JPH11350160A

JPH11350160A - 溶融亜鉛めっき鋼材のボルト締結部ずれ防止処理剤及びその処理方法

Info

Publication number: JPH11350160A
Application number: JP16081798A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Ebihara; 行彦海老原; Yasuhide Kishikawa; 康英岸川; Masashi Takahashi; 正志高橋; Tomoshi Miyamoto; 智志宮本
Original assignee: GARUBATEKKUSU KK; Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: GARUBATEKKUSU KK; Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融亜鉛めっき鋼材の接合面に不必要な塩類
の析出を避け、かつ膜厚が薄く均一な皮膜を形成する。【解決手段】溶融亜鉛めっき鋼材構造物の締結部に塗
布される処理剤であって、リン酸５〜４０重量部と、硝
酸５〜１５重量部と、コロイダルシリカ１〜５重量部
と、水４０〜８９重量部と、を含むことを特徴とする溶
融亜鉛めっき鋼材のボルト締結部ずれ防止処理剤および
この処理剤を用いて溶融亜鉛めっき鋼材のボルト締結部
ずれ防止処理を行う方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶融亜鉛めっき鋼材
をボルトで締結する際に、締結部のずれを防止する処理
剤及びその処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっきは、鋼構造物の耐食性を
向上させる有効な手法であり、溶融亜鉛めっきした鋼材
は、橋梁、送電鉄塔や建築物に使用される。鋼構造物の
締結方法としては、高力ボルト摩擦接合が一般的であ
る。この接合は、黒皮鋼材の接合と同様、鋼材の端部に
ボルト穴を空けて、その穴に高力ボルトを通し、鋼材同
士または添接板を介してナットで締め付ける方法であ
る。この際、ボルトやナットも同様の性能を持たせるた
めに通常同じ目付量の溶融亜鉛めっきを施したものを用
いる。

【０００３】この溶融亜鉛めっき鋼材をボルトで締結す
る方法は、摩擦接合であり、鋼材接合面の摩擦が大きい
程建築物等の狂いは少なく、安全である。しかしなが
ら、溶融亜鉛めっき鋼材は、赤錆鋼材に比べると、摩擦
が著しく小さいことが問題になっている。すなわち、例
えば赤錆鋼材のすべり係数は０．４５であるのに対し
て、溶融亜鉛めっき鋼材の場合には０．１５〜０．３５
と小さく、平均で０．２２程度である。このため、従来
より次のように種々工夫を施して、すべり係数を大きく
している。

【０００４】従来、（Ａ）締結部に当たる鋼材の表面
（以下「接合面」という）だけを非めっきにすることに
より鋼材面を露出させ、放置して露出面に赤錆を発生さ
せるか、またはこの露出面にブラスト処理を施して、そ
の後ボルトで締結後締結部分全体にジンクリッチ塗料を
塗装する方法、（Ｂ）鋼材全体に溶融亜鉛めっきを施し
た場合は、鋼材の接合面にブラスト処理を施し、表面粗
度が５０μｍＲｙ以上（すべり係数０．４５〜０．５
０）の粗い面を形成する方法（ＪＩＳ法）、（Ｃ）無機
系バインダーに亜鉛粉末を添加した処理液を塗布して、
加水分解、脱水により１００μｍ厚程度の皮膜を形成す
る方法、等が用いられていた。

【０００５】しかしながら、上記（Ａ）の方法では、非
めっき処理に工数がかかる。また、ボルトによる締結
後、ボルト及び添接板の非めっき部は、ジンクリッチ塗
料を塗装して防錆する必要があり、更に工数が増え、作
業が煩雑になる。また、上記（Ｂ）の方法では、鋼材の
接合面にブラスト処理を施すためには、飛散ショットの
吸引防止のため防塵マスクを装着したり、鋼材が重量物
の場合、屋外で実施しなければならないため、作業が天
候や気候に左右され作業性が劣るという欠点があった。
特に、接合面にめっきを施してある場合には、接合面以
外のめっきが損傷されないようにマスキングしなければ
ならないため、肌荒れし処理に工数がかかるという問題
があった。更に、締結後、締結部位にジンクリッチ塗料
を塗装してもめっきより性能が劣るという欠点があっ
た。また、上記（Ｃ）の方法の亜鉛粉末含有皮膜を形成
する方法では、上記工数増加、防錆処理の問題はない
が、すべり係数を０．４以上にするためには厚く接合面
に塗装しなければならず、完全に皮膜が乾燥するのに長
時間を要するという問題があった。

