(57)【要約】      （修正有）【課題】液化天然ガス気化器の熱交換パネルやヘッダーの使用環境のような環境下でも溶射膜の膨れや剥離が生じ難い（耐膨れ性・耐剥離性に優れた）Al-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材およびその製造方法等を提供する。【解決手段】(1) Al合金部材の表面に厚み：100 μｍ以上の Al-Zn合金溶射膜が形成され、この溶射膜をその断面方向から観察した際に、その最表面から深さ100 μｍまでの領域に観察される気孔面積率が10％以下であることを特徴とするAl-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材、(2) 前記溶射膜被覆Al合金部材の製造方法であって、Al合金部材の表面に Al-Zn合金溶射膜を形成する工程と、前記工程の後に Al-Zn合金溶射膜の表面を機械加工する工程とを有することを特徴とする Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法、(3) 前記製造方法において溶射工程の後に封孔剤を含浸させる工程を有するもの等。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Al合金部材の表面に厚み：100 μｍ以上の Al-Zn合金溶射膜が形成された Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材であって、前記溶射膜をその断面方向から観察した際に、その最表面から深さ100 μｍまでの領域に観察される気孔面積率が10％以下であることを特徴とするAl-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材。
【請求項２】
オープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器の熱交換パネル及び／またはヘッダーの構成部材として用いられた請求項１記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材。
【請求項３】
請求項１または２記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材を製造する Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法であって、Al合金部材の表面に Al-Zn合金を溶射して Al-Zn合金溶射膜を形成する溶射工程と、前記溶射工程の後に Al-Zn合金溶射膜の表面を機械加工する工程とを有することを特徴とする Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法。
【請求項４】
前記溶射工程の後に封孔剤を含浸させる封孔剤含浸工程を有する請求項３記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法。
【請求項５】
前記機械加工工程の後に封孔剤を含浸させる封孔剤含浸工程を有する請求項３または４記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法。
【請求項６】
熱交換パネル及び／またはヘッダーの部材に請求項１または２記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材あるいは請求項３〜５のいずれかに記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法によって製造された Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材が用いられたことを特徴とするオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Al-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材およびその製造方法ならびにオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器に関する技術分野に属するものであり、特には、液化天然ガス気化器の熱交換パネルやヘッダーの使用環境のような環境下でも膨れや剥離が生じ難い（耐膨れ性・耐剥離性に優れた） Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材およびその製造方法に関する技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（以下、LNG ともいう）は、通常低温高圧の液体状態で移送、貯蔵され、使用時には事前に気化される。この気化に際し、大量のLNG を気化させるために、従来からオープンラックベーパライサー（以下、ORV ともいう）が用いられている。このORV は熱交換器の一種であり、海水との熱交換により、LNG を加熱・気化させるものである。即ち、海水は散水ノズルからトラフに溜められ、その両側縁部からパネル（伝熱管）の外側を濡らしながら垂下し、一方、前記パネル（伝熱管）に送られたLNG は前記海水との熱交換によって加熱され、前記パネル（伝熱管）内で気化される。
