JPH02149656A - 溶射皮膜の処理方法 - 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〉 本発明は金属溶射皮膜を処理する方法に関する。

〈従来の技術及びその解決すべき課題〉鉄の表面に、鉄
よりイオン化傾向の大きな金属又はその合金を被覆する
ことにより、電気化学的に鉄表面を保護することは古く
から知られている。

例えば、鋼材の表面に亜鉛又はその合金を被覆すること
により、鉄と亜鉛の電位差を利用し、亜鉛を犠牲陽極と
して鋼を保護することが行われている。

鋼材の表面に亜鉛又はその合金を被覆する方法の一つと
して金属溶射方法が挙げられる。この金属溶射は、線状
又は粉末状の被覆材料を溶融し、これを高速で吹きつけ
て母材表面に微粒子の積層した皮膜を形成する方法であ
り、材料を溶融する熱源により、ガス式、アーク式、プ
ラズマ式、爆裂式等の種類に分類されている。一般防錆
用には線材を用いたアーク式あるいはガス式が用いられ
ている。

いずれの溶射方法においても、亜鉛又はその合金等鉄よ
り卑なる金属から得られた皮膜は、鉄の犠牲陽極となっ
て鉄表面を保護するものである。

しかるに、特に亜鉛又はその合金は、犠牲陽極となるた
め、鉄より先に腐食し、その結果表面に白さびが発生し
、美観上非常に見苦しいものとなる。

一般に、鋼材の寿命は、被覆された亜鉛又は亜鉛合金皮
膜の膜厚に比例すると思われているが、実際には溶射皮
膜は凹凸が激しくしかも通気性（ピンホール）があるた
め、溶射皮膜が存在していてもピンホール部から鉄素地
の赤さびが発生する。

これらの問題を解決するために多くの研究がなされてい
る。例えば溶射後、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シ
リコーン樹脂塗料等をシンナーで希釈して塗装し、封孔
処理する方法が提案されている（蓮井淳、養賢堂出版＝
「溶射工学」）。

しかしながら、この方法によれば一見ビンホールは封孔
され、溶射皮膜が均一に被覆されたように見えるが、膜
厚が薄く、しかも皮膜の耐久性がないため、時間の経過
とともに封孔効果は急激に薄れるという欠点があった。

特に短時間で白さびが著しく発生するという問題点もあ
った。

又、他の方法としては、溶射皮膜上にクロメート処理す
ることが知られている（特公昭６２３５８３１号公報）
。

該処理方法においては、クロムの安全・衛生上の問題が
あり、又短時間の耐食性は優れているが、長期間になる
と耐久性が不十分であった。更に、クロメート処理につ
いては１５０〜１８０℃もの高温で焼付けを行わないと
効果が認められないものもある。

本発明者等は前記の如き従来技術の問題点を解決すべく
、鋭意研究の結果、長期間にわたり鋼材を保護する方法
を見い出した。

く課題を解決するための手段〉 即ち、本発明は、 鉄の表面に、鉄よりもイオン傾向の大きい金属又はその
合金の溶射皮膜を形成し、ついで乾燥後の付着型が１０
〜５０．０００ｍｇ／ｍ’となるようシランカップリン
グ剤を塗布することを特徴とする溶射皮膜の処理方法に
関する。

本発明の方法において、鉄の表面に溶射される鉄よりも
イオン化傾向の大きい金属又はその合金としては、例え
ば、亜鉛、亜鉛−アルミニウム合金、亜鉛−子タン合金
等があり、形状は線状又は粉末状が好ましい。

又、アーク式あるいは減圧内アーク式においては、例え
ば−本を亜鉛線、他の一本をアルミニウム線とし、二本
の線を同時に溶射することにより、素材表面と亜鉛−ア
ルミニウム擬似合金を形成せしめることシ（出来るが、
形成された合金が鉄よりイオン化傾向が大きいものであ
れば当然本発明範囲内に含まれるものである。

この場合、線材の太さを変えることにより二種の金属の
比率を任意に変えることができる。

又、本発明の方法において金属又はその合金を溶射する
方法としては、溶融する熱源によってガス式、プラズマ
式、爆裂式、アーク式あるいは減圧内アーク式等各種の
方法があり、いずれの方法を用いてもよい。溶射におけ
る条件は特にな〈従来一般に行われている条件下で行う
ことが出来る。

更に、本発明の方法に使用されるシランカップリング剤
は、一般的には で示される構造式を有し、Ａの種類によりビニル系、メ
タクリル系、アミン系、エポキシ系、メルカプト系など
に分類される。又前記ＯＲで示されるアルコキシ基は、
水溶液中又は空気中の水分などにより加水分解されてシ
ラノール基を生成し、これが素材に対する結合性をもた
らす。

シランカップリング剤の具体例としては、例えばビニル
トリエトキシシラン、ビニルトリス（２メトキシエトキ
シ）シランなどのビニル系シランカップリング剤；３−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのメタ
クリル系シランカップリング剤；Ｎ−２−（アミノエチ
ル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２
−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメト
キシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシランな
どのアミン系シランカップリング剤；３−グリシドキシ
プロピルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシ
シクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのエポ
キシ系シランカップリング剤；３−メルカプトプロピル
トリメトキシシランなどのメルカプト系シランカップリ
ング剤等が挙げられる。

