海洋環境下における鋼構造物の新しい長期防食・防汚法の開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22246111
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 村上 健児 独立行政法人海上技術安全研究所, 生産システム系, 上席研究員 (60112067)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 植松 進 独立行政法人海上技術安全研究所, 生産システム系, 上席研究員 (10344235) ; 丹羽 敏男 独立行政法人海上技術安全研究所, 生産システム系, グループ長 (10208267) ; 田中 義久 独立行政法人海上技術安全研究所, 生産システム系, 主任研究員 (70399517)
• Keywords: 海洋環境 / 鋼構造物 / 防食 / 防汚 / 亜鉛溶射 / 亜鉛-アルミニウム溶射 / 皮膜構造 / 密着力

Research Abstract

船底に海洋生物が付着して水流抵抗が増加することを防ぐために、防汚塗料が防食塗料と共に船底に塗られる。本研究の目的は、このような塗装に替わり、船底の腐食や生物付着を長期にわたって抑制するための金属溶射による表面処理法を開発することである。
溶射法としては、現場での施工性とコスト及び基材に対する溶射皮膜の密着力を考慮して、アーク溶射法を採用した。溶射材料は、防食・防汚効果を持つ亜鉛及び亜鉛-アルミニウム合金とした。これらの金属・合金ワイヤを鋼基材上にアーク溶射する際に、基材に付着しなかった高温の溶射粒子が集塵機内で火災を引き起こすことを防止するために、溶射ブース内に溶射粒子の衝突版を設置し、また集塵ダクトにスパークアレスターを設置するなどの安全対策を施した。溶射ガンをロボットに取り付けて溶射を行った。
溶射のプロセスパラメータで重要なのは、アーク電流(ワイヤ供給速度と連動)、アトマイズエアー圧力及び溶射距離である。施工性とガンの損傷防止の観点からアーク電流とアトマイズエアー圧力を大幅に変えることはできない。アーク電流を100Aから200Aに増加させても皮膜が厚くなるだけで、皮膜構造に大きな変化は見られない。アトマイズエアー圧力を0.45MPaから0.30MPaに減少させると、皮膜を構成する金属粒子の寸法が僅かに大きくなるほかは、皮膜構造に大きな変化は認められない。皮膜に大きな変化を与えるのは溶射距離である。溶射距離が100mから200mmの間では皮膜は緻密で皮膜厚さはほとんど変化しないが、溶射距離が400mmでは気孔率が高くなるとともに皮膜厚さが急減する。この急激な変化は、溶射距離が400mmになると、冷却・凝固している溶射粒子の割合が増大するためと考えられる。溶射距離による皮膜構造の変化を利用して、構造の異なる皮膜を作製し、それらの防食・防汚特性について研究を進める。