【０００３】
このORV 用部材、特にパネル（伝熱管）用部材には、熱伝導性が良く、伝熱面積をかせぐための複雑形状に加工しやすく、溶接性も良いJIS 3203等のAl合金が用いられている。しかし、元来Al合金は海水に浸漬された状態では腐食しやすく、一旦浸食が始まると、浸食部分が集中的に侵され、いわゆる孔のあく孔食を受けやすいという欠点がある。
【０００４】
このため、従来から、前記用途に用いられるAl合金を対象として、防食処理が盛んに研究され、現在では犠牲防食作用を利用した防食方法がその主流を占めている。この犠牲防食は、Al合金からなる母材合金の表面を、母材合金よりも腐食しやすい金属、即ち、母材合金よりも海水中の腐食電位が卑なイオン化傾向の高い合金で被覆するものである。このことにより、当初は被覆合金の被覆作用により母材合金が海水と直接接触ぜずに耐食性が保たれ、また、被覆合金の一部が剥がれて母材合金が露出し海水と直接接触するようになっても、残った被覆合金の犠牲防食作用により、母材合金の長期耐食性を保証するものである。
【０００５】
従来、この犠牲防食作用を有する被覆合金として、AlとZnとの合金が公知であり、Al-2%Zn 、Al-3%Zn などの合金が使用されている。この合金の母材合金への被覆の仕方としては、例えば、特開平5-164496号公報記載のように、溶射法等により、Al-Zn 合金をクラッドし、表面保護の長期間化を図る方法も提案されている。
【０００６】
また、犠牲防食作用を更に強化する目的で、更に微量のHg、Sn、In、Ga、Cdを含有したAl-Zn 被覆合金、あるいはZn含有量を3.5 〜85.0% とした Al-Zn被覆合金が、特開平6-317392号公報において提案されている。この技術は、Zn含有量を高めるとともに、前記微量元素を加えているため、前記Al-2%Zn 、Al-3%Zn 等の被覆合金よりも、犠牲防食作用を更に強化することができる。
【特許文献１】特開平5-164496号公報
【特許文献２】特開平6-317392号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ORV （オープンラックベーパライザー）は近年益々高効率化が図られており、装置的に大型化乃至連続長時間運転化する傾向にある。このため、ORV を構成する部材の大型化による落下海水の流速増大や連続長時間化の運転に耐える、より長時間の耐食性等の耐久性や信頼性が必要となる。ところが、一般に、 Al-Zn溶射皮膜はZnが添加されているものの、Alの作用で表面が不働態化しやすい。従って、溶射皮膜に存在する孔欠陥を経由してAl合金母材との界面欠陥部に水が浸入した場合は、溶存酸素が不足して電位が低くなる界面欠陥部の活性面と、溶射皮膜最表面の電位が高くなる不働態部との間で電池（酸素濃淡電池）が形成され、界面部が優先溶解して界面破壊に至り、溶射膜の膨れや剥離の発生に至ってしまう。
【０００８】
このような溶射皮膜の孔欠陥の経由による水の浸入を防ぐため、溶射皮膜付与後に封孔剤を含浸させることが行なわれているが、封孔剤の孔内部への浸透が不十分であることから、満足な特性が得られていない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、液化天然ガス気化器の熱交換パネルやヘッダーの使用環境のような環境下でも溶射膜の膨れや剥離が生じ難い（耐膨れ性・耐剥離性に優れた）Al-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材およびその製造方法ならびに熱交換パネルやヘッダーの部材の耐久性に優れたオープンラックベーパライザー型 LNG気化器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。本発明によれば上記目的を達成することができる。
【００１１】
このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、Al-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材およびその製造方法ならびにオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器に係わり、これは請求項１〜２記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材（第１〜２発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材）、請求項３〜５記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法（第３〜５発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法）、請求項６記載のオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器（第６発明に係るオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器）であり、それは次のような構成としたものである。
