JPH0331466A - 溶接性に優れた高耐食性金属被覆鋼の製造方法 - 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］ 本発明は屋外大気中、特に構造部材の日陰部のような湿
潤環境で、さらには淡水中や海水中などの腐食環境でも
優れた耐食性を示す金属被覆鋼の製造方法に関するもの
である。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］腐食され
易い鋼に耐食性を付与するために、Ｚｎ、＾ｌ、　Ｓｎ
、　Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｐｂなどの金属あるいはこれらの
合金を付着するメツキ法が一般に多用されている。メツ
キ法は薄い膜で均一に付着するため外観性が良く、しか
も耐食性を付与するため、食缶類、家電器具類などに多
く使用されているが、高温・湿潤環境のような腐食環境
ではメツキ膨れを起こし、メツキが剥離する問題があっ
た。このようなことから、耐食性や耐摩耗性などが強く
要求される一般機械、建設、造船、車輌、化学装置など
に使用される鋼業材には特公昭６０−３１８９９号公報
のようにＮｉ基、さらにはチタニャやアルミナを被覆す
る溶射方法の他、Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｎｉ合金などの金属
溶射方法、さらには特公昭６１．−２５７７９号公報の
ように「金属材料の表面にＢ、Ｃ，Ｓｔ、ＰとＣｒ、　
Ｍｏ、　Ｗ、　Ｔｉなどを任意に混合するＦｅ、　Ｎｉ
、　Ｃｏの一種または二種以上からなる金属基を付着さ
せ、加熱源を走査して急速溶解後、急速冷却する表面被
覆法、などが広く活用され、中でも金属溶射法が金属の
有用性から広く活用されている。しかしながら溶射方法
は、溶射金属が鋼表面に多くか・つ厚く付着されるため
メツキ法に比べて高価であり、かつ溶射金属層が多孔質
のため耐食性が劣る場合がある。しかも、溶射そのもの
の歩留効率も悪いために大型鉄鋼構造物あるいはその一
部の補修に限られて使用されている。また、通常のアー
ク溶射およびガス溶射で得られた溶射金属には該金属酸
化物を相当量含有しており、加熱・圧延工程を経て製造
された金属被覆鋼の被覆要覧そのまま剋留すると、溶接
の際に雰囲気中の微量水素と反応して水蒸気を生じ、ブ
ローホールや接合不良の原因となる。４ 本発明は、上記のような問題にかんがみ、加熱前の溶射
金属層の該金属酸化物をまったくもしくは極めて微量し
か含有しない清浄な層にするとともに、あわせて加熱の
際の溶射金属層の酸化を抑制することにより、鋼の表面
に清浄な金属被覆層を形成させて、溶接性良好な鋼板、
形鋼、鋼管など各種形状の高耐食性金属被覆鋼の製造法
を提供することを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、溶融金属のアトマイズに＾ｒ、、Ｎ、
などの不活性ガスを用いると同時に、不活性ガスで溶融
金属の周囲をシールドするアーク溶射、もしくはガス炎
を還元性に保つと同時に溶融金属のアトマイズおよびシ
ールドガスに不活性ガスを用いるガス溶射のいずれかに
より、鋼表面に該鋼よりも電気゛化学的に卑なる金属の
溶射層を０．２ｍｍ〜８１ＩＩＩの厚みで施した溶射層
Ｍ１１４、あるいはまた鋼の表面に厚さ０２ｍｍ〜４ｍ
ｍの下地溶射金属層、さらにその上に該下地溶射金属よ
りも電気化字的に卑なる金属の溶射層を０．１ｍｍ〜７
．８ｍｍの厚さでかつ両溶射金属層の合計厚みが８ｍｍ
以下の積層溶射被覆鋼を、薄板被せや酸化防止塗料など
の酸化防止策を施して８５０℃〜溶射金属の融点以下の
温度に加熱し熱間加工をして、鋼表面に厚さ２０μｍ以
上の金属被覆層を有する溶接性良好な高耐食性金属被覆
鋼の製造方法である。

