(57)【要約】【課題】金属の表面から腐食生成物を簡単に除去することができる腐食生成物の除去方法を提供する。【解決手段】除去装置２は、金属表面１ａに存在する腐食生成物Ｒを除去する。金属１は、例えば、純鉄若しくはケイ素鋼などの鉄、普通鋼若しくは工具鋼などの特殊鋼又は鋳鉄などの鉄系材料である。腐食生成物Ｒは、金属表面１ａに発生する酸化物又は水酸化物による生成物である。腐食生成物Ｒは、主として大気中に触れている鉄表面に生成する水酸化物又は酸化物を主体とする化合物であり、鉄(Fe)が腐食により水酸化鉄(Fe(OH)2)又は含水水酸化鉄(FeOOH)などの化合物になることで生成されるさびである。加熱部２ａは、金属１を加熱する。加熱部２ａは、650℃以上700℃以下の加熱温度で金属１を加熱する。加熱部２ａは、高周波誘導加熱によって金属１を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の表面に存在する腐食生成物を除去する腐食生成物の除去方法であって、
前記金属を加熱する加熱工程を含むこと、
を特徴とする腐食生成物の除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の腐食生成物の除去方法において、
前記加熱工程は、650℃以上700℃以下の加熱温度で前記金属を加熱する工程を含むこと、
を特徴とする腐食生成物の除去方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の腐食生成物の除去方法において、
前記加熱工程は、高周波誘導加熱によって前記金属を加熱する工程を含むこと、
を特徴とする腐食生成物の除去方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の腐食生成物の除去方法において、
前記加熱工程は、鉄系金属の表面を加熱する工程を含むこと、
を特徴とする腐食生成物の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属の表面に存在する腐食生成物を除去する腐食生成物の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
腐食鋼材の腐食生成物を除去するにあたり、従来は動力工具やブラストなどを用いた物理的手法しかなかった。従来の素地調整方法（以下、従来技術１という）は、母材の表面に亜鉛粒子を噴射する工程と、この亜鉛粒子が吹き付けられた母材の表面を研削する工程とを含む（例えば、特許文献１参照）。この従来技術１では、母材の表面に亜鉛粒子を噴射ノズルから噴射し、この亜鉛粒子を巻き込むように研削砥石によって母材の表面を研磨することによって、母材の表面の錆などが除去されて素地調整される。
【０００３】
従来の鋼部材の塗装塗り替え工法（以下、従来技術２という）は、鋼部材の表面の塗装のうち外側の外塗り層を軟化させる軟化工程と、軟化した外塗り層をはく離するはく離工程と、外塗り層のはく離後に露出した既存の錆止め層をブラスト加工する再ブラスト工程とを含む（例えば、特許文献２参照）。この従来技術２では、誘導加熱で鋼部材の表面を加熱して外塗り層を軟化させ、軟化した外塗り層をスクレーパなどによってはく離し、露出した既存の錆止め層をブラスト加工している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2013-116525号公報
【０００５】
【特許文献２】特開2018-015761号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術１，２では、顕著に腐食した鋼材の腐食生成物を除去するためには、素地も削り取る必要があり、作業に大幅な人工とコストを要していた。また、従来技術１，２では、動力工具やブラストなどを用いるため装置が複雑で大型化するとともに、はく離作業中に粉塵などが発生する問題点があった。
【０００７】
