(57)【要約】【課題】亜鉛皮膜中への鉄粒子混入を防止し、耐食性に優れた亜鉛皮膜を形成する。【解決手段】被処理体２にブラスト材料３を投射して、被処理体２の表面に亜鉛皮膜を形成する亜鉛皮膜形成装置１であって、被処理体２に投射されたブラスト材料３を回収して再び被処理体２に投射するブラスト材料３の循環流路を有し、その循環流路に、ブラスト材料３を第一の基準粒度で分級するセパレータ１７と、セパレータ１７で分級された第一の基準粒度以下のブラスト材料３を第二の基準粒度で分級するサイクロン１８と、サイクロン１８で分級された第二の基準粒度以上のブラスト材料３を磁選する磁選機１９とを備えている。【選択図】図１
2016016470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体にブラスト材料を投射して、前記被処理体の表面に亜鉛皮膜を形成する亜鉛皮膜形成装置であって、
前記被処理体に投射された前記ブラスト材料を回収して再び被処理体に投射する前記ブラスト材料の循環流路を有し、
前記循環流路に、前記ブラスト材料を第一の基準粒度で分級するセパレータと、前記セパレータで分級された前記第一の基準粒度以下のブラスト材料を第二の基準粒度で分級するサイクロンと、前記サイクロンで分級された前記第二の基準粒度以上のブラスト材料を磁選する磁選機とを備えていることを特徴とする、亜鉛皮膜形成装置。
【請求項２】
前記第一の基準粒度は、前記亜鉛皮膜に取り込まれる最大粒子径であることを特徴とする、請求項１に記載の亜鉛皮膜形成装置。
【請求項３】
前記第一の基準粒度は、粒径１０５μｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の亜鉛皮膜形成装置。
【請求項４】
前記第二の基準粒度は、前記磁選機で磁選可能な最小粒子径であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の亜鉛皮膜形成装置。
【請求項５】
被処理体にブラスト材料を投射して、前記被処理体の表面に亜鉛皮膜を形成する亜鉛皮膜形成方法であって、
前記被処理体に投射した後の前記ブラスト材料を回収し、セパレータにより、前記亜鉛皮膜に取り込まれる最大粒子径で分級し、前記セパレータで分級した前記最大粒子径以下のブラスト材料を、さらにサイクロンにより、磁選機で磁選可能な最小粒子径で分級し、前記サイクロンで分級した前記最小粒子径以上のブラスト材料を、前記磁選機で磁選し、
前記セパレータで分級した前記最大粒子径を超える粒度のブラスト材料と、前記磁選機による非磁着物とを、再び被処理体に投射することを特徴とする、亜鉛皮膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体の表面に亜鉛又は亜鉛合金から成る皮膜を形成する亜鉛皮膜形成装置および亜鉛皮膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械部品に防錆処理等の表面処理を施す手段として、成形加工前の被処理体の表面に亜鉛又は亜鉛合金から成る皮膜を形成することが知られている。
【０００３】
亜鉛皮膜の形成には、従来、例えば特許文献１に記載されているように、スチールショット材と鉄−亜鉛系のコーティング用合金粉の混合体からなるブラスト材料を被処理体の表面に投射して被処理体表面に皮膜を形成するブラスト処理法が用いられている。ブラスト処理を行う際に用いられるメカニカルプレーティング装置は、例えば特許文献２等に開示されている。
【０００４】
メカニカルプレーティングにおいて、皮膜を形成する粒子はブラスト材料中のコーティング用合金粉（皮膜形成粒子）の微粒子であって、この中に鉄分が含まれると、皮膜に鉄分が取り込まれることになる。また、設備やスチールショット材の摩耗や破砕、ブラスト処理による被処理体の研削や摩耗から、循環使用する皮膜形成用ブラスト材料中への鉄分コンタミの混入は避けて通れない。皮膜中に取り込まれた鉄分は、皮膜表面に現れたり、皮膜内部にあってもその存在により皮膜形成合金層が薄くなってしまう。そのため、取り込まれた鉄分の箇所から優先的に腐食が進行し、メカニカルプレーティング処理を行った被処理体の耐食性を低下させることになる。
【０００５】
そこで、特許文献１では、投射するブラスト材料を循環させて繰り返し使用する際に、ブラスト処理によって発生した鉄の微粒子を磁選分離し、これを系外に排出することが開示されている。
【０００６】
図２は、特許文献１に記載されている亜鉛皮膜形成装置３１の構成の概要を示す。以下、図２に基づいて、従来例としての特許文献１で用いられる亜鉛皮膜形成装置３１の構成を説明する。
【０００７】