［作　　　用］ 以下、本発明について詳細に説明する。

転炉、電気炉などの溶解炉あるいはさらに真空脱ガス処
理などを経て溶製された溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊
−分塊法で製造されたスラブ、ビレット、あるいはさら
に圧延、鍛造、押出しなどの熱間加工を受けた中間（粗
）形状の鋼を機械的または化学的に清浄（プラスト）処
理した後、鋼の表面に該鋼よりも電気化字的に卑なる金
属、例えば旧、　Ｃｕ、青銅などの溶射層を、溶融金属
のアトマイズに不活性ガスを用いると同時に同じ不活性
ガスで溶融金属の周囲をシールするアーク溶射、又はガ
ス炎を還元性に保持しつつかつ溶射金属のアトマイズお
よびシールドに不活性ガスを用いるガス溶射の何れかに
よって施す。上記の溶射法によって得られる溶射金属層
は従来のアーク溶射またはガス溶射、溶射金属に比較し
て該金属の酸化物を全くもしくは極めて微量しか含有せ
ず、また鋼と溶射金属界面の密着力も高い、アーク溶射
ではアトマイズあるいはシールドガスのいずれか一方の
みを不活性ガスにしただけでは溶融金属の酸化防止が不
充分となり、またガス溶射でもガス炎が酸性〜中性でア
トマイズガスが空気にして不活性ガスシールドを施して
も酸化防止がやはり不充分となる。

かかる清浄な溶射被覆をほどこした溶射金属被覆鋼をさ
らに薄板被せ、酸化防止塗料塗布などの高温酸化防止策
を講じて、加熱し熱間加工を施すことによって、清浄な
金属被覆層を有する溶接性良好な高耐食性金属被覆鋼が
得られる。ここで加熱中の酸化防止対策が不充分である
と、事前の溶射金属層がいくら清浄でも、最終製品の金
属被覆層が酸化物を含んだものとなり溶接性が損われる
。

こうして製造され鋼よりも電気化字的に卑なる金属被覆
層は、自らの溶解によって鋼の腐食を阻止することによ
り金属被覆鋼に高耐食性を付与するが、溶射層の厚みが
０．２ｍｍ未満の薄い層では熱間加工後の金属被覆層の
厚さが２０Ｐｍ以下となる場合が生じてピンホールが発
生し易くなって高耐食性が損なわれる。また従来のアー
ク溶射またはガス溶射に比較して鋼と溶射層界面の密着
力が向上したとはいえ、８−を越える厚い溶射層はハン
ドリングの際に鋼素地との物理的結合が壊れて、層間あ
るいは部分剥離する問題が生じる。したがって、本発明
では鋼よりも電気化字的に卑なる金属の溶射層厚みは耐
食性と密着性から０．２ｍ＋ａ〜８＋ａｍに限定した。

さらに本発明は、上記の金属溶射被覆層の下地層すなわ
ちスラブ、ビレットあるいは中間形状の鋼の表面にＮｉ
、キュプロニッケル、モネルなどの下地溶射金属層を上
記の特定した溶射法によりて施す、この清浄な下地溶射
金属層は同種の方法によって溶射した上層の溶射金属層
と鋼との短絡を防止するとともに、上層溶射金属に対し
てカソードとなり鋼の腐蝕を抑制する作用が得られるも
のである。すなわち、その効果は０．２ｍｍ未満の薄い
下地溶射金属層では熱間加工後の下地金属被覆の厚みが
２０Ｐ−以下となるケースが生じて、鋼と上層金属被覆
との絶縁が不充分となる個所で耐食性が損なわれ、また
４■を越える過剰な溶射層厚みでは下地と上層の合計厚
さの関係から長寿命を保証するに必要な上層溶射金属厚
みが確保できなくなる。したがって本発明における下地
溶射金属層は、その耐食性向上効果を得るために０．２
■Ｉｌ〜４１−の厚みとし、さらにその上にＣｕ、青銅
など該下地溶射金属よりも電気化字的に卑なる金属の溶
射層を０１＋ｕ＊〜７．８■の厚さで施す、このように
電位の異なる溶射金属を積層することによって、熱間加
工後の積層金属被覆層は、下地金属被覆層がカソード、
上層金属被覆層がアノードとなることにより下地金属被
覆層の腐蝕が抑制されて鋼の腐蝕は防止される。しかし
、このような防蝕効果は上層金属溶射層の厚みが０．１
ｓ＋ｅ未満の薄い層では熱間加工後の積層金属被覆の上
層被覆が腐蝕により早期に消耗してアノードとしての犠
牲効果が長期にわたって持続しないために不充分となる
。また積層溶射金属層の合計厚みはハンドリングの際の
落下、衝撃等による剥離対策上から８ａ＋ａ＋以下とし
た。