【００１２】
即ち、請求項１記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材は、Al合金部材の表面に厚み：100 μｍ以上の Al-Zn合金溶射膜が形成された Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材であって、前記溶射膜をその断面方向から観察した際に、その最表面から深さ100 μｍまでの領域に観察される気孔面積率が10％以下であることを特徴とするAl-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材である〔第１発明〕。
【００１３】
請求項２記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材は、オープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器の熱交換パネル及び／またはヘッダーの構成部材として用いられた請求項１記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材である〔第２発明〕。
【００１４】
請求項３記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法は、請求項１または２記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材を製造する Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法であって、Al合金部材の表面に Al-Zn合金を溶射して Al-Zn合金溶射膜を形成する溶射工程と、前記溶射工程の後に Al-Zn合金溶射膜の表面を機械加工する工程とを有することを特徴とする Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法である〔第３発明〕。
【００１５】
請求項４記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法は、前記溶射工程の後に封孔剤を含浸させる封孔剤含浸工程を有する請求項３記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法である〔第４発明〕。
【００１６】
請求項５記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法は、前記機械加工工程の後に封孔剤を含浸させる封孔剤含浸工程を有する請求項３または４記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法である〔第５発明〕。
【００１７】
請求項６記載のオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器は、熱交換パネル及び／またはヘッダーの部材に請求項１または２記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材あるいは請求項３〜５のいずれかに記載の Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法によって製造された Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材が用いられたことを特徴とするオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器である〔第６発明〕。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、液化天然ガス気化器の熱交換パネルやヘッダーの使用環境のような環境下でも溶射膜の膨れや剥離が生じ難い（耐膨れ性・耐剥離性に優れた）Al-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材が得られる。
【００１９】
即ち、本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材によれば、液化天然ガス気化器の熱交換パネルやヘッダーの使用環境のような環境下でも溶射膜の膨れや剥離が生じ難く、優れた耐膨れ性・耐剥離性を得ることができる。
【００２０】
本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法によれば、このような本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材を得ることができる。
【００２１】