この発明の課題は、金属の表面から腐食生成物を簡単に除去することができる腐食生成物の除去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１及び図２に示すように、金属（１）の表面（１ａ）に存在する腐食生成物（Ｒ）を除去する腐食生成物の除去方法であって、前記金属を加熱する加熱工程（＃１１０）を含むことを特徴とする腐食生成物の除去方法（＃１００）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の腐食生成物の除去方法において、前記加熱工程は、650℃以上700℃以下の加熱温度で前記金属を加熱する工程を含むことを特徴とする腐食生成物の除去方法である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の腐食生成物の除去方法において、前記加熱工程は、高周波誘導加熱によって前記金属を加熱する工程を含むことを特徴とする腐食生成物の除去方法である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の腐食生成物の除去方法において、前記加熱工程は、鉄系金属の表面を加熱する工程を含むことを特徴とする腐食生成物の除去方法である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、金属の表面から腐食生成物を簡単に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態に係る腐食生成物の除去方法を概略的に示す模式図である。
【図２】この発明の実施形態に係る腐食生成物の除去方法の工程図である。
【図３】作製した試験体の外観を一例として示す写真である。
【図４】試験体の電気炉による加熱結果であり、（Ａ）は電気炉による加熱状況を示す写真であり、（Ｂ）は加熱温度と腐食生成物の除去割合を示すグラフであり、（Ｃ）は加熱温度毎の腐食生成物の除去状態を示す写真である。
【図５】試験体の高周波誘導加熱による加熱結果であり、（Ａ）は高周波誘導加熱による加熱状況を示す写真であり、（Ｂ）は加熱温度と腐食生成物の除去割合を示すグラフであり、（Ｃ）は加熱温度毎の腐食生成物の除去状態を示す写真である。
【図６】試験体の設置状況と熱電対の貼付位置とを示す概略図であり、（Ａ）は試験体の設置状況を示す写真であり、（Ｂ）は熱電対の貼付位置を示す平面図であり、（Ｃ）は試験体の設置状態を概略的に示す側面図である。
【図７】腐食生成物の除去後の試験体の一例を示す写真であり、（Ａ）は加熱温度400℃のときの試験後の試験体の外観を示す写真であり、（Ｂ）は加熱温度600℃のときの試験後の試験体の外観を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１に示す金属１は、腐食生成物Ｒが生成される基材である。金属１は、例えば、純鉄若しくはケイ素鋼などの鉄、普通鋼若しくは工具鋼などの特殊鋼又は鋳鉄などの鉄系材料である。金属１は、例えば、鉄道車両が走行する線路の下部に空間を確保し、列車の荷重を支持する橋梁などの鋼材である。金属表面１ａは、腐食生成物Ｒが生成される部分である。
【００１５】
腐食生成物Ｒは、金属表面１ａに発生する酸化物又は水酸化物による生成物である。腐食生成物Ｒは、主として大気中に触れている鉄表面に生成する水酸化物又は酸化物を主体とする化合物であり、鉄(Fe)が腐食により水酸化鉄(Fe(OH)2)又は含水水酸化鉄(FeOOH)などの化合物になることで生成されるさびである。腐食生成物Ｒは、金属表面１ａから浸入した水分及び酸素とこの金属表面１ａとの電気化学的な反応によってこの金属表面１ａに生成される。
【００１６】
除去装置２は、金属表面１ａに存在する腐食生成物Ｒを除去する装置である。除去装置２は、金属１を所定温度で所定時間加熱することによって腐食生成物Ｒを金属表面１ａから除去する。除去装置２は、腐食生成物Ｒが広範囲に発生している箇所よりも、腐食生成物Ｒが局所的に発生している箇所で重点的に適用する。除去装置２は、電磁誘導を利用して加熱する高周波誘導加熱装置である。除去装置２は、加熱部２ａと、電源部２ｂは、温度設定部２ｃと、温度検出部２ｄと、制御部２ｅなどを備えている。
【００１７】
加熱部２ａは、金属１を加熱する手段である。加熱部２ａは、交流電流が流れる加熱用コイルであり、高周波誘導加熱によって金属１を加熱する。加熱部２ａは、金属１に電流を誘起する磁界を生成して、金属１と非接触で金属１の内部に渦電流を発生させ、この渦電流と金属１の電気抵抗によりジュール熱を発生させ金属１を急速に自己発熱される。加熱部２ａは、加熱温度が600℃以下であると腐食生成物Ｒが金属１に固着していて除去が不十分であり、加熱温度が600℃を超えると腐食生成物Ｒが金属１から剥離して除去できるが、加熱の際のエネルギー効率の観点から、650℃以上700℃以下の加熱温度で加熱することが好ましい。
【００１８】