【０００６】そこで、次に示す処理方法が近年提案され
ている。例えば、特開平４−３２７００６号公報（特許
第２６６８２９３号）の「溶融亜鉛メッキ構造物におけ
る高力ボルト摩擦接合方法」には、溶融亜鉛メッキ母材
に溶融亜鉛メッキ添接板を当ててボルトで締め付け、前
記母材と前記添接板の間に生じる摩擦力によって応力を
伝達する高力ボルト摩擦接合方法であって、前記母材と
前記添接板のうち少なくとも摩擦接合面に対してリン酸
塩処理を施す方法が、提案されている。ここで、「リン
酸塩処理」としては、例えばリン酸亜鉛系のパルボンド
（日本パーカライジング（株）の商標）を用いている。

【０００７】また、特開平６−１８４７６５号公報の
「溶融亜鉛めっき鋼材構造物の接合面滑り防止処理法」
には、上記処理方法と同様に、溶融亜鉛めっき鋼材構造
物の接合面をリン酸塩処理剤で処理する方法が提案され
ている。

【０００８】更に、特開平９−３６５６号公報の「溶融
亜鉛めっき構造物の高力ボルト摩擦接合面処理剤」に
は、（１）リン酸５〜３０重量％と、（２）硝酸、亜硝
酸、硫酸又は塩素酸のカルシウム、ナトリウム、カリウ
ム塩の一種以上０．１〜１０重量％と、（３）アニオン
界面活性剤及び／又はノニオン界面活性剤０．０１〜
１．０重量％と、（４）水又は水溶性有機溶剤の一種以
上と、を含有してなる処理剤が提案されている。更に、
上記組成にオキシカルボン酸を０．１〜１０重量％含有
してもよいと記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に例示されているリン酸塩処理剤は、すべり係数が
０．４以上であるものの、鋼材表面にはけ塗りまたはロ
ーラ塗りを行う際に、処理剤が鋼材表面から流れ落ちな
いように、ある程度粘性を高くしている。このため、皮
膜厚が厚くなる傾向があり、かつ膜厚にむらが生じやす
くなる。

【００１０】皮膜が厚くなった部分は、過剰な量の化学
成分が存在することとなり、皮膜の乾燥後に、過剰成分
が塩類として析出し、鋼材表面が白色の粉末で覆われ
る。一般に、溶融亜鉛めっき鋼材に発生する錆は、白錆
である。従って、白色の粉末は白錆のような印象を与
え、商品価値を落とすおそれがある。

【００１１】また、厚い皮膜は、搬送時に鋼材同士が衝
突するなどした際に剥がれやすく、湿度の高い環境下で
は吸湿するため潤滑性が増して、接合面にかかる剪断力
に対してすべり耐力を下げる可能性がある。

【００１２】更に、膜厚のむらは、接合面相互の接触が
不均一となり、締め付けボルトのボルト軸力を分散させ
てしまうという問題がある。

【００１３】本発明は上記従来の課題に鑑みたものであ
り、その目的は、不必要な塩類の析出を避け、かつ塗膜
が薄く均一となる溶融亜鉛めっき鋼材のボルト締結部ず
れ防止処理剤及びその処理方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼材のボルト締結
部ずれ防止処理剤は、リン酸５〜４０重量部と、硝酸５
〜１５重量部と、コロイダルシリカ１〜５重量部と、水
４０〜８９重量部と、を含む。

【００１５】上記組成の処理剤は、はけ塗りやローラ塗
装に好適な粘度を有するため、作業性が良く、微細な凹
凸を有する薄くて均一な化成皮膜を鋼材の接合面に形成
することが可能となり、安定したすべり耐力に加え防錆
性も同時に得ることができる。また、過剰な析出塩類が
ないため、鋼材表面に形成された皮膜は、落ち着いた灰
白色を呈し、白錆という印象を与えるおそれがない。

【００１６】また、本発明の溶融亜鉛めっき鋼材のボル
ト締結部ずれ防止処理方法は、溶融亜鉛めっき鋼材の表
面を本発明の処理剤で処理する方法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳説す
る。

【００１８】＜溶融亜鉛めっき鋼材のボルト締結部ずれ
防止処理剤＞処理剤におけるリン酸の含有量は、５〜４
０重量部、好ましくは１０〜３０重量部である。リン酸
の含有量が５重量部未満の場合には、鋼材表面の亜鉛と
の反応が遅くなり、それによって皮膜形成が不十分とな
って、好適なすべり耐力が得られない。一方、４０重量
部を超えると、皮膜の乾燥速度が遅くなり、実用的でな
い。

