(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ金属で形成された水門の扉体と、この水門の扉体より電位的に貴であって耐蝕性に優れたステンレス鋼で形成され、かつ水門の扉体と接するＳＵＳ構成部材が、ローラー、ローラー軸、水密ゴム押さえボルト及びナットであり、近接するＳＵＳ構成部材が水門の扉体を上下動可能に支持する戸当たりとで構成されたアルミニウム製水門であり、少なくとも上記水門の扉体と接する又は近接するＳＵＳ構成部材の接触面には、上記アルミ金属又はアルミ金属との接触電位差の小さい金属からなる被覆金属で形成された防蝕被覆層を設けたことを特徴とする耐蝕性に優れたアルミニウム製水門。
【請求項２】
前記防蝕被覆層を形成する被覆金属は、アルミニウム、アルミニウム合金及び亜鉛から選ばれた１種又は２種以上の混合物である請求項１に記載の耐蝕性に優れたアルミニウム製水門。
【請求項３】
前記防蝕被覆層は、その目付量が１００〜８００ｇ／ｍ2 である請求項１又は２に記載の耐蝕性に優れたアルミニウム製水門。
【請求項４】
前記ＳＵＳ構成部材は、防蝕被覆層を設けた上に、防蝕用の塗装を施した請求項１〜３のいずれかに記載の耐蝕性に優れたアルミニウム製水門。
【請求項５】
前記アルミ構成部材には、亜鉛、アルミニウム或いはこれらの合金、又はマグネシウムからなる犠牲陽極を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の耐蝕性に優れたアルミニウム製水門。
【請求項６】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ金属で形成された水門の扉体と、この水門の扉体より電位的に貴であって耐蝕性に優れたステンレス鋼で形成され、かつ水門の扉体と接するＳＵＳ構成部材が、ローラー、ローラー軸、水密ゴム押さえボルト及びナットであり、近接するＳＵＳ構成部材が水門の扉体を上下動可能に支持する戸当たりとで構成されたアルミニウム製水門を製造するに際し、少なくとも上記水門の扉体と接する又は近接するＳＵＳ構成部材の接触面には、上記アルミ金属又はアルミ金属との接触電位差の小さい金属からなる被覆金属で形成された防蝕被覆層を形成することを特徴とする耐蝕性に優れたアルミニウム製水門の製造方法。
【請求項７】
前記防蝕被覆層は、被覆金属の溶融メッキ処理又は溶射処理によって形成される請求項６に記載のアルミニウム製水門の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、その主たる構成部材がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ金属で形成されているアルミニウム製水門及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムやアルミニウム合金は、その表面の美しさに加えて、加工性や成型性に優れており、しかも、その表面に酸化皮膜が形成されると優れた耐蝕性も付与されることから、アルミニウム製水門として、河口堰や河川からの導水路の水門、或いはダム等の水門において、水門の扉体等として頻繁に使用されている。
【０００３】
そして、このようなアルミニウム製水門の構造は、アルミ金属製の扉体を用い、このアルミ金属製扉体を、ステンレス鋼（主としてＳＵＳ３０４）からなる戸当たりやローラー、更にはローラー軸及び水密ゴムの押さえ部材等によって、上下動可能に支持するように構成したものが一般的である。
【０００４】
このような構造のアルミニウム製水門において、従来から採用されているアルミ金属製扉体等の腐蝕を防止する防蝕方法としては、主としてアルミ金属製扉体に防蝕用の塗装を施す方法が多く用いられている。このアルミ金属製扉体に施される防蝕塗装は、一般に、アルミ金属製扉体を溶剤により洗浄して油脂成分を除去した後、先にエッチングプライマーを塗布してから塩化ゴム系或いはエポキシ系の塗料を塗布することにより行われる。また、アルミ金属製扉体に施される防蝕塗装としては、更に耐候性を考慮して、塩化ゴム系或いはエポキシ系塗料の上にポリウレタン系の塗料を塗布することも行われている。
【０００５】
