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JP4172653B2 - Seawater protection method - Google Patents
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Description

本発明は、鉄系の金属からなる構造部材の海水による腐食を十分に防止することができるとともに、環境にも優しい耐海水防食方法に関する。   The present invention relates to a seawater corrosion-resistant corrosion prevention method that can sufficiently prevent corrosion caused by seawater on a structural member made of an iron-based metal.

橋梁、建築用鉄骨等に用いられる鋼材の多くは、自然環境下において赤さびを発生して損耗する。特に、海洋気象地域に構築される鋼構造物は、海水や海塩粒子による腐食によって著しく損耗することが知られている。そのため、これらの鋼構造物には、通常何らかの防食表面処理を施して腐食を抑制する工夫がなされている。   Many steel materials used for bridges, steel structures for construction, etc. are damaged by red rust in the natural environment. In particular, it is known that steel structures constructed in marine meteorological areas are significantly worn by corrosion by seawater and sea salt particles. Therefore, these steel structures are usually devised to suppress corrosion by applying some anticorrosive surface treatment.

上述したような防食表面処理の1つとして、溶射技術による防食が行われることがある。この方法では、アルミニウムや亜鉛等の犠牲陽極作用を有する金属材料を基材表面に溶射して保護皮膜を形成する。こうした、犠牲陽極作用を有する金属材料を用いた溶射による防食技術は、そもそもアルミニウム、亜鉛及びそれらの合金類の皮膜自体が優れた耐食性を有することと、また皮膜の一部が損耗して基材が露出しても、残存する皮膜金属が電気化学的に鋼基材を保護する性質を有していること、すなわち犠牲陽極作用を有していることを利用したものである。   As one of the anticorrosion surface treatments as described above, anticorrosion by a thermal spray technique may be performed. In this method, a metal film having a sacrificial anodic action such as aluminum or zinc is sprayed on the surface of the substrate to form a protective film. Such anticorrosion technology by thermal spraying using a metal material having a sacrificial anodic action is that the coating of aluminum, zinc and their alloys has excellent corrosion resistance in the first place, and a part of the coating is worn out to form a substrate. Even if is exposed, the remaining metal film has the property of electrochemically protecting the steel substrate, that is, has a sacrificial anodic action.

溶射方法を工夫することによって、皮膜中に微小欠陥をほとんど含まない皮膜を形成する技術も検討されている。しかし、実際の船や橋などの大型構造物に対する現場での施工において、欠陥のほとんどない溶射作業を行うことは困難であると考えられている。   A technique for forming a film containing almost no microdefects in the film by devising a thermal spraying method has been studied. However, it is considered difficult to perform thermal spraying work with almost no defects in construction on site for large structures such as actual ships and bridges.

結局、鉄系の金属からなる構造部材の海水による腐食を防ぐ方法については、未だ十分なものがなかった。そして、鉄系の金属からなる構造部材の海水による腐食を十分に防止することのできる、耐海水防食方法の開発が望まれていた。
一方、我が国のプラント及び構造物の鋼材の腐食による損失は、年間4兆円の規模になると言われている。これに関し、防食メンテナンスのコスト、電力エネルギーコストの問題や、ヒドラジン等の腐食抑制剤やタールエポキシ塗料成分による環境汚染問題等が指摘されており、環境に優しくメンテナンスの不要な代替防食技術が望まれている。
As a result, there has not yet been a sufficient method for preventing corrosion caused by seawater on structural members made of iron-based metals. And development of the seawater-proof anticorrosion method which can fully prevent the corrosion by the seawater of the structural member which consists of an iron-type metal was desired.
On the other hand, it is said that the loss due to corrosion of steel materials in plants and structures in Japan will be about 4 trillion yen per year. In this regard, the problems of anticorrosion maintenance costs, power energy costs, environmental pollution problems due to corrosion inhibitors such as hydrazine and tar epoxy paint components, etc. have been pointed out, and an alternative anticorrosion technology that is environmentally friendly and does not require maintenance is desired. ing.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、鉄系の金属からなる構造部材の海水による腐食を十分に防止することができるとともに、環境にも優しい耐海水防食方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a seawater corrosion-resistant corrosion-proof method that can sufficiently prevent corrosion caused by seawater on a structural member made of an iron-based metal. For the purpose.

