(57)【要約】【課題】塗布液が溶射膜のボイドに容易に侵入することができ、ボイドを充填し乾燥硬化する際に隙間を生じる程の体積収縮がなく、溶射面に濡れ性が良くて、乾燥硬化時に割れ、ひび等の塗膜欠陥を生じることなく、バリアー効果によって金属溶射面を腐食環境から保護できる金属溶射面の防食方法を提供する。【解決手段】亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、ケイ酸アルカリ（Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２）〔但し、式中Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは、１乃至５である。〕を主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする金属溶射面の防食方法、並びに、亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする金属溶射面の防食方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、ケイ酸アルカリ（Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２）〔但し、式中Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは、１乃至５である。〕を主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする金属溶射面の防食方法。
【請求項２】
亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする金属溶射面の防食方法。
【請求項３】
亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布して、溶射膜中の小空間を充填することを特徴とする金属溶射面の防食方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属溶射面の防食方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重防食仕様として実施している亜鉛／アルミ擬合金溶射或いは一般的に行われている亜鉛溶射、アルミ溶射などには防食性を向上させるために有機高分子材料等で封孔処理を行う。金属溶射は溶融した金属をエアーで細分化し被塗物に付ける方法であるが、このときボイドと称する小空間を生じる。
【０００３】
環境中で実用したとき、この小空間は腐食の要因である塩分、水分を貯留させるので極端に言えば腐食要因を抱え込んだまま、皮膜として存在している。
【０００４】
従って、実用中早期に溶融金属の腐食生成物が表面に生成し、防食のために施工した皮膜は腐食の過程を経ていくことになる。
【０００５】
環境における腐食要因が少ない時、腐食は緩やかに進行するので、腐食生成物はボイドを埋め尽くして緻密な防食層を形成するが、腐食要因が多い環境では安定防食層を作ることができずに継続的に腐食が進行する。
【０００６】
封孔処理はこれを防ぐために予めボイドに有機高分子などを浸透させて小空間を埋めてしまい、腐食要因が貯留し得ない処置をする作業である。
【０００７】
封孔処理材としては有機高分子、無機ガラス、無機水系ガラスなどが使用されている。
【０００８】
いずれも物理的に小空間（ボイド）に侵入し固化することで穴埋めするものである。
【０００９】
一般に、ボイドなどの小空間へは有機高分子などは、粘度、粘性及び乾燥性が邪魔をして侵入しきれない。また、侵入しやすい粘度に調整した場合は多くの揮発成分を必要とするので必然的に低固形分になる。このためにボイドに充填できても肉やせによる隙間を生じやすく、結果として数回の封孔処理を行わなければ所定の効果が発揮できない。
【００１０】
水ガラスと称する無機ガラス成分の場合は高固形分の割には粘度が低く強アルカリ性なので亜鉛、アルミなどの表面を溶解し良好な濡れ性を発揮して侵入しやすく且つ高固形分を活かしてボイドへの充填効果も期待できる。
【００１１】
