JP2782081B2

JP2782081B2 - 被溶接鋼材の表面処理剤

Info

Publication number: JP2782081B2
Application number: JP1071924A
Authority: JP
Inventors: 幹雄池田
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JPH02251600A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、被溶接鋼材のスパッタの付着を防止するこ
とを目的とした被溶接鋼材の表面処理剤に関する。

〈従来の技術〉通常、溶接部周辺の母材などに付着したスパッタは、
グラインダーや、タガネ等の工具を使用して取り除かな
ければならないが、近年、上記のスパッタの付着防止を
目的とした鋼材の溶接部周辺の表面処理方法又は処理剤
として以下のような発明が提案されている。

（１）特公昭42−129号公報：フェノール系、アルキド
系、ポリウレタン系、尿素系、メラミン系の合成樹脂と
溶剤とを配合した塗料状のスパッタ付着防止剤。

（２）特公昭47−32573号公報：溶接部周辺に熱硬化性
樹脂を塗布することによりスパッタ、スラグ、フラック
ス等の付着を防止する方法。

（３）特公昭51−29871号公報、特公昭52−40295号公
報：フィラーとして炭化ケイ素又は両性化合物、酸性無
機質を塗料の構成成分中に配合したスパッタ付着防止
剤。

（４）特開昭52−44743号公報：アルキド樹脂に酸化カ
ルシウムと酸化第二鉄の複合焼結粉末体を添加したスパ
ッタ付着防止剤。

（５）特公昭48−24009号公報、特公昭48−24010号公
報、特公昭48−30337号公報：脱水素した防錆顔料と樹
脂成分とを溶剤に混合した溶接性を阻害しない防錆塗
料。

（６）特公昭54−1491号公報、特公昭43−2779号公報、
特公昭43−2780号公報：造滓剤となるべき成分を含む顔
料と樹脂成分とを溶剤に混合した溶接性を改善する開先
部の防錆塗料。

上記した（１）〜（６）の各発明は、いずれも油性の
樹脂単独又は油性の樹脂と耐熱性或いは造滓剤のある無
機フィラーとからなる塗料状組成物を溶接部分及びその
周辺に塗布し、鋼材の表面に極めて安定な塗膜を形成す
ることにより溶接スパッタの付着を防止したり開先部の
防錆を図るものである。

しかし、上記したような油性の樹脂を使用する方法に
おいては、塗布時に気化する有機溶剤によって火災の危
険性、毒性、または作業環境の悪化等がもたらされるな
どの欠点がある。

また、最近、上述の溶剤タイプに替えて作業環境の改
善、労働安全などを目的とする不燃性の水ベース処理剤
やこの水ベース処理剤を使用した鋼材の表面処理法が提
案されている。このような水ベース処理剤としては以下
のような発明が提案されている。

（７）特公昭46−13810号公報：胡粉、タルクに水溶性
のフェノール樹脂と界面活性剤とを配合したペースト状
の溶接スパッタ付着防止剤。

（８）特公昭52−23899号公報：界面活性剤と防錆剤と
一価アルコールと水とを混合したスパッタ付着防止剤。

（９）特開昭57−131270号公報：遊離のカルボン酸基又
はスルフォン酸基の１種以上を有するアルキド樹脂若し
くはアクリル樹脂と、相溶剤と前記遊離のカルボン酸及
びスルフォン酸基を中和するに必要なだけのアンモニア
又は低級アミンを含む水溶液とからなる被溶接鋼材の表
面処理剤。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、上記（１）〜（９）の表面処理剤に使用され
ている合成樹脂の耐熱温度は300℃以下であり、それ以
上の高温には耐えられない。

又、表面処理剤の構成成分として顔料を使用したもの
は、保存安定性が悪く、表面処理剤の保存中に顔料が沈
殿してしまう等の問題がある。又、この顔料の沈殿を防
止するため表面処理剤を高粘度の溶液とした場合、溶液
中における顔料の沈殿を遅滞することはできるが塗布及
びその取り扱いが不便になる。

又、溶接の終了後、母材から表面処理剤を除去する
際、水ベースの表面処理剤を使用した場合には、水洗等
の除去において構成成分である顔料が懸濁物質として排
水中に含まれることになり、公害が発生するので排出す
ることができなくなる等の問題があった。