電源部２ｂは、加熱部２ａに電力を供給する手段である。電源部２ｂは、金属１に磁界を発生させるための高周波電流を加熱用コイルに供給する高周波電源装置である。温度設定部２ｃは、加熱部２ａの加熱温度を設定する手段である。温度設定部２ｃは、金属表面１ａから腐食生成物Ｒを除去可能な加熱温度に設定し、設定後の加熱温度を設定温度信号として制御部２ｅに出力する。温度検出部２ｄは、金属１の温度を検出する手段である。温度検出部２ｄは、金属１の温度を検出し検出温度を温度検出信号として制御部２ｅに出力する。制御部２ｅは、除去装置２に関する種々の動作を制御する手段である。制御部２ｅは、温度設定部２ｃが設定する設定温度に、温度検出部２ｄが検出した温度が達するまで、電源部２ｂから加熱部２ａに電力が供給されるように、この電源部２ｂを動作制御する。
【００１９】
次に、この発明の実施形態に係る腐食生成物の除去方法について説明する。
図２に示す除去方法＃１００は、金属表面１ａに存在する腐食生成物Ｒを除去する方法である。除去方法＃１００は、金属１を加熱する加熱工程＃１１０と、加熱工程＃１１０後の金属表面１ａから腐食生成物Ｒを除去するためにこの金属表面１ａを研磨する工程である。加熱工程＃１１０では、腐食生成物Ｒが形成されている金属表面１ａに除去装置２を作業者が設置し、除去装置２の温度設定部２ｃを作業者が操作し、加熱温度を例えば650℃以上700℃以下に作業者が設定する。除去工程＃１２０では、加熱工程＃１１０後に、ワイヤブラシなどの研磨工具によって金属表面１ａを作業者が研磨してこの金属表面１ａから腐食生成物Ｒを作業者が除去する。
【００２０】
この発明の実施形態に係る腐食生成物の除去方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、金属１を加熱する加熱工程を含む。このため、動力工具やブラストなどを用いる物理的手法によらず、金属表面１ａの腐食生成物Ｒを迅速かつ簡便に除去することができる。例えば、腐食した鋼材を加熱することによって、鋼材表面に存在する腐食生成物Ｒを簡単に除去することができる。
【００２１】
(2) この実施形態では、650℃以上700℃以下の加熱温度で金属１を加熱する工程を含む。このため、局所的に発生する顕著な腐食箇所の鋼材を加熱することにより、迅速かつ簡便に腐食生成物Ｒを除去することができる。
【００２２】
(3) この実施形態では、高周波誘導加熱によって金属１を加熱する工程を含む。このため、例えば、高周波誘導加熱装置などを使用して鋼材を加熱することにより、迅速かつ簡便に腐食生成物Ｒを除去することができる。
【００２３】
(4) この実施形態では、鉄系金属の表面を加熱する工程を含む。このため、腐食鋼材を加熱することによってこの腐食鋼材の腐食生成物Ｒを簡単に除去することができる。
【実施例】
【００２４】
（試験体）
室内環境試験で作製した腐食鋼板を用いて、腐食生成物除去に対する高周波誘導加熱の適用性を検討するための基礎的実験を実施した。公益財団法人鉄道総合技術研究所の複合サイクル試験機（スガ試験機株式会社製 ISO-3-CY R）を使用して、試験体の表面に腐食生成物を生成した。複合サイクル試験機は、噴霧溶液種や温湿度などの条件を複合的に組み合わせて、鋼材、ゴム、塗膜などの耐久性を評価する装置である。試験体には、JIS G 3101「一般構造用圧延鋼材」に規定されるSS400冷間圧延鋼板を用いた。試験鋼板の寸法は、150×70×3.2mmであり、両面をサンドブラスト処理（表面粗さ：RzJIS30μm）したうえで、片面を腐食させた腐食鋼板を試験体として試験に供した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１は、鋼板の腐食に用いた室内促進腐食条件（１サイクル）である。この室内促進腐食条件（１サイクル）は、「鋼構造物塗装設計施工指針」の附属書Ｃに規定されている鉄道総研式複合サイクル試験を参考にしたものである。この複合サイクル試験を１サイクル実施して、図３に示す腐食鋼板の試験体を作製した。
【００２７】
（腐食生成物の除去試験）
作製した試験体について腐食生成物の除去試験を実施した。腐食生成物の除去試験は、電気炉による加熱方法と、高周波誘導による加熱方法の二種類について実施した。
【００２８】
（電気炉による加熱）
図４（Ａ）に示すように、複合サイクル試験後の試験体を電気炉で加熱し、加熱温度毎の腐食生成物の除去状態を確認した。電気炉による加熱は、室温から目標温度まで約0.2℃/secの加熱条件で試験体を加熱した。腐食生成物の除去程度の評価は、外観観察及び質量変化量から評価した。外観観察は、試験前後の試験体の腐食生成物の状況を確認して評価した。質量変化量は、加熱前の試験体の質量（ａ）、加熱及びワイヤブラシによる腐食生成物の除去後の試験体の質量（ｂ）、ブラストによる腐食生成物の完全除去後の試験体の質量（ｃ）を用いて、腐食生成物の除去割合を（ａ−ｂ）／（ａ−ｃ）により算出し評価した。
【００２９】
