JPS5852474A - 被覆された鋼基材および被覆方法 - 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】 この発明は被覆された金属基体、および金属基体の被覆
方法に関し、１％に鋼基体、およびこれに施す耐食被覆
に関する・ 大部分の鋼は環境侵食を受けて比較的短期間に、特に塩
分を含む湿潤環境に曝される場合に腐食悪化されること
が知られている。鋼の腐食を減するため、ポリマーを含
む塗料混合物の−ような耐食性被覆をもって鋼を被覆す
ることがよく知られている。しかし、もしこのような塗
料混合物が直接に鋼基体の表面に塗布されると、塗料混
合物と鋼との間の効果的な接着を得られないのが普通で
ある。

特に、鋼基材がこれに塗料混合物を撒布する＠Ｋ。

化学的に洗浄され九場合で：も、塗料は比較的短期間、
特に周囲の温度および湿度の変化を受けると。

基材の表面から剥離する。ひとたび塗料混合物が鋼基材
から剥離すると、基材は酸化作用によって直ちに腐食を
受は易くなる。

鋼基材と塗料混合物との間の接着性を改善するために、
リン酸処理として知られる処理方法によって鋼基材の予
備処理を実施することが知られている。典型的なリン酸
処理において、鋼基材は、まず５０乃至７０℃に維持さ
れたアルカリ洗浄剤を用いて２乃至５分間洗浄され、次
にこの洗浄剤は周囲温度で２段階の水すすぎ作業を行っ
て洗浄された基材をすすぎ、この各段階のすすぎ作業は
０．５乃至１分間行なう。次に、洗浄されかつすすぎ作
業を受は九基材は、４０乃至７０℃に維持されたリン酸
亜鉛溶液で噴霧され、この噴霧作業は約１，５分間実施
する。これとは別に、この鋼基体は約５分間リン酸亜鉛
溶液内に浸せきされる。これに次いで、基材は周囲温度
罠おいて水すすぎされ、多くの場合イオンを除去した周
囲温度の水で再びすすぎ作用を行う。この第２回目のす
すぎの代りに、基体はクロム酸塩すすぎを行う。さらに
別のすすぎを行うこともでき、かつもし上記のクロム酸
塩すすぎが実施された場合に性行われるであろう。最後
に、このすすぎを終った構成畳素杜オーブン内で乾燥さ
れ、ζこにおいて塗料合成物で塗装される準備が完了す
る。

この通常のリン酸前処現方法Ｋ１−１多くの不利点があ
る。リン酸処理溶液は一貫性をもった成果を維持するた
めに細心の化学的制御が必要である。

作業現場の排出システムの亜鉛イオンによる過度の汚染
嬬許されないから処理施設からの流出液の制御が必須で
ある・そのうえ、現場の流出液排出物内のリン酸イオン
の濃度を規制するために近い将来に法律が制定されるで
あろう、高度の施設保守も一貫性をもつ成果を維持する
のに請求される。

処理中に必要とする洗浄水すすぎ作業の回数は水消費コ
ストを上昇させるという不都合な結果をもたらす。この
方法は大きい資本投資を必要とする。

リン酸処理手段性特殊製品用として組織化され九流れラ
インに配置されるのが普通で２Ｓ夛、かつこのこと社製
品生産の多様性を大いに減じ或り時によってはこれを失
わせる。最後に、リン酸処理される部品の清滲さに極め
て敏感であるから、洗浄作業段階において細心の制御が
必要であるｉこの発明の目的は、上記不利点が除去或は
軽減し、かつ被覆された基材の耐食性が大いに改善され
た。被覆された鋼基材、および鋼基材を被覆する方法を
提供するにある◎ この発明の一つの態様社、窒化イプシロン鉄表面層およ
び前記表面層上の固形有機質保饅被覆をもつように処理
された非合金鋼を含む被覆された鋼基材を提供する。

出願人は、鋼基材上の窒化イプシロン鉄は固形有機質被
覆に対する理想的な固着表面を提供する。

また、この発明の他の態様は、鋼基材の被覆方法を提供
することであって、この方法は、非合金鋼基材上に窒化
イプシロン鉄表面層を形成するために鉄基材上に熱処理
作業を施し、次いで前記表面層上に固形有機質保膜被覆
を提供するように、該表面層に被覆を施すことを含む。

非合金鋼線０，５％重量比までの炭素を含む′ことが好
適である。

固形有機質保護被覆は有機質ポリマー被覆合成物の形態
をもつ、しかし、適正な溶媒による溶液内で塗布される
固形ワックス薄膜形状の保護被覆を提供することはこの
発明の範囲に含まれる。

窒化イプシロン鉄表面層は、ア・ンモニャ雰囲気、アン
モニヤと吸熱性ガス、アンモニヤと発熱性ガス、或はア
ンモニヤと窒素内で、かつ随意的に二酸化炭素、−酸化
炭素、空気およびメタンの少くとも１つを含ませた雰囲
気内で４時間まで５５０乃至７２０℃の温度で鋼基材を
熱処理した後、冷却することによって形成されることが
好適である。