〈課題を解決するための手段〉本発明は上記に鑑み提案されたもので、溶解度が５以
上であり融点が300℃以上である無機金属塩或いは有機
金属塩と水溶性結合剤と界面活性剤とを水に溶解してな
る被溶接鋼材の表面処理剤に関するものである。

即ち、本発明の表面処理剤は、水溶性であり且つ融点
が高い固体である無機金属塩或いは有機金属塩を顔料と
して使用することによって前記した従来の問題点を解決
するものである。

上記した無機金属塩或いは有機金属塩の水溶性の度合
は、溶解度５以上、即ち水100gに対して5g以上である。
水溶性の低いもの、即ち溶解度５未満のものを顔料とし
て表面処理剤に使用すると、溶接後に表面処理層を水洗
して除去する工程において、表面処理層中の金属塩は取
れにくく、除去に時間がかかり、或いは金属塩が除去さ
れないで鋼材表面に残り、塗料の付着性が悪く、後日、
塗料が剥離する等の問題を生じる。従って、水溶性の高
い程、即ち、溶解度が大きい程、水洗によって除去する
という目的には沿うことができる。

又、上記した無機金属塩或いは有機金属塩の耐熱温度
（融点）は300℃以上、望ましくは400℃以上である。融
点が低い金属塩を顔料として使用すると、表面処理層中
の金属塩は溶接熱によって溶融し、傾斜している鋼材や
立面へ塗布した場合、溶融した金属塩が開先部へ流れ込
むことによって溶接欠陥を生じる。又、金属塩が流れ去
った箇所（表面処理剤の塗布部分）ではスパッタの付着
防止が不十分となる。

ここで上記した溶接時の鋼材の溶接熱に関して説明を
加えると、溶接時の鋼材の表面温度はビード部では1000
℃以上の高温になり、ビード部より10mm以上離れたとこ
ろでは溶接諸条件にもよるが300〜400℃位まで上昇する
ことが判明した。

従って、顔料として使用する無機金属塩或いは有機金
属塩の融点が300℃以上、望ましくは400℃以上であれば
スパッタの付着を防止する効果も低下しないし、又、ブ
ローホール等の溶接欠陥も生じない。

又、上記した水溶性、融点の条件に加え人体に対する
毒性の無いことを考慮する必要がある。

上記したような特性を有する無機金属塩としては、例
えば亜硝酸カリウム、硝酸カルシウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫
酸アルミニウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化
ナトリウム、塩化第一鉄、ケイ酸ナトリウム、酸化アル
ミニウムナトリウム、メタホウ酸ナトリウム等を挙げる
ことができる。

又、有機金属塩としては、例えばシュウ酸ナトリウ
ム、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸鉄、プ
ロピオン酸カリウム等を挙げることができる。

上記した無機金属塩或いは有機金属塩の表面処理剤へ
の配合率は５％以上、望ましくは10〜50％が適当であ
る。配合率が５％以下ではスパッタの付着防止の効果が
不十分であり、又、50％以上では溶接時にブローホール
やピットを発生したり溶着金属に溶け込み強度を下げる
等の問題が発生することがある。

しかし、上記した無機金属塩或いは有機金属塩だけを
水に溶解して作製した表面処理剤は、造膜性がなく、
又、湿潤性もないため水の蒸発後の塗布部分は塩をふい
た状態（金属塩がまだらに点在する状態）にしかなら
ず、スパッタの付着防止にほとんど効果がない。

従って、表面処理剤に造膜性をもたせるために水溶性
結合剤、例えばポリビニルアルコール、カルボキシメチ
ルセルロース、カゼイン、溶性デンプン、ポリアクリル
アマイド等の１種又は２種以上を添加する。

さらに、表面処理剤の湿潤性を上げるために界面活性
剤、例えばノニオン系界面活性剤としてポリエチレング
リコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールア
ルキルアリルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンジ
エーテル等のHLB8以上のもの、アニオン系界面活性剤と
してジアルキルスルホコハク酸エステル、高級アルコー
ル硫酸エステルナトリウム塩、アルキル硫酸エステルナ
トリウム塩、アルキルアリル硫酸エステルナトリウム
塩、ポリオキシアルキルエーテルリン酸エステル等の１
種又は２種以上を添加する。