上記課題を解決するため、本発明のベースとなる耐海水防食方法は、 鉄系の金属からなる構造部材に対する海水による腐食を防ぐ方法であって、 少なくとも2相の系からなる共晶組成のセラミックスのパウダーを準備し、 該パウダーを、アモルファス相が出る条件で前記部材表面に溶射し、 溶射皮膜中の貫通気孔に前記アモルファス相のネットワークを形成し、 該ネットワークにおいて鉄イオンを鉄酸化物として析出させる。   In order to solve the above-mentioned problem, a seawater corrosion-resistant method as a base of the present invention is a method for preventing corrosion caused by seawater on a structural member made of an iron-based metal, and a ceramic having a eutectic composition comprising at least a two-phase system The powder is sprayed on the surface of the member under the condition that an amorphous phase appears, and a network of the amorphous phase is formed in the through-holes in the sprayed coating, and iron ions are precipitated as iron oxide in the network. Let

上記耐水防食方法によれば、析出した鉄酸化物が皮膜中の貫通気孔をふさぎ、構造部材が海水と接触した場合に海水が直接に構造部材と接触しないため、鉄系の金属からなる構造部材が海水によって腐食されることが防止できる。   According to the above water-proofing and corrosion-proof method, the deposited iron oxide blocks the through-holes in the film, and when the structural member comes into contact with seawater, the seawater does not directly contact the structural member. Can be prevented from being corroded by seawater.

また、本発明のベースとなる耐海水防食方法は、 鉄系の金属からなる構造部材に対する海水による腐食を防ぐ方法であって、 3Al2O3・2SiO2のパウダーを準備し、該パウダーを、アモルファス相が出る条件で前記部材表面に溶射する。
本発明の耐水防食方法においては、パウダーを部材表面に溶射した際に、溶射皮膜が十分に急冷されてアモルファス相を形成されるような条件で溶射を行う。
本発明の耐海水防食方法は、 鉄系の金属からなる構造部材に対する海水による腐食を防ぐ方法であって、 3Al・2SiOのパウダーを準備し、 該パウダーを、溶射被膜のX線回折結果において、連続したアモルファス相の存在を示す線が現れるアモルファス相が形成される以下の条件で、前記部材表面にプラズマ溶射することを特徴とする耐海水防食方法;
アーク電流を500〜750A、アーク電圧を33〜45V、溶射距離(ノズルと構造体間の距離)は10.0〜12.5cmとし、
アルゴン、水素及びヘリウムの混合ガス中で溶射を行い、それぞれの混合比(アルゴン:水素及びヘリウム)を10:1〜10:2とする。
本発明の耐海水防食構造部材は、 鉄系の金属からなる構造部材の表面に3Al・2SiOの溶射被膜が形成されており、 該溶射被膜のX線回折結果において、連続したアモルファス相の存在を示す線が現れるアモルファス相が形成されていることを特徴とする。
Also, the seawater corrosion resistance prevention method as a base of the present invention is a method for preventing corrosion caused by seawater on a structural member made of an iron-based metal. It sprays on the surface of the member under conditions.
In the water and corrosion resistant method of the present invention, spraying is performed under such conditions that when the powder is sprayed onto the surface of the member, the sprayed coating is sufficiently quenched to form an amorphous phase.
Seawater corrosion process of the present invention is a method of preventing corrosion by seawater for structural members formed of ferrous metal, to prepare a powder of 3Al 2 O 3 · 2SiO 2, the powder, X-rays of the sprayed coating In the diffraction result, seawater anticorrosion protection method, characterized in that plasma spraying is performed on the surface of the member under the following conditions in which an amorphous phase is formed in which a line indicating the presence of a continuous amorphous phase appears;
The arc current is 500 to 750 A, the arc voltage is 33 to 45 V, the spraying distance (distance between the nozzle and the structure) is 10.0 to 12.5 cm,
Thermal spraying is performed in a mixed gas of argon, hydrogen and helium, and the mixing ratio (argon: hydrogen and helium) is set to 10: 1 to 10: 2.
Seawater corrosion structural member of the present invention, thermally sprayed coating surface of 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 of structural members made of an iron-based metal is formed, the X-ray diffraction results of the solution morphism coating, continuous amorphous An amorphous phase in which a line indicating the presence of a phase appears is formed.

以上の説明から明らかなように、本発明は、鉄系の金属からなる構造部材の海水による腐食を十分に防止することができるとともに、環境に優しくメンテナンスの不要な耐海水防食方法を提供できる。   As is apparent from the above description, the present invention can sufficiently prevent the corrosion of the structural member made of an iron-based metal by seawater, and can provide a seawater-proof anticorrosion method that is environmentally friendly and does not require maintenance.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、図面を参照しつつ説明する。
本発明の耐水防食方法において、海水による腐食を防ぐ対象となる構造部材は鉄系の金属からなるものである。大型の構造物用の材料として代表的なものは、JISG3101などである。また、構造部材は、海水に曝される可能性のある構造部材を全て含むものとし、例えば、船舶、橋梁、港湾荷役設備、護岸等が挙げられる。
Hereinafter, it demonstrates, referring drawings.
In the water and corrosion resistance method of the present invention, the structural member to be prevented from corrosion by seawater is made of an iron-based metal. A typical material for large structures is JISG3101. Moreover, a structural member shall include all the structural members which may be exposed to seawater, for example, a ship, a bridge, a port cargo handling equipment, a seawall, etc. are mentioned.