しかし、時間が経てば内部からひび割れを起こし、表面との附着性が低下し、剥落する問題点があり、封孔材としては欠陥を生じやすい材料である。
【００１２】
また、アルキルシリケートの様なガラス成分も使用することができる。但し、このような材料は粘度が低いのでボイドへの侵入は容易であるが、通常使用されるアルキルシリケートは低固形分であり、多くの揮発成分を含有している。塗布後はこれらの揮発成分の離脱による体積収縮と、加水分解してアルコール成分を放出して架橋する機構による体積収縮が重なり、乾燥硬化時に大きな体積収縮が起こることは避けられない。このためこのようなガラスは割れ、ひび等がない正常な膜を形成するのに膜厚制限があり、ボイドのような充填厚みでの正常な成膜は望むべくもなく、単に表面に塗布された場合でも膜厚によっては硬化後に割れが起こり、封孔処理の意味がなくなるものである。
【００１３】
亜鉛金属面などの金属素材を対象としたものではないが、ケイ酸アルカリ水溶液を石造材料中に浸透させ、アンモニウムイオンの存在下にハロゲンイオンを触媒として、石造材料中のカルシウム、マグネシウム及びアルミニウムを、ケイ酸カルシウムを主体とするケイ酸アルカリ中のアルカリ金属とイオン置換反応させて生成するケイ酸カルシウムを主体とするケイ酸塩及びコロイドケイ酸を、上記石造材料中の孔の中に析出充填させて無孔化する多孔質材料の改質方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特公平７−１０７５０号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、少ない労力で塗布ができ、塗布液が溶射膜のボイドに容易に侵入することができ、ボイドを充填し乾燥硬化する際に隙間を生じる程の体積収縮がなく、溶射面に濡れ性が良くて、乾燥硬化時に割れ、ひび等の塗膜欠陥を生じることなく、バリアー効果によって金属溶射面を腐食環境から保護でき、しかも、環境に負荷を与えず、着色が可能な材料を用いた金属溶射面の防食方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題は、特定の塑性のケイ酸アルカリ水溶液を塗布することで金属亜鉛、金属アルミ及びそれらの酸化物、水酸化物と反応させ、不溶性の錯塩を作り以後、腐食環境下にあっても腐食を抑制する作用によって解決できることを見出した。
【００１７】
即ち、本発明の金属溶射面の防食方法は、亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、ケイ酸アルカリ（Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２）〔但し、式中Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは、１乃至５である。〕を主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の金属溶射面の防食方法は、亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の金属溶射面の防食方法は、亜鉛、アルミ、及び亜鉛／アルミ擬合金から選択される金属溶射面に、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布して、溶射膜中の小空間を充填することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に使用されるケイ酸アルカリは、Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２なる一般式で表され、式中ＭはＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは１乃至５である。ｎは整数でなくてもよい。ケイ酸アルカリは水溶液として使用され、その濃度はＭ２Ｏ・ｎＳｉＯ２が１０乃至５０重量％の範囲が好ましい。濃度が１０重量％未満では、反応で生成する亜鉛やアルミニウム水酸化物錯塩等の生成が不十分であり、また５０重量％を越えると、水溶液の粘度が増加して亜鉛やアルミニウムの白錆内部まで浸透し難くなり、いずれも本発明の目的が達せられないため好ましくない。このケイ酸アルカリ水溶液には、亜鉛やアルミニウム溶射面及び亜鉛やアルミニウムの白錆中への水溶液の濡れ、浸透拡散を促進するため、アルコールを添加することができる。