さらに、アルミニウム製水門の防蝕方法としては、アルミ金属製扉体に亜鉛やアルミニウム、又はマグネシウム等からなる犠牲陽極を取り付け、この犠牲陽極からアルミ金属製扉体の表面に向けて防蝕電流を生じさせることにより、アルミ金属製扉体の表面に局部アノード（腐蝕部分）が生じるのを防止する方法も用いられることがある。
【０００６】
このような防蝕用の塗装や犠牲陽極を用いるアルミニウム製水門の防蝕方法は、特に、アルミニウム製水門が使用される環境が、海水が流れ込む河口堰や海水中のように水の比抵抗が低い環境では、防蝕用の塗装によって異種金属接触腐蝕におけるカソード面積を減少させることによる効果が大きく、又犠牲陽極から流れる防蝕電流も多いため極めて有効であって、アルミニウム製水門に多量のステンレス鋼部材が使用されていたとしても、長期間優れた耐蝕性を期待することができる。
【０００７】
しかしながら、このような防蝕用の塗装や犠牲陽極を用いる防蝕方法においては、アルミニウム製水門と接する水の比抵抗が高い淡水域で使用すると、アルミニウム製水門の扉体とステンレス鋼からなる構成部材との電位勾配が大きく、例え犠牲陽極を用いても、ステンレス鋼からなる構成部材の影響が大きい。そのため、アルミ金属製の水門を孔食電位以下に保つことが難しく、長期的にはアルミ金属製の扉体等とステンレス鋼部材との接触によって、著しい孔食がアルミ金属製の扉体に発生することが、永年の調査・研究から明らかになった。また、干満帯においては、犠牲陽極の防蝕が有効に作用しない場所が存在することも明らかになった。
【０００８】
そこで、アルミニウム製水門に対するステンレス鋼部材の影響を排除するための方法として、ステンレス鋼部材を塗装することによって、異種金属接触腐蝕におけるカソード面積の減少を図ったり、或いはステンレス鋼部材の塗装と犠牲陽極による陰極防蝕を併用することも考えられる。
【０００９】
ところが、ステンレス鋼部材表面の塗装は、ステンレス鋼自体がその表面に不働態皮膜を形成するため耐蝕性を有するが、この不働態皮膜の存在ゆえに塗膜の密着性が低く、且つ陰極防蝕によって生成するアルカリのために、塗膜とステンレス鋼部材の素地の間で”アルカリフクレ”と呼ばれるアルカリの存在による膨潤が生じて、ステンレス鋼部材表面における塗膜の密着性を阻害し、ひいてはステンレス鋼部材の表面に海水又は淡水が浸透することによって、カソード面積の増大に結びつくことが明らかになった。このような状態で、犠牲陽極による陰極防蝕の効果を得るためには、アルミニウム製水門の表面に数十ｃｍ置きに犠牲陽極を配置せざるを得なく、アルミニウム製水門の美観を損ねるばかりでなく、コストアップ要因となる等の大きな問題点が存在する。また、アルミ金属製扉体の表面に数十ｃｍ置きに犠牲陽極を配置した場合には、犠牲陽極として設けた金属片が、アルミ金属製扉体の昇降機能を損ねる恐れもあるという問題点もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、例えば河口堰や河川からの導水路の水門、或いはダム等の水門等のような淡水域や、干満帯のような極めて過酷な条件下でも優れた耐蝕性を示し、長期にわたって腐蝕されることがなく、優れた耐久性を発揮するアルミニウム製水門について鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム製水門の構成部材をアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ金属で形成されたアルミ構成部材と、このアルミ構成部材より電位的に貴であって耐蝕性に優れたステンレス鋼で形成されたＳＵＳ構成部材とで構成し、アルミ構成部材が接するＳＵＳ構成部材の接触面にはアルミ金属又はアルミ金属との接触電位差の小さい金属からなる被覆金属で形成された防蝕被覆層を設けることにより、アルミ金属製のアルミ構成部材の耐蝕性が顕著に向上し、これによってアルミニウム製水門の寿命が顕著に延びることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
