JPH02282460A

JPH02282460A - セラミックス表面処理金属材

Info

Publication number: JPH02282460A
Application number: JP1102964A
Authority: JP
Inventors: Minoru Matsuda; 穣松田; Shigechika Kosuge; 小菅　茂義; Toyofumi Fuka; 府賀　豊文; Nobuyuki Nakamura; 信行中村
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1990-11-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、セラミックスによる表面処理がなされた金
属材に関するものである。

（従来の技術〕建築物、橋梁、船舶、タンクおよびパイプライン等の建
造物等の表面は、鋼板等の金属材料、コンクリート等か
ら構成されている。これら建造物の表面には、従来から
塗料の塗装による皮膜形成が施され、これによって、錆
、腐食等への対処がなされている。

しかしながら、塗装表面への紫外線の照射、海水等の腐
食環境が原因の、塗料の変質、および老化、あるいは、
表面に発生する割れ、剥離等の傷などにより、経時的に
塗装および基材の劣化が促進されることから、塗料は防
食および防錆の効果が低く、建造物の表面の劣化も早い
。

このような、塗料に変わる、建造物の表面の保護皮膜形
成方法として、特開昭６０−２３５７７５号公報に、下
記からなる「ガラス溶射塗装方法」が提案されている。

特開昭６０−２３５７７５号公報に開示されたガラス溶
射塗装方法： ■　セメントからなる被塗物表面を１００℃以上の温度
で加熱処理した後、該表面にガラス粉末を直接溶射して
、ガラス状物質の保護皮膜を形成する方法。

■　腐食性金属からなる被塗物表面を、ブラスト処理等
によってその生地を露出せしめ、前記生地表面に気化性
防錆剤を塗布し、昇華せしめた後、該表面にガラス粉末
を溶射してガラス状物質の保護皮膜を形成する方法。

（以下、「先行技術」という）。

先行技術においては、被塗物（以下「基材」という）を
加熱処理し、次いで、ガラス粉、ガラス原料、フリット
、フリット原料および釉等のガラス粉末が収納された溶
射ガンによって、加熱処理がなされた前記基材の表面に
前記粉末を直接溶射する。溶射は、ガス溶射法、電気溶
射法等の公知の方法でなされる。

先行技術の「実施例１」においては、セメントモルタル
の板面をガスバーナーによって１５０°Ｃの温度で加熱
した後、ただちに、フリット粉末を、該セメントモルタ
ルの表面に直接プラズマ溶射して、約０．２ｍの厚さの
ガラス状皮膜を形成している。

また、「実施例３」においては、鉄板よりなるタンク内
に、サンドブラスト処理を施し、該生地表面にジシクロ
ヘキシルアンモニウムナイトライトの粉末をアルコール
によって１０％濃度の溶液としたものをスプレー塗布し
、次いで、ガスバーナーにより２００〜２５０°Ｃで前
記防錆剤被覆表面を加熱して、該防錆剤被覆を昇華させ
、上記「実施例１」で使用したフリット粉末を、該タン
ク内にプラズマ溶射して、約０．２　ｔｍの厚さのガラ
ス状皮膜を形成している。

このように、建造物等の表面にガラス粉末を溶射してガ
ラス状物質の保護皮膜を形成することにより、建造物等
の防水性、耐候性ないしは耐光性等の耐久性および耐腐
食性が、さらに耐熱性、絶縁性等が向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

先行技術においては、ガラス粉末を溶射する前に、基材
を加熱することが必要である。特に、鋼板等の腐食性金
属に皮膜を形成する場合においては、２００〜２５０°
Ｃの温度で基材を予熱することが必要である。さらに、
基材と形成されるガラス皮膜との密着性を良好にするた
めには、６００〜８００　’Ｃの温度で加熱が必要であ
る。その理由は、基材の予熱により、基材の表面に、安
定な酸化膜を形成し、この酸化膜を介して、基材とガラ
ス皮膜との化学的結合が促進され、基材とガラス皮膜間
の密着性が向上する。

一般に、鋼板等の耐腐食性金属の基材に、溶射によって
基材との密着性が良好なガラス皮膜を形成させるために
は、６００°Ｃ前後の高い温度の予熱が必要であること
が知られている。

しかしながら、ガラス皮膜が形成される基材の厚さが薄
い場合、例えば、１〜５ｍ程度の薄板鋼板の場合、この
薄板鋼板を６００°Ｃ前後の温度で加熱すると、基材が
その熱で変形してしまい、商品価値がなくなる問題があ
る。

従って、この発明の目的は、予熱による変形がな（、し
かも、意匠性、耐食性、耐候性、密着性等に優れたセラ
ミックス表面処理金属材を堤供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、金属材の表面上に、ガラス以外のセラミッ
クスからなるセラミックス溶射皮膜と、前記セラミック
ス溶射皮膜の表面上に形成されたガラス溶射皮膜とから
なる保護層を有することに特徴を有するものである。さ
らに、必要に応じて、ガラス以外のセラミックスの溶射
層、防食層および樹脂層を有することに特徴を有するも
のである。

