工業用途で検討すべき14種類のコーティング

コーティングの種類

一般的なコーティングの種類には、 粉体塗装ポリウレタンコーティング、亜鉛リッチコーティング、金属化コーティング、アクリルコーティングなどが含まれます。また、陽極酸化処理、物理蒸着（PVD）、電気めっき、セラミックコーティングもリストに含まれています。 

これらのコーティングオプションはそれぞれ、特定の適用方法と理想的な適用環境を持っています。 

したがって、本稿では産業用途におけるコーティング材料の種類について概説する。 

保護コーティングとは何ですか?

保護コーティングとは、表面に塗布される特殊な配合の材料層のことです。耐腐食性、耐摩耗性、耐薬品性などのコーティング特性により、表面を摩耗、化学物質による攻撃、紫外線による劣化、腐食から保護します。 

これらのコーティングは、表面に装飾的な仕上げを施すこともできます。また、これらのコーティングは、環境と基材との間にバリア層を形成します。 

保護コーティングと塗装：違いは何ですか？

よくある誤解として、塗料と保護コーティングは同じものだというものがあります。どちらも液体または半液体の状態で塗布され、塗布後に乾燥するという点では共通していますが、類似点はそれくらいです。 

装飾塗料は、その名の通り、美観を目的として開発された塗料です。乾燥膜厚（DFT）は25～75ミクロンです。 

ほとんどの工業用保護コーティングはバリアコーティングとして機能しますが、亜鉛リッチコーティングなどの一部のシステムは犠牲防食機能も備えています。これらのコーティングの膜厚は125ミクロンから2,500ミクロン以上まで幅広く分布しています。  

これらのコーティングは、業界での使用に耐えうると認められる前に、耐摩耗性、促進耐候性、耐薬品性などの試験を含む、いくつかの試験を受けます。 

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一般的な工業用コーティング14種類

工業用途において最も重要なコーティング材料の種類としては、エポキシコーティング、ポリウレタンコーティング、ポリシロキサンコーティング、亜鉛リッチコーティング、アルキドコーティング、電着コーティング、金属化コーティング、アクリルコーティングなどが挙げられる。 

その他の選択肢としては、セラミックコーティング、膨張性コーティング、化成処理、物理蒸着（PVD）、電気めっき、粉体塗装などがあります。それぞれのコーティングは、その特性が異なります。

1. エポキシコーティング

エポキシ樹脂は、鋼材を湿気や化学物質による腐食から保護するための、最も広く使用されているバリアコーティングシステムの一つです。エポキシ樹脂を硬化剤で硬化させることによって形成されます。 

エポキシコーティングは、ブラスト処理された鋼材への密着性に優れているため、貯蔵タンク、パイプライン、床材などに広く使用されています。屋外での優れた性能を求める場合は、ポリウレタン製のトップコートをお勧めします。 

工業用エポキシコーティング

2. ポリウレタンコーティング

ポリウレタンコーティングについて言えば、主な特性は耐紫外線性と色褪せ防止性です。このコーティングは、橋梁など、長年にわたって外観を維持する必要のある構造物に広く​​使用されています。 

イソシアネート系硬化剤を使用する際は、厳格なCOSHH（有害物質管理規則）およびPPE（個人用保護具）に関する要件を遵守する必要があります。 

3. ポリシロキサンコーティング

これらの高性能コーティングは、強力なケイ素-酸素結合によって耐食性と耐摩耗性を発揮します。このコーティングは、露出した鋼構造物において20年以上の耐用年数を実現できます。そのため、ポリシロキサンコーティングは化学プラントや大型橋梁などで広く用いられています。 

4. 亜鉛リッチコーティング

の原理 亜鉛コーティング これは、亜鉛を電気化学的に犠牲化することで下地の鋼を保護する処理です。このタイプのコーティングは、有機系と無機系のどちらでも可能です。エポキシ系コーティングは有機系、エチルシリケート系コーティングは無機系です。 