本発明に係るオープンラックベーパライザー型液化天然ガス気化器によれば、熱交換パネルやヘッダーの部材の耐久性を向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、下記知見が得られた。即ち、 Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の Al-Zn合金溶射膜の厚みが100 μｍ以上であると共に、該溶射膜をその断面方向から観察した際に、その最表面から深さ100 μｍまでの領域に観察される気孔面積率が10％以下である場合は、 LNG（液化天然ガス）気化器の熱交換パネルやヘッダーの使用環境のような環境下（流動海水環境下）でも、溶射皮膜の孔欠陥の経由による水の浸入を防止し得、このため酸素濃淡電池（溶射皮膜表面と界面欠陥部とで形成されるもの）の形成を抑制し得、ひいては界面部の優先溶解による界面破壊の発生を防止し得、このため溶射膜の膨れや剥離が生じ難い（耐膨れ性・耐剥離性に優れている）ことが判明した。
【００２３】
本発明は、かかる知見に基づき完成されたものである。このようにして完成された本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材は、Al合金部材の表面に厚み：100 μｍ以上のAl-Zn 合金溶射膜が形成された Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材であって、前記溶射膜をその断面方向から観察した際に、その最表面から深さ100 μｍまでの領域に観察される気孔面積率が10％以下であることを特徴とするAl-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材である。この Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材は、液化天然ガス気化器の熱交換パネルやヘッダーの使用環境のような環境下でも溶射膜の膨れや剥離が生じ難く、耐膨れ性・耐剥離性に優れている。
【００２４】
なお、気孔面積率とは、気孔の面積率のことであり、より具体的には、観察する断面の領域Ｒの面積をＡ、この領域Ｒに観察される気孔の面積（複数個の場合は各々の面積の合計）をＢとすると、100 ×Ｂ／Ａのことである。気孔は、溶射膜での孔（穴）であり、この孔に封孔剤が充填されて封孔されても、この個所は気孔という（表現する）ものとしている。従って、気孔面積率での気孔には、このように封孔剤が充填されて封孔されたものも対象として含まれる。
【００２５】
Al-Zn 合金溶射膜（以下、溶射膜ともいう）の最表面から深さ100 μｍまでの領域での気孔面積率は、例えば次のようにして求める。即ち、図１、２（SEM 観察像）に示すように、溶射膜の約１mm×１mm四方を150 〜160 倍程度の倍率にて断面観察した像において、溶射膜の最表面に接する100 ×100 μｍの領域をSEM 観察像の全領域に設定し、各々の100 μｍ×100 μｍの領域で観察される気孔の面積率を求め、これを相加平均することにより求める。
【００２６】
気孔面積率（気孔率の面積率）の算定は、例えば、次のようにして行う。即ち、SEM 像中の100 μｍ×100 μｍの該当領域画像をCCD 撮像素子に映して、512 ×480 の画素（24万画素）に分割し、更に各画素毎に0 〜255 の256 段階の階調（明るさの度合い）に分割する。この階調分割において、溶射膜部の階調値と気孔中心部の階調値の中間値を溶射膜と気孔の境界と定義し、この情報から気孔部と溶射膜部の面積比を判定する。画像処理装置としては、キーエンス社の高速・高精度画像処理システムXV-1000 （プログラム不要のVision Tree System）等が推奨される。
【００２７】
気孔部面積率の測定精度を高くするため、観察倍率は100 倍以上が推奨される。図１はAl-Zn 合金溶射膜（溶射したままのもの）についてのSEM 観察像の例であり、ほとんどの領域で気孔が観察されており、気孔面積率が高い。これに対し、図２は溶射により形成されたAl-Zn 合金溶射膜の表面をグラインダーで機械加工したものについてのSEM 観察像の例であり、溶射膜の深部では多くの気孔が観察されているが、最表面から深さ100 μｍまでの領域ではグラインダー加工により機械的に気孔が封じられており、気孔面積率が極めて小さい。
【００２８】
本発明に係るAl-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材において Al-Zn合金溶射膜の最表面から深さ100 μｍまでの領域に観察される気孔面積率を10％以下としているのは、10％超とした場合には耐膨れ性・耐剥離性が低下して不充分となるからである。
【００２９】
この気孔面積率：10％以下という要件は、溶射膜の一部で局所的に達成しても意味がなく、できるだけ対象となる溶射膜被覆面全体で達成していることが望ましい。このため、できるだけ多くの断面について気孔面積率を求めることが望ましい。例えば、溶射膜の対象領域から無作為に１０点以上サンプルを抽出して、各々の断面観察像において気孔面積率を求めることが望ましい。この場合、これらの気孔面積率の相加平均が10％以下を満たしていればよい。
【００３０】
上記気孔面積率は小さいほど外環境からの水の浸入が起こり難く、耐膨れ性・耐剥離性がより向上することから、上記気孔面積率は６％以下であることが望ましく、更に２％以下であることが望ましい。