図1は、本発明の実施の形態に係る耐海水防食方法に使用されるプラズマ溶射装置の構造を模式的に説明する図である。
プラズマ溶射装置10は、環状の正極11と、同正極11の中心に配置された負極13とを備えるプラズマ発生部15を有する。プラズマ発生部15にはノズル17が備えられている。ノズル17の先には溶射皮膜が形成される構造体(例えば船体)が配置される。正極11と負極13間のドーナツ状の間隙にはガス導入口19が接続している。同導入口19からプラズマ作動ガスを供給し、直流アーク放電を起こして同ガスを電離するとプラズマが発生する。プラズマは、ノズル17からプラズマジェット21として噴出される。プラズマ発生部15には、冷却水導入口23と冷却水排出口25が接続している。両極11、13やノズル17の周囲は、冷却水導入口23から供給されて冷却水排出口25から排出される冷却水によって冷却される。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the structure of a plasma spraying apparatus used in the seawater corrosion resistance prevention method according to the embodiment of the present invention.
The plasma spraying apparatus 10 includes a plasma generation unit 15 that includes an annular positive electrode 11 and a negative electrode 13 disposed at the center of the positive electrode 11. The plasma generation unit 15 is provided with a nozzle 17. A structure (for example, a hull) on which a sprayed coating is formed is disposed at the tip of the nozzle 17. A gas inlet 19 is connected to the donut-shaped gap between the positive electrode 11 and the negative electrode 13. Plasma is generated when a plasma working gas is supplied from the inlet 19 to cause a DC arc discharge to ionize the gas. The plasma is ejected from the nozzle 17 as a plasma jet 21. A cooling water inlet 23 and a cooling water outlet 25 are connected to the plasma generator 15. The surroundings of the bipolar electrodes 11 and 13 and the nozzle 17 are cooled by the cooling water supplied from the cooling water inlet 23 and discharged from the cooling water outlet 25.

粉末材料は、ノズル17の出口近傍に設けられた供給口27から、プラズマジェット21にほぼ垂直に供給される。これにより、粉末原料がプラズマ中で溶融してノズル17の出口から噴出し、被溶射物の表面上に堆積して粉末材料からなる皮膜を形成する。   The powder material is supplied to the plasma jet 21 almost vertically from a supply port 27 provided in the vicinity of the outlet of the nozzle 17. As a result, the powder raw material is melted in the plasma and ejected from the outlet of the nozzle 17 and deposited on the surface of the sprayed material to form a film made of the powder material.

粉末材料として、例えば、3Al・2SiOのパウダーを使用する。プラズマ溶射する条件は、例えば、アーク電流を500〜750A、アーク電圧を33〜45Vとする。また、溶射距離(ノズルと構造体間の距離)は10.0〜12.5cmとする。
溶射皮膜の厚みは、200〜300μm程度とすることが好ましい。溶射皮膜の厚みが100μm未満であると皮膜による防食が不十分であり、400μmより厚いと皮膜・被溶射物の間の剥離が生じ易くなる。
このような条件で溶射することにより、溶射皮膜中の貫通孔にアモルファス相のネットワークが形成される(詳細後述)。
As a powder material, for example, using a powder 3Al 2 O 3 · 2SiO 2. The conditions for plasma spraying are, for example, an arc current of 500 to 750 A and an arc voltage of 33 to 45V. Further, the spraying distance (distance between the nozzle and the structure) is set to 10.0 to 12.5 cm.
The thickness of the thermal spray coating is preferably about 200 to 300 μm. When the thickness of the sprayed coating is less than 100 μm, corrosion protection by the coating is insufficient, and when it is thicker than 400 μm, peeling between the coating and the sprayed material tends to occur.
By thermal spraying under such conditions, an amorphous phase network is formed in the through-holes in the thermal spray coating (details will be described later).

