JP4015928B2 - 金属製品の塗装密着性向上方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製品の塗装密着性を向上させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
海洋構造物、船舶、橋梁、自動車、産業機械、家庭電器製品、医療器械などの金属製品は、様々な分野で用いられて、他の材料に比べて強度とコスト面において優れており、産業上重要な役割を果たしている。
しかし、金属製品の表面に施される塗装は、時間とともに劣化し、約10年に一度の割合で塗り替える必要があり、メンテナンス費用の大きな部分を占める。
【0003】
そこで、金属製品全体の塗装を塗り替えるのではなく、劣化した塗装部分を補修することによって、塗装の寿命を延長する方法が採用されている。
この塗装の補修は、まず、劣化した塗膜をブラシなどによって機械的に剥がして、圧縮空気によるサンドブラスト処理を行って下地処理を行ったうえで、補修塗装を行うのが通例である。
しかし、金属製品の塗装密着性が悪いと、塗膜が簡単に剥がれてしまうことがあり、狙った寿命延長効果を達成できないうえ、下地処理を行うサンドブラスト装置を補修現場に持ち込むのは困難な場合が多かった。
なお、例えば、特許文献1に、溶接継手部に超音波振動を与えることによって、疲労強度を向上させる方法が開示されているが、超音波振動を金属製品の塗装密着性の向上に利用することは全く開示されていない。
【0004】
【特許文献1】
米国特許第6,171,415号明細書
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、金属製品の塗装密着性の向上方法を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたもので、超音波衝撃処理を用いて金属製品の表面に凹部を形成することによって、塗装密着性を向上させる方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【0007】
(1)金属製品の塗装密着性を向上させる方法であって、金属製品の表面におこなう塗装の下地処理として、先端部の角部における曲率半径(r1)が0.5mm以下の角型の超音波振動端子による打撃処理、または、一辺の長さ(d1)が0.5mm〜5mmの超音波振動を与えた角型の塊状物を打ち付ける衝撃処理である超音波衝撃処理を施して、金属の表面に凹部を形成することを特徴とする金属製品の塗装密着性向上方法。
本発明において、金属製品とは橋梁や建築物などのいわゆる鋼構造物だけでなく、金属 部品、鋼板やアルミニウム製品、チタン製品など、金属で構成されている製品を広く含む。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図1および図2を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明における金属製品の塗装密着性向上方法によって金属の表面に形成される凹部の典型例を示す図である。
図1において、金属製品1の表面の一部に超音波振動処理が施されて凹部が形成される。
この凹部の形状は、概ね、深さ(h)が5μm以上、円相当径(D)が50μm〜1000μm、縁のコーナー部における曲率半径(R)が10μm〜h/4程度である。
深さ(h)が5μm以上であれば、凹部が深いほど塗膜が金属製品側に入り込むため、云わばアンカー効果(錨効果)によって塗装密着性が良好となり好ましい形態であり、5μm未満では密着性が不十分である。
また、円相当径(D)が50μm〜1000μmであれば、50μm未満では、凹部が狭すぎて塗膜が入り込みにくく、また、1000μmを超えると凹部の間隔が粗すぎて密着効果が小さいというような問題がなく、好ましい。
【0009】
縁のコーナー部における曲率半径(R)が10μm〜h/4であれば、この曲率半径(R)が小さいほど塗装密着性が大きくなり好ましく、さらに、h/4を超えると密着性が著しく小さくなるというような問題がなく、好ましい。ただし、曲率半径(R)を10μm未満とすることは工業的に加工が困難であり、好ましくない。
また、凹部の面積率としては、塗装密着性を高めるには凹部を50%とすることが好ましく、50%より少なくても多くても密着性は低減するので、その限界値として、下限を20%、上限を80%とするのが好ましい。
なお、前述の凹部を形成した表面に、あらかじめ脱脂、脱酸処理を実施した後に塗装処理を施すことが好ましい。
この脱脂、脱酸処理によって、金属製品の凹部との密着性を高めることができるからである。
【0010】
本発明は、金属製品の塗装密着性を向上させたい境域に局所的に適用してもよいし、あらかじめ、本発明を適用して製造した鋼材を用いて金属製品を製造する等の方法により、金属製品全体に適用してもよい。
図2は、本発明の超音波衝撃処理に用いる超音波振動端子および超音波ショットピーニングのショット粒を示す図である。
超音波衝撃処理では、金属製品の表面に微細な凹部を形成する必要があるため、超音波振動端子は角型とし、その先端部の角部の曲率半径(r1)は0.5mm以下とする。この曲率半径(r1)を小さくすることによって、微細な凹部を形成することができるからである。
【0011】
また、超音波振動端子は、図2に示すように、直径が0.5mm以下の多数ピンを束ねて構成することが好ましい。
また、超音波ショットピーニングの場合は、一辺の長さ(d1)が0.5〜5mmの角型の塊状物を金属製品の表面に打ち付ける。
角型塊状物の角の部分によって、金属製品に形成する凹部の縁のコーナーにおける曲率半径(R)が小さい凹部を微細に多数、形成させることができる。
