【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は高密着性溶射被膜の形成方法に関する
ものである。
（従来技術及び問題点）
近年鉄・鋼材を腐食から保護するために、その
表面に耐食性の優れた、AlもしくはZn又はそれ
らの合金系を溶射被覆することが広く普及してい
る。即ち、AlもしくはZn又はそれらの合金系は、
他の金属に較べて、鉄・鋼材を腐食から保護する
ことに優れているため、大気環境、海洋環境、そ
の他の分野に幅広く使用されている。所でこのよ
うな溶射被膜層は一般的に前処理として、鉄・鋼
材表面をシヨツト材、或はグリツト材によりブラ
スト処理し、粗面化された上に形成され、このよ
うにして形成された溶射被覆層はアンカー効果に
よつて基地との結合が保持されるのが一般的であ
る。又、前処理により、粗面化された鉄・鋼材表
面は時間と共にその活性度の低下を来すために、
粗面化後溶射施工までの時間は短時間でなければ
ならず、遅くても４時間以内に規定された厚さに
溶射する必要性が有るということは周知の事実で
あり、溶射施工における大きな時間的制約になつ
ている。
一般には、たとえば昭和39年日刊工業新聞社の
溶射便覧507頁及び蓮井著“溶射工学”昭和44年
養賢堂刊89頁に記載されているように、密着性を
増すために素地鋼材と密着性が良好なMo、或は
Ni―Al合金等をボンデイングコートとして溶射
して、その上にAlもしくはZn又はそれらの合金
系を溶射したり、或は、同上の溶射便覧499頁に
記載されているように鉄・鋼材表面を予熱して溶
射する方法がとられてきた。しかしこれら公知の
溶射被膜の密着性の向上手段では、尚密着力が十
分とは言えず、しかも鉄・鋼材表面が組面化され
た後の溶射施工までの時間的制約は何ら緩和され
ておらず、制約時間内における工程をより複雑に
するだけで、逆に厳しいものになつている。こゝ
で、AlもしくはZn又はそれらの合金系とは純Zn、
純Al、或いはそれらの合金の他に、これら金属
の一方又は両方に更に若干量のMo，Cr，Ni，
Mn，Mg等を１種又は２種以上含む合金を意味
する。
（発明の構成）
本発明者らはかかる状況に鑑み種々の改善を試
みた結果、本発明を達成するに至つた。即ち本発
明は溶射すべき鉄・鋼材を空気中もしくは酸化雰
囲気中において、該鉄・鋼材表面に鉄の酸化被膜
を膜厚50Å〜1000Åの範囲で形成し得る加熱処理
を行つたのち、その上にAlもしくはZn又はそれ
らの合金系溶射を行うことを特徴とする高密着性
溶射被膜の形成方法である。以下本発明について
詳細に説明する。
まず本発明において、鉄・鋼材とは、JIS又は
JISに準じる規格で規定される鋼板、鋼管、形鋼、
棒鋼等もしくはそれらを使用した構造物を指す。
次にこれら鉄・鋼材表面に鉄酸化被膜を形成せし
めるのは次の理由による。すなわち溶射におい
て、AlもしくはZn又はそれらの合金系の溶射粒
子は圧縮空気または可燃ガス、プラズマ炎の噴流
によつて鉄・鋼材表面に衝突し、強制的に拡張せ
しめられるぬれの現象により付着するのであり、
鉄の酸化被膜表面は、溶射のために粗面化された
鉄・鋼材表面のような活性度は有していないが、
AlもしくはZn又はそれらの合金系溶射粒子に対
するぬれ性が非常に優れており、溶射被膜の密着
性は著しく向上する。又粗面化された鉄鋼材のよ
うに活性度の低下の心配が無いため、粗面化後、
溶射施工までの時間制約を受けないという利点が
有る。そこで溶射すべき鉄・鋼材を空気中、もし
くは酸化雰囲気中において加熱炉等を利用して、
加熱処理することにより、これら鉄・鋼材表面に
鉄の酸化被膜を形成させる。この場合、鉄の酸化
被膜厚が50Å未満では、ぬれ性の向上が満足にな
されないため、その効果は極めて乏しい。又、鉄
の酸化被膜厚が1000Åを超えると、Alもしくは
Zn又はそれらの合金系溶射被膜と鉄の酸化膜と
の密着力が強固にもかかわらず、鉄素地と鉄の酸
化膜との密着力が低下するために、その効果は期
待できなくなる。このようにして鉄・鋼材表面に
鉄の酸化被膜を形成した後に、さらにその上に
AlもしくはZn、又はそれらの合金系被膜をガス
火焔、アーク、或はプラズマ等の溶射手段により
形成させる。溶射被膜の厚みはその使用目的によ
り異なり、ほぼ50μ〜500μ程度までが実用に供し
うる。
なお本発明において密着力の測定は
ASTMD1062の規格に準じて行ない、又本発明
に於て、高密着性とは上記規格に基く測定法によ
つて、300Kg／cm2以上の被膜密着力が得られる溶
射被膜を高密着性という。
最後に実施例をあげて本発明の効果をさらに具
体的に説明する。
（実施例）
油脂等の有機質物を洗浄した板厚12mm×長さ
300mm×幅300mmのSS41の鋼板表面に、平均粒径
１mmのスチールグリツトを投射処理して粗面化
し、引続いて大気雰囲気の加熱炉によつてそれぞ
れ第１表に示される条件で加熱処理を行ない、本
発明例１〜６の各種膜厚の鉄の酸化被膜を形成
し、さらにその上にガス溶線式溶射機によつて、
本発明例１〜４についてはAlを溶射して膜厚が
200μのAl溶射被膜を形成せしめ、又本発明例５
についてはZnの、本発明例６については15％Al
―Zn合金の、夫々膜厚が200μの溶射被膜を形成
せしめた。又この時、鋼板の粗面化後、溶射施工
までの時間を第１表に示す４種類の時間により区
別している。また同時に比較例１、２の溶射被膜
も形成させた。ついでこの結果得られた各種の溶
射被膜について密着力の測定を行なつた。密着力
の測定は、上記溶射鋼板を固定し、溶射被膜表面
に引張り試験用の軟鋼製ホルダをエポキシ系接着
剤を用いて接着して固着させたのち、溶射被膜の
密着面に垂直な引きはがしの力を測定することに
より行ない、その結果を第１表に合せて示した。
第１表に示される結果から、本発明溶射被膜の
形成法により形成された溶射被膜はすぐれた密着
性を持ち、さらに鉄・鋼材表面粗面化後、溶射施
工までが長期にわたつても、その密着力の低下を
なくさないすぐれた溶射被膜であることが明らか
である。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for forming a highly adhesive thermal spray coating. (Prior Art and Problems) In recent years, in order to protect iron and steel materials from corrosion, it has become widespread to spray coat Al, Zn, or their alloys, which have excellent corrosion resistance, on their surfaces. That is, Al or Zn or their alloys are