粉末材料としては、他に、少なくとも2相の系からなる共晶組成のものや、3相以上の系からなる共晶組成のものを使用できる(例えば、Y・Al系、ZrO・SiO・Al系等)。また、セラミックスパウダーの形状に特に制限はなく、どのような形状のものでも使用可能であるが、球状のものを用いることが好ましい。球状のものを用いると、粉末の内部まで熱が伝わりやすく、溶射過程における溶解が良好であり、緻密な溶射が生成されるからである。セラミックスパウダーの大きさ(直径)は、好ましくは10〜60μm程度であり、更に好ましくは20〜40μm程度である。 As the powder material, eutectic composition composed of at least two phases or eutectic composition composed of three or more phases can be used (for example, Y 2 O 3 .Al 2 O 3 system). , ZrO 2 · SiO 2 · Al 2 O 3 system, etc.). Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the shape of ceramic powder, Although what kind of shape can be used, It is preferable to use a spherical thing. This is because when a spherical material is used, heat is easily transmitted to the inside of the powder, the melting in the thermal spraying process is good, and dense thermal spraying is generated. The magnitude | size (diameter) of ceramic powder becomes like this. Preferably it is about 10-60 micrometers, More preferably, it is about 20-40 micrometers.

また、プラズマ溶射のプラズマ作動ガスは、アルゴン、水素及びヘリウムの混合ガスであることが好ましい。アルゴン、水素及びヘリウムの混合ガス中で溶射を行なうことにより、セラミックスパウダーが十分に溶解され、プラズマ中での材料粉末の加熱効果が大きくなり、形成される被膜が結晶をほとんど含まないものとなる。   The plasma working gas for plasma spraying is preferably a mixed gas of argon, hydrogen and helium. By performing thermal spraying in a mixed gas of argon, hydrogen and helium, the ceramic powder is sufficiently dissolved, the heating effect of the material powder in the plasma is increased, and the formed film contains almost no crystals. .

アルゴン、水素及びヘリウムの混合ガス中で溶射を行う場合、アルゴンガスと、水素及びヘリウムガスとを混合して用いることができ、それぞれの混合比(アルゴン:水素及びヘリウム)は、好ましくは10:1〜10:2である。アルゴンガスの比が大きくなると、アモルファス相が減少し、未溶融粒子による結晶部分の比率が大きくなる。一方、アルゴンガスの比が小さくなると、未溶融粒子は見られなくなり、アモルファス相主体の皮膜構造となる。   When thermal spraying is performed in a mixed gas of argon, hydrogen and helium, argon gas, hydrogen and helium gas can be mixed and used, and the mixing ratio (argon: hydrogen and helium) is preferably 10: 1-10: 2. As the ratio of argon gas increases, the amorphous phase decreases and the ratio of crystal parts due to unmelted particles increases. On the other hand, when the ratio of the argon gas is reduced, unmelted particles are not seen and a film structure mainly composed of an amorphous phase is obtained.

アルゴン、水素及びヘリウムの混合ガス中でプラズマ溶射を行うには、例えば、主ガスとしてアルゴンを用い、アルゴンを45〜50リットル/分で流し、副ガスとして水素及びヘリウムの混合ガスを用い、水素及びヘリウムの混合ガスを5〜15リットル/分で流して用いることが好ましい。   In order to perform plasma spraying in a mixed gas of argon, hydrogen, and helium, for example, argon is used as the main gas, argon is flowed at 45 to 50 liters / minute, and a mixed gas of hydrogen and helium is used as the secondary gas. It is preferable to use a mixed gas of helium and helium at a flow rate of 5 to 15 liters / minute.

また、本発明の耐水防食方法において用いられる溶射の方式については、特に制限はなく、プラズマ溶射、フレーム溶射、高速フレーム溶射、爆発溶射、アーク溶射、RFプラズマ溶射、電磁加速プラズマ溶射、線爆溶射、電熱爆発粉体溶射、レーザー溶射、レーザー・プラズマ複合溶射、コールドスプレー等のいずれの方式でもよいが、本発明の耐水防食方法においては、高融点材料であるセラミックスを飛行中に十分に溶融させ、被溶射物上で急冷してアモルファス相皮膜を得るとの観点から、プラズマ溶射を用いることが好ましい。   Further, there is no particular limitation on the thermal spraying method used in the water-proof and corrosion-resistant method of the present invention, and plasma spraying, flame spraying, high-speed flame spraying, explosion spraying, arc spraying, RF plasma spraying, electromagnetic acceleration plasma spraying, and line explosion spraying. Any method such as electrothermal explosive powder spraying, laser spraying, laser / plasma composite spraying, and cold spraying may be used. However, in the water and corrosion resistance method of the present invention, the high melting point ceramic is sufficiently melted in flight. From the viewpoint of quenching the sprayed material to obtain an amorphous phase film, it is preferable to use plasma spraying.

