks is indicated by x.
第２表に示すように、比較用供試体魔５は、時間が経過
するにつれて色差が大きくなり、強度保 ”持重が低
下し、そして、皮膜クラックが発生した。As shown in Table 2, the color difference of the comparison specimen 5 increased over time, the strength and weight retention decreased, and film cracks occurred.
これに対して、本発明の供試体１ｌｌａｌは、色差の
−変化がなく、強度保持率が良好で、そして、皮膜ク
ランクの発生もなかった。On the other hand, the specimen 1llal of the present invention has a color difference.
-No change, good strength retention, and no film cranking.
（２） 上述（１）において、調製された本発明の供
試体Ｎα１および比較用供試体階５に対して、ナイフ
票エツジ試験を行なった。(2) In the above (1), a knife was applied to the prepared specimen Nα1 of the present invention and comparative specimen Floor 5.
A vote edge test was conducted.
供試体の各々に対して市販されている刃厚ＩＭのカッタ
ーの刃を供試体の表面に４５°の角度で２ｋｇＨの力で
押し付け、供試体表面と平行に動かし ′た・
月この結
果、比較用供試体漱５には、地金属に達 ばするほど
の傷が発生した。 １これに
対して、本発明の供試体ＮＵＬＬは、形成さ ｊれた
皮膜にも損傷はなかった。For each specimen, a commercially available cutter blade with blade thickness IM was pressed against the surface of the specimen at a 45° angle with a force of 2 kgH, and moved parallel to the specimen surface.
As a result of this, the comparative specimen No. 5 had scratches that reached the base metal. 1 In contrast, in the specimen NULL of the present invention, there was no damage to the formed film.
（３） 上述（１）において、調製された本発明の供
試体阻１および比較用供試体Ｎα５に対して、オーブン
エージング試験を行なった。(3) An oven aging test was conducted on the specimen No. 1 of the present invention and the comparative specimen Nα5 prepared in (1) above.
供試体の各々を、２００℃の大気炉中に５０００時間ま
でさらし、供試体の表面の変化を観察した。Each of the specimens was exposed to an atmospheric furnace at 200° C. for up to 5000 hours, and changes in the surface of the specimens were observed.
この結果、比較用供試体阻５においては、２００寺間経
過時に表面の炭化が開始された。As a result, in comparison specimen No. 5, carbonization of the surface started after 200 hours.
次いで、７００時間経過時にはクラックが発生し、さら
に、８００時間経過時にはほぼ全面が炭化した。Next, cracks occurred after 700 hours had passed, and almost the entire surface had been carbonized after 800 hours had passed.
これに対して、本発明の供試体ｋｌには、５０００寺間
経過時にも、異常はみられなかった。On the other hand, no abnormality was observed in the specimen kl of the present invention even after 5,000 cycles.
以上説明したように、この発明のカラー鋼材は、その表
面に形成されたセラミックス皮膜によって処しい色彩の
外観を有し、また、セラミックス反間の表面の凹凸によ
る独特の艶消し感によって鋼り質感を与えず高級感があ
り、しかも、耐食性、耐候性および表面硬度に優れてい
る等、産業上有用な効果を奏する。As explained above, the colored steel material of the present invention has a beautiful colored appearance due to the ceramic film formed on its surface, and also has a unique matte feel due to the unevenness of the surface of the ceramic film. It has industrially useful effects, such as giving it a luxurious feel without imparting any harshness, and has excellent corrosion resistance, weather resistance, and surface hardness.
第１図および第２図はこの発明の一実施態様を示す断面
図である０図面において、
■・・・綱材 ２・・・Ｚｎめっき層３
・・・セラミックス皮膜 ４・・・空孔５・・・酸化物1 and 2 are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention.
...Ceramic film 4...Void 5...Oxide
Claims (1)
表面上に形成された有色性を有するセラミックスからな
る皮膜とからなり、前記中間層は犠牲防食作用を示す金
属からなり、そして、前記セラミックス皮膜は溶射によ
って形成されていることを特徴とする耐食性、耐候性な
らびに耐損傷性に優れたカラー鋼材。 ２、前記中間層は電気化学的な平衡電位が鉄および鋼よ
りも卑な金属からなることを特徴とする請求項１記載の
カラー鋼材。 ３、前記中間層はＺｎめっき層である請求項１または２
記載のカラー鋼材。 ４、前記中間層はＺｎ溶射層である請求項１または２記
載のカラー鋼材。 ５、前記中間層はＡｌ溶射層である請求項１または２記
載のカラー鋼材。[Claims] 1. Consisting of an intermediate layer formed on the surface of a steel material and a coating made of colored ceramics formed on the surface of the intermediate layer, the intermediate layer has a sacrificial anticorrosion effect. A color steel material having excellent corrosion resistance, weather resistance, and damage resistance, characterized in that the ceramic coating is formed by thermal spraying. 2. The color steel material according to claim 1, wherein the intermediate layer is made of iron and a metal whose electrochemical equilibrium potential is baser than that of steel. 3. Claim 1 or 2, wherein the intermediate layer is a Zn plating layer.
Colored steel materials listed. 4. The color steel material according to claim 1 or 2, wherein the intermediate layer is a Zn sprayed layer. 5. The color steel material according to claim 1 or 2, wherein the intermediate layer is an Al sprayed layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63146217A JPH01316445A (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Colored steel material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63146217A JPH01316445A (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Colored steel material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316445A true JPH01316445A (en) | 1989-12-21 |
Family
ID=15402759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63146217A Pending JPH01316445A (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Colored steel material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01316445A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01240677A (en) * | 1988-03-18 | 1989-09-26 | Nomura Tokin:Kk | Corrosion resistant spray coated metal |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63146217A patent/JPH01316445A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01240677A (en) * | 1988-03-18 | 1989-09-26 | Nomura Tokin:Kk | Corrosion resistant spray coated metal |
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