JPH01316445A

JPH01316445A - カラー鋼材

Info

Publication number: JPH01316445A
Application number: JP63146217A
Authority: JP
Inventors: Minoru Matsuda; 穣松田; Toyofumi Fuka; 府賀　豊文
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1989-12-21

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、カラー鋼材に関するものである。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

■　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。

■　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。

■　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。

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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

次に、この発明を図面を参照しながら説明する。

（＋）　　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。

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。

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。

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
。

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。

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。

（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。

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。

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
。

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。

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。

Ｚｎ熔射層、ＡＩめっき層、Ａ１溶射層、および、Ｚｎ
系。

Ｍ系のめっき層等を使用することができる。。

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。

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。

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。

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。

次にこの発明を実施例により説明する。

〔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
。

〔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。

この結果、形成されたセラミックス皮膜は赤色を呈した
。

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。

〔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。

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。

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。

溶射層＃：１００ｍｍであった。

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。

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。

さらに、比較用として縦、横が５０　Ｍ　Ｘ　５０圃。

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。

プラズマ溶射条件は、プラズマガス：Ａｒ＋ｌｌｅ。

入熱：３５ＫＷ、溶射距離：１００ｍａ＋であった。

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。

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。

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。

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。

色差の評価は、数値（ΔＥ）で示した。

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。

皮膜クラックの評価は、クランク未発生をＯ。

クラック発生を×で示した。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】１、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。