また、セラミックスパウダーを部材表面に溶射した際に、溶射皮膜が十分に急冷されてアモルファス相を形成されるような条件で溶射を行う。溶射皮膜の冷却速度を上げるために可能な手段としては、被溶射物裏面からの水冷、あるいは、表裏面からの圧縮空気による冷却が考えられる。   Further, when the ceramic powder is sprayed on the surface of the member, the spraying is performed under such a condition that the sprayed coating is sufficiently quenched to form an amorphous phase. Possible means for increasing the cooling rate of the sprayed coating include water cooling from the back surface of the sprayed object or cooling by compressed air from the front and back surfaces.

本発明の耐海水防食方法における防食作用は以下のように考えられる。
図2は、本発明の耐海水防食方法における防食作用を説明するための図である。
図2(A)に示すように、溶射によって基材50上に形成された皮膜51は、複数の層状の扁平粒子53から構成される。溶射の際、隣り合う扁平粒子51間には微小な空孔55が生じる。この層毎の空孔55が皮膜の縦方向につながると、皮膜51を貫通する貫通気孔57となる(図の左側の部分)。
The anticorrosive action in the seawater resistant anticorrosion method of the present invention is considered as follows.
FIG. 2 is a diagram for explaining the anticorrosive action in the seawater-resistant anticorrosion method of the present invention.
As shown in FIG. 2A, the coating 51 formed on the substrate 50 by thermal spraying is composed of a plurality of layered flat particles 53. During thermal spraying, minute voids 55 are formed between adjacent flat particles 51. When the holes 55 for each layer are connected in the longitudinal direction of the film, a through-hole 57 penetrating the film 51 is formed (the left portion in the figure).

このような基材50を食塩水溶液(海水)Wに浸漬すると、食塩水溶液Wは、図2(B)に示すように、貫通気孔57を通って基材50の表面に達する。そして、同表面50でさびの元となるFeOOH59が発生する。なお、浸漬後、ある程度時間が経過すると、図の右側の部分に示すような空孔の位置がずれている場合でも、空孔に徐々に食塩水溶液が浸透してくる。   When such a base material 50 is immersed in a saline solution (seawater) W, the salt solution W reaches the surface of the substrate 50 through the through-holes 57 as shown in FIG. Then, FeOOH 59 which is a source of rust is generated on the surface 50. When a certain amount of time elapses after immersion, the saline solution gradually permeates into the holes even when the positions of the holes are shifted as shown in the right part of the figure.

本発明の耐海水防食方法を適用しない場合は、図2(D)に示すように、基材表面に発生したさび59が貫通気孔57内を成長して皮膜51の表面に達する。そして同時に、基材50の表面に沿って拡がる。このようなさびの進行によって皮膜51の表面にさびが現れるとともに、基材50の表面から皮膜51が剥離する。また、空孔の位置がずれている場合でも、時間の経過とともに徐々に食塩水溶液が空孔に浸透し、基板表面に達するようになる。   When the seawater corrosion resistance prevention method of the present invention is not applied, rust 59 generated on the surface of the base material grows in the through-holes 57 and reaches the surface of the coating 51 as shown in FIG. At the same time, it spreads along the surface of the substrate 50. As the rust progresses, rust appears on the surface of the film 51, and the film 51 peels from the surface of the substrate 50. Even when the positions of the holes are displaced, the salt solution gradually permeates into the holes and reaches the substrate surface over time.

これに対して、本発明の耐海水防食方法においては、上述のように、セラミックスのパウダーをアモルファス相が出る条件で基材表面に溶射することにより、皮膜中の貫通気孔57にアモルファス相のネットワークが形成される。そして、図2(C)に示すように、このネットワークにおいて、さび59が鉄酸化物(Fe)59´に変化する。この鉄酸化物59´は皮膜中の貫通気孔57をふさぐため、食塩水溶液Wが基材50と接触しなくなる。これにより基材50の表面は酸素不足となり、鉄系の金属からなる基材50の腐食を防止できる。また、いったん発生したさび59はそれ以上成長せず、基板50に沿っても、皮膜51に沿っても拡がらないため、さびの進行を防止できる。
なお、溶射によってアモルファス相が形成されたか否かは、X線回折装置を用いて調べることができる(詳細後述)。
On the other hand, in the seawater corrosion resistance prevention method of the present invention, as described above, by spraying ceramic powder onto the surface of the base material under the condition that the amorphous phase appears, the network of the amorphous phase is formed in the through-holes 57 in the coating. Is formed. Then, as shown in FIG. 2C, in this network, the rust 59 changes to iron oxide (Fe 3 O 4 ) 59 ′. Since this iron oxide 59 ′ blocks the through-holes 57 in the film, the saline solution W does not come into contact with the base material 50. Thereby, the surface of the base material 50 becomes oxygen-deficient, and corrosion of the base material 50 made of an iron-based metal can be prevented. Further, once generated rust 59 does not grow any more and does not spread along the substrate 50 or along the coating 51, it is possible to prevent the progress of rust.
Whether or not an amorphous phase is formed by thermal spraying can be examined using an X-ray diffractometer (details will be described later).

