JPS62103305A - 金属の防食被覆方法 - Google Patents

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］ この発明は構造材、工具１機械電気部品、自動車部品な
どの各種金属材料の防食被覆方法に関する。

〔従来の技術〕

金属は、その性質上、長期使用下で酸化劣化して腐食し
やすいため、一般に金属表面に種々の防食被覆層を形成
している。防食被覆には、樹脂被覆や防錆剤の塗布など
が広く行われているが、他の有効な方法として防食被覆
するべき金属よりも耐食性にすぐれる金属被膜を設ける
試みもなされている。

このような金属被膜を設ける方法としては、メッキ法が
有効であるが、最近では、耐食性の良好な金属粉末を防
食被覆するべき金属の表面に溶射する方法が、一般的方
法として採用されており、この方法によって金属の耐久
性の改善にかなりの効果が得られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記従来の溶射法にあっては、溶射作業に熟
練を要し、また溶射時の騒音、高熱によって作業環境の
悪化を伴いやすく、そのうえ溶射後に再度加熱処理する
後処理が通常必要となるなど、防食被膜の形成作業性に
劣り、また大量生産のための自動化に難があった。

しかも、このような作業性などの問題のほかに、防食層
本来の特性上の問題をも有していた。すなわち、上記従
来の溶射法では、防食層の層厚を厚くしたり、また均一
な厚みとすることが難しく、しかも溶射および上記後処
理を含めた温度制御がそれほど容易でないため加熱条件
にばらつきを生じやすく、結果として防食効果が充分に
得られなかったり、安定した上記特性を得にくいという
問題があった。

したがって、この発明は、上記従来法の問題点を回避す
ること、特に防食被覆層の形成作業性にすぐれ、その自
動化が容易であり、また防食効果の面で大幅な改善を図
りうる金属の防食被覆方法を提供することを目的として
いる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するためにａ意検討
した結果、防食材料として自溶性合金粉末シートを使用
し、このシートを金属の表面に当接させたのち焼結処理
して上記金属表面に防食被覆層を形成するという方法に
よれば、前記従来の溶射法の問題点を悉く解消できるも
のであることを知り、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明は、防食被覆するべき金属の表面に
、Ｎｉ基ないしＣｏ基自溶性合金粉末と有機高分子バイ
ンダとを含む自溶性合金粉末シートを、当接させたのち
、加熱焼結することにより、上記金属表面に防食被覆層
を形成することを特徴とする金属の防食被覆方法に係る
ものである。

このように、この発明においては、上記の如き特定の自
溶性合金粉末シートを防食被覆するべき金属の表面に当
接させたのち焼結処理するといった非常に簡単な操作で
上記金属表面に所望の防食被覆層を形成できるものであ
り、この際前記溶射法におけるような熟練を要するとか
作業環境の悪化を伴うといった問題がなく、また上記焼
結処理後にあえて後処理を施す必要がないため、防食被
覆層を形成するための作業性の大幅な改善を図れ、しか
も上記の当接作業と焼結処理作業とを流れ作業的に行え
るから大量生産にあたっての自動化が容易となる。

また、上記の如く防食被覆するべき金属の表面に自溶性
合金粉末シートを当接させる方法にあっては、上記シー
トの厚みが本来均一であるため、これより形成される防
食被覆層の層厚も均一となり、しかも１記シートの厚み
を厚くすることにより防食被覆層の層厚を任意に厚くで
きるという特徴があり、そのうえ上記当接後焼結処理す
る際には、加熱炉などを用いることによって一定の昇温
速度でかつ一定の温度下で焼結できるから、焼結条件に
ばらつきを生じることなく安定した焼結処理を行える。

このため、１記この発明方法にて形成される防食被覆層
はその本来の特性である耐防食性にずくれ、かつ自溶性
合金の一部が防食被覆するべき金属の表層部に良好に拡
散していくことによって上記金属表面との被着強度が大
きくなり、しかもこれら特性が安定して得られるから、
前記従来法に比し防食被覆層の特性面において格段にす
ぐれた効果を発揮できる。

〔発明の構成・作用〕

この発明において使用する自溶性合金粉末シートは、Ｎ
ｉ基ないしＣｏ基自溶性合金粉末と有機高分子バインダ
とを含んでなるものであるが、このうち上記のＮｉ基な
いしＣｏ基自溶性合金粉末は、いずれもその焼結温度が
比較的低く、９００〜１，２００°Ｃ程度の温度で防食
被覆するべき金属表面に対して良好な濡れ性を示してか
つ上記金属表面への被着強度の大きい防食被覆層を付与
できる耐食性良好な金属粉末として選ばれたものである
。この合金粉末の平均粒子径としては、１０μｍ以下で
あるのがよく、粒子径があまり大きすぎると均一な防食
被覆層の形成に支障をきたすおそれがあり、好ましくな
い。