次に、この発明の詳細な説明する。

（１）　　ガラス以外のセラミックスからなるセラミッ
クス溶射皮膜とガラス溶射皮膜とからなる保ＷＬ層：こ
の発明においては、鋼板等からなる基材の表面に、ガラ
ス以外のセラミックス（以下、「セラミックス」という
）粉末を溶射して、セラミックス皮膜を形成し、次いで
、基材の表面に形成された前記セラミックス皮膜の表面
に、ガラス粉末を溶射することによりガラス皮膜が形成
され、かくして、基材の表面にガラス以外のセラミック
ス皮膜およびガラス皮膜からなる複層の保護皮膜からな
る保護層が形成される。

ガラス粉末の材料としては、ガラス皮膜を形成すること
ができる、従来の材料を使用することができる。

セラミックス粉末の材料としては、例えば、アルミナ、
チタニア、ジルコニアといった、セラミックス皮膜を形
成することができる、従来の材料を使用することができ
る。

このような、ガラス粉末溶射およびセラミックス粉末溶
射を行なう場合においては、熱膨張係数が重要である。

即ち、ガラスおよびセラミックスの熱膨張係数を、近似
した値にすることが必要である。これは、ガラスの熱膨
張係数をセラミックスの熱膨張係数に合うように調整す
ることにより達成される。

このように両者の熱膨張係数を合わせることにより、基
材の表面に形成されたセラミックス皮膜の表面にガラス
粉末を溶射する際の、ガラスとセラミックスとがマトリ
クスを形成する過程でのガラスとセラミックスとのなじ
みが良化し、セラミックス皮膜の表面および内部の空孔
がガラスにより充填されるとともに、形成されたガラス
皮膜とセラミックス皮膜との密着強度は、極めて高いも
のとなる。逆に、ガラスとセラミックスの熱膨張係数の
差が大きいと、ガラス溶射時の、溶融から凝固への冷却
過程において、形成されるガラス皮膜に割れが発生し、
また、セラミックス皮膜とガラス皮膜との密着強度が低
下する。

このように、本発明においては、基材とガラス皮膜の中
間にセラミックス皮膜が形成されているため、基材とセ
ラミックス皮膜、および、セラミ得られ、その結果、基
材とガラス皮膜との密着強度も十分な強度となり、基材
の表面にガラス皮膜を単独で形成する場合には、基材の
予熱なしには得られなかった密着強度が、前述のセラミ
ックスの作用によって、予熱なしに得ることができる。

なお、溶射方法としては、プラズマ溶射等の電気溶射方
法、ガス溶射方法等が使用できる。

（２）　　ガラス以外のセラミックスの溶射層ガラス以
外のセラミックス粉末の材料としては、ＩＶｚ（ｈ＋　
ＹｔＯｓ−ＺｒＯｔおよび５ｉＪ−ＡＺｚＯ＊等を使用
することができる。

（３）　　防食層防食層は、Ｚｎめっき皮膜、Ｍ溶射皮膜およびクロメー
ト皮膜等から形成される。

（４）　　樹脂層樹脂層は、耐汚染性に優れた、シランコート（シラン皮
膜）、フッ素皮膜等から形成される。

（５）　　基材基材としては、鋼材、アルミニウム材、亜鉛鉄。

板等、腐食性金属全般に適用することができる。

次に、この発明を実施例によって説明する。

〔実施例〕

３、２　ａｍの厚さの、ＪＩＳ　Ｇ　３３０５Ｓ４１綱
材からなる基材の表面に、下記からなるガラス溶射皮膜
からなるガラス溶射層、ガラス以外のセラミックスから
なるセラミックス溶射層、防食層および樹脂層を形成し
、本発明供試体Ｎｃｈｌ〜４、比較供試体隙５．６を調
製した。なお、基材の予熱は行なわない。

■　ガラス溶射層溶射方法：プラズマ溶射、プラズマガス：＾ｒ　＋　Ｈｔ、入熱：４２ＫＷ、ガラス材料：組成：　５ｉＯｚ（５４χ）−ＢｚＯｚ−ＮａｚＯ−ｊ
Ｖ　ｚｏｘ、熱膨張係数：４．８Ｘ１０”ｈ／’Ｃ１■
　セラミックス溶射層溶射方法：プラズマ溶射、プラズマガス；＾ｒ＋Ｈ２、入熱：４２ＫＩＡ、セラミックス材料：／’ＪｚＯｓ。