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
(実施例)
3Al・2SiOのセラミックスパウダー(形状:球形、直径:10〜45μm、融点(MP):2010K)を、直径:28mm、厚さ:2mmの軟鋼板サンプル(材質、JISG3101)に大気中で溶射して、軟鋼の表面に皮膜を形成した。代表的な溶射条件を表1に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Example)
3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ceramic powder (shape: sphere, diameter: 10~45Myuemu, mp (MP): 2010K) and diameter: 28mm, thickness: mild steel plate sample (material, JISG3101) of 2mm into the atmosphere Thermal spraying was performed to form a film on the surface of the mild steel. Table 1 shows typical spraying conditions.

溶射時には、被溶射物であるサンプルは、裏面より圧縮空気を吹き付けることにより冷却した。そして、サンプルの溶射皮膜で覆われていない部分から溶射皮膜に塩水が浸透するのを防止するため、溶射部の周辺を熱硬化性樹脂(黒色ベークライト)で覆った。
次いで、この軟鋼を3質量%食塩水溶液中に浸し、その状態で30日間放置した。
At the time of thermal spraying, the sample to be sprayed was cooled by spraying compressed air from the back surface. And in order to prevent salt water from penetrating into the sprayed coating from the portion not covered with the sprayed coating of the sample, the periphery of the sprayed portion was covered with a thermosetting resin (black bakelite).
Next, this mild steel was immersed in a 3% by mass aqueous sodium chloride solution and left in that state for 30 days.

(比較例)
セラミックスパウダーとして、Alのパウダー(形状:球形、直径:40μm、融点(MP):2320K)を用いた以外は、実施例と同様の条件で軟鋼板に溶射して皮膜を形成した。そして、実施例と同様に、軟鋼板を3質量%食塩水溶液中に30日間浸した。
(Comparative example)
A film was formed by thermal spraying on a mild steel plate under the same conditions as in Example except that Al 2 O 3 powder (shape: spherical, diameter: 40 μm, melting point (MP): 2320K) was used as the ceramic powder. And like the Example, the mild steel plate was immersed in 3 mass% salt solution for 30 days.

30日経過した後、実施例と比較例の軟鋼の表面を観察した。観察は、肉眼で行うとともに、光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で実施した。また、X線回折装置を用いて相変化についても調べた。   After 30 days, the surfaces of the mild steels of Examples and Comparative Examples were observed. The observation was performed with the naked eye and with an optical microscope and a scanning electron microscope. The phase change was also examined using an X-ray diffractometer.

図3は、実施例及び比較例の腐食試験後の溶射皮膜表面全体の光学顕微鏡写真である。図3(A)は、実施例の軟鋼の表面状態を示す写真であり、図3(B)は、比較例の軟鋼の表面状態を示す写真である。
図3(A)から明らかなように、実施例の軟鋼板では、表面はほぼ溶射直後の色を保ち、目視によってはさびは観測されない。これに対して、図3(B)から明らかなように、比較例の軟鋼板では、表面にまで褐色のさびが現れていることが目視によって観測できる。
FIG. 3 is an optical micrograph of the entire surface of the sprayed coating after the corrosion test of Examples and Comparative Examples. FIG. 3 (A) is a photograph showing the surface state of the mild steel of the example, and FIG. 3 (B) is a photograph showing the surface state of the mild steel of the comparative example.
As apparent from FIG. 3 (A), in the mild steel plate of the example, the surface keeps the color almost immediately after thermal spraying, and no rust is observed by visual observation. On the other hand, as is clear from FIG. 3B, it can be visually observed that the brown rust appears on the surface of the mild steel plate of the comparative example.