図４（Ｂ）は、加熱温度と腐食生成物の除去割合との関係を示すグラフである。図４（Ｂ）に示す横軸は、加熱温度（℃）であり、縦軸は腐食生成物の除去割合（％）である。図４（Ｃ）の上段は加熱前の試験体の外観を示す写真であり、下段は加熱及びワイヤブラシによる腐食生成物の除去後の試験体の外観を示す写真である。図４（Ｃ）に示すように、加熱温度を変えて試験体を電気炉によって加熱し、加熱後の試験体の表面をワイヤブラシによって研磨した。その結果、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、昇温とともに腐食生成物は除去しやすくなるものの、大半が残存していることが確認された。
【００３０】
（高周波誘導による加熱）
図５（Ａ）に示すように、複合サイクル試験後の試験体を高周波誘導加熱で加熱し、加熱温度毎の腐食生成物の除去状態を確認した。高周波誘導による加熱は、室温から目標温度まで約5℃/secの加熱条件で試験体を加熱した。図６（Ａ）（Ｃ）に示すように、試験体の腐食面を下方向にした状態で、高周波誘導加熱用コイルの上にこの試験体を設置し加熱した。図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、試験体中央の熱電対で温度を計測し、試験体の中心温度（TC1）が目標温度（400〜600℃）に達した時点で加熱を終了した。この実施例に係る腐食生成物の除去方法は、塗膜除去作業時とは異なり、局所的な腐食の除去への適用を想定したものであり、加熱される箇所は限定されるため、塗膜除去時の加熱温度と比較して目標温度を高く設定した。なお、高周波誘導加熱用コイルは、試験体と同程度の寸法であるが、中央部分に空隙を有するため、試験体の中心温度（TC1）が試験体の端部温度（TC2）に比べて低くなる傾向がある。実施工時に動力工具を使用せずに腐食生成物を除去することを想定して、目標温度まで試験体を加熱後、ワイヤブラシを用いて腐食生成物を除去した。腐食生成物の除去程度の評価は、電気炉による加熱の場合と同様に、外観観察及び質量変化量から評価した。
【００３１】
図５（Ｂ）は、加熱温度と腐食生成物の除去割合との関係を示すグラフである。図５（Ｂ）に示す横軸は、加熱温度（℃）であり、縦軸は腐食生成物の除去割合（％）である。図５（Ｃ）に示すように、加熱温度を変えて試験体を高周波誘導加熱し、加熱後の試験体の表面をワイヤブラシによって研磨した。ここで、加熱温度は、試験体の内部中心温度で制御した。その結果、図５（Ｃ）に示すように、電気炉よりも高周波誘導加熱のほうが腐食生成物の除去性が高く、図７に示すように加熱温度400℃の試験体と比較して加熱温度600℃の試験体のほうが腐食生成物を除去できており、600℃の場合には大半の腐食生成物を除去可能であることが確認された。図７（Ｂ）に示すように、腐食生成物は試験体の中心付近において比較的多く残存し、試験体の端部のほうがより除去されていることが確認された。図５（Ｂ）に示すように、腐食生成物の除去割合は加熱温度の上昇とともに増加し、試験体の中心温度が600℃を超えた場合に著しく増加して90％程度に達しており、腐食生成物は試験体の温度が650〜940℃となった場合に除去されやすくなることが確認された。その結果、熱による膨張程度が鋼材と腐食生成物とで異なり、界面からの物理的な剥離が生じた、又は加熱により鋼材表面及び腐食生成物の特性が変化し剥離しやすくなったと推定される。以上より、加熱温度が高くなるほど腐食生成物が除去できることが確認された。特に、加熱温度600℃を超えた場合に著しく腐食生成物がより多く除去できることが確認された。
【００３２】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
この実施形態では、高周波誘導加熱によって金属１を加熱する場合を例に挙げて説明したが、高周波誘導加熱以外の加熱方法によって金属１を加熱する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、金属１が鉄系金属である場合を例に挙げて説明したが、鉄系金属以外の導電性材料の表面に存在する腐食生成物を除去する場合についても、この発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  金属
１ａ  表面
２  除去装置
２ａ  加熱部
２ｂ  電源部
２ｃ  温度設定部
２ｄ  温度検出部
２ｅ  制御部
Ｒ  腐食生成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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