5. アルキド塗料 

これらは、硬化中に酸素を吸収する油変性ポリエステルです。これらの塗料は、軽構造物や一般的な製造工場など、一般的なメンテナンスに最適です。寒冷地では硬化が遅く、耐水性も低いため、アルキド塗料は防食プロジェクトにはほとんど使用されません。 

アルキド塗料

6. 金属コーティング

これはアルミニウムまたは亜鉛でできた耐久性のあるコーティングで、金属表面に熱溶射されます。機械的結合により、数十年も持続する緻密で多孔質の層を形成します。 

専門的な人員や設備が必要となること、塗布に時間がかかること、複雑な部品への塗布が難しいことなどを考慮すると、このコーティングを施すには比較的費用がかかる場合が多い。 

7. アクリルコーティング

アクリル系塗料は、工業用途や建築用途で一般的に使用される有機系塗料です。これらの水性塗料は、アクリルポリマーエマルジョンに顔料粒子を混合して作られています。 

橋梁用アクリルコーティング

8. 粉体塗装 

顧客はさまざまな 粉体塗装の種類 その美観と耐久性の高さから、これらの塗料は選ばれています。また、VOC（揮発性有機化合物）を含む溶剤を使用していないため、環境にも優しい塗料です。 

9. 電着塗装 

その 電着塗装プロセス 電気泳動による引力を利用して、塗料粒子を導電性材料上に付着させる技術。この技術は、複雑な形状や凹部が多い自動車や農業機械の分野で広く用いられている。 

電着塗装された車体

電着塗装は大量生産においてコスト効率が高く、優れた耐食性を提供する。 

10. セラミックコーティング

コーティング温度が限界値を超える場合、従来の有機コーティングの代替としてセラミックコーティングが使用されます。熱溶射コーティングは、熱交換器、製油所、タービンなどのシステムに最適です。セラミックコーティングは耐摩耗性に優れており、高温で摩耗性の高い環境下でのコーティングの摩耗を最小限に抑えます。 

タービンブレードのセラミックコーティング

11. 膨張性塗料

膨張性塗料は、コンクリート、鋼材、木材などの受動的防火対策（PFP）として使用されます。薄い塗料ですが、熱にさらされると膨張します。その結果生じる炭素質の発泡体は、基材への熱伝達を最小限に抑えます。 

火災が発生しやすい構造物には、この種のコーティングが設計要件として義務付けられています。これにより、構造物の崩壊を最大120分遅らせることができます。 

12. 化成皮膜

化成皮膜は、金属と反応して保護層を形成します。この化成皮膜層は、塗料の密着性を高め、美観を向上させ、錆を防ぐ効果があります。 

化成皮膜の例としては、以下のようなものがあります。

• 陽極酸化
• 酸化皮膜
• クロメートコーティング
• リン酸塩皮膜 

13. 物理蒸着（PVD）

PVDコーティング 耐摩耗性と装飾性を兼ね備えています。また、セラミック、プラスチック、アルミニウム、銅、チタンなどの金属との適合性からもわかるように、汎用性にも優れています。   

14. めっき

電気めっきとは、導電性基板上に金属層を制御された電気化学的方法で析出させる技術である。 

電気めっきされたCNC加工部品

製造業においては、以下の理由から理にかなっています。

• 製造業者が費用対効果の高い卑金属を使用できるよう支援する
• 耐摩耗性を向上させる 
• 耐食性を向上させます 
• メンテナンスコストを最小限に抑える可能性

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コーティングの種類比較表

以下の表は、コーティング材の種類とその特性、一般的な用途を示しています。これらの表を参考に、用途に最適なコーティング材を選択してください。 

ハードコーティングとは何ですか？

硬質コーティングは、耐摩耗性を高めるために設計された特殊なコーティングです。これらのコーティング材料は、基材よりもはるかに高い硬度を有します。代表的な例としては、タイプIII硬質陽極酸化処理、無電解ニッケルめっき、PVDコーティングなどがあり、それぞれ70、72、80HRCの硬度を実現できます。 