しかして、上記のように溶射された溶射被覆鋼を薄板被
せや酸化防止塗料塗布などによる酸化防止策を施して８
５０℃〜溶射金属の融点以下の温度に加熱して圧延・鍛
造・押し出しなどの熱間加工を施して各種形状に成形す
る。この時、酸化防止策が不充分であると清浄な金属溶
射被覆層が酸化して、製品の金属被覆層に酸化物が介在
するために溶接性が低下する。また加熱温度が８５０℃
以下では鋼の熱間加工が困難になること、また溶射金属
の融点をこえる過剰温度では、溶射金属被覆が半溶融状
態となって熱間加工による均質かつ均一な金属被覆層の
形成が不可能になることを考慮して規定した。

上記のような本発明法で製造された金属被覆鋼は、単層
被覆、積層被覆のいずれの場合も、その被覆層の酸化物
が零もしくは極めて微量のために溶接性が良好となり、
かつ単層被覆の場合には鋼（カソード）と被覆（アノー
ド）の間の防蝕作用効果、積層被覆の場合には下地被覆
（カソード）と上層被覆（アノード）の間の防蝕作用効
果の発揮により、耐食性も優れたものが得られる。

［実施例及び発明の効果］ 次に本発明の実施例についてのべる。

表１−１の記号ＡＮＥはアーク溶射で製造した単層金属
被覆の場合の比較鋼である。すなわち記号Ａはアーク溶
射のアトマイズガスに＾１ｒ（圧縮空気）を用い、溶融
金属の周囲をシールドしないで溶射被、覆層を形成した
のち酸化防止策を施して加熱・圧延したものである。こ
の場合、母材鋼が被覆のＣｕよりも低電位の５Ｏ５４１
０のため母材の切り欠き付塩水噴露試験では母材鋼がア
ノードとなって腐蝕するが、切り欠きのない溶接継ぎ手
でも赤錆びが多発する。これは被覆層中の酸化物に起因
するブローホールや接合不良などの溶接欠陥が多いため
である。記号ＢはアトマイズにＮ２を用いるがシールド
はしないで、酸化防止対策を施して加熱・圧延した場合
、記号Ｃはアトマイズには空気を用いシールドのみＡｒ
を用いた場合である。この両者とも記号Ａよりは溶接継
ぎ平部の発錆は改善されるが十分ではない、また記号り
はアトマイズに＾「を用いて同じ＜Ａｒでシールドを行
ない、酸化防止対策を施さないで加熱・圧延した場合で
あるが、このときも溶接継ぎ平部の耐食性は不充分であ
る。記号ＥはアトマイズおよびシールドにＡｒを用いて
かつ酸化防止対策を施して加熱・圧延したものであるが
、この場合に初めて溶接継ぎ平部の耐食性が十分となる
。しかし記号Ａ〜Ｅは母材鋼が被覆金属のＣｕよりも低
電位のために切り欠き付塩水噴霧試験ではいずれも母材
鋼の腐蝕が生じる欠点を有する。

これに対して記号Ｆ〜！は本発明法すなわちアーク溶射
のアトマイズガスおよびシールドガスに＾「もしくはＮ
２を用いかつ酸化防止対策を施して加熱・圧延して製造
した単層金属被覆鋼であるが、そのいずれも金属被覆層
に酸化物をまったくもしくは極めて微量しか含有しない
ために溶接欠陥を生ぜず、継ぎ平部の耐食性は優れてい
る。また母材鋼に被覆金属よりも電位の高い５ＩＪＳ３
０４や５０５３１６を用いているために切り欠き付の塩
水噴露試験でも母材の腐蝕は生じない。