従って、本発明の目的は、耐蝕性に優れ、その結果として耐久性に優れて長期間にわたってメンテナンスフリーで使用することができるアルミニウム製水門を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、このように耐蝕性及び耐久性に優れて長期間にわたってメンテナンスフリーで使用することができるアルミニウム製水門の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ金属で形成されたアルミ構成部材と、このアルミ構成部材より電位的に貴であって耐蝕性に優れたステンレス鋼で形成されたＳＵＳ構成部材とで構成されたアルミニウム製水門であり、少なくとも上記アルミ構成部材と接するＳＵＳ構成部材の接触面には、上記アルミ金属又はアルミ金属との接触電位差の小さい金属からなる被覆金属で形成された防蝕被覆層を設けた、耐蝕性に優れたアルミニウム製水門である。
【００１４】
また、本発明は、このような耐蝕性に優れたアルミニウム製水門の製造方法であって、少なくともアルミ構成部材と接するＳＵＳ構成部材の接触面には、例えば溶融メッキ処理又は溶射処理によって、アルミ金属又はアルミ金属との接触電位差の小さい金属からなる被覆金属により防蝕被覆層を形成する、アルミニウム製水門の製造方法である。
【００１５】
本発明において、アルミニウム製水門を構成するアルミ構成部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ金属で形成された構成部材であり、具体的には水門の扉体が挙げられ、また、アルミニウム製水門を構成するＳＵＳ構成部材としては、典型的には戸当たりやローラー、更にはローラー軸及び水密ゴムの押さえ部材としてのボルトやナット等が挙げられる。
【００１６】
本発明においては、少なくとも上記アルミ構成部材と接するＳＵＳ構成部材の接触面には、アルミ構成部材を形成するアルミ金属あるいはこのアルミ金属と接触電位差の小さい金属からなる被覆金属で形成された防蝕被覆層が設けられ、これによってこれらアルミ構成部材とＳＵＳ構成部材とが防蝕被覆層を介して接触するようになっている。
【００１７】
この防蝕被覆層を形成する被覆金属としては、それがアルミ構成部材を形成するアルミ金属と電位的に同じかあるいは接触電位差が極めて小さい電位的に同等であるものがよく、具体的にはアルミ金属そのものであるアルミニウムやアルミニウム合金、亜鉛、マグネシウム、更にはこれらの金属の混合物やシリコン混合物等が挙げられる。
【００１８】
そして、ＳＵＳ構成部材の接触面に形成される防蝕被覆層の目付量は、ＳＵＳ構成部材を形成するステンレス鋼の種類や被覆金属の種類によっても異なるが、通常１００ｇ／ｍ2以上、好ましくは１００〜８００ｇ／ｍ2、より好ましくは２００〜８００ｇ／ｍ2である必要がある。
【００１９】
また、ＳＵＳ構成部材の接触面に被覆金属の防蝕被覆層を設ける方法については、ＳＵＳ構成部材の表面に均一で強固に固着した被覆金属の防蝕被覆層を設けることができれば特に制限されるものではなく、例えば被覆金属の溶融メッキ処理や溶射処理が挙げられる。
【００２０】
被覆金属の溶融メッキ処理は、例えばステンレス鋼上の不動態皮膜を除去するために、ショットブラスト処理後、塩化亜鉛アンモニウム錯塩フラックスへの浸漬処理を行い、更に浴温４５０℃の亜鉛メッキ浴中に浸漬する等のようにして行われ、また、被覆金属の溶射処理は、例えばショットブラスト処理後、ガス式金属ワイヤー溶射機等を用いて素材上に所定の膜厚で吹付け処理を行う等のようにして行われる。
【００２１】
さらに、以上のＳＵＳ構成部材の接触面に被覆金属の防蝕被覆層を設けた上に、アルミニウム製水門等アルミ構成部材に犠牲陽極を設けることは、アルミニウム製水門等アルミ構成部材及び被覆金属層のさらなる耐蝕性向上に有効であり、これらアルミニウム製水門等アルミ構成部材に設ける犠牲陽極として、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等のアルミ金属と電気的に同じかあるいは接触電位差がきわめて小さい金属が挙げられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係るアルミニウム製水門が示されている。