これらのコーティングは、コーティングの摩耗が日常的に発生する金属同士の接触用途において有効です。 

CNC加工部品に最適なコーティングの種類は何ですか？

CNC加工部品に最適なコーティング方法は一つとして存在しません。最適な選択は、公差要件、作業環境、コストなど、さまざまな要素によって決まります。 

もちろん、特定の用途では必ず使用されるコーティングもあります。例えば、摩耗にさらされるアルミニウム製のCNC加工部品は、通常、硬質アルマイト処理（タイプIII）が施されます。 

無電解ニッケルめっきは、複雑な形状を持つ機械加工アルミニウム部品や鋼部品に最適な選択肢です。  

高価格帯のPVDコーティングが工具やその他の精密機械によく使用されるのには理由があります。それは、摩擦係数が低く、硬度が高いからです。 

最適な保護コーティングとは？

繰り返しになりますが、それはプロジェクトの内容によって異なります。性能要件、基板の種類、動作環境など、考慮すべき要素が複数あるため、この質問に対する明確な答えはありません。 

沿岸環境にある構造用鋼材施設の場合を考えてみましょう。その場合のコーティングに関する推奨事項は、精密アルミニウムCNC部品に求められるものとは異なります。 

海洋鋼構造物

沿岸部のプロジェクトには、亜鉛を豊富に含むエポキシプライマーとポリシロキサン系トップコートを組み合わせたようなものが必要です。より安価な標準的なポリウレタン系トップコートを選択した場合、再塗装の頻度が高くなることが予想されます。 

精密アルミニウム部品に関しては、タイプIII硬質アルマイト処理のような費用対効果の高い処理で十分です。 

保護コーティングはどのくらい持続しますか？

塗膜の耐用年数を左右する要因は、環境条件、運転条件、表面処理、膜厚、塗膜の種類などである。ただし、実用的な目安としては、ほとんどの塗膜は5年から25年程度持続する。 

• アルキド樹脂系：最長10年
• ポリシロキサン系トップコート：最長25年
• ハードアルマイト（タイプIII）：最長25年
• 無電解ニッケル：最長15年
• 膨張性塗料：最長25年
• 亜鉛リッチエポキシシステム：最長25年 

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工業用保護コーティングの費用はいくらですか？

工業用保護コーティングの費用は大きく変動する可能性があります。費用に影響を与える要因としては、部品の複雑さ、生産量、および処理方法などが挙げられます。 

以下に、目安として使える概算費用の例をいくつか示します。

*注これらは、一般的な市場状況と一般的なアプリケーションパラメータに基づいた概算値です。 

工業用塗料の種類を選択する際に考慮すべき要素

様々なコーティング材料の中から選択する際に考慮すべき要素は、基材、機能要件、規制要件、動作環境、寸法公差、およびライフサイクルコストです。 

• 基板材料コーティングと基材との化学的および機械的な適合性は重要です。異なる材料は、それぞれ異なる方法で膨張し、コーティングと結合します。 
• 機能要件コーティングは複数の機能を果たすのでしょうか？重要な機能特性としては、耐薬品性、耐火性、使用温度範囲、耐摩耗性などが挙げられます。 
• 規制要件特定のコートがお好みかもしれませんが、待ってください、規制もまた深刻な制約となります。考慮すべき基準には以下が含まれます。
  • ISO 12944、NACE/AMPP 
  • REACH規則
  • RoHS指令
  • ATEX
  • 具体的な検査要件 

• 動作環境次の点を考慮してください。
  • 浸漬ゾーン
  • 埋設環境または密閉環境 
  • 大気曝露 
• 寸法公差この決定要素は、密着性の高いアセンブリや精密部品にとって非常に重要です。溶射は橋桁には有効かもしれませんが、ねじ込み式の締結部品には致命的な損傷を与える可能性があります。 
• 生涯コストライフサイクルコスト全体で見ると、単価が最も高いものが必ずしも最も高価とは限りません。標準的なポリウレタン（PU）コーティングのコストは、ポリシロキサン系トップコートのわずか3分の1程度です。しかし、PUの耐用年数は約8年であるのに対し、ポリシロキサン系トップコートは25年も持ちます。 