本発明においては、前記以外の市販のシランカップリン
グ剤も使用出来ることは当然である。

前記シランカップリング剤は、そのままもしくは水ある
いは有機溶剤で希釈して塗装出来るが、溶射面に均一な
膜を形成せしめるとともに付着量を管理するためには希
釈して塗装することが好ましい。

前記シランカップリング剤は、乾燥後の付着量が１０〜
５０．０００ｍｇ／ｍ’、好ましくは１００〜１、　Ｏ
ＯＯｍｇ／　ｍ”になるよう浸漬法、エアスプレー法、
ハケ塗り等通常の塗装方法により溶射皮膜表面上に塗布
される。

シランカップリング剤の乾燥後の付着量が１０ｍｇ／ｍ
″より少ない場合には、溶射皮膜面の凸面が完全に被覆
されないため、その部分より白さびが発生し本発明の目
的とする効果が得難く、又付着量が５０．０００ｍｇ／
ｍ’より多い場合には、加工時にシランカップリング剤
皮膜内部が剥離したり、水分により加水分解されて生成
されるシラノール基が不十分となるため溶射皮膜との密
着性が低下するとともに、付着量増加に伴う効果と経済
性のバランスがとれなくなり好ましくない。

シランカップリング剤を塗布した後の鋼材は、常温でそ
のまま放置乾燥せしめてもよいが、８０〜１８０℃で２
〜３０分程度強制的に乾燥せしめてもよい。

かくして、本発明の方法によれば、鉄素材の保護は勿論
のこと、溶射皮膜のピンホール部からの赤さび発生防止
及び溶射皮膜そのものから白さび発生を防止出来、工業
的な利用価値は極めて太きなものとなる。

以下本発明の詳細を実施例により説明する。

「部」又は「％」は「重量部」又は「重量％」を示す。

実施例１ １０ｃｍＸ１０ｃｍのグリッドブラスト鋼板（表面粗さ
Ｒ２−，７０μｍ）上に、常法により亜鉛５０μｍのガ
ス溶射皮膜を作製し、次にエポキシ系シランカップリン
グ剤〔３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン
（日本ユニカー製商品名Ａ１８７）１１９とエチルアル
コール９７ｎの混合溶液中に、前述の亜鉛ガス溶射膜処
理したグリッドブラスト鋼板を浸漬し、１分後取出して
室温で乾燥させた。乾燥後のシランカップリング剤の付
着量は、８５０ｍｇ／ｍ”であった。

この鋼板を比較試験に供した。

実施例２ １０ｃｍＸ１０ｃｍのサンドブラスト鋼板（表面粗さＲ
，！＝、４０μｍ）に、常法により亜鉛−アルミニウム
合金のガス溶射皮膜５０μｍを作製し、次に実施例１と
同様に、同じエポキシ系シランカップリング剤で処理し
、８０℃で２０分乾燥させた。

乾燥後のシランカップリング剤の付着量は、３０ｍｇ／
ｍ’であった。

この鋼板を比較試験に供した。

実施例３ １０ｃｍＸ１０ｃｍのサンドブラスト鋼板（表面粗さＲ
，′、４０μｍ）に実施例１と同じ亜鉛ガス溶射皮膜５
０μｍを作製し、更に了ミノ系シランカップリング剤〔
３−アミノプロピル−トリエトキシシラン（日本ユニカ
ー製商品名Ａ−１１００）　１３部とメチルアルコール
９７部の混合溶液を乾燥後０）付ｉｍが４０．０００　
ｍｇ／ｍ’となるようハケ塗りした。

さらに１１０℃で２０分間乾燥させて比較試験に供した
。

実施例４ １０ｃｍＸ１０ｃｍのサンドブラスト鋼板（表面粗さＲ
２ζ４０μｍ）に、常法により亜鉛の減圧内アーク溶射
皮膜５０μｍを作製し、更にアミン系シランカップリン
グ剤［：Ｎ−２−（アミノエチル）３−アミノプロピル
トリメトキシシラン（日本ユニカー製商品名Ａ−１１２
０）　］　３部とメチルアルコール９７部の混合溶液中
に、前述の溶射鋼板を浸２１　Ｌ、室温で乾燥させた。

乾燥後のアミン系シランカップリング剤の付着量は１５
０　ｍｇ／　ｍ’であった。

この鋼板を比較試験に供した。

実施例５ １０ｃｍＸ１０ｃｍのグリッドプラス）Ｂ板（表面粗さ
Ｒ２′＝、７０μｍ）上に、減圧内アーク溶射法により
、亜鉛−アルミニウム擬似合金溶射皮膜５０μｍを作製
し、更にビニル系シランカップリング剤〔ビニル−トリ
ス−（β−メトキシ−エトキシ）シラン（日本ユニカー
製商品名Ａ　−１７２）］を原液で乾燥後の付着量が４
５００ｍｇ／ｍ’となるようエアースプレーして比較試
験に供した。

