テレーンコーティング：鋼の表面保護と腐食抵抗

定義と基本概念

テルネは、主に鋼鉄業界で使用される伝統的な表面処理およびコーティング技術であり、特に屋外や過酷な環境向けの鋼板や部品の耐腐食性を向上させるために使用されます。これは、スズ（Sn）と鉛（Pb）の混合物からなるスズベースの合金、または最近ではスズ-亜鉛やスズ-銀などの代替合金を鋼基材に適用して、保護的な犠牲コーティングを形成することを含みます。

テルネコーティングの基本的な目的は、鋼製品の耐用年数を延ばす耐腐食性のある耐久性のある表面を提供することです。これは、酸化や環境劣化に抵抗するバリア層を作成することによって達成され、良好なはんだ付け性と成形性も提供します。

鋼の表面仕上げ方法の広範なスペクトルの中で、テルネは主に腐食保護を目的とした犠牲的な金属コーティングとしてのニッチを占めています。塗料やポリマー系層などの有機コーティングとは異なり、テルネコーティングは金属であり、基材の鋼を保護するためにその電気化学的特性に依存しています。屋根、車両部品、特定の電気部品など、高い耐腐食性が求められる用途でよく使用されます。

物理的性質とプロセス原理

表面改質メカニズム

テルネコーティングプロセス中、溶融または半溶融合金が熱浸漬または電気化学的沈着を通じて鋼表面に適用されます。コーティングは基材と金属結合を形成し、通常数ミクロンから数十ミクロンの厚さの薄い付着層を作成します。

主な物理反応は、合金が溶けて鋼表面を流れ、表面の不規則性を埋めて均一な膜を形成することです。化学的には、合金が鋼基材と相互作用し、拡散と金属間化合物の形成を特徴とする金属間界面を形成します。この界面は、コーティングの強い接着性と安定性を確保します。

適用中の電気化学反応は最小限ですが、コーティングの保護機能には重要です。スズベースの合金は犠牲アノードとして機能し、腐食環境で優先的に腐食し、下の鋼基材を保護します。この犠牲的な挙動は、コーティングと鋼の間の電気化学的ポテンシャル差によって駆動されます。

マイクロまたはナノスケールでは、コーティングは微細な粒子または樹枝状構造からなる微細構造を持つ連続的な金属層を作成することによって表面を改質します。コーティングと基材の間の界面は、元素の相互拡散を伴う遷移ゾーンによって特徴付けられ、機械的安定性と耐腐食性を確保します。

コーティングの組成と構造

伝統的なテルネコーティングの典型的な組成は、重量比で約50-70%のスズと30-50%の鉛の混合物を含みます。現代のバリアントは、環境に優しい合金であるスズ-亜鉛やスズ-銀で鉛を置き換えることがあり、RoHSなどの規制に準拠しています。

コーティングの微細構造は、通常、スズと鉛（または代替合金）の固体溶液で構成され、界面には金属間相が存在する可能性があります。コーティングは通常均一で、冷却条件に応じて微細粒子または樹枝状の微細構造を持ちます。

コーティングの厚さは通常10〜50ミクロン（μm）の範囲であり、適用要件に応じて変動します。厚いコーティングは耐腐食性を向上させますが、成形性や重量の考慮に影響を与える可能性があります。屋根用の用途では、厚さは高い方に傾く傾向がありますが、電気的または装飾的な目的では薄い層が一般的です。

プロセス分類

テルネコーティングは、ホットディップメッキおよび電気メッキプロセスの広いカテゴリー内で金属犠牲コーティングとして分類されます。合金の組成と適用方法によって区別されます。

亜鉛コーティング（メッキ）と比較して、テルネコーティングは柔らかく、より延性があり、異なる美的特性を提供します。有機コーティング（塗料やポリマー層など）とは異なり、テルネはその金属的性質と電気化学的特性に依存して腐食保護を行います。

テルネのバリアントには、伝統的な鉛ベースのコーティング、環境に優しい鉛フリー合金、および屋根、車両、電気部品などの特定の用途に合わせた特別な配合が含まれます。一部のバリアントは電気化学的沈着を含み、他は熱浸漬を使用します。

適用方法と設備

プロセス設備

テルネコーティングを適用するために使用される主な設備には以下が含まれます：

• ホットディップコーティングライン：溶融合金を含む浴槽、鋼板またはストリップを浴槽を通過させるためのコンベヤーシステム、および制御された冷却ゾーンで構成されています。浴槽の温度は、合金の組成に応じて通常450°Cから550°Cの範囲です。

• 電解コーティングセル：合金イオンを含む電解質に浸されたカソードとアノードを持つ電気化学セルを利用します。鋼基材はカソードとして接続され、合金は電気分解によって沈着します。

• 前処理ステーション：コーティングの接着性を高めるために鋼表面を準備するための洗浄、脱脂、酸洗いタンクを含みます。

設備の設計は、温度制御、浴槽の組成の安定性、および均一なコーティング厚さを強調しています。現代のラインは、温度、コーティング厚さ、表面品質のセンサーを含むプロセス制御のための自動化を組み込んでいます。

適用技術

テルネの最も一般的な適用方法はホットディップ浸漬であり、鋼板またはストリップを洗浄し、フラックス処理を行った後、溶融合金浴に浸します。このプロセスには以下が含まれます：

• 酸化物、油脂、スケールを除去するための表面清掃。
• 濡れ性と接着性を促進するためのフラックス処理。
• 制御された時間のために溶融合金に浸漬。
• 均一なコーティングを確保するために一定の速度