記号Ｊは同じくアトマイズおよびシールドガスにＡ「を
用いるアーク溶射で製造した積層金属被覆の場合の比較
鋼であるが、酸化防止対策を施して加熱・圧延しても、
金属被覆層かうすいために一部に母材鋼に達っするとピ
ンホールが生じて部分的に赤錆びが発生し耐食性が不十
分である。一方、記号に〜Ｐは同様の方法で溶射被覆層
を厚く形成させ、製品の下地金属被覆厚みを２０μｍ以
上にしたもので、この場合はピンホールの発生を防止し
たために母材鋼の腐蝕は生ぜず、切り欠きを入れたもの
も金属被覆の上層と下層のカソード防蝕効果により下層
が保護されて長寿命となる。また金属被覆層が清浄なた
めに継ぎ平部の耐食性も優れている。

次に表１−２の記号ａ〜ｅはガス溶射の場合の単層被覆
鋼の比較鋼である。すなわち記号ａは通常の中性炎でア
トマイズに空気を使用ししかも溶融金属の周囲をシール
しないでＣｕ被覆を形成し、酸化防止対策を施して加熱
・圧延したものであるが、金属被覆層に酸化物が多いた
めに溶接欠陥を生じて継ぎ平部の耐食性が劣る。

記号すはガス炎を還元性にしかつアトマイズに空気を用
いてシールドしないで溶射したもの、記号Ｃはガス炎は
中性でアトマイズに空気を用いシールドにも＾「を用い
て溶射し、酸化防止対策を施して加熱・圧延したもので
ある。この両者とも金属被覆層の酸化物軽減により溶接
継ぎ平部の耐食性は改善されるが十分ではない。また記
号ｄはガス炎を還元性アトマイズに空気を用いてかつ溶
融金属の周囲を＾「でシールドして溶射を行ない、酸化
防止対策を施さないで加熱・圧延した場合であるが、こ
の場合も加熱による溶射被覆層の酸化により溶接性が低
下して継ぎ手の耐食性か十分ではない、さらに記号ｅは
ガス炎を還元性アトマイズに＾「用いて、かつ溶融金属
の周囲なＡ「ガスでシールドして溶射を行ない、酸化防
止対策を施して加熱・圧延した場合である。この場合に
は製品の金属被覆層中の酸化物が零もしくは極小になる
ため溶接欠陥がなくなり、継ぎ手の耐食性は十分となる
。しかしながら記号ａ〜ｅの母材鋼は被覆層のＣｕより
も低電位のために、切り欠き付塩水噴露試験では母材の
腐蝕を生じる欠点がある。

これに対して記号ｆ　ｘ　ｉは本発明法により製造した
単層の金属被覆鋼で、母材および溶接部、の耐食性のい
ずれも優れている。すなわち母材１・鋼を被覆金属より
も貴電位のものにすることにより母材鋼の腐蝕を防止す
るとともに、ガス炎を還元性に保ちつつ、アトマイズに
Ａｒ、　Ｎ２を用いかつ溶融金属の周囲をＡ「もしくは
Ｎ２でシールドするとともに、酸化防止策を施して加熱
・圧延することにより金属被覆層が極めて清浄となり、
溶接性が良好となって継ぎ平部の耐食性も十分となった
ものである。

表１−２記号ｊは還元性ガス炎でかつアトマイズに＾「
を用いて溶融金属の周囲を＾ｒシールドして積層金属溶
射被覆層を形成し、酸化防止対策を施して加熱・圧延し
た積層金属被覆鋼の比較鋼であるが、被覆層が薄いため
にピンホールが生じ、母材鋼の一部に孔食が発生する。

同様の理由で溶接継ぎ平部にも部分的に孔食が生−じる
、しかし記号に〜ｎの発明によって得られた鋼は被覆層
の厚みを２０μｍ以上にましているために上層被覆と下
層被覆の間のカソード防蝕効果により下層被覆の腐蝕は
抑制され、その結果母材鋼の腐蝕は防止されて長寿命化
を達成したものである。また溶接部に欠陥がないために
継ぎ平部の耐食性も優れている。