【００３１】
溶射膜の孔欠陥を完全にゼロにすることは困難であるが、孔欠陥密度が小さいほど外環境からの水の浸入がより確実に遮断され、耐膨れ性・耐剥離性がより向上するので、孔欠陥密度はできるだけ小さくすることが望ましい。
【００３２】
本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材において Al-Zn合金溶射膜の厚みを100 μｍ以上としているのは、100 μｍ未満とした場合は溶射膜自身の腐食代が不足し、容易に母材のAl合金部材が露出するようになり、耐食性が低下して不充分となるからである。なお、溶射膜の欠陥密度が同じであるならば、溶射膜が厚いほど外環境遮断能は高まるため、溶射膜の厚さは150 μｍ以上であることが望ましく、更に200 μｍ以上であることが望ましい。しかしながら、溶射膜が厚すぎると、溶射膜の残留圧縮応力が膜厚増加分だけ累積され、大きな界面破壊力が発生して剥離しやすくなる。この防止の点から、溶射膜の厚さは２mm以下であることが望ましく、更に1.5mm 以下とすることが望ましく、１mm以下とすることは更に望ましい。
【００３３】
Al-Zn 合金溶射膜のZn組成は特には限定されず、ほぼ全ての範囲で適用可能であるが、Zn：0.5 質量％未満の場合はアルミ母材に対する溶射膜の犠牲防食性が不足するので、Zn：0.5 質量％以上とすることが望ましく、更にZn：１質量％以上とすることが望ましく、Zn：1.5 質量％以上とすることは更に望ましい。また、Zn：85質量％超の場合は犠牲防食効果は十分得られるが、溶射膜が早期に溶解して皮膜寿命が短かくなるので、Zn：85質量％以下とすることが望ましく、更にZn：70質量％以下とすることが望ましく、Zn：60質量％以下とすることは更に望ましい。
【００３４】
Al-Zn 合金溶射膜の最表層の孔欠陥を消滅させると、外環境からの水の浸入を阻止することができ、ひいては耐膨れ性・耐剥離性を向上させることができる。このような溶射皮膜を得るには、溶射によりAl-Zn 合金溶射膜を形成した後、この溶射膜の表面を機械加工により塑性変形させることが有効である。
【００３５】
そこで、本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法は、Al合金部材の表面に Al-Zn合金を溶射して Al-Zn合金溶射膜を形成する溶射工程と、前記溶射工程の後にAl-Zn 合金溶射膜の表面を機械加工する工程とを有することを特徴とする Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材の製造方法としている〔第３発明〕。
【００３６】
この製造方法によれば、Al-Zn 合金溶射膜表面の機械加工の際に表面層が塑性変形し、最表層の孔欠陥が消滅ないしは低減するので、外環境からの水の浸入が起こり難くて、溶射膜の膨れや剥離が生じ難く、優れた耐膨れ性・耐剥離性を有する Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材を得ることができる。
【００３７】
上記機械加工の方法としては、表面層を塑性変形させる要素が含まれているものであればよい。例えば、ショットピーニング、グラインダー研削、ウォータージェットピーニング、レーザーピーニング等が好適に適用することができる。
【００３８】
ショットピーニングの条件は、用いる硬球の直径や噴出速度により様々な最適値が考えられるが、どのような条件で実施したとしても、本発明に係る溶射膜の気孔面積率を満たすことができればよい。なお、耐膨れ性・耐剥離性の確保という点から、溶射膜の初期膜厚より50μｍ以上膜厚が薄くなる程度に実施することが推奨される。
【００３９】
また、グラインダーの条件も、用いる研削冶具により様々な最適値が考えられるが、どのような条件で実施したとしても、本発明に係る溶射膜の気孔面積率を満たすことができればよい。なお、耐膨れ性・耐剥離性の確保という点から、溶射膜の初期膜厚より150 μｍ以上膜厚が薄くなる程度に実施することが推奨される。
【００４０】
ORV の熱交換パネルやヘッダーに適用する場合は、上記ショットピーニングやグラインダー等による機械加工後の残留膜厚を適切に制御するのは困難であるが、これを注意深く制御していくことが、大切である。残留膜厚が100 μｍを下回ると、溶射膜自身の腐食代が不足し、早期にアルミ母材が海水に露出するようになるため、残留膜厚が100 μｍ以上となるようにすることが必要であり、さらに残留膜厚は150 μｍ以上であることが望ましく、更に200 μｍ以上であることが望ましい。
【００４１】
ショットピーニングやグラインダーにより薄くなりすぎることを防ぐために、溶射膜を厚目につけておくことも考えられるが、残留膜厚が1000μｍ（１ｍｍ）を超えると、膜応力による剥離助長が生じるため、残留膜厚は1000μｍ以下となるようにすることが望ましく、更に800 μｍ以下とすることが望ましく、600 μｍ以下にすることは更に望ましい。これらのことからわかるように、膜厚範囲にはあまり余裕が無い。
【００４２】