なお、Ｎｉ基自溶性合金粉末とは、金属元素としてＮｉ
、Ｃｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｆｅを含むもので、各元素の含有量
としては一般にＣｒＴ：０〜２５重量％、Ｂで０．５〜
５重量％、Ｓｉで０．５〜７重量％、ＦｅでＯ〜７重量
％程度で、残部がＮｉである。また、Ｃｏ基自溶性合金
粉末とは、金属元素としてＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｓｉ
、Ｆｅを含むもので、各元素の含有量としては一般にＮ
ｉで０〜４０重量％、Ｃｒで１０〜３０重量％、Ｂで０
゜５〜５重量％、Ｓｉで０．５〜５重量％、Ｆｅで０〜
７重量％程度で、残部がＣｏである。

また、有機高分子バインダとしては、シート成形性が良
くかつシート状物に良好な柔軟性を付与しうるちのが好
ましく、その中でも特にゴム質ポリマーが好適である。

このゴム質ポリマーとしては、アクリル系ゴム、クロロ
プレン系ゴム、シリコン系ゴム、天然ゴム、エチレン−
プロピレン系ゴム、ポリイソブチレン系ゴムなどが挙げ
られ、これらの中からその一種または二種以上を混合使
用すればよい。

もちろん、上記のゴム質ポリマーとともに、フェノール
系樹脂、キシレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、アク
リロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体などの各
種の熱硬化性樹脂ないし熱可塑系樹脂からなる他のポリ
マーを使用することも可能である。

なお、これら有機高分子バインダの分子量については、
特に限定されないが、前述のゴム質ポリマーの如き熱可
塑性ポリマーにあっては、一般に１万以上、好適には１
０万〜１００万程度であるのがよい。分子量が低すぎて
は前記自溶性合金粉末の分散結着性に劣り、またあまり
高くなりすぎるとシート成形のための作業性に難があり
、いずれも好ましくない。

この有機高分子バインダの使用量は、Ｎｉ基ないしＣｏ
基自溶性合金粉末１００重量部に対して、１〜３０重量
部、好適には２〜１０重量部程度となるようにするのが
よい。有機高分子バインダの使用量が少なすぎるとシー
ト成形が困難となるかシート状物の機械的強度を保てず
、また多くなりすぎると焼結処理時に炭化消失する揮発
分の量が多くなり、防食被覆層の密度ひいては耐食性を
損なうおそれがあり、好ましくない。

このような構成成分からなるこの発明の自溶性合金４５
）未シートは、以下の如き方法にてつくることができる
。たとえば有＄Ｌｆｉ分子バインダをアセトン、トルエ
ン、メチルエチルケトンなどの適宜の有機溶剤に溶解さ
せた溶液を調製し、これに前記の自溶性合金粉末を加え
て混練し、これを一般に離型紙を被せた型枠上に流し込
み、溶剤を蒸発させたのち、圧延ロールに通すなどして
シート成形する方法が好ましく採用される。また、溶剤
を用いることなく、必要に応じて加熱下または加熱真空
下で有機高分子バインダと前記の自溶性合金粉末とを混
合してプレス、金型などを用いて加圧成形するようにし
てもよい。

このようにして作製されるこの発明の自溶性合金粉末シ
ートの厚みとしては、通常０．０５〜１０龍、好適には
０．５〜３　＋ｎ程度であるのがよい。このような厚み
とされる上記シートは、これを金属表面に密着性良好に
当接させる際に望まれる非常に良好な柔軟性を具備し、
また取り扱い上問題のない良好な機械的強度をも備えて
いる。

この発明の防食被覆方法においては、自溶性合金粉末シ
ートの上記性質を利用して、このシートをまず被覆する
べき金属の表面に重ね合わせや巻きつけなどによって密
着性良好に当接させる。この際、金属表面と自溶性合金
粉末シートとの間にエポキシ樹脂、熱硬化アクリル樹脂
、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの各種
の樹脂を主成分とした接着性を有する熱硬化性樹脂層を
介在させるようにしてもよい。ここで、熱硬化性樹脂を
用いる理由は、その後の焼結処理工程において焼結が完
了するまでの間上記シートを金属表面に対して良好に密
着保持させる上で、好都合であるからである。

このようにして当接させたのち、加熱焼結することによ
り、被覆するべき金属の表面に防食被覆層を形成する。

加熱焼結の方法としては、溶射用のヒユージングトーチ
を用いる方法、誘導加熱による方法、炉加熱による方法
などがある。このうち温度や雰囲気のコントロールが容
易な炉加熱による方法が特に好適である。