手続補正書 補　　　　　正　　　　　書 １、事件の表示 平成／年特許願第７ｇ弘（の号 ２、発明の名称 一件との関係　出　願　人 １１　′（”′Ｖ″　　東京都千代□区大手Ｊ２１目６
番３号ｒｔ　ａ　（ｔに）　（６６５）新日本製鐵株式
合札４、代理　人 住　所　　東京都千代田区丸の内２丁目６番２号丸の内
へ重洲ビル３３０本願明細書中下記事項を補正致します
。

記 １、特許請求の範囲を別紙の如く訂正する。

２、第１５頁下から６行目、５行目に 「空気」とあるを夫々 「＾ｒ」と訂正する。

３、第１６頁１行目に 「空気」とあるを 「Ａ「」と訂正する。

第１８頁「比較法Ｂ」欄の「アトマイズガス」の項に 「Ｎ２」を加入する。

５、第１８頁表１−１ｒ実施例法■」欄の「下地層の金
属」の項に ｒ円胴（Ｃｕ二２ｎ）　Ｊとあるを 「丹銅（Ｃｕ−Ｚｎ）　Ｊと訂正する。

８、　Ｎ正の内存 別紙のとおり ６、第１８頁表１−１「実施例法Ｍ」欄の「上層の金属
」の項に 「円網（Ｃｕ−Ｚｕ）　Ｊとあるを 「丹銅（Ｃｕ−Ｚｎ）　Ｊと訂正する。

７、第１９頁表１−２を次の如く訂正する。

１　溶融金属のアトマイズに不活性ガスを用いるととも
に同一不活性ガスでトーチから被溶射体にいたる間、溶
融金属を大気と遮断するアーク溶射により、鋼の表面に
、該鋼よりも電気化字的に卑なる金属の溶射被覆層を０
．２ｍ１Ｉｌ〜Ｅｌｎｍの厚みに形成したのち、該溶射
被覆鋼に酸化防止策を施して８５０　ｔ〜溶射金属の融
点以下の温度で加熱し、熱間加工を施して鋼表面に厚さ
２０Ｐｍ以上の、金属被覆層を形成させることを特徴と
する溶接性に優れた高耐食性金属被覆鋼の製造方法。

２　溶融金属のアトマーイズに不活性ガスを用いるとと
もに同一不活性ガスでトーチから被溶射体にいたる間、
溶融金属を大気と遮断するアーク溶射により、鋼の表唾
５工濃急３溶射層を０．２ｍｍ〜４ｍｍの厚さで形成し
たのち、さらにその上に下地金Ｘ溶射層よりも電気化字
的に卑な金属を同一溶射方法で０．１〜７．８下の清浄
な積層溶射層を形成したのち、該積層溶射被覆鋼に酸化
防止策を施して８５０℃〜溶射金属の融点以下の温度で
加熱し、熱間加工を施して鋼表面に厚さ２０μｍ以上の
、積層金属被覆層を形成させることを特徴とする、溶接
性に優れた高耐食性金属被覆鋼の製造方法。

３　ガス炎を還元性に保ちつつ、かつ溶融金属のアトマ
イズに不活性ガスを用いるとともに、さらに溶融金属が
被溶射体に至る間その周囲を不活性ガスでシールドする
ガス溶射で、溶射金属よりも電気化字的に鋼の表面に該
鋼よりも電気化字的に卑なる金属の溶射被覆層を０２ｍ
ｍ〜ＢＩＩｌ■の厚みで形成したのち、該溶射被覆鋼に
酸化防止策を施して８５０℃〜溶射金属の融点以下の温
度で加熱し熱間加工を施して、鋼表面に厚さ２０μｍ以
上の金属被覆層を形成させることを特徴とする、溶接性
に優れた高耐食性金属被覆鋼の製造方法。