残留膜厚が100 〜1000μｍの範囲に入るように、特に、局部的に薄すぎる部位が発生しないようにするには、ショットピーニングやグラインダー研削処理をしながら、適宜、部位毎に、超音波膜厚計等で膜厚をモニターすることが重要である。
【００４３】
Al-Zn 合金溶射膜の表面を機械加工する前に該溶射膜に封孔剤を含浸させ、しかる後、機械加工するようにすると、機械加工による封孔部と深部の封孔剤含浸部で２重にブロックされるため、より一層耐膨れ性・耐剥離性を向上させることができる〔第４発明〕。
【００４４】
Al-Zn 合金溶射膜の表面を機械加工した後、封孔剤を含浸させると、機械加工で封じきれなかった孔欠陥を埋めることができ、より一層耐膨れ性・耐剥離性を向上させることができる〔第５発明〕。
【００４５】
上記封孔剤としては、一般に用いられている封孔剤でよいが、Al-Zn 系合金溶射膜への浸透性に優れた高分子エポキシ樹脂のSAクリア（神東塗料株式会社製）を溶射膜表面に１回以上塗布することが推奨される。
【００４６】
本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材は、流動海水環境下でも溶射膜の膨れや剥離が生じ難く、耐膨れ性・耐剥離性に優れているので、ORV 型LNG 気化器の熱交換パネル及び／またはヘッダーの構成部材として好適に用いることができ、それらの耐久性を向上することができる〔第２発明〕。熱交換パネル及び／またはヘッダーの部材に本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材が用いられたORV 型LNG 気化器は、前記部材の耐久性に優れたものとなる〔第６発明〕。
【００４７】
本発明において、Al合金部材（ Al-Zn合金溶射膜が被覆される基材）の組成、形状などは限定されず、Al-Zn 合金溶射膜被覆Al合金部材の用途によって選定すればよい。 Al-Zn合金溶射膜での Al-Zn合金の組成は、前述のように限定されず、用途によって選定すればよい。また、この Al-Zn合金は、Al及びZnを含有するものであり、Al及びZnのみを含有することに限定されず、必要に応じてAl及びZn以外の元素を含有することができ、また、不純物を含むことができる。それ故に、このAl-Zn 合金は Al-Zn系合金ともいうことができる。
【実施例】
【００４８】
本発明の実施例および比較例を以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４９】
Al合金板（A5083 ）を200 mm×200 mm×５mm（厚み）のサイズで準備し、このAl合金板の片面に、Al-2質量％（以下、% という）Zn合金を溶射してAl-2%Zn 合金溶射膜を被覆した。この溶射膜の厚みは、以下に述べる機械加工による厚み減少を考慮し、後述の表１の No.１、２の機械加工をしないものは250 μｍ、 No.３は300 μｍ、 No.４は400 μｍ、 No.５は300 μｍ、 No.６、７、８、９は350 μｍを狙い値として成膜した。
【００５０】
次に、上記溶射膜被覆後のAl合金板（Al-2%Zn 合金溶射膜被覆Al合金板）に、表１に示す No.２〜９の処理を施した。このとき、処理枚数（ｎ数）は各々１１枚とした。即ち、各 No.の処理毎に１１枚ずつ処理を施した。なお、表１において、 No.１のものは、非処理材、即ち、上記Al-2%Zn 合金溶射膜被覆Al合金板（溶射のままのもの）である。○印は○印の上の欄に記載の処理がなされたことを示すものである。例えば、 No.２のものは溶射後に封孔剤含浸処理のみがなされたものであり、 No.４のものは溶射後にグラインダー研削を10秒間施工する処理のみがなされたものであり、 No.７のものは溶射後に封孔剤含浸処理をし、更にショットピーニングを60秒間施したものであり、 No.９のものは溶射後に封孔剤含浸処理をし、次にショットピーニングを60秒間施す処理をし、この後、封孔剤含浸処理をしたものであることを示すものである。
【００５１】
上記 No.３〜９の処理後のAl-2%Zn 合金溶射膜被覆Al合金板の溶射膜の厚みは、250 μｍを狙い値とした。Ｎ数１１枚の間でバラツキがあるが、全て200 〜 300μｍの範囲に入るようにした。なお、 No.１の溶射膜の厚みは溶射のままの厚み（狙い値250 μｍ）であり、 No.２の処理後の溶射膜の厚みは溶射のままのものと同様の厚み（狙い値250 μｍ）であり、これらの厚みは全て200 〜 300μｍの範囲に入っている。
【００５２】
〔溶射膜の気孔面積率の計測〕
上記 No.２〜９の処理後のAl-2%Zn 合金溶射膜被覆Al合金板（以下、Al-2%Zn 合金溶射膜被覆Al合金板を溶射膜被覆Al合金板という）、及び、 No.１の溶射膜（Al-2%Zn 合金溶射膜）被覆Al合金板（溶射のままのもの）について、溶射膜の最表面から深さ100 μｍまでの領域での気孔面積率を計測した。このとき、それぞれ１枚づつを計測用の試験片として供した。この計測は次のようにして行った。即ち、計測用試験片の200 mm×200 mmの領域からまんべんなく１０箇所を切り出し、溶射膜の断面を図１、２の例と同様にSEM 観察し、各々溶射膜の最表面から深さ100 μｍまでの領域に観察される気孔面積率を求めた。そして、この値（１０点の値）の平均値を求め、これを溶射膜の最表面から深さ100 μｍまでの領域での気孔面積率とした。