実施例６ １０ｃｍＸ１０ｃｍのグリッドブラスト鋼板（表面粗さ
Ｒ２″＝、７０μｍ）上に、減圧内アーク溶射法により
亜鉛−チタン合金溶射皮膜５０μｍを作製し、更にメタ
クリル系シランカップリング剤〔３メタクリロキシ−プ
ロピルメトキシシラン（日本ユニカー製商品名Ａ−１７
４））　　１部とエチルアルコール９９部の混合溶液中
に浸漬し、１分後に取り出し乾燥させた。乾燥後のシラ
ンカップリング剤の付着量は１５．０００ｍｇ／ｍ’で
あった。この鋼板を比較試験に供した。

比較例１ 実施例１と同様に、グリッドブラスト鋼板に亜鉛ガス溶
射皮膜を作製し、シランカップリング剤処理しないで、
比較試験に供した。

比較例２ 実施例３において、アミン系シランカップリング剤のか
わりに、市販のクロメート溶液をハケ塗りし、更に１５
０℃で１５分風乾燥させた。乾燥後のクロメート皮膜の
付着量は５００　ｍｇ／　ｍ’であった。この鋼板を比
較試験に供した。

比較例３ 実施例３において、同じアミン系シランカップリング剤
溶液をハケ塗りし、乾燥後のシランカップリング剤の付
着量が６５．　ＯＯＯｍｇ／ｍ’となるようにした以外
は全て実施例３と同様に処理した。

この鋼板を比較試験に供した。

比較例４ 実施例４において、乾燥後のアミン系シランカップリン
グ剤の付着量を７　ｍｇ／　ｍ’とする以外は全て実施
例４と同様に処理した。

この鋼板を比較試験に供した。

比較例５ 実施例６と同じ溶射皮膜を作製し、シランカップリング
処理しないで、以下に配合を示すエポキシ樹脂を溶剤で
５０％希釈し、乾燥膜厚が２０〜３０μｍになるようエ
アスプレーした。この板を試験に供した。

（エポキシ樹脂塗料） Ａ　主　剤　　エポキシ樹脂　　　　　　　１５部キジ
ロール　　　　　　　２５ メチルイソブチルケトン　２２．５ 酸化チタン　　　　　　　　５ 炭酸カルシウム　　　　　　７．５ Ｂ　硬化剤　　ポリアミド樹脂　　　　　１０キジロー
ル　　　　　　　１０ イソブタノール　　　　　５ 尚、前記エポキシ樹脂は、シェル化学■製商品名エビコ
ー）＃１００１（エポキシ当量４５０５２０）を、ポリ
アミド樹脂は富士化成■製部品名トーマイド＃２１０を
各々使用した。使用直前に主剤７５部に対し、硬化剤２
５部を配合しエポキシ樹脂塗料を得た。

前記実施例１〜６及び比較例１〜５で得られた結果を第
１表に示した。

注１）耐食性（ＳＳＴ５００Ｈ） ＪＩＳ−に−５４００に準じて、カミソリで素地に達す
るカットを入れ、塩水噴霧試験を行なった。

塩水５００時間噴霧後表面の白さびの占有面積を観察し
た。

〔評価〕　◎　全く白さびなし ○　白さび面積が５％以内 △　白さび面積が５〜５０・％ ×　全面白さび 注２）耐食性（ＳＳＴＩ　Ｏ００Ｈ） 注１）と同様の試験方法で塩水１０００時間噴霧後表面
の赤さびの状態を観察した。

〔評価〕　◎　全く赤さびなし ○　赤さび面積が５％以内 △　赤さび面積が５〜５０％ ×　全面赤さび 注３）耐温水性（５０℃ＸＩＯ日） 試験板にカミソリ□で素地に達するカットを入れ、５０
℃の脱イオン水に１０日間全没浸漬し表面状態を観察し
た。

〔評価〕　◎　白さび赤さびもなく全く良好○　点状の
白さびあり（５％以内） △　白さび占有率５〜５０％ Ｘ　全面白さびあるいは赤さび 発生あるいはフクレ発生 注４）沖縄暴露試験（１年） 試験板にカミソリで素地に対するカットを入れ、沖縄の
海岸地区に２年暴露後表面状態を観察した。

評価基準は注３）と同じ。

第１表の試験結果より明らかに本発明の方法によれば、
従来公知の方法により得られたものに比較し、鉄素地表
面の保護は勿論のこと、溶射皮膜のピンホールからの赤
さび発生の防止と溶射皮膜の白さび発生防止の効果が著
しく優れたものであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　鉄の表面に、鉄よりもイオン化傾向の大きい金属又は
   その合金の溶射皮膜を形成し、ついで乾燥後の付着量が
   １０〜５０，０００ｍｇ／ｍ＾３となるようシランカッ
   プリング剤を塗布することを特徴とする溶射皮膜の処理
   方法。