このアルミニウム製水門１は、河口堰や河川からの導水路、或いはダム等の水門が配設される箇所のコンクリート側壁に埋設され、互いに対向する位置に凹溝２ａを有する左右一対のステンレス鋼製の戸当たり（ＳＵＳ構成部材）２と、これら左右一対の戸当たりの凹溝２ａに、左右の両端部が嵌合状態に配置されるアルミ金属製の扉体（アルミ構成部材）３と、このアルミ金属製扉体３の角部近傍にフランジ部を介して水平方向に取り付けられた４本のローラー軸（ＳＵＳ構成部材）４と、これらのローラー軸４に図示しない水密ゴムを介して回転自在に取り付けられた４個のガイドローラー（ＳＵＳ構成部材）５と、図示しない水密ゴムを押さえるボルト及びナットからなる水密ゴムの押さえ部材（ＳＵＳ構成部材）等で構成されている。そして、上記アルミニウム製水門１は、アルミ金属製扉体３を図示しない駆動手段により上下動させることによって、河口堰や河川からの導水路、或いはダム等に設けられた水門を開閉するようになっている。
【００２３】
この実施形態において、ＳＵＳ構成部材である上記戸当たり２と、ローラー軸４と、ガイドローラー５とは、少なくともアルミ構成部材の扉体と接する又は近接するその面に被覆金属の防蝕被覆層が設けられており、これによってアルミ金属製の扉体３に防蝕処理が施され、アルミニウム製水門１に優れた耐蝕性が付与されている。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例１〜４０及び比較例１〜２５に基づいて、本発明を具体的に説明する。
この実施例及び比較例に係るアルミニウム製水門１は、図１に示す構造を有しており、アルミ金属製扉体３には、縦１，０００ｍｍ×横１，０００ｍｍ×厚さ６ｍｍの正方形状のＪＩＳ  Ａ５０８３アルミニウム合金製扉体を用い、このアルミニウム合金製扉体３を、ステンレス鋼製の戸当たり２、ガイドローラー４、ローラー軸４等を構造体として用いて構成されており、ステンレス鋼製部材の材質としてはＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０又はＳＵＳ３０４を用いた。
【００２５】
これらのステンレス鋼製部材のうち、ＳＵＳ４１０又はＳＵＳ４３０を用いた場合には、戸当たり２やガイドローラー５等の構造体の外面全部に、防蝕被覆層として純亜鉛（Ｚｎ）、亜鉛−１５％アルミ合金（Ｚｎ−１５％Ａｌ）、亜鉛−７％アルミ合金（Ｚｎ−７％Ａｌ）、純アルミニウム（Ａｌ）、アルミ−５％シリカ（Ａｌ−５％Ｓｉ）を用い、以下の方法により、所定の目付量の防蝕被覆層を設けた。
【００２６】
戸当たり２やガイドローラー５等の構造体がＳＵＳ４１０又はＳＵＳ４３０の非Ｎｉ系ステンレス鋼である場合には、その表面をショットブラストした後、浴温４５０℃の溶融被覆金属中に浸漬して溶融メッキ処理し、また、戸当たり２やガイドローラー５等の構造体がＳＵＳ３０４のＮｉ系ステンレス鋼である場合には、その表面をショットブラストした後、ガス式金属ワイヤー溶射機を用いて被覆金属の溶射処理を行い、それぞれ所定の防蝕被覆層を形成せしめた。
【００２７】
これらの戸当たり２やガイドローラー５等の構造体で支持されるアルミ金属製扉体３は、上述したように、ＪＩＳ  Ａ５０８３−Ｏ材で縦１，０００ｍｍ×横１，０００ｍｍ×厚さ６ｍｍの大きさのアルミ金属製正方形状板材で形成されており、その全表面には、溶剤で脱脂した後、短曝型エッチングプライマーを１０μｍの厚さに塗布し、更に中塗り塗装として常乾型のエポキシ樹脂塗装を８０μｍ、上塗り塗装として常乾型ポリウレタン塗装を１０μｍの厚さに、それぞれ塗布した。
【００２８】
なお、上記水密ゴムを押さえるボルト及びナットからなる水密ゴムの押さえ部材は、酸洗した後、フラックス処理を行ってから、浴温４５０℃の亜鉛メッキ浴中に浸漬してその表面に防蝕被覆層が設けられた。大気中に曝されることがあるこの部位のステンレス鋼製ボルト及びナットは、２ｇ／ｍ2以上の目付量を有する亜鉛未入化成処理が施されていても長期間の耐蝕性が期待できる。これらの水密ゴムを押さえるボルト及びナットからなる水密ゴムの押さえ部材は、ステンレス鋼が露出しなければ、基本的にはどのような表面処理を施しても良い。ただし、ボルト及びナットは、あまり厚くメッキを施すと、ボルト及びナットの目を埋める恐れがあるため、その時は送電鉄塔等の仕様と同様予め大きめのナットを使用するのが望ましい。また、この水密ゴムの押さえ部材は、強度をあまり必要としないので、アルミ製のボルト及びナットを用いても良い。
