JPH06212379A - 溶融亜鉛浴浸漬部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｃｏ等の金属バインダーを用いることなく、
母材表面に緻密な皮膜を形成して、溶融亜鉛からの侵食
あるいは部材上への亜鉛合金の析出を防止した溶融亜鉛
浴浸漬部材およびその製造方法の提供。 【構成】 鉄鋼製部材（母材）の表面に、溶射法により
厚さ０．０２〜０．３ｍｍのＭｏＢからなるコーティン
グ層が形成され、該コーティング層の気孔率が２％未満
であることを特徴とし、例えば板状資料１上にＭｏＢコ
ーティング層３を形成した後、この上に亜鉛粒４を載せ
て５００℃に保持した場合、亜鉛粒４は溶融時もコーテ
ィング層を全く濡らさず、別の棒状試料による亜鉛浴浸
漬試験においても浴からの侵食を受けない優れた耐食性
コーティング層を有する部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融亜鉛メッキ設備等
の亜鉛浴中に浸漬され、あるいは溶融亜鉛と接触して使
用されるための優れた耐食性を有する部材およびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛は、金属に対する侵食性が高
く、かつ表面張力が低く粘度も低いため、マイクロメー
ター単位の微小間隙にも侵入する。

【０００３】したがって、例えば鋼板メッキラインのポ
ットロールにはその素材として一般にＳＣＨ−１３など
のステンレス系材料が用いられているが、亜鉛による著
しい侵食を受け、かつ通常亜鉛浴中に添加されるアルミ
ニウム、鋼板あるいはロール母材より溶出する鉄、およ
び浴の主成分である亜鉛との３元系金属間化合物が析出
するため、短期間で該ロール胴部の面荒れが発生する。
この面荒れは鋼板に疵を生じせしめ鋼板の品質を低下さ
せる。

【０００４】このため、部材そのものの改良あるいは部
材上にコーティングを形成して、金属性構造部材の溶融
亜鉛による侵食あるいは部材上への亜鉛合金の析出を防
止しようとして従来以下のような技術が提案されてい
る。 （１）ロール母材材質の改良 （２）自溶性合金溶射 （３）サーメット溶射および肉盛り

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）の例として
は、例えば特開昭５６−１１２４４７に開示された鉄基
合金部材があるが、金属合金であるため、溶融亜鉛浴浸
漬部材としての実用目的上、十分な耐食性が得られてい
ない。

【０００６】前記（２）については、例えば特開平１−
１０８３３５に開示されている部材のように、Ｃｏ、Ｎ
ｉあるいはＦｅ基の自溶性合金を母材上に溶射し、次い
で溶着熱処理により緻密化した耐食被覆を形成させたも
のがあり、実使用例も多く、ある程度の改善効果は認め
られるが、部材が基本的に金属合金であるため上記実用
目的上の耐食性がやはり不十分である。

【０００７】また前記（３）は、金属と炭化物または硼
化物との合金あるいはそれらの混合組成物の溶射被覆で
あり、例えば特開平１−２２５７６１に開示されている
部材のように、ＷＣ−Ｃｏ系サーメットの溶射被覆層を
設けた部材、特開平２−２３６２６６に開示されている
部材のように、金属と金属硼化物または金属炭化物とか
らなるサーメットの溶射被覆層を設けた部材あるいは特
開平３−９４０４８に開示された部材のように、炭化物
または硼化物含有Ｃｏ合金の肉盛りをおこなった部材な
どが知られている。しかしながら、いずれも十分な緻密
さを得るために添加したＣｏ等の金属成分が優先的に亜
鉛による侵食を受けるため、炭化物、硼化物本来の優れ
た耐食性を十分に発揮させ得るに到っていない。従来、
上記の溶射においてＣｏ等の金属をバインダーとして加
えることは必須の要件とされていたのであり、その理由
は、ある種の金属の硼化物あるいは炭化物が、溶融金属
に対して高い耐性を有することは知られていたものの、
それらはいずれも融点が２，０００℃以上と高くかつ脆
いため、溶融亜鉛メッキ浴部材等の比較的大型部材の表
面処理に多用される溶射法によっては、硼化物あるいは
炭化物だけを用いて溶融亜鉛の侵入を防ぐに十分な緻密
さを備えた被覆の形成は、従来極めて困難とされていた
ためである。