【００１９】処理剤における硝酸の含有量は、５〜１５
重量部、好ましくは７〜１２重量部である。硝酸の含有
量が５重量部未満の場合には、鋼材表面のエッチング力
が低下して、所望のリン酸塩皮膜が形成されず、皮膜が
不均一になり、好適なすべり耐力が得られない。一方、
１５重量部を超えると、エッチング過多となり、鋼材表
面の平滑性が損なわれ、結果として皮膜表面の平滑性が
失われ、好適なすべり耐力が得られない。

【００２０】処理剤におけるコロイダルシリカの含有量
は、１〜５重量部である。コロイダルシリカの含有量が
１重量部未満の場合には、処理剤の粘度が低下し、連続
皮膜の形成が不可能となると共に、皮膜の乾き性が低下
する。一方、５重量部を超えると、処理剤の粘度が高く
なりすぎて作業性が低下すると共に、均一な皮膜形成が
困難となる。

【００２１】＜溶融亜鉛めっき鋼材のボルト締結部ずれ
防止処理方法＞本発明の処理剤は、はけ塗り、ローラ塗
装、浸漬等により、鋼材の接合面に塗布される。塗布量
は、１０〜２５ｇ／ｍ²にすることが好ましい。処理皮
膜量が１０ｇ／ｍ²未満の場合には、ずれ防止効果が若
干弱くなるという不都合があり、一方２５ｇ／ｍ²を超
えると、皮膚が不均一となりずれ防止効果にばらつきが
出るという不都合がある。

【００２２】本発明の処理剤は、直接鋼材表面に塗布し
てもよいし、または予め鋼材表面を洗浄してから塗布し
てもよい。また、膜厚や緻密性確保のために、塗布前に
表面処理剤で処理してもよい。更に、必要に応じて耐食
性を向上させるために、本発明の処理剤塗布後にクロメ
ート処理を施してもよい。塗布は、常温でもよいが、溶
融亜鉛めっき後の鋼材余熱を利用して、鋼材が温かいう
ちに塗布するのも有効である。

【００２３】溶融亜鉛めっき鋼材としては、リン酸塩皮
膜を形成できる材料であればよく特に制限はない。この
ような鋼材の例としてＡｌを０．１％前後添加してめっ
きしたもの、耐食性や耐熱性改善元素など（例えば、Ａ
ｌ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、
Ｃｒなど）を添加しためっき浴でめっきしたものが挙げ
られる。

【００２４】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を
具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例によっ
て限定されるものではない。

【００２５】実施例１、２、比較例１及び参考例（１）すべり耐力試験（建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ
６鉄骨工事による）：試験片として板厚１９ｍｍ、板
幅９５ｍｍ、長さ４００ｍｍの母材用溶融亜鉛めっき鋼
板と添接板用溶融亜鉛めっき鋼板をそれぞれ２枚用意し
て、それらに以下に示す組成の処理剤をはけで直接塗布
（たて、よこ２度塗り）し、常温で乾燥させた。参考例
では、鋼材の接合面をサンドブラスト処理した。

【００２６】処理剤Ａ（本発明）；７５％リン酸を３
５．０重量％と、６７．５％硝酸を１５．０重量％と、
コロイダルシリカ（「キャボシルＭ−５」、東京材料株
式会社製）を３．０重量％含み、残部が水となるように
調整した処理剤であり、本発明の実施例１、２に供す
る。

【００２７】処理剤Ｂ（従来のリン酸塩処理剤）：リン
酸イオン３１部と、硝酸イオン１９部と、亜鉛イオン１
６部と、微小の鉄イオンと、を含有するリン酸亜鉛水溶
液であり、比較例１に供した。

【００２８】すべり耐力の測定：上記の処理済試験片を
組み立て、以下に示すすべり耐力試験を実施した。組立
方法は図１に示すように、母材用溶融亜鉛めっき鋼板１
０の長さ方向を突き合わせ、その突き合わせ部分両側に
添接板用溶融亜鉛めっき鋼板２０を当て、図２に示すよ
うに幅中央部に直径２２ｍｍのボルト穴３０を空けた
後、図３に示すように各ボルト穴３０に直径２０ｍｍの
溶融亜鉛めっき高力ボルト４０を挿入し、溶融亜鉛めっ
きナット５０で締め付けた。ナット５０の締め付けは、
高力ボルト４０がボルト穴３０の周囲に接触しないよう
にした状態で各ナットとも１５００Ｋｇｆ・ｃｍのトル
ク値で１次締めを行った後、ナット５０を１２０°±３
０°回転させる２次締めを行って、締め付け強度が一定
になるようにした。試験体の組立後、２４時間以上経過
させた後、すべり耐力試験を行った。