【００２１】
本発明において、亜鉛やアルミニウム及び亜鉛やアルミニウムの白錆中の、金属亜鉛やアルミニウム、亜鉛やアルミニウム酸化物、亜鉛やアルミニウム水酸化物と、ケイ酸アルカリ中のアルカリ金属とのイオン置換反応には、活性化剤としてのアンモニウムイオンの存在と、触媒としてのハロゲンイオンとが必要である。アンモニウムイオン源としては、例えば塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム等の無機塩類が好ましく、その添加量はケイ酸アルカリ水溶液の総量に対して０．０１乃至１．０モル／Ｋｇの範囲が好ましい。また、ハロゲンイオン触媒としては、塩素イオン又はフッ素イオンが好ましく、そのイオン源としては、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属の塩化物及びフッ化物が好適である。使用量は、ケイ酸アルカリ水溶液の総量に対して０．０１乃至１．０モル／Ｋｇの範囲が好ましい。ハロゲンイオンの使用量が０．０１モル／Ｋｇ未満では触媒としての効果が不十分で、本発明の目的を完全に達成することができない。また、その使用量が１．０モル／Ｋｇを越えても特に差し支えはないが、薬剤の無駄となる。
【００２２】
以下、上記反応を理論式により説明する。
【００２３】
Ｚｎ→［Ｚｎ（ＯＨ）４］２−、［Ｚｎ（ＯＨ）４（Ｈ２Ｏ）２］２−のような白錆を発生する。
【００２４】
Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（ケイ酸アルカリ）の使用により、イオン化傾向による置換を完結し、空気中の塩分により安定錯塩を形成する。すなわち、
【００２５】
【化１】
2005015835.tif 000002
【００２６】
以下にＺｎ５（ＯＨ）８Ｃｌ２・Ｈ２ＯでのＸ線データを示す。
【００２７】
【表１】
2005015835.tif 000003
【００２８】
【表２】
2005015835.tif 000004
【００２９】
尚、遊離アルカリイオン、含水ケイ酸［Ｓｉ（ＯＨ）ｍ］は、水洗除去される。
【００３０】
本発明に用いる塗布剤としては、アンモニウムイオン（活性化剤）及びハロゲンイオン（触媒）をそれぞれ上記の範囲で含有したケイ酸アルカリの水溶液が好ましい。アンモニウムイオン及びハロゲンイオンは予め添加してあってもよく、また、使用前に添加してもよい。塗布剤の濡れ、浸透拡散に有効なアルコールも同様な方法でケイ酸アルカリ水溶液に添加することができる。ここで用いられるアルコールとしては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等が好適である。アルコールの添加量は、ケイ酸アルカリ水溶液に対して１乃至５重量％の範囲が好ましい。
【００３１】
亜鉛やアルミニウム溶射面及び亜鉛やアルミニウムの白錆をケイ酸アルカリ水溶液と接触させる方法は任意である。例えば、所定の濃度に調製したケイ酸アルカリ水溶液に所定量のアンモニウム化合物及びハロゲン化合物を添加しておき、この水溶液中に亜鉛やアルミニウム溶射構造物を浸漬してもよいし、或いは上記のように調製した水溶液を、亜鉛やアルミニウム溶射面にスプレー、ハケ、ローラーなど通常の塗装法で適応してもよい。どのような塗装法であっても、塗装面を予めケイ酸アルカリ水溶液が濡れ易いように、十分湿潤状態にしてから行う方が効果は出やすい。亜鉛やアルミニウム溶射した直後のものはケイ酸アルカリ水溶液をはじき、表面が濡れないので、ハジキが出なくなるまで、擦りつけるように、ハケ、ローラー塗りするとよい。亜鉛やアルミニウムの白錆の場合は内部までケイ酸アルカリ水溶液を浸透させるために、ケイ酸アルカリ水溶液と接触させる前に、亜鉛やアルミニウムの白錆面を水で濡らしておくことが、本発明を実施するために望ましいが、絶対条件ではない。
【００３２】