Because it is better at protecting iron and steel from corrosion than other metals, it is widely used in the atmospheric environment, marine environment, and other fields. However, such a thermal spray coating layer is generally formed on the surface of the iron/steel material by blasting it with shot material or grit material as a pretreatment to roughen the surface. Generally, the thermal spray coating layer is kept bonded to the base by an anchor effect. In addition, the activity of iron and steel surfaces that have been roughened by pretreatment decreases over time.
It is a well-known fact that the time required for thermal spraying after surface roughening must be short, and that it is necessary to spray to a specified thickness within 4 hours at the latest. I'm under time constraints. In general, in order to increase adhesion, it is necessary to adhere to the base steel material in order to increase adhesion, as described in Thermal Spraying Handbook, published by Nikkan Kogyo Shimbun in 1968, page 507, and in "Thermal Spraying Engineering" by Hasui, published by Yokendo in 1968, page 89. Mo with good properties, or
You can thermally spray Ni-Al alloy etc. as a bonding coat, and then thermally spray Al or Zn or their alloys on top of that, or you can coat the iron/steel surface as described in page 499 of the same thermal spraying handbook. A method of preheating and thermal spraying has been used. However, these known means for improving the adhesion of thermal spray coatings still cannot be said to provide sufficient adhesion, and furthermore, the time constraints from the time the iron/steel surface is assembled to the thermal spraying work are not alleviated in any way. However, it only makes the process within the time limit more complicated, and on the contrary, it becomes more demanding. Here, Al or Zn or their alloys refer to pure Zn,
In addition to pure Al or alloys thereof, one or both of these metals may contain a small amount of Mo, Cr, Ni,
It means an alloy containing one or more types of Mn, Mg, etc. (Structure of the Invention) In view of this situation, the present inventors attempted various improvements, and as a result, they achieved the present invention. That is, the present invention heat-treats the iron/steel material to be thermally sprayed in air or in an oxidizing atmosphere to form an iron oxide film on the surface of the iron/steel material with a thickness in the range of 50 Å to 1000 Å, and then This is a method for forming a highly adhesive sprayed coating, which is characterized by carrying out thermal spraying of Al, Zn, or an alloy thereof. The present invention will be explained in detail below. First, in the present invention, iron/steel materials are defined as JIS or
Steel plates, steel pipes, shaped steel specified by standards according to JIS,
Refers to steel bars, etc., or structures using them.