上記したように本発明の被溶接材の表面処理剤は、水
溶性であり且つ融点が高い固体である無機金属塩或いは
有機金属塩と、表面処理剤の湿潤性及び造膜性を保有さ
せるための界面活性剤及び水溶性結合剤とから構成され
るものである。

従って、本発明の表面処理剤は、被溶接材のスパッタ
の付着防止に優れた効果を有するものであり、特に耐熱
性に優れているので高温の被溶接材においても従来の表
面処理剤に比較して著しいスパッタの付着防止の効果を
示すものである。

又、本発明の表面処理剤を構成する各成分は、水溶性
であるため、溶接後の水洗により極めて容易に除去する
ことができ、鋼材に残留する可能性は極めて低く、又、
水洗した排液にも問題はない。

〈実施例〉実施例１硫酸ナトリウム 15 ％カルボキシメチルセルロース 0.3％ポリエチレングリコールアルキルエーテル 3 ％防食剤 0.1％防錆剤 0.1％水 81.5％実施例２シュウ酸ナトリウム 10 ％ポリアクリルアマイド 2 ％ポリエチレングリコール脂肪酸エステル 5 ％防腐剤 0.1％水 82.9％実施例３メタホウ酸ナトリウム 20 ％ポリビニルアルコール 10 ％アルキル硫酸エステルナトリウム塩 1 ％防食剤 0.1％防腐剤 0.1％水 68.8％比較例１硫酸ナトリウム 30 ％防食剤 0.1％水 69.9％比較例２水性アルキド樹脂 10 ％防食剤 0.1％防腐剤 0.1％水 89.8％（評価方法）溶接試験には材質SS−41、板厚12mmの鋼材を寸法500
×300mm、500×200mmとし、それぞれをＴ型に接合し、
接合両面をすみ肉溶接した。

溶接条件は、炭酸ガス25l/分、溶接ワイヤー1.6mm
φ、溶接電流370〜380A、溶接電圧36〜37V、４層盛とし
た。試験温度は、溶接開始前に23℃、200℃、400℃とな
るように予熱して行った。

評価は、試験片に付着したスパッタの数で表わし、表
１に示した。尚、無処理のものをブランクとして評価
し、表１に示した。

上記した表１より明らかなように本発明の構成を満足
する実施例１〜３は、各試験温度においてスパッタの付
着防止に優れた効果を示し、ブローホール等の溶接欠陥
も見られなかった。

これに対して比較例１は、無機金属塩のみであるため
充分に母材を被覆できず、スパッタの付着を防止するこ
とができなかった。

又、比較例２は、顔料を含有しない合成樹脂の被膜を
形成するものであり、23℃、200℃の低い温度ではスパ
ッタの付着防止に効果を有するが、高温（400℃）にな
ると合成樹脂被膜が熱に耐えられないためにスパッタの
付着防止の効果が著しく低下する。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明の被溶接鋼材の表面処理
剤は、水溶性であり融点が高く且つ常態で固体である無
機金属塩或いは有機金属塩を顔料として使用することに
よって、被溶接材のスパッタの付着防止に優れた効果を
有するものである。

従って、本発明の表面処理剤は、特に耐熱性に優れて
いるので高温の被溶接材においても従来の表面処理剤に
比較して著しいスパッタの付着防止の効果を示すもので
ある。

即ち、例えば傾斜している高温の被溶接材及び立面に
塗布する場合においても、300〜400℃以上の高温にも拘
らずタレを生じることなくスパッタの付着を防止するこ
とができる。

又、本発明の表面処理剤を構成する各成分は、水溶性
であるため、溶接後の水洗により極めて容易に除去する
ことができ、鋼材に残留する可能性は極めて低い。

更に、本発明の表面処理剤を構成する各成分特に金属
塩は、水に対して高い溶解性を有するので水洗した排液
にも問題が生じることがない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/235 B23K 35/36 C10M 173/02 B23K 7/10 B23K 9/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶解度が５以上であり融点が300℃以上で
ある無機金属塩或いは有機金属塩と水溶性結合剤と界面
活性剤とを水に溶解してなる被溶接鋼材の表面処理剤。