のアトマイズに不活性ガスを用いるとともに、さらに溶
融金属が被溶射体に至る間その周囲を不活性ガスでシー
ルドするガス溶射で、鋼の表面旦工羞ｌ溶射層を０．２
ｍｍ〜４ｍｍの厚さで形成したのち、さらにその上に下
地金属溶射層よりも電気化字的に卑なる金属を同−溶射
法で０．１〜７．８ｍｍの厚さでかつ両溶射層の合計厚
みが８ｍｍ以下の清浄な積層溶射層を形成したのち、該
積層溶射被覆鋼に酸化防止策を施して８５０℃〜溶射金
属の融点以下の温度で加熱し熱間加工を施して、鋼表面
に厚さ２０μｍ以上の、積層金属被覆層を形成させるこ
とを特徴とする溶接性に優れた高耐食性金属被覆鋼の製
造方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融金属のアトマイズに不活性ガスを用いるととも
   に同一不活性ガスでトーチから被溶射体にいたる間、溶
   融金属を大気と遮断するアーク溶射により、鋼の表面に
   、該鋼より も電気化学的に卑なる金属の溶射被覆層を ０．２ｍｍ〜８ｍｍの厚みに形成したのち、該溶射被覆
   鋼に酸化防止策を施して８５０℃〜溶射金属の融点以下
   の温度で加熱し、熱間加工を施して鋼表面に厚さ２０μ
   ｍ以上の、金属被覆層を形成させることを特徴とする溶
   接性に優れた高耐食性金属被覆鋼の製造方法。 ２　溶融金属のアトマイズに不活性ガスを用いるととも
   に同一不活性ガスでトーチから被溶射体にいたる間、溶
   融金属を大気と遮断す るアーク溶射により、鋼の表面に該鋼より も電気化学的に卑なる金属の下地溶射層を ０．２ｍｍ〜４ｍｍの厚さで形成したのち、さらにその
   上に下地金属溶射層よりも電気化字的に卑な金属を同一
   溶射方法で０．１〜７．８ｍｍの厚さでかつ両溶射層の
   合計厚みが８ｍｍ以下の清浄な積層溶射層を形成したの
   ち、該積層溶射被覆鋼に酸化防止策を施して８５０℃〜
   溶射金属の融点以下の温度で加熱し、熱間加工を施して
   鋼表面に厚さ２０μｍ以上の、積層金属被覆層を形成さ
   せることを特徴とする、溶接性に優れた高耐食性金属被
   覆鋼の製造方法。 ３　ガス炎を還元性に保ちつつ、かつ溶融金属のアトマ
   イズに不活性ガスを用いるととも に、さらに溶融金属が被溶射体に至る間その周囲を不活
   性ガスでシールドするガス溶射 で、溶射金属よりも電気化学的に鋼の表面に該鋼よりも
   電気化学的に卑なる金属の溶射被覆層を０．２ｍｍ〜８
   ｍｍの厚みで形成したのち、該溶射被覆鋼に酸化防止策
   を施して８５０℃〜溶射金属の融点以下の温度で加熱し
   熱間加工を施して、鋼表面に厚さ２０μｍ以上の金属被
   覆層を形成させることを特徴とする、溶接性に優れた高
   耐食性金属被覆鋼の製造方法。 ４　ガス炎を還元性に保ちつつ、かつ溶融金属のアトマ
   イズに不活性ガスを用いるととも に、さらに溶融金属が被溶射体に至る間その周囲を不活
   性ガスでシールドするガス溶射 で、鋼の表面に該鋼よりも電気化学的に卑なる金属の下
   地溶射層を０．２ｍｍ〜４ｍｍの厚さで形成したのち、
   さらにその上に下地金属溶射層よりも電気化学的に卑な
   る金属を同一溶射法で０．１〜７．８ｍｍの厚さでかつ
   両溶射層の合計厚みが８ｍｍ以下の清浄な積層溶射層を
   形成したのち、該積層溶射被覆鋼に酸化防止策を施して
   ８５０℃〜溶射金属の融点以下の温度で加熱し熱間加工
   を施して、鋼表面に厚さ ２０ｐｍ以上の、積層金属被覆層を形成させることを特
   徴とする溶接性に優れた高耐食性金属被覆鋼の製造方法
   。