Next, the reason why an iron oxide film is formed on the surface of these iron and steel materials is as follows. In other words, during thermal spraying, sprayed particles of Al, Zn, or their alloys collide with the iron or steel surface by a jet of compressed air, combustible gas, or plasma flame, and adhere due to the phenomenon of wetting that is forced to expand. can be,
The surface of iron oxide film does not have the same degree of activity as iron and steel surfaces roughened by thermal spraying, but
It has excellent wettability to thermally sprayed particles of Al or Zn or their alloys, and the adhesion of thermally sprayed coatings is significantly improved. Also, unlike roughened steel materials, there is no need to worry about a decrease in activity, so after roughening,
It has the advantage of not being subject to time constraints until the thermal spraying process is completed. Therefore, the iron and steel materials to be thermally sprayed are placed in the air or in an oxidizing atmosphere using a heating furnace, etc.
By heat treatment, an iron oxide film is formed on the surface of these iron and steel materials. In this case, if the thickness of the iron oxide film is less than 50 Å, wettability cannot be improved satisfactorily, and the effect is extremely poor. In addition, if the thickness of the iron oxide film exceeds 1000Å, Al or
Although the adhesion between Zn or its alloy sprayed coating and the iron oxide film is strong, the effect cannot be expected because the adhesion between the iron base and the iron oxide film decreases. After forming an iron oxide film on the surface of the iron/steel material in this way,
A coating based on Al or Zn or an alloy thereof is formed by thermal spraying means such as gas flame, arc, or plasma. The thickness of the thermally sprayed coating varies depending on its intended purpose, and can be practically used in a range of about 50 to 500 μ. In addition, in the present invention, the measurement of adhesion force is
It is carried out in accordance with the standard of ASTMD1062, and in the present invention, high adhesion refers to a thermal sprayed coating that can obtain a coating adhesion of 300 kg/cm 2 or more by a measurement method based on the above standard. Finally, the effects of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. (Example) Plate thickness 12 mm x length after cleaning organic substances such as oil and fat
The surface of an SS41 steel plate measuring 300 mm x width 300 mm was roughened by projecting steel grit with an average grain size of 1 mm, and then heated in an atmospheric heating furnace under the conditions shown in Table 1. to form iron oxide films of various thicknesses according to Examples 1 to 6 of the present invention, and further, by using a gas wire type thermal spraying machine,
In Inventive Examples 1 to 4, Al was thermally sprayed to increase the film thickness.
A 200μ Al spray coating was formed, and Invention Example 5
15% Al for Inventive Example 6
-A sprayed coating of Zn alloy with a thickness of 200μ was formed on each. At this time, the time from roughening of the steel plate to thermal spraying is classified into four types shown in Table 1. At the same time, thermal spray coatings of Comparative Examples 1 and 2 were also formed. Next, the adhesion strength of the various sprayed coatings obtained as a result was measured. The adhesion strength was measured by fixing the above thermal sprayed steel plate, adhering a mild steel holder for tensile testing to the surface of the thermal sprayed coating using epoxy adhesive, and then peeling it off perpendicular to the adhesion surface of the thermal sprayed coating. The results are shown in Table 1. From the results shown in Table 1, it can be seen that the thermal sprayed coating formed by the method of forming a thermal sprayed coating of the present invention has excellent adhesion, and even after the surface roughening of iron/steel materials and the thermal spraying process for a long period of time, It is clear that this is an excellent thermal spray coating that does not reduce its adhesion.
【表】
（発明の効果）
上述のように、本発明の方法によれば、その溶
射施工時間に制約を受けないので、作業方法の自
由度が高くなる外、AlもしくはZn又はそれらの
合金系溶射粒子に対し、鉄酸化被膜はぬれ性が高
いので、密着性の優れた溶射被膜を形成すること
ができるのである。[Table] (Effects of the Invention) As mentioned above, according to the method of the present invention, there is no restriction on the thermal spraying time, so the degree of freedom in the work method is increased, and Al or Zn or their alloy-based Since the iron oxide film has high wettability with respect to thermal spray particles, it is possible to form a thermal spray coating with excellent adhesion.