ここＫ「発熱性ガス」および「吸熱性ガス」とは当業界
においてよく知られている。二酸化炭素、−酸化炭素、
メタンおよび発熱性ガス抹加炭用ガスである。冷却処理
段階は保護雰囲気（即ち非酸化雰囲気）内で処理済鋼基
材を自然冷却させることによって実施することが極めて
好ましい。しかし、油焼入れによる冷却方法もこの発明
の範囲に含まれる。油焼入れ冷却を実施した場合には、
油を除去するために鋼基材から油分を除去し、かつ有機
質被覆を付着する前に基材内の微小孔から水分を除去す
るために１例えば２００℃程度に予熱することが必要で
ある。

この発明は、例えばロール加工、プレス加工、鍛造成は
押出し、加工等によって造られた例えば薄鋼板、管、棒
等に耐食性を付与するのに必要な任意の鋼基材に適用可
能である・ 有機質被覆祉、例えば有機質被覆を分酸させるために溶
媒を使用するような湿式方法によっても実施できるが・
、その他に粉末被覆法によっても行うことができろ・粉
末被覆法の場合、全処理工程は乾燥状態にあるから、溶
媒や他の液体の除去および処理という問題は起らない・ 鋼基材と有機質被覆との間の接着性の強化に加えて、上
述の方法によって形成された窒化イプシロン鉄屑は基材
に別の有益な性質を与える。特に、薄い細帯材或は薄板
材で造られた部品の強化することが知られている。窒化
イゾシロン鉄屑は極めて硬質で（約１１００ＨＢ）、か
つ有機質被覆の付着中に所要区域を覆うことによるのみ
で成る使用目的において得られる非付着性をもつ。地理
経費はリン酸処理よりも低く、さらに単に腐食性のみを
要求する場合においては゛、高い温度範囲内で短時間の
処理を行うことによって一層の経費低減が可能である。

窒化イゾシロン鉄表面層が約２５μｍの厚さを４つため
に熱処理作業を実施することが好適である。約２５μｍ
以上の厚さは表面層の破砕や亀裂を生ずる可能性がある
。興産的に、約２５μｍというような層厚は５７０℃で
３時間、或は６１０℃で１．５時間の熱処理によって造
られる。しかし。

熱処理温度および時間は１例えば１５μｍ程度までの２
５μｍ以下の層厚を造るのに用いられる。

例えば、５７０℃で２時間の熱処理は１６乃至２０μｍ
厚さの層を造ることができる。

以下の試験から、この発明の有効性は明らかであろう。

０．１０％の炭素含有量をもつ非合金鋼の多数の試験片
がこの発明によりリン酸処理或は前処理を施され２次い
で３つの有機質被覆システムの一つを用いて被覆された
。これによって得られた試料にＡ８ＴＭ規格Ｂ１１７−
６４に準拠して塩水噴霧試験を実施し、この場合、塩水
の成分は重量で５±１分量の塩化ナトリウムと重量で９
５分量の蒸留水から成る溶液で、その−は、９５下（４
６℃）で霧化されるとき収集された溶液は６，５乃至７
．２の範囲であり、塩水噴霧室の露呈区域は９５±く下
Ｃ３Ｓ吉Δ℃）に維持されている。

塩水噴霧試験から取９出した後に、有機質被覆にきず付
けた十字形の２つの対角線からの腐食によるクリープの
程度を測定することによって試料の性能が評価される。

このクリープはこの対角線上に３Ｍ社製の７１０テープ
を付着し、次に試料表面に対し１８０°急速に剥離して
除去することによって検査される。合否の判定は対角線
の各側に２ｍのクリープ値まで許すことによって実施さ
れる。この結果は下表のとおシである・ ナルケ木早′４ＩＩＩａ 「この発明による前処理」欄において、鋼試料は、試料
（Ａ）１乃至（Ａ）３、（Ａ）４および（Ｂ）１の場合
には５７０℃で２時間、ま九試料（Ｂ）４の場合には６
６０℃で４５分間、それぞれアンモニヤ５０％と吸熱性
ガス５０％の雰囲気内で加熱することによって前処理さ
れ、次いで同一条件の保護雰囲気内で徐冷された＠これ
によって得られた鋼試料は厚さ１６乃至２０μｍの窒化
イプシロン鉄表面層ｌ有する。

上表から、この発明による鋼試料の前も理は、塩水噴霧
状態において耐食性に関して可成りの改善を得ることが
判る。従って、この発明は自動車においてｉンネット下
側の鋼製部品に用いＣ特に好適である。冬期における道
路の塩を用いての融雪対策は、車輛の鋼製露出部品を可
能な限り効果的に塩水噴霧腐食に抵抗させることを必要
とすることが判る。

以下九記載する例を参照しつつ、この発明を詳細忙述べ
るが、特記しない限り百分比は容積比を用いる。

第１例 小型電動機用ヨーク本体が英国規格ＢＳ　１４４９ｃｓ
３（炭素含有量０．１０％重量）Ｋ準拠した非合金鋼で
造られた０次にこの本体はアンモニヤ５０％と吸熱性ガ
ス混合気（窒素４０％、水素４０％、−酸化炭素２０％
）との雰囲気内で５７０℃にて２時間窒素加炭し、次い
で同−雰囲気内で保護しつつ徐冷して１６乃至２０μ寓
の厚さの窒化イプシロン鉄の表面層を本体上に造った。