【００２９】
また、アルミ金属製扉体３には、図１に示すように、必要に応じて、亜鉛、アルミニウム或いはこれらの合金、又はマグネシウムからなる犠牲陽極６を設けるように構成されている。図１に示すアルミ金属製扉体３は、実験用の小さなものであるため、小さな犠牲陽極６が中央部に１つ設けられている。しかし、実際の河口堰や河川からの導水路の水門、或いはダム等の水門に使用されるアルミ金属製扉体３に犠牲陽極６を設ける場合には、水質環境及び使用されるアルミ金属製扉体３の大きさや形状が異なるため、犠牲陽極６の数や大きさも異なる。この犠牲陽極６は、図２に示すように、アルミ金属製扉体３に所定の間隔をおいて設けるとともに、所定の大きさのものがローラー軸４に固定することによって設けられる。また、アルミ金属製扉体３に犠牲陽極６を設ける場合、当該アルミ金属製扉体３の表面側（水圧側）には、コンクリート製の歩廊等が存在する場合もあり、この犠牲陽極６の出っ張りが扉体３の昇降の妨げとなることがあるため、アルミ金属製扉体３の表面側（水圧側）には、犠牲陽極６を設けないことが多い。そこで、アルミ金属製扉体３に犠牲陽極６を設ける場合には、図２に示すように、アルミ金属製扉体３の裏面側に水平方向に沿って配設される補強用の桁８に、所定の間隔で犠牲陽極６が設けられる。その際、アルミ金属製扉体３の裏面側に配設される補強用の桁８に犠牲陽極６を設ける場合は、図３に示すように、犠牲陽極６に穿設されたボルト孔９にスタッドボルト等によって取付けられるが、異種金属のボルトナットの場合には、パテでボルト孔９を埋めてボルトナットの露出を避ける。
【００３０】
このようにして形成されたアルミニウム性水門１のモデルを、水槽中に設置し、流水道水中に浸漬した（水道水の比抵抗５〜７０００Ω・ｃｍ）。この際の流速は、２０ｃｍ／ｓｅｃとした。予め、この水道水中におけるＪＩＳ  Ａ５０８３−Ｏ材の孔食電位をポテンショスタットを用いて測定したところ、およそ−４８０〜−４５０ｍＶｖｓＳＣＥであった。
尚、図１中、７は扉体３の電位測定位置を示すものである。
【００３１】
そして、上記アルミニウム性水門１のモデルを浸漬後、５年間放置し、３年後及び５年後におけるアルミ金属製扉体３の腐蝕状況を調査し、以下の基準で評価した。結果を表１乃至表３に示す。
◎：アルミ金属製扉体に孔食皆無、△：扉体にわずかに孔食発生、
×：扉体に少ないが深い孔食発生、××：扉体に多数の深い孔食発生
【００３２】
【表１】
0003684820.tif 000002
【００３３】
【表２】
0003684820.tif 000003
【００３４】
【表３】
0003684820.tif 000004
【００３５】
表１及び表２に示す実施例１〜４０、並びに表３に示す比較例１〜２５の結果から明らかなように、本発明の実施例の場合には、いずれもアルミ金属製扉体３の耐蝕性に優れており、長期間にわたってメンテナンスフリーで使用できるアルミニウム製水門であることが判明した。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、耐蝕性に優れ、その結果として耐久性に優れて長期間にわたってメンテナンスフリーで使用することができるアルミニウム製水門を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の実施例に係るアルミニウム製水門を示す構成説明図である。
【図２】  図２は、本発明の実施例に係るアルミニウム製水門を示す構成説明図である。
【図３】  図３は、図２の要部を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１…アルミニウム製水門
２…戸当たり（ＳＵＳ構成部材）
２ａ…凹溝
３…扉体（アルミ構成部材）
４…ローラー軸（ＳＵＳ構成部材）
５…ガイドローラー（ＳＵＳ構成部材）
６…犠牲陽極
【図１】
0003684820.tif 000005
【図２】
0003684820.tif 000006
【図３】
0003684820.tif 000007