【００２９】すべり耐力試験は、組み立てた試験体を垂
直にし、引張試験機のチャックにめっき鋼板１０の両端
を保持した後、荷重を徐々に加えてすべり荷重を測定
し、すべり耐力比（すべり荷重をすべり耐力で除した
値）を算出した。なお、すべり荷重のすべり点は（１）
試験体がすべり音（摩擦音）を発した時、（２）引張試
験機の指針が急に停止し、降下した時、または（３）試
験前に試験体の側面に罫書いた罫書き線の位置がずれた
時、のいずれかを確認したときとした。またすべり耐力
は使用ボルトによって異なるが、本実施例ではＦ８Ｔを
用いたので、設計すべり耐力は２１．２８ｔとなる。そ
の結果を表１に示す。

【００３０】

【数１】設計すべり耐力＝設計ボルト張力×すべり摩擦係数×ボルト本数×摩擦面数＝１３．３ｔ×０．４×２×２＝２１．２８ｔ（２）評価項目（ａ）すべり荷重：すべり耐力試験により求めた。すべ
り荷重が設計すべり耐力の１．２倍である２５．５４ｔ
以上であれば良好である。

【００３１】（ｂ）すべり耐力比：下記の式により求め
た。すべり耐力比は１．２以上であれば良好である。

【００３２】

【数２】すべり耐力比＝すべり荷重／設計すべり耐力＝すべり荷重／２１．２８（ｃ）塗布作業性 ○ ：作業性よい（例えば、処理剤の粘度が適当） × ：作業性悪い（例えば、処理剤の粘度が高い、工
数が多い）（ｄ）皮膜厚の均一性：目視により判定した ○ ：皮膜厚均一 × ：皮膜厚不均一（ｅ）皮膜外観：目視により判定した ◎ ：灰白色である ○ ：白色の粉末が析出している以上の評価方法に基づいて、実施例、比較例及び参考例
を評価した。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】なお、比較例１のリン酸亜鉛処理剤Ｂにより形成した皮
膜は粘度が高いため薄く塗ることができず、乾燥に長時
間（約一昼夜）を要した。

【００３４】これらの結果から、本実施例の溶融亜鉛め
っき鋼材のボルト締結部ずれ防止処理剤によれば、皮膜
厚が均一であり、サンドブラスト処理と同等以上のすべ
り耐力を得ることができることが判った。更に、皮膜が
薄いため外観上も違和感のない灰白色となることが判明
した。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の溶融亜鉛めっき
鋼材のボルト締結部ずれ防止処理剤によれば、皮膜厚が
薄く均一であって、安定した高いすべり耐力と防錆性と
を同時に得ることができる。更に、過剰な析出塩類がな
いため外観上も違和感のない灰白色となり、白錆と誤認
することがないため、高い商品価値を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボルトを挿入させる前のすべり試験体の側面
図である。

【図２】ボルトを挿入させる前のすべり試験体の平面
図である。

【図３】ボルトを挿入させてナットを締め付けた後の
すべり試験体の平面図である。

【符号の説明】

１０母材用溶融亜鉛めっき鋼板、２０添接板用溶融
亜鉛めっき鋼板、３０ボルト穴、４０高力ボルト、５
０ナット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋正志東京都品川区南品川４丁目１番15号日本ペイント株式会社東京事業所内 (72)発明者宮本智志東京都品川区南品川４丁目１番15号日本ペイント株式会社東京事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融亜鉛めっき鋼材構造物の締結部の溶
融亜鉛めっき鋼材の表面に塗布される処理剤であって、リン酸を５〜４０重量部と、硝酸を５〜１５重量部と、
コロイダルシリカを１〜５重量部と、水を４０〜８９重
量部と、を含むことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼材の
ボルト締結部ずれ防止処理剤。
【請求項２】溶融亜鉛めっき鋼材の表面を請求項１に
記載の処理剤で処理する溶融亜鉛めっき鋼材のボルト締
結部ずれ防止処理方法。