【０００８】そこで、本発明の目的は、Ｃｏ等の金属バ
インダーを用いることなく、母材表面に緻密な非−金属
合金被覆を形成して溶融亜鉛からの侵食を防ぐとともに
該皮膜上に、浴中に添加されるＡｌ、母材から溶出する
Ｆｅおよび浴の主成分たる亜鉛との金属間化合物等が析
出することのない耐食性に優れた亜鉛浴中浸漬部材およ
びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、各種材質単独あるいはそれらの組み合わ
せによる保護コーティングの試験研究を進め、各種硼化
物、炭化物中、特に金属を含まないモリブデン硼化物
（ＭｏＢ）は、溶射法によりバインダーなしで緻密なコ
ーティング層に形成でき、このようなコーティングを部
材上に形成することにより、溶融亜鉛に対し十分な耐食
性を示し、かつ亜鉛との濡れの少ない（したがってその
上への金属間化合物の析出も少ない）部材が得られるこ
とを見い出し、本発明に到達した。

【００１０】なお、モリブデン硼化物の緻密なコーティ
ング層は、特にアセチレンと酸素のデトネーションを利
用した爆発溶射法に依るのが好適であり、残留気孔率１
％以下が達成可能であることも判明した。

【００１１】すなわち本発明者達は主として、下記の部
材および方法を開発することにより、上記の課題を解決
したのである。

【００１２】(1) 表面にモリブデン硼化物のコーティン
グ層を有する鉄鋼製部材からなることを特徴とする溶融
亜鉛浴浸漬部材。

【００１３】(2) 前記コーティング層が厚さ０．０２な
いし０．３ｍｍの範囲のモリブデン硼化物の層であっ
て、該コーティング層の気孔率が２％未満である上記
(1）記載の溶融亜鉛浴浸漬部材。

【００１４】(3) 前記コーティング層に水ガラスまたは
コロイダルシリカによる無機封孔処理が施されている上
記(1) または(2) 記載の溶融亜鉛浴浸漬部材。

【００１５】(4) 鉄鋼製部材の表面に、爆発溶射法によ
ってモリブデン硼化物からなるコーティング層を形成す
ることを特徴とするモリブデン硼化物被覆された溶融亜
鉛浴浸漬部材の製造方法。

【００１６】(5) 鉄鋼製部材の表面に、溶射法によりモ
リブデン硼化物からなるコーティング層を０．０２ない
し０．３ｍｍの厚さに形成し、該コーティング層に水ガ
ラスまたはコロイダルシリカによる無機封孔処理を施す
ことを特徴とする溶融亜鉛浴浸漬部材の製造方法。

【００１７】

【作用】本発明において、溶射法により形成されるコー
ティング層の気孔率を２％未満とし、厚さを０．０２な
いし０．３ｍｍの範囲にそれぞれ限定した理由は以下の
通りである。

【００１８】一般の溶射法により形成される金属バイン
ダーを含まない純セラミックコーティングは２％以上の
気孔率を有する。このレベルの気孔率を有するコーティ
ングでは、気孔を通じ溶融亜鉛が気孔に浸透し、その結
果亜鉛がコーティングに強固に付着する。同時に、浸透
した亜鉛は容易に母材にまで達し母材を侵食する結果、
母材／コーティング界面が脆弱化し、コーティングの剥
離にいたる。

【００１９】コーティングの膜厚は、０．０２ｍｍ未満
では、爆発溶射による被膜であっても残留気孔を通じ亜
鉛の浸透を許し、また０．３ｍｍを越えると溶射時の残
留応力により被膜中にクラックを生じ、著しくは使用中
に剥離する。

【００２０】

【実施例１】図１および図２はそれぞれ本発明に係る部
材および従来の部材に関する試験（コーティング面と亜
鉛との反応）の結果を示すスケッチ図、図３は上記試験
に供試された板状試料の斜視図、図４はコーティング面
と亜鉛との反応試験に用いられた試験装置の模式断面図
であって、これらの図を参照して以下説明する。

【００２１】片面にＭｏＢを爆発溶射法により溶射して
コーティング層３を形成したＳＵＳ１０３を母材とする
図３に示すような板状試料（３０×３０×１０ｍｍ）１
上に亜鉛粒４を載せ、炉体７に設けた窒素ガス導入孔９
により窒素雰囲気に保った炉内において、亜鉛の融点を
越える５００℃までヒーター６で加熱し、そのまま５時
間保持した。

【００２２】試験後の亜鉛粒４は、図１のスケッチ図に
見られるように、コーティング層３とは全く濡れておら
ず、液滴状を保ったままであった。またコーティング面
に亜鉛との反応の形跡は認められなかった。