図4は、実施例及び比較例の腐食試験後の溶射皮膜表面を拡大した光学顕微鏡写真である。図4(A)は実施例、図4(B)は比較例である。
図4(A)から明らかなように、実施例では、皮膜の表面に微量のさびが確認できるが、その部分から表面にさびが大きく拡がることはなかった。これに対し、図4(B)から明らかなように、比較例では、皮膜の表面にさびが大量に確認できた。また、実施例では、さびが一点から現れるのに対し、比較例では、全体からにじむように、さびが現れることが確認できた。
FIG. 4 is an optical micrograph in which the surface of the sprayed coating after the corrosion test of Examples and Comparative Examples is enlarged. FIG. 4A shows an example, and FIG. 4B shows a comparative example.
As is clear from FIG. 4A, in the example, a small amount of rust was confirmed on the surface of the film, but the rust did not spread greatly from the portion to the surface. In contrast, as is clear from FIG. 4B, in the comparative example, a large amount of rust was confirmed on the surface of the film. In the example, rust appeared from one point, whereas in the comparative example, it was confirmed that rust appeared so as to blur from the whole.

図5は、実施例及び比較例の腐食試験後の溶射皮膜断面の光学顕微鏡写真である。図5(A)は実施例、図5(B)は比較例である。
図5(A)から明らかなように、実施例では、さびが軟鋼板と皮膜との界面に発生しているが、皮膜の表面までは達していない。一方、図5(B)から明らかなように、比較例では、軟鋼板と皮膜との界面に発生したさびが、皮膜中の内孔を通って表面に達し、表面に沿って拡がるように進行していることがわかる。
FIG. 5 is an optical micrograph of the cross section of the sprayed coating after the corrosion test of Examples and Comparative Examples. FIG. 5A shows an example, and FIG. 5B shows a comparative example.
As is clear from FIG. 5A, in the example, rust is generated at the interface between the mild steel sheet and the film, but does not reach the surface of the film. On the other hand, as is clear from FIG. 5B, in the comparative example, rust generated at the interface between the mild steel sheet and the coating reaches the surface through the inner hole in the coating and proceeds so as to spread along the surface. You can see that

走査型電子顕微鏡で観察した結果では、実施例と比較例とには、大きな相違は確認できなかった。3Al・2SiOはAlより融点が比較的低いため、ある程度空孔の少ない皮膜が生成されると考えられる。また、Alは球状であるため、粉末の内部まで熱が伝わり易く、溶射過程でよく溶け、緻密な皮膜が生成されることが予想される。 As a result of observation with a scanning electron microscope, no significant difference could be confirmed between the example and the comparative example. Since 3Al 2 O 3 .2SiO 2 has a relatively lower melting point than Al 2 O 3 , it is considered that a film having a few pores is generated to some extent. In addition, since Al 2 O 3 is spherical, heat is easily transmitted to the inside of the powder, and it is expected that it will melt well in the thermal spraying process to form a dense film.

図6は、実施例で用いたセラミックスパウダー及び実施例で作成した軟鋼上に形成された皮膜のX線回折結果を示す図である。下側がパウダー、上側が皮膜を示す。
上側のチャートから明らかなように、皮膜には多少結晶相が含まれているが、ほぼ非晶質(アモルファス相)の皮膜であることが確認できる。というのは、先鋭な2ヶ所のピーク90、92以外の部分に、ほぼ連続した山状の線94が出ており、この線94がアモルファス相の存在を示している。一方、下側のパウダーのチャートは明確なピークのみからなり、アモルファス相のほとんどない結晶相であることを示している。なお、皮膜の回折線において、46°付近に現れた大きなピーク92は、γ−AlまたはAl−Si Spinelである可能性がある。
FIG. 6 is a diagram showing X-ray diffraction results of the coating formed on the ceramic powder used in the example and the mild steel prepared in the example. The lower side shows powder and the upper side shows a film.
As is apparent from the upper chart, the film contains a little crystalline phase, but it can be confirmed that the film is almost amorphous (amorphous phase). This is because a substantially continuous mountain-shaped line 94 appears at a portion other than the two sharp peaks 90 and 92, and this line 94 indicates the presence of an amorphous phase. On the other hand, the chart of the lower powder consists of only a clear peak, indicating that it is a crystalline phase with almost no amorphous phase. In the diffraction line of the film, the large peak 92 that appears in the vicinity of 46 ° may be γ-Al 2 O 3 or Al-Si Spinel.