加熱焼結の条件としては、自溶性合金粉末の種類に応じ
て適宜決定されるが、たとえば炉加熱による方法では、
一般に１０〜４０°Ｃ／分の昇温速度で最終加熱温度が
９００〜１．２００℃の範囲となるように設定し、保持
時間が５〜１８０分となるようにすればよい。また、こ
のときの雰囲気としては、自溶性合金粉末シートの種類
や被覆するべき金属の種類によっても異なるが、一般に
は水素ガス雰囲気やアルゴンガス、窒素ガスなどの不活
性ガス雰囲気とするか、真空雰囲気とするのがよい。

このようにして被覆するべき金属の表面に形成される防
食被覆層は、自溶性合金の焼結体からなる耐食性に非常
にすぐれたものであり、その厚みが通常０．０４〜８酊
程度のものであって、焼結処理中に自溶性合金の一部が
金属の表層部に拡散することによって上記金属表面との
被着強度の大きいものとなる。なお、このような防食被
覆層を形成したのちに、金属溶射の際に一般に行われて
いる封孔処理を施すようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明においては、Ｎｉ基ないしＣｏ
基自溶性合金粉末と有機高分子バインダとを含む柔軟性
にすぐれる自溶性合金粉末シートを用いて、これを被覆
するべき金属の表面に当接させたのち焼結処理して防食
被覆層を形成するものであるから、前記従来の溶射法に
比し、金属表面への防食被覆層の形成作業性の改善を図
れ、またその自動化が容易であり、そのうえ防食被覆層
本来の防食効果や金属表面との被着強度などの特性面で
の大幅な改善を図りうる工業的有用な防食被覆方法を提
供することができる。

〔実施例〕

つぎに、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下において、部とあるは重量部を意味す
るものとする。

実施例１ 平均粒子径４０μｍのＮｉ基自溶性合金ＭＳＦＮｉ５（
ＪＩＳ規格）粉末９６部、ブチルゴム３部、フェノール
樹脂１部およびトルエン１００部からなる組成物を均一
に混合し、これを離型紙を被せた型枠上に流し、トルエ
ンを蒸発させたのち、ロール圧延することにより、厚さ
０．５ｍｍ、密度４゜５ｇ／ｃＪの自溶性合金粉末シー
トを作製した。

つぎに、この自溶性合金粉末シートを鋼鉄製金属平板の
表面に当接させたのち、真空雰囲気下２０°Ｃ／分の速
度で１，０８０℃まで昇温加熱し、この温度で２０分間
保持したのち徐冷し、焼結処理を完了した。

この焼結処理により、鋼鉄製金属の表面に厚さが０．２
８〜０．３０鰭、密度が７．６〜７．８ｇ／ｃｆｆｌの
防食被覆層を形成できた。この防食被覆層の鋼鉄製金属
との被着強度は３５ｋｇ／−であった。また、防食試験
として、３０℃、相対湿度９５％の条件下に放置して発
錆などの外観性状の変化を調べたところ、３ケ月後も異
常は全く認められなかった。

なお、上記防食被覆層を形成しない場合は、数日後に発
錆などの外観性状の劣化が著しがった。

実施例２ 平均粒子径４０μｍのＣｏ基自溶性合金ＭＳＦＣｏｌ（
ＪＩＳ規格）粉末９５部、クロロプレンゴム５部および
トルエン１００部からなる組成物を均一に混合し、これ
を離型紙を被せた型枠上に流し、トルエンを蒸発させた
のち、ロール圧延することにより、厚さ０．３１重、密
度４．５　ｇ　／　ｃＴＡの自溶性合金粉末シートを作
製した。

つぎに、この自溶性合金粉末シートを幅３　ｃｍに裁断
してテープ状とし、これを直径５　ｃｍの鋼鉄製金属棒
体の表面にスパイラル状に巻きつけた。しかるのち、水
素ガス雰囲気下１５℃／分の速度で１、１００℃まで昇
温加熱し、この温度で３０分間保持したのち徐冷し、焼
結処理を完了した。

この焼結処理により、鋼鉄製金属棒体の表面に厚さが０
．１６〜０．１８鶴、密度が７．６〜７．８ｇ／ｃｄの
防食被覆層を形成できた。この防食被覆層の鋼鉄製金属
棒体との被着強度は４０ｋｇ／−であった。また、実施
例１と同様の防食試験を行ったところ、３ケ月後も全く
異常は全く認められなかった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）防食被覆するべき金属の表面に、Ｎｉ基ないしＣ
   ｏ基自溶性合金粉末と有機高分子バインダとを含む自溶
   性合金粉末シートを、当接させたのち、加熱焼結するこ
   とにより、上記金属表面に防食被覆層を形成することを
   特徴とする金属の防食被覆方法。
2. （２）有機高分子バインダがゴム質ポリマーからなる特
   許請求の範囲第（１）項記載の金属の防食被覆方法。
3. （３）防食被覆するべき金属の表面と自溶性合金粉末シ
   ートとの間に接着性を有する熱硬化性樹脂層を介在させ
   る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の金
   属の防食被覆方法。