こののち、符号ぬ０８３０Ｘ３０２０としてＩｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｐａ１ｎｔｓ　Ｌｔｄ、　　から市
販されているエポキシ／フェノール／尿素ポリマー被覆
調合物が窒素加炭された本体に塗布されかつ焼付けられ
て１２乃至１５μ票の厚さのポリマー被覆を造った。

完成したヨーク本体り前記塩水噴霧試験に従って測定し
て４００時間以上の塩水噴霧抵抗性を示した。

第２例 電気警笛本体が英国規格Ｂ５１４４９　　Ｃ８２（炭素
含有量０．０８％重量）に準拠した非合金鋼から造られ
た。次にこの本体は第１例において用いられたものと同
一の雰囲気内で６１０℃にて１．５時間、窒素加炭され
、ついで油焼入れされた。これによって得られた本体は
１６乃至２０μｍの厚さをもつ窒化イプシロン鉄の表面
層を有する。

次ニ、コノ本体は、登鈴商標「ＤＩｖＥＲ８ＰＲＡＹ６
２」としてＤｉｖｅｒｓθｙＣｏ、から市販されている
アルカリ洗浄剤を用いて水洗して脱脂された。

次にワックス被覆が、符号ｖ４２５としてＣａ５ｔｒｏ
ｌ　Ｏｉｌ　Ｃｏ−Ｌｔｄ、から市販されている溶媒基
質脱水性さび止めワックス内に窒素加炭された本体を浸
せきすることによって２乃至４９／ｄの被覆重量を与え
た。このようなワックス合成物は、ろう質の、＠肪族お
よび枝分れ鎖炭化水素の混合物、酸化鉱油のカルシウム
石けんおよびカルシウム樹脂酸塩を含み、室温において
所要の硬さをもつワックスを造る。このワックスはホワ
イトスピリッツから成る液状石油炭化水素とＣ９および
ＣＩＯ芳香族との混合物内に含まれる。■４２５の場合
、この合成物は１５％重量のワックス含有量をもつ。

これによって得られた本体は上記塩水噴霧試験に従って
測定して１５０時間以上の耐塩水噴霧性を有する。

出願人は、窒化イプシロン鉄の層自青は湿度による腐食
に対し本質的に抵抗性を有し、かっこの性質は有機質被
覆が使用中に欠けて来る場合、或は有機質層をもって被
覆されない窒化イプシロン鉄の表面の部分を残すことを
望む場合に特に有用である。

（ほか３名）　’、　””

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）窒化ニジシロン鉄の表面層をつくるように処理され
   た非合金鋼と、前記表面層上の固形有機質保護被覆とを
   含む被覆され九鋼基材。 ２）固形保膜被覆が有機質４リマー被覆およびワックス
   から選択される特許請求の範囲第１項記載の被覆された
   鋼基材。 ３）非合金鋼基材上に窒化ニブシロン鉄の表面層を形成
   するように＃基材上に熱処理を施し、シよび固形有機質
   保護被覆を前記表面層に提供するように前記表面層に被
   覆層を形成する段階を含む鋼基質の被覆方法。 ４）前記熱処理段階が、二酸化炭素、−酸化炭素、空気
   およびメタンの少くとも１つを随意に添加しつつ、アン
   モニヤ、アンモニヤと吸熱性ガス。 アンモニヤと発熱性ガス或社アンモニヤと窒素の雰囲気
   内で、５５００乃至７２０’Ｃの温度において鋼基材を
   加熱することによって実施される特許請求の範囲第３項
   記載の鋼基材の被覆方法。 ５）冷却段階が非酸化性雰囲気内で加熱された基材を自
   然冷却させることによって実施される特許請求の範囲第
   ４項記載の鋼基材の被覆方法。 ６）冷却段階が油中に加熱された基材を焼入れし、油焼
   入れを行った場合に次に被覆層を付着する前に油とりを
   行うことによって実施される特許請求の範囲第４項記載
   の鋼基材の被覆方法。 ７）被覆層がＷ１濁法によって付着される特許請求の範
   囲第３項乃至第６項のいずれか１項記載の基材の被覆方
   法。 ８）被覆層が粉末被覆法によって付着される特許請求の
   範囲第３項乃至第６項記載のいずれか１項記載の基材の
   被覆方法。 ９）熱処理作業が約２５μｍより大きくない厚さをもつ
   表面積をつくるように実施される特許請求の範囲第３項
   或り第４項記載の基材の被覆方法。 １０）熱処理作業が約１５乃至２５μｍの厚さをつくる
   ように実施される特許請求の範囲第９項記載の基材の被
   覆方法。 １１）熱処理作業が約２５μｍの厚さをつくるように実
   施される特許請求の範囲第９項記載の基材の被覆方法。