【００２３】

【比較例１】実施例１の場合と同時に炉内に供試した比
較材すなわちＷＣ−Ｃｏコーティング試料では、亜鉛と
コーティング層との明確な反応が認められ、図２のスケ
ッチ図に見られるように、亜鉛粒４の形状から濡れ角は
約２０度と判定された。

【００２４】

【実施例２】図５は棒状試料による亜鉛浴浸漬試験に用
いられた試験装置の模式断面図であり、この図を参照し
て以下説明する。

【００２５】図５の装置により、先端を半球状に加工し
たＳＵＳ４０３を母材とする径２０ｍｍの棒状試料２に
ＭｏＢを厚さ０．１２ｍｍに溶射被覆し、これを炉体７
に設けられた黒鉛るつぼ８内においてヒーター６により
４７０℃に保った亜鉛浴５中に１０日間浸漬した。

【００２６】該試料２上には、浴より引き上げた時に亜
鉛が薄く付着していたが容易に除去でき、除去後のコー
ティング面は浴表面より大気に露出した部位で若干の酸
化が認められたものの、浴中にあった部位では試験前と
の外観上の変化は見られなかった。

【００２７】なお、従来材との比較のため以上の結果を
まとめて表１に示した。

【００２８】

【比較例２】実施例２の要領に従い、母材上にＷＣ−Ｃ
ｏコーティングを施した棒状試料２について同様な試験
を行った。試験後の試料は全面が亜鉛に厚く覆われ、そ
の除去は困難であった。実施例との比較のため結果をま
とめて表１に示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
って得られた亜鉛浴浸漬部材では、母材上に気孔率２％
未満で膜厚０．０２〜０．３ｍｍのＭｏＢからなるコー
ティング層が形成されているので、溶融亜鉛による侵食
あるいは部材上への亜鉛合金の析出を完全に防止するこ
とができ、自動車用途で特に強く求められている鋼板表
面品質への影響が著しく改善されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る部材の試験結果を示すスケッチ図
である。

【図２】従来の部材の試験結果を示すスケッチ図であ
る。

【図３】コーティング面と亜鉛との反応試験に供試され
た板状試料を示す斜視図である。

【図４】コーティング面と亜鉛との反応試験に用いられ
た試験装置の模式断面図である。

【図５】棒状試料による亜鉛浴浸漬試験に用いられた試
験装置の模式断面図である。

【符号の説明】

１ 板状試料 ２ 棒状試料 ３ コーティング層 ４ 亜鉛粒 ５ 亜鉛浴 ６ ヒーター ７ 炉体 ８ 黒鉛るつぼ ９ 窒素ガス導入孔

【手続補正書】

【提出日】平成４年５月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】 片面にＭｏＢを爆発溶射法により溶射し
てコーティング層３を形成したＳＵＳ４０３を母材とす
る図３に示すような板状試料（３０×３０×１０ｍｍ）
１上に亜鉛粒４を載せ、炉体７に設けた窒素ガス導入孔
９により窒素雰囲気に保った炉内において、亜鉛の融点
を越える５００℃までヒーター６で加熱し、そのまま５
時間保持した。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にモリブデン硼化物のコーティング
   層を有する鉄鋼製部材からなることを特徴とする溶融亜
   鉛浴浸漬部材。
2. 【請求項２】 前記コーティング層が厚さ０．０２ない
   し０．３ｍｍの範囲のモリブデン硼化物の層であって、
   該コーティング層の気孔率が２％未満である請求項１記
   載の溶融亜鉛浴浸漬部材。
3. 【請求項３】 前記コーティング層に水ガラスまたはコ
   ロイダルシリカによる無機封孔処理が施されている請求
   項１または２記載の溶融亜鉛浴浸漬部材。
4. 【請求項４】 鉄鋼製部材の表面に、爆発溶射法によっ
   てモリブデン硼化物からなるコーティング層を形成する
   ことを特徴とするモリブデン硼化物被覆された溶融亜鉛
   浴浸漬部材の製造方法。
5. 【請求項５】 鉄鋼製部材の表面に、溶射法によりモリ
   ブデン硼化物からなるコーティング層を０．０２ないし
   ０．３ｍｍの厚さに形成し、該コーティング層に水ガラ
   スまたはコロイダルシリカによる無機封孔処理を施すこ
   とを特徴とする溶融亜鉛浴浸漬部材の製造方法。