上記のいずれかの方法で形成した凹部の上から塗装を行うことによって、下地につけられた凹部に塗膜が入り込み、前述のアンカー効果によって塗装密着性を向上させることができる。
本発明に使用する超音波発生装置は問わないが、2W〜3kWの超音波発生電源を用いて、トランスデューサによって2kHz〜60kHzの超音波振動を発生させ、ウェーブガイドにて増幅させることにより、上述の径のピンからなる超音波振動端子を20〜60μmの振幅で振動させる装置が好ましい。
また、本発明の超音波衝撃処理に用いる塊状物の材質は問わないが、例えば、鋼材、超硬合金、セラミックス、アルミナ、ジルコニア、サイアロン等から適宜選択することができる。
以上の金属製品の表面に超音波衝撃処理による凹部を形成することによって、従来のようにブラシなどの機械的な方法によって劣化した塗膜を剥がす必要がなくなるうえ、サンドブラスト装置のように大掛かりな装置を必要としないので、前述の超音波振動端子を備えた装置を補修現場に持ち込むことによって、簡単に塗装の下地処理を行って、塗装密着性を向上させることができる。
さらに、金属製品のプライマー塗装を施す前に、超音波衝撃処理により金属製品の表面に凹部を形成することによって、プライマー塗装の密着性を飛躍的に向上させることができる。
【0012】
【実施例】
本発明の金属製品の塗装密着性向上方法を、実際の金属製品に適用した場合を想定した実験を行った結果を表1乃至表3に示す。
表1は、金属製品を構成する素材A(A1〜A9)の化学成分および板厚を示す。
表2は、超音波衝撃処理の条件および試験結果を示す。
なお、表2中で(*1)を付記した加工種類は、表3に示すように、超音波振動端子であるハンマと、超音波ショットピーニングを行うショット粒の2種類とし、H1〜H4がハンマの条件を示し、S1〜S6がショット粒の条件を示す。
表3のS3およびS6は、ショット粒の直径が本発明における5mm以下の条件を外れている比較例を示し、それ以外は本発明の条件を満足する発明例を示す。
また、表2中で(*2)を付記した凹部の面積率(%)とは、金属製品の塗装表面に対して、深さが5μm以上、円相当径50〜1000μm、縁のコーナー部の曲率半径(R)が10μm以上で、深さ(h)の25%以上の凹部が存在する比率をいう。
【0013】
次に、表2中で(*3)を付記した剥離試験について説明する。すなわち、試験片は、素材Aに塗装した場合の密着性を評価するために、塗膜の表面から板厚5mm、幅20mm、長さ100mmの試験片を機械加工により切出して採取する。
試験方法としては、塗膜の剥離試験により塗膜の密着性を評価する。
評価では、5mmの曲率半径で3点曲げを行い、その曲げ角度に応じて以下の5段階で評価する。
5:90度まで曲げても塗膜面に割れ、剥離が発生しない。
4:60度まで曲げても塗膜面に割れ、剥離が発生しない。
3:30度まで曲げても塗膜面に割れ、剥離が発生しない。
2:15度まで曲げても塗膜面に割れ、剥離が発生しない。
1:15度までに塗膜面に割れ、剥離が発生する。
剥離試験の結果、No.1〜No.13は、本発明の条件を満足しているので、密着性の評価は、「5」または「4」であった。
No.14〜No.18は比較例であり、凹部の面積率が2〜10%と低く、発明範囲の下限値である20%を下回っているので、密着性が「3」に低下したものと考えられる。
また、No.19〜No.22は比較例であり、超音波衝撃処理を行わなかったので密着性が低く「1」〜「2」の評価となった。
【表1】
【表2】
【表3】
【0014】
【発明の効果】
本発明によれば、超音波衝撃処理を用いて金属製品の表面に凹部を形成することによって、従来のようにブラシなどの機械的な方法によって劣化した塗膜を剥がす必要がないうえ、サンドブラスト装置のような大掛かりな装置を用いることなく金属製品の塗装密着性を向上させる方法を提供するができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における金属製品の塗装密着性向上方法によって金属の表面に形成される凹部の典型例を示す図である。
【図2】 本発明の超音波衝撃処理に用いる超音波振動端子および超音波ショットピーニングのショット粒を示す図である。
【符号の説明】
1:金属製品、
Claims (1)
- 金属製品の塗装密着性を向上させる方法であって、金属製品の表面におこなう塗装の下地処理として、先端部の角部における曲率半径(r1)が0.5mm以下の角型の超音波振動端子による打撃処理、または、一辺の長さ(d1)が0.5mm〜5mmの超音波振動を与えた角型の塊状物を打ち付ける衝撃処理である超音波衝撃処理を施して、金属の表面に凹部を形成することを特徴とする金属製品の塗装密着性向上方法。
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JP2002334509A JP4015928B2 (ja) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | 金属製品の塗装密着性向上方法 |
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JP2002334509A JP4015928B2 (ja) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | 金属製品の塗装密着性向上方法 |
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JP4015928B2 true JP4015928B2 (ja) | 2007-11-28 |
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