メインホッパ１１には、スチールショット材および鉄−亜鉛系のコーティング用合金粉によるブラスト材料３が収容される。ブラスト材料３は、メインホッパ１１から下部スクリューフィーダ１２に供給され、下部スクリューフィーダ１２からロータ１３に定量供給される。そして、ブラスト材料３は、高速回転するロータ１３を介して、チャンバ１４内に投入された被処理体２に向けて投射される。チャンバ１４は、ブラスト材料３の投射中は混転させる。チャンバ１４内の被処理体２は、エンドレスベルトもしくはバレル籠等での混転を行うことが望ましい。
【０００８】
チャンバ１４の下部には、下部スクリューフィーダ１５が設置され、被処理体２に投射した後のブラスト材料３を回収してバケットエレベータ１６まで搬送する。バケットエレベータ１６は、連続ベルトの付いたバケットで、ブラスト材料３をセパレータ１７まで搬送する。
【０００９】
セパレータ１７では、風力、重力のバランスによりブラスト材料３を分級し、例えば１５０メッシュ以下の粒子はサイクロン１８へ送られる。また、８０〜１５０メッシュ（粒径約１８０〜約１０５μｍ）の粒子は磁選機３９へ送られ、８０メッシュを超える粒子は、そのまま上部スクリューフィーダ２０に回収される。
【００１０】
そして、セパレータ１７で捕集された８０〜１５０メッシュの粒子のブラスト材料は、磁選機３９で磁気分離されて、磁着物である鉄コンタミを系外に排出し、非磁着物、すなわち亜鉛合金粉は上部スクリューフィーダ２０に回収される。
【００１１】
サイクロン１８は、系外に排出する数μｍの微粉とそれよりも大きい粒径とに分級し、数μｍ〜約１０５μｍの粒子のブラスト材料は、そのまま上部スクリューフィーダ２０に回収される。
【００１２】
セパレータ１７で分級された約１８０μｍを超える粒子と、磁選機３９における非磁着物と、サイクロン１８で分級された数μｍ〜約１０５μｍの粒子のブラスト材料とは、上部スクリューフィーダ２０に回収され、混合されてメインホッパ１１へ搬送されて、再度チャンバ１４内へ投射される。一方、サイクロン１８で分級された微粉は、集塵機２１のフィルタで補集され、排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６１−３８８７０号公報
【特許文献２】特開昭６２−８６１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１では、磁選機３９で磁着物と非磁着物とに分離するのは粒径約１８０〜１０５μｍの粒子であり、サイクロンに送られたそれよりも小さい粒子は、磁選分離を行わないで風力分級のみとしている。したがって、粒径１０５μｍ以下、且つ、集塵機２１へ送られる微粉よりも大きい粒子、すなわち数μｍ〜１０５μｍの粒子は、そのまま上部スクリューフィーダ２０に回収される。つまり、数μｍ〜１０５μｍの粒径のブラスト材料に含まれる鉄粒子が、上部スクリューフィーダ２０に回収され、メインホッパ１１に送られて、ブラスト材料として被処理体に投射されることになり、形成皮膜の耐食性を維持することが困難になる。
【００１５】
本発明の目的は、被処理体にブラスト材料を投射して被処理体の表面に皮膜を形成する亜鉛皮膜形成装置および亜鉛皮膜形成方法において、亜鉛皮膜中への鉄粒子混入を防止し、耐食性に優れた亜鉛皮膜を形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題を解決するため、本発明は、被処理体にブラスト材料を投射して、前記被処理体の表面に亜鉛皮膜を形成する亜鉛皮膜形成装置であって、前記被処理体に投射された前記ブラスト材料を回収して再び被処理体に投射する前記ブラスト材料の循環流路を有し、前記循環流路に、前記ブラスト材料を第一の基準粒度で分級するセパレータと、前記セパレータで分級された前記第一の基準粒度以下のブラスト材料を第二の基準粒度で分級するサイクロンと、前記サイクロンで分級された前記第二の基準粒度以上のブラスト材料を磁選する磁選機とを備えていることを特徴とする、亜鉛皮膜形成装置を提供する。
【００１７】
前記第一の基準粒度は、前記亜鉛皮膜に取り込まれる最大粒子径であることが好ましい。前記第一の基準粒度は、粒径１０５μｍであってもよい。また、前記第二の基準粒度は、前記磁選機で磁選可能な最小粒子径であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、被処理体にブラスト材料を投射して、前記被処理体の表面に亜鉛皮膜を形成する亜鉛皮膜形成方法であって、前記被処理体に投射した後の前記ブラスト材料を回収し、セパレータにより、前記亜鉛皮膜に取り込まれる最大粒子径で分級し、前記セパレータで分級した前記最大粒子径以下のブラスト材料を、さらにサイクロンにより、磁選機で磁選可能な最小粒子径で分級し、前記サイクロンで分級した前記最小粒子径以上のブラスト材料を、前記磁選機で磁選し、前記セパレータで分級した前記最大粒子径を超える粒度のブラスト材料と、前記磁選機による非磁着物とを、再び被処理体に投射することを特徴とする、亜鉛皮膜形成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、循環使用するブラスト材料から微細な鉄粒子を取り除くことで、亜鉛皮膜中への鉄粒子混入を防止し、耐食性に優れた亜鉛皮膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる亜鉛皮膜形成装置の構成の概要を示す図である。