また、ケイ酸アルカリ水溶液が金属亜鉛やアルミニウム及び亜鉛やアルミニウムの白錆に濡れて、反応が進んだ後のケイ酸アルカリやコロイドケイ酸の生成により、塗装部位によっては、滑りやすくなるのでこれらは水洗除去するとよい。水洗除去することで本発明の効果が減ずることはない。
【００３３】
本発明による反応剤（ケイ酸アルカリ）は、多孔性の金属溶射面に含まれる湿気や金属酸化物、水酸化物等を主とする化学成分と反応し、不溶性の皮膜を形成し、多孔性の被塗物の密度を高めるコロイドケイ酸を主体に生成して、小さい孔も効率よく充填することができる。
【００３４】
また、孔の内部でコロイドケイ酸が析出するため、その中に侵入していた油性物、酸、アルカリ、遊離石灰、自動車や人の往来によって発生した汚染物質等は、相分離現象等により表面に遊離されて除去される。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、実施例中、部、％は特に指定のない限り重量基準である。
【００３６】
実施例で使用するケイ酸アルカリ水溶液は、特に指定がない限り、Ｎａ２Ｏ・３ＳｉＯ２で示されるケイ酸ナトリウムの４０％水溶液に、塩化アンモニウムを５部及び塩化ナトリウムを５部添加したケイ酸ナトリウム水溶液を示す。
【００３７】
＜実施例１＞
金属亜鉛と金属アルミニウムをＶＯＬ比が、１：１になるように、亜鉛線材とアルミ線材の口径、送り速度を調整し、アーク溶射法によって作成した亜鉛／アルミ擬合金溶射板（１００×３００×２．３ｍｍ、金属塗着量約７５０ｇ／ｍ２）を長辺側を下にして垂直に立てかけて、表面にケイ酸アルカリ水溶液を塗布量５０ｇ／ｍ２、１００ｇ／ｍ２でハケ塗りした。この姿勢のまま室内に７日間放置し乾燥硬化させた。乾燥終了後ＪＩＳ−Ｋ−５６００−７−１に規定する塩水噴霧試験を行い、腐食生成物の亜鉛及びアルミの白錆が発生するまでの時間で評価した。結果を表３に示した。
【００３８】
＜実施例２＞
金属亜鉛と金属アルミニウムをＶＯＬ比が、１：１になるように、亜鉛線材とアルミ線材の口径、送り速度を調整し、アーク溶射法によって作成した亜鉛／アルミ擬合金溶射板（１００×３００×２．３ｍｍ、金属塗着量約７５０ｇ／ｍ２）を水平に保時し、表面にケイ酸アルカリ水溶液を塗布量１００ｇ／ｍ２でハケ塗りした。この姿勢のまま室内に７日間放置し乾燥硬化させた。乾燥終了後ＪＩＳ−Ｋ−５６００−７−１に規定する塩水噴霧試験を行い、腐食生成物の亜鉛及びアルミの白錆が発生するまでの時間で評価した。結果を表３に示した。
【００３９】
＜実施例３＞
アーク溶射法で溶射した亜鉛溶射板（７０×１５０×２ｍｍ、金属塗着量２２０ｇ／ｍ２）を水平に保持し、表面にケイ酸アルカリ水溶液を塗布量１００ｇ／ｍ２でハケ塗りした。この姿勢のまま室内に７日間放置し乾燥硬化させた。乾燥終了後ＪＩＳ−Ｋ−５６００−７−１に規定する塩水噴霧試験を行い、腐食生成物の亜鉛及びアルミの白錆が発生するまでの時間で評価した。結果を表３に示した。
【００４０】
＜比較例１＞
金属亜鉛と金属アルミニウムをＶＯＬ比が、１：１になるように、亜鉛線材とアルミ線材の口径、送り速度を調整し、アーク溶射法によって作成した亜鉛／アルミ擬合金溶射板（１００×３００×２．３ｍｍ、金属塗着量約７５０ｇ／ｍ２）に、ＪＩＳ−Ｋ−５６００−７−１に規定する塩水噴霧試験を行い、腐食生成物の亜鉛及びアルミの白錆が発生するまでの時間で評価した。結果を表３に示した。
【００４１】
＜比較例２＞
アーク溶射法で溶射した亜鉛溶射板（７０×１５０×２ｍｍ、金属塗着量２２０ｇ／ｍ２）に、ＪＩＳ−Ｋ−５６００−７−１に規定する塩水噴霧試験を行い、腐食生成物の亜鉛及びアルミの白錆が発生するまでの時間で評価した。結果を表３に示した。
【００４２】
【表３】
2005015835.tif 000005
【００４３】
2005015835.tif 000006
【００４４】
【発明の効果】
鉄構造物を長期に防食する目的で施工される金属溶射被膜技術は、溶融亜鉛メッキと異なり既設の設備に適応できるメリットがあり、重要施設の延命法として今後もその施工面積は増大することが考えられる。本発明は、この金属溶射膜に特定の組成のケイ酸アルカリ水溶液を封孔処理剤として使用し、これが溶射金属と反応することで、ボイドからの腐食のみならず、溶射面全体を腐食環境から保護し得る防食方法を可能にした。