適切な保護コーティングを使用するメリット

部品に保護コーティングを施すことを検討する理由は、規制遵守、総所有コストの最小化、安定した性能、そして部品寿命の延長などが挙げられます。 

• 企業コンプライアンスNACE、REACH、その他の要件を満たすことで、操業停止や検査不合格に伴うコストを回避できます。 
• 総所有コストを最小限に抑える手直しや再塗装の回数が減ることで、大幅なコスト削減につながります。 
• 一貫したパフォーマンス適切に仕様が定められ、適切に施工された表面コーティングは、安定した性能を発揮し、計画的なメンテナンスと予算予測を支援します。   
• コンポーネント寿命の延長: 

工業用保護コーティングの限界

工業用保護コーティングは、機械的損傷に対する脆弱性、表面処理への依存性、塗布条件、適合性の制限、および健康・規制上のリスクといった点で不十分な場合がある。 

• 機械的損傷 セラミック塗料や膨張性塗料などのコーティングは、摩耗や衝撃による損傷を受けやすい。 

工業用コーティングの欠陥

• 表面処理の依存性 表面処理が不十分だと、どんなに優れたコーティングでも効果を発揮しない可能性がある。 
• 応募条件 塗料の効果的な硬化は、温度、露点、湿度によって左右される。 
• 互換性の制限 塗料の種類によっては、互いに密着しにくい場合があります。例えば、亜鉛プライマーに不適切な中間層を使用すると、層間剥離が発生します。 
• 健康および規制上のリスク 六価クロム酸塩、高VOC溶剤、イソシアネートに対する規制はますます厳しくなっている。また、取り扱いと廃棄に関する条件にも対処する必要がある。 

さまざまな種類の保護コーティングの塗布方法

塗布方法としては、陽極酸化処理、エアレススプレー、刷毛・ローラー処理、電気めっき、溶射などがある。 

陽極酸化処理方法 

金属（アルミニウム）に薄膜を塗布する代わりに、電気化学浴装置を用いて金属から緻密な酸化層を成長させる。アルミニウムに限定されるが、このコーティングは硬く、寸法精度も高い。 

エアレススプレー方式  

塗料は空気のない状態で霧状に噴霧されるため、広い面積に素早く厚膜を形成できます。この塗布方法は、容器や構造用鋼材への塗装に適しています。 

エアレススプレー 

ブラシとローラーを使った方法 

ブラシとローラーを使った方法は、手の届きにくい場所、ボルトの頭、溶接部などに最適です。ただし、大規模な用途には適していません。 

電気めっき法 

電解浴は、高度に制御された環境下で部品に金属イオンを供給する。この電流駆動プロセスは、精密部品、締結部品、バルブなどに適している。  

溶射法 

アークガンまたは火炎ガンを用いて溶融金属を表面に噴射し、高密度のアルミニウムまたは亜鉛の層を形成する。 

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工業用保護コーティングの将来動向

工業用保護コーティングの種類は、持続可能性への準拠、三価クロム処理、ナノコンポジットコーティング、プラズマ電解酸化（PEO）、デジタルプロセス監視などの分野で進化していくと予想されます。 

• 持続可能性コンプライアンス
• 三価クロムプロセス
• ナノコンポジットコーティング
• プラズマ電解酸化（PEO） 
• デジタルプロセスモニタリング

結論 

工業用コーティング技術は、メーカーが特殊な高価なコーティング材料を用いて部品全体を製造することなく、部品の外観と性能を向上させるのに役立ちます。 

紫外線耐性ポリウレタンコーティングから耐熱セラミックコーティングまで、これらのコーティングの性能と適合性がどのように異なるかを見てきました。 

標準コーティングであろうと特殊コーティングであろうと、ProleanTechでは、お客様の性能と美観に関するご要望に合った様々なタイプのコーティングをご提案いたします。 粉体塗装サービス 信頼性の高い性能を実現するように設計されています。 

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