【図２】従来の亜鉛皮膜形成装置の構成の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
【００２２】
メカニカルプレーティングにおいて実用上好適な投射速度範囲は、塗着量との関係から４０ｍ／ｓｅｃ以上程度である。このときの付着限界粒子径を４５μｍとすると、上記のように１０５μｍ未満の粒径のブラスト材料に含まれる鉄粒子がブラスト材料として被処理体に投射されると、亜鉛皮膜中へ鉄粒子が混入することが考えられる。
【００２３】
また、本発明者の実験研究により、皮膜形成に主に寄与している合金粒子は、粒径が数十μｍよりも細かい数μｍ粒子で、皮膜に取り込まれる限界最大粒子は１００μｍ以下であることがわかった。したがって、粒子径が数μｍ程度の鉄粒子を分級により分離し、１０５μｍ以下の粒子について磁選処理することで、亜鉛皮膜への鉄粒子混入を防ぎ、耐食性を良好に保持することができると考え、本実施形態では、粒子径が数μｍ以下の粒子を分級した後、１０５μｍ以下の粒子径の鉄コンタミを含むブラスト材料を磁気選別し、鉄コンタミを除去することとした。
【００２４】
図１は、本発明にかかる亜鉛皮膜形成装置１の構成の例を示す。なお、図２と実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を一部省略する。
【００２５】
スチールショット材および鉄−亜鉛系のコーティング用合金粉によるブラスト材料３は、メインホッパ１１から下部スクリューフィーダ１２に供給され、下部スクリューフィーダ１２からロータ１３に定量供給される。そして、ブラスト材料３は、高速回転するロータ１３を介して、チャンバ１４内に投入された被処理体２に向けて投射される。チャンバ１４内の被処理体２は、エンドレスベルトもしくはバレル籠等での混転を行うことが望ましい。なお、鉄−亜鉛系のコーティング用合金粉としては、鉄又は鉄合金粒子を核とし、この核の周囲に亜鉛合金を被着した表面処理用投射材において、核が球体形状である表面処理用投射材が用いられ、この投射材が最も本発明の装置に適している。
【００２６】
チャンバ１４内で被処理体２に投射された後のブラスト材料３は、下部スクリューフィーダ１５によりバケットエレベータ１６まで搬送され、さらにバケットエレベータ１６によりセパレータ１７まで搬送される。
【００２７】
セパレータ１７では、ブラスト材料３を分級し、皮膜に取り込まれる最大粒子径以下、例えば１０５μｍ（第一の基準粒度）以下の粒子は、流路４を経由して、サイクロン１８へ送られる。また、チャンバ１４で発生した粉塵は、流路５を経由してサイクロン１８へ送られる。セパレータ１７で分級された１０５μｍを超える粒子は、そのまま上部スクリューフィーダ２０に回収される。なお、亜鉛皮膜の厚さは１〜１０μｍであり、１０５μｍを超える粒度の鉄粒子は皮膜に取り込まれないため、１０５μｍを超える粒子は、鉄粒子を除去することなくそのままブラスト処理に使用しても構わない。
【００２８】
サイクロン１８は、例えば接線流入式サイクロンであり、例えば３μｍ（第二の基準粒度）未満の微粉と３μｍ以上の粒径とに分級する。そして、本発明では、サイクロン１８で捕集された例えば３μｍ〜１０５μｍの粒子のブラスト材料、すなわち、回収して再使用する粒子の中で最も粒径が小さい粒度範囲の粒子が、磁選機１９に送られる。磁選機１９では、このブラスト材料を磁気分離して、磁着物である鉄コンタミは系外に排出され、非磁着物、すなわち亜鉛合金粉は上部スクリューフィーダ２０に回収される。３〜１０５μｍの粒度のブラスト材料から鉄分を効率よく分離するために、本発明で使用される磁選機１９はドラム型磁選機が好ましく、磁力３０００〜４０００Ｇ、磁選ドラム周速３．０ｍ／ｓ程度が好ましい。そして、第二の基準粒度は、磁選機１９で磁選可能な最小粒子径以上とすることが好ましい。
【００２９】
以上のように、本発明は、従来、セパレータ１７の下部に設置されていた磁選機３９（図２）を無くし、図１に示すように、サイクロン１８の下部に磁選機１９を設置して、第一の基準粒度（本実施形態では１０５μｍ）以下の小さい粒子を磁選する構成とし、小さい粒子中の鉄分を排除することとした。