【００５３】
〔膨れ剥離試験〕
上記 No.２〜９の処理後の溶射膜被覆Al合金板、及び、 No.１の溶射膜被覆Al合金板（溶射のままのもの）について、膨れ剥離試験を行った。このとき、それぞれ１０枚を試験片として供した。この試験は次のようにして行った。即ち、試験片を、20℃，ｐH8.2，流速３ｍ／秒の人工海水に３ヶ月間浸漬する試験を行い、この暴露試験後の試験片について溶射膜が内側になるように曲げ加工をして溶射膜に圧縮応力を付与したときに発生する溶射膜の膨れ剥離発生状況を観察し、溶射膜の膨れ剥離の面積率を調べた。そして、この値（１０枚の値）の平均値を求め、これを溶射膜の膨れ剥離面積率とした。
【００５４】
〔結果〕
前述の溶射膜の最表面から深さ100 μｍまでの領域での気孔面積率（以下、気孔面積率という）の計測の結果、及び、膨れ剥離試験の結果を表２に示す。
【００５５】
表２からわかるように、 No.１の溶射膜被覆Al合金板（溶射のままのもの）は、気孔面積率は21.6％であり、膨れ剥離面積率は48.5％である。
【００５６】
No.２の処理後の溶射膜被覆Al合金板は、気孔面積率（以下、気孔率ともいう）は22.4％であり、上記 No.１の溶射膜被覆Al合金板（溶射のままのもの）の場合とほぼ同じであるが、気孔中に封孔剤が含浸されているので、膨れ剥離面積率は22.3％まで改善されている。現状はこの仕様でORV 型LNG 気化器の熱交換パネルやヘッダーの構成部材として適用されているが、さらなる特性向上が求められている。
【００５７】
No.３の処理後の溶射膜被覆Al合金板は、溶射後にグラインダー研削を１秒間だけ施工したものであるが、気孔率が12.4％まで小さくなり、膨れ剥離面積率も23.5％まで改善されており、現状仕様と同等の特性が、封孔剤を使用せずに得られている。
【００５８】
No.４の処理後の溶射膜被覆Al合金板は、溶射後にグラインダー研削を10秒間施工したものであり、気孔率が9.6 ％まで小さくなり、膨れ剥離面積率は5.7 ％まで改善されている。これはORV 型LNG 気化器の熱交換パネルやヘッダーの構成部材として現状仕様よりも好適に用いることができるレベルである。このことからわかるように、気孔率が10％以下になるとORV 型LNG 気化器の熱交換パネルやヘッダーの構成部材として現状仕様よりも好適に用いることができるものが得られる。
【００５９】
No.５、６の処理後の溶射膜被覆Al合金板は、溶射後にショットピーニングを30秒間、60秒間処理したものであり、気孔率は5.8 ％、1.7 ％と更に小さくなり、膨れ剥離面積率も3.5 ％、 2.3％と更に改善される。このことからわかるように、気孔率は６％以下であることが望ましく、更に２％以下とすることが望ましい。このように気孔率が小さい場合は、ORV 型LNG 気化器の熱交換パネルやヘッダーの構成部材として、より好適に用いることができるものとなる。
【００６０】
No.７の処理後の溶射膜被覆Al合金板は、溶射後に封孔剤を含浸してからショットピーニングを60秒間施したものである。気孔率は上記 No.６の場合とほぼ同等であるが、封孔剤効果とショットピーニング効果の相乗効果によって膨れ剥離面積率が0.7 ％まで改善された。
【００６１】
No.８の処理後の溶射膜被覆Al合金板は、ショットピーニングを60秒間施した後に封孔剤を含浸させたものである。気孔率は No.６、７の場合と同等であるが、ショットピーニング効果と封孔剤効果との相乗効果によって膨れ剥離面積率が0.8 ％まで改善された。
【００６２】
No.９の処理後の溶射膜被覆Al合金板は、溶射後に封孔剤を含浸してからショットピーニングを60秒間施し、この後、さらに封孔剤を含浸させたものである。気孔率は No.６、７、８の場合と同等であるが、封孔剤効果が２重に高まり、膨れ剥離面積率が0.2 ％まで改善された。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
【表２】
2006183087.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る Al-Zn合金溶射膜被覆Al合金部材は、流動海水環境下でも溶射膜の膨れや剥離が生じ難く、耐膨れ性・耐剥離性に優れているので、ORV 型LNG 気化器の熱交換パネルやヘッダーの構成部材として好適に用いることができ、それらの耐久性を向上することができて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】Al-Zn 溶射膜被覆Al合金材（溶射したままのもの）についての断面の状態を示す図である。
【図２】Al-Zn 溶射膜被覆Al合金材（溶射後、Al-Zn 溶射膜表面をグラインダー加工したもの）についての断面の状態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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