上述のように、3Al・2SiOのパウダーを軟鋼表面に溶射すると、皮膜中にアモルファス相が形成されていることが確認された。そして、実施例に示したように、溶射した鋼板サンプルを食塩水溶液に浸した場合に、さびの発生が少ないとともにさびの成長が防がれ、耐海水性の防食特性があることがわかった。また、本発明の耐海水防食方法はほぼ永久的に有効であり、メンテナンスの必要はないと予想される。さらに、腐食防止のために、腐食抑制剤やタールエポキシ塗料等の環境に悪影響を与えるような物質を使用する必要がなくなる。
As described above, when spraying powder 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 mild steel surface, that amorphous phase is formed in the film was confirmed. And as shown in the Example, when the sprayed steel plate sample was immersed in a saline solution, it was found that the generation of rust was reduced and the growth of rust was prevented, and there was an anticorrosive property of seawater resistance. In addition, it is expected that the seawater corrosion protection method of the present invention is almost permanently effective and does not require maintenance. Furthermore, it is not necessary to use substances that adversely affect the environment, such as corrosion inhibitors and tar epoxy paints, to prevent corrosion.

本発明の実施の形態に係る耐海水防食方法に使用されるプラズマ溶射装置の構造を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the structure of the plasma spraying apparatus used for the seawater-proof corrosion-proof method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の耐海水防食方法における防食作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the anti-corrosion action in the seawater-proof anti-corrosion method of this invention. 実施例及び比較例の腐食試験後の溶射皮膜表面全体の光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph of the whole sprayed coating surface after the corrosion test of an Example and a comparative example. 実施例及び比較例の腐食試験後の溶射皮膜表面を拡大した光学顕微鏡写真である。It is the optical microscope photograph which expanded the thermal spray coating surface after the corrosion test of an Example and a comparative example. 実施例及び比較例の腐食試験後の溶射皮膜断面の光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph of the sprayed coating cross section after the corrosion test of an Example and a comparative example. 実施例1で用いたセラミックスパウダー及び実施例1で作成した軟鋼上に形成された皮膜のX線回折結果を示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction result of the membrane | film | coat formed on the ceramic powder used in Example 1, and the mild steel created in Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 プラズマ溶射装置 11 正極
13 負極 15 プラズマ発生部
17 ノズル 19 ガス導入口
21 プラズマジェット 23 冷却水導入口
25 冷却水排出口
50 基材 51 皮膜
53 溶融扁平粒子 55 空孔
57 貫通気孔 59 FeOOOH
90、92 ピーク 94 線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma spraying apparatus 11 Positive electrode 13 Negative electrode 15 Plasma generating part 17 Nozzle 19 Gas inlet 21 Plasma jet 23 Cooling water inlet 25 Cooling water outlet 50 Base material 51 Film | membrane 53 Molten flat particle 55 Hole 57 Through-hole 59 FeOOOH
90, 92 Peak 94 line

Claims (3)

鉄系の金属からなる構造部材に対する海水による腐食を防ぐ方法であって、
3Al・2SiOのパウダーを準備し、
該パウダーを、溶射被膜のX線回折結果において、連続したアモルファス相の存在を示す線が現れるアモルファス相が形成される以下の条件で、前記部材表面にプラズマ溶射することを特徴とする耐海水防食方法;
アーク電流を500〜750A、アーク電圧を33〜45V、溶射距離(ノズルと構造体間の距離)は10.0〜12.5cmとし、
アルゴン、水素及びヘリウムの混合ガス中で溶射を行い、それぞれの混合比(アルゴン:水素及びヘリウム)を10:1〜10:2とする。
A method for preventing corrosion caused by seawater on a structural member made of iron-based metal,
Prepare a powder of 3Al 2 O 3 · 2SiO 2,
The powder is subjected to plasma spraying on the surface of the member under the following conditions in which an amorphous phase in which a line indicating the presence of a continuous amorphous phase appears in the X-ray diffraction result of the thermal spray coating is characterized by anti-seawater protection Method;
The arc current is 500 to 750 A, the arc voltage is 33 to 45 V, the spraying distance (distance between the nozzle and the structure) is 10.0 to 12.5 cm,
Thermal spraying is performed in a mixed gas of argon, hydrogen and helium, and the mixing ratio (argon: hydrogen and helium) is set to 10: 1 to 10: 2.
上記パウダーの大きさ(直径)が10〜60μmである請求項1記載の耐海水防食方法。 The seawater corrosion-resistant method according to claim 1, wherein the powder has a size (diameter) of 10 to 60 μm. 鉄系の金属からなる構造部材の表面に3Al・2SiOの溶射被膜が形成されており、
該溶射被膜のX線回折結果において、連続したアモルファス相の存在を示す線が現れるアモルファス相が形成されていることを特徴とする耐海水防食構造部材。
Sprayed coating surface of 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 of structural members made of an iron-based metal are formed,
A seawater-resistant anticorrosion structure member, wherein an amorphous phase in which a line indicating the presence of a continuous amorphous phase appears in the X-ray diffraction result of the sprayed coating.
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