■　防食層Ｚｎめっき層。

■　樹脂層シランコート。

■　供試体の被覆構成（括弧内は厚さを示す）供試体漱
１（第１図）基材＋セラミックス溶射層（５０μｌ１１）＋カラス溶
射層（７０ｕ）。

供試体Ｎａ２　（第２図）基材十防食層（５ｎ）＋セラミックス溶射層（５０ｎ）
＋ガラス溶射層（７０４）。

供試体Ｎα３（第３図）基材十セラミックス溶射層（５０ｎ）＋ガラス溶射層（
４０４）＋セラミックス溶射ＩＩ　（５０ｎ）。

供試体Ｎα４（第４図）基材＋セラミックス溶射層（４０ｎ）＋ガラス溶射層（
４０ｍ）＋セラミックス溶射層（５０ｔｎｎ　）＋樹脂
層（Ｌｏａｎ）。

供試体漱５（第５図）基材＋セラミックス溶射層（１５０ｎ）。

供試体Ｎα６（第６図）基材十防食層（５ｎ）＋セラミックス溶射層（１５０ｎ
）。

第１図〜第６図において、４は基材、５はガラス溶射層
、６はセラミックス溶射層、７は防食層、８は樹脂層で
ある。

そして、供試体の各々に、下記からなる塩水浸漬試験、
塩水噴霧試験、耐汚染性試験を施し、その結果を第１表
に示した。

■　塩水浸漬試験供試体の各々を、ｌ　ＯＯ’Ｃの温度で２時間乾燥し、
水分を完全に除去し、次いで、供試体の端部および裏面
をラッカーによってシールし、端部および裏面から浸水
がないようにした０次いで、各供試体を、室温で、５％
塩水に２４時間浸漬した後、室温で２４時間乾燥する工
程を３回繰り返した。そして、この後の、各供試体の錆
、ふくれ、剥離の有無を目視にて観察した。

■　塩水噴霧試験供試体の各々に対して、ＪＩＳ　Ｚ　２３７１に規定す
る塩水浸漬試験を３０００時間行ない、各供試体の錆、
ふくれ、剥離の有無を目視にて観察した。

■　耐汚染性試験油性黒マジック（市販品）によって５Ｃ１１の直線を各
供試体の表面に書き、２４時間放置後、アセトンでふき
取り、ふき取り跡を目視によって観察した。

上記■〜■の試験の評価は、以下の通りである。

ｒＱ、印；錆、ふくれ、剥離なし、ふき取り跡なし。

「Δ」印：ｗ＃小量有り、ふき取り跡少し有シ。

「×ｊ印：錆発生、ふき取り跡残る。

次いで、下記からなる付着力試験を行なった。

■　付着力試験ＪＩＳ　Ｇ　３３０１５Ｓ４１．ｉｌｌ材からなる、２
本の丸棒状の基材の一方の下面に、上述した各供試体隘
１〜６と同様の被覆構成からなる層を形成した。次いで
、層が形成されている一方の基材の下面と、層が形成さ
れていない他方の基材の上面とを第７図に示すように、
所定の接着材によって接着し、上下の基材を上下に引張
ることにより、ＪＩＳ　Ｈ８６６６に規定する付着力試
験を実施し、破断応力（ｋｇｆ／ｃ４）および破断位置
を調べ、その結果を第１表に示した。破断位置は、「Ａ
」：溶射皮膜と基材との界面、「Ｂ」：接着材を示す、
第７図において、ｌは基材、２は被覆層、３は接着材で
ある。

第　　１　　表ない供試体阻５，６は、いずれも塩水浸漬試験、塩水噴
霧試験および耐汚染性試験の結果が悪かった。

これに対して、供試体漱１〜４は、供試体随３が耐汚染
性に劣るものの、いずれの試験結果も良好であった。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に述べる有用な効果を奏する。

■　基材に溶射する際に、基材を予熱する必要がないの
で、極端に薄い基材にも適用することができる。

■　セラミックスを使用するので、基材と皮膜の密着強
度が高い。

■　樹脂よりも耐食性、耐候性等に優れたガラスによっ
てセラミックスの空孔を埋めるので、皮膜で形成された
鋼板等の基材の耐食性、耐候性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の実施例における各供試体の
被覆構成を示す断面図、第７図は付着力試験の方法を示
す斜視図である。図面において、１・・・基材、　　　
　　　２・・・被覆層、３・・・接着材、　　　　４・
・・基材、５・・・ガラス溶射層、　　６・・・セラミ
ックス溶射層、７・・・防食層、　　　　８・・・樹脂
層。

Claims

【特許請求の範囲】１　金属材の表面上に、ガラス以外のセラミックスから
なるセラミックス溶射皮膜と、前記セラミックス溶射皮
膜の表面上に形成されたガラス溶射皮膜とからなる保護
層を有することを特徴とするセラミックス表面処理金属
材。２　前記金属材と前記保護層との間に防食層を有する請
求項１記載のセラミックス表面処理金属材。３　前記保護層の表面上に、ガラス以外のセラミックス
溶射層からなるセラミックス溶射層を有する請求項１ま
たは２記載のセラミックス表面処理金属材。４　前記ガラス以外のセラミックス溶射層の表面上に樹
脂層を有する請求項３記載のセラミックス表面処理金属
材。５前記保護層の表面上に樹脂層を有する請求項１または
２記載のセラミックス表面処理金属材。