【００３０】
セパレータ１７で分級された１０５μｍを超える粒子、および磁選機１９における非磁着物は、上部スクリューフィーダ２０に回収され、混合されてメインホッパ１１へ搬送される。このようにして、ブラスト材料３の循環流路が形成されている。また、サイクロン１８で分級された３μｍ未満の微粉は、集塵機２１のフィルタで補集されて系外に除去される。フィルタを通過した空気はブロワ２２で排気される。
【００３１】
なお、サイクロン１８に供給される気流中の粉塵の最大粒子径が、第一の基準粒度である１０５μｍになるように、弁Ａ、弁Ｂ、弁Ｃの開度によって気流風速が調整される。ただし、第一の基準粒度は１０５μｍには限らず、予め設定した所定の粒径になるように調整すればよい。
【００３２】
以上のように、本発明では、投射により発生した鉄分コンタミを含むブラスト材料３のうち、皮膜に取り込まれる最大粒子径である第一の基準粒度、例えば粒径１０５μｍ以下の鉄分コンタミを含むブラスト材料３について、磁選機１９で磁選をすることで、循環使用されるブラスト材料３から微細な鉄粒子を除き、亜鉛皮膜への鉄粒子混入を防止する。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【００３４】
コーティング用合金粉として、鋼粒子を核としその周囲にＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ系合金が被覆されたものを使用し、図１に示す装置で、亜鉛皮膜形成の実験を行った。
【００３５】
被処理体として、Ｍ１０×２５ｍｍボルトを１バッチ当たり１００ｋｇ、ブラスト材料の投射初速度６０ｍ／ｓｅｃ、投射量２００ｋｇ／ｍｉｎ、処理時間１バッチ当たり６０分で、２０バッチ処理を行った。なお、セパレータ１７では１０５μｍ以下の粒子が分級されてサイクロン１８に送られ、サイクロン１８では、３μｍ以上の粒子が分級されて磁選機１９に供給される設定としてある。２０バッチ処理後、Ｍ１０×２５ｍｍボルトを１００ｋｇ、ブラスト材料の投射初速度６０ｍ／ｓｅｃ、処理時間１０、２０、３０、４０、５０分間について、メカニカルプレーティング皮膜の塗着量と鉄分量を確認し、塩水噴霧試験で耐食性を調べた。
【００３６】
皮膜中の鉄分量は、各処理時間とも概ね同じで平均値は１．０質量％、塩水噴霧試験による耐食性は、良好な状態を維持していた。
【００３７】
比較例として、図２に示す従来の装置において亜鉛皮膜形成の実験を行った。セパレータ１７で８０〜１５０メッシュの粒子が採取できるように、セパレータ内風速を、弁Ａ，Ｃの開度により調整した。また、磁選機３９により、８０〜１５０メッシュの粒子中の磁着物である鉄分を系外に排出し、非磁着物の亜鉛合金粉を系内に戻した。比較例で用いた磁選機は、磁力６００〜１３００Ｇ、磁選ドラム周速０．５ｍ／ｓである。
【００３８】
被処理体および処理条件は実施例と同様であり、被処理体として、Ｍ１０×２５ｍｍボルトを１バッチ当たり１００ｋｇとし、ブラスト材料の投射初速度６０ｍ／ｓｅｃ、投射量２００ｋｇ／ｍｉｎ、処理時間１バッチ当たり６０分で、２０バッチ処理を行った。２０バッチ処理後、Ｍ１０×２５ｍｍボルトを１００ｋｇ、ブラスト材料の投射初速度６０ｍ／ｓｅｃ、処理時間１０、２０、３０、４０、５０分間について、メカニカルプレーティング皮膜の塗着量と鉄分量を確認し、塩水噴霧試験で耐食性を調べた。
【００３９】
２０バッチ処理後、メカニカルプレーティング皮膜の塗着量と鉄分量を確認したところ、皮膜中の鉄分は、各処理時間とも概ね同じでその平均値は７．０質量％であった。
【００４０】
また、鉄分コンタミ量と耐食性との関係を塩水噴霧試験で確認したところ、鉄コンタミ量が５％を超えると、実用上問題が生じる程度に耐食性が低下することがわかった。したがって、従来の方法による比較例では、２０バッチ処理後の皮膜中の鉄分が５％を超え、大幅に耐食性が低下することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、被処理体の亜鉛皮膜に適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１、３１  亜鉛皮膜形成装置
２    被処理体
３    ブラスト材料
４、５  流路
１１  メインホッパ
１２  下部スクリューフィーダ
１３  ロータ
１４  チャンバ
１５  下部スクリューフィーダ
１６  バケットエレベータ
１７  セパレータ
１８  サイクロン
１９、３９  磁選機
２０  上部スクリューフィーダ
２１  集塵機
２２  ブロワ
【図１】
2016016470.tif 000003
【図２】
2016016470.tif 000004