JP3336942B2 - 鋼材の錆安定化表面処理方法 - Google Patents
鋼材の錆安定化表面処理方法Info
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- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
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Description
築、海洋構造物等に使用される鋼材の防食表面処理にお
ける鋼材の安定錆の生成促進方法に係り、更に詳しく
は、P、Ni、Mo等の合金元素を添加してなる、いわ
ゆる耐候性鋼を中心として、鋼材を無塗装で使用する場
合に、鋼材表面に防食的保護作用を有する耐候性安定錆
層を早期に促進生成させ、かつ安定錆形成過程および形
成後の美観喪失を伴わない、鋼材の錆安定化表面処理方
法に関する。
される鋼材は、そのままでは腐食により赤錆や黄褐色の
浮き錆、流れ錆を生じ、景観を損なうばかりでなく、腐
食による肉厚減少により構造物としての強度低下を来す
ので、何らかの防食対策が必要である。これら構造物の
防食対策としては従来塗装工法が一般的であり、長期耐
久性を高めた重防食塗装も知られているが、塗装コスト
が高い上、耐用年数に限りがあり、定期的な塗り替えが
必要であることからメンテナンスコストも高いという問
題がある。
素を少量添加することにより、大気中において、数年で
腐食に対して保護性のある錆(安定錆)を形成し、その
後の腐食速度が極めて少ない鋼材として耐候性鋼が知ら
れている。耐候性鋼は、安定錆形成後は無塗装で永続的
に防食効果が持続するいわゆるメンテナンスフリー鋼
で、近年、橋梁や鉄塔等の構造物に対する採用が増えて
きている。
かるため、その期間中に赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆
びを生じてしまい、外見的に好ましくないばかりではな
く、周囲環境の汚染原因になる場合もある。また、海岸
部の海塩粒子飛来環境や融雪塩散布地域では安定錆が形
成されにくく、そのため、利用可能な地域が制限される
と言う問題がある。
とえば特公昭56−33991号公報では下層に安定錆
成分を含有する樹脂層、上層に耐候性、耐腐食性等に優
れた樹脂層を設けた、2層被覆による表面処理方法が開
示されている。
は、安定錆形成成分を含有する樹脂皮膜を施すことによ
り流れ錆びを生じるこなく安定錆を形成する方法が開示
されている。さらに、特許2666673号では安定錆
形成促進作用を有する有機樹脂により被覆された鋼材に
ついて開示されている。
のうち、特公昭56−33991号公報による方法で
は、流れ錆びの防止は可能であるが、防食性が高いため
発錆速度が遅く、安定錆形成に時間がかかるという問題
がある。特公昭53−22530号公報による方法で
は、腐食性の激しい環境、特に塩分飛来環境では、流れ
錆びの防止が不十分であるという問題がある。特許26
66673号でも同様に腐食性の激しい環境、特に塩分
飛来環境では、安定錆形成能力に劣るという欠点があ
る。またこれらの公報に共通して、安定錆形成過程にお
いて、樹脂被覆の劣化に伴い、被覆の割れや剥離等の外
観不良の問題が解決されていない。
されたものであって、特に、腐食性の激しい環境におい
ても耐候性鋼や普通鋼等の表面あるいはその錆び層の表
面に、赤錆等の浮き錆や流れ錆を生じることなく安定錆
を早期に形成し、かつ安定錆形成過程および形成後にお
いて、その外観を損なうことのない、鋼材の錆安定化表
面処理方法を提供するものである。
は鋼材の錆層の表面に、キレート形成基を有する樹脂を
固形分として2−50%と、Cu,Ni,Cr,Al,
Mo,Pの化合物から選択された少なくとも1種以上を
金属換算で0.02−10重量%と、顔料と塗料調製剤
とを含有した処理剤を1−100μmの乾燥膜厚で塗布
する鋼材の錆安定化表面処理方法。
面に、モリブデン酸又はモリブデン酸塩の1種以上をM
o換算で0.01−5重量%と、りん酸又はりん酸塩、
ポリリン酸塩の1種以上をP換算で0.01−5重量%
と、キレート形成基を有する樹脂を固形分として2−5
0%と、顔料と塗料調製剤とを含有した処理剤を1−1
00μmの乾燥膜厚で塗布する鋼材の錆安定化表面処理
方法。
Cr,Alの化合物から選択された少なくとも1種以上
も金属換算で0.05−5重量%を含有する事を特徴と
する(2)に記載の鋼材の錆安定化表面処理方法。
(1)〜(3)記載の鋼材の錆安定化表面処理方法。 (5) 前記鋼材が、重量%で、P:0.03〜0.1
5%,Ni:0.4〜4%,Mo:0.1〜1.5%を
含有し、かつS:0.02%以下、Cr:0.1%以下
に限定される請求項(1)〜(4)記載の鋼材の錆安定
化表面処理方法である。
に説明する。 (適用可能鋼材)本発明においては、適用可能な鋼材は
特に限定するものではない。普通鋼に対しても効果が認
められるが、耐候性鋼のような、P、Ni、Mo等の元
素を少量含有する低合金鋼に対して特に有効である。ま
た、処理面はブラスト処理等で表面のスケールや錆を落
とした状態が好ましいが、必ずしもこの必要はなく、錆
層の表面に処理を行っても効果が見られる。
て、その成分の添加理由及び添加範囲限定理由を以下に
説明する。 P:Pはこの発明において重要な元素であり、安定錆の
生成を促進し、かつ安定錆が形成された後の鋼の耐食性
を更に向上させる効果を有している。そのため、必要量
添加する。0.03%未満の添加では耐食性の向上に効
果がなく、0.15%を越える添加では溶接性が劣化す
るので、0.03〜0.15%とする。
0.02%以下とする。 Cr:Crは、塩分の多い環境において、安定錆の生成
を阻害し、かつ孔あき腐食を助長する効果がある。その
ため、0.1%以下添加する。
であり、Moとの共存により塩分の多い環境においても
安定錆の生成を促進し、かつ安定錆が生成した後の鋼の
耐食性を更に向上させる効果がある。0.4%未満の添
加では効果がないが、4%を超える添加では、経済性の
点で不利であり、また、ベイナイト組織が生じ易くな
り、機械的特性、特に、靭性が劣化するので、0.4〜
4%とする。
素であり、Niとの共存により塩分の多い環境において
も安定錆の生成を促進し、かつ安定錆が生成した後の鋼
の耐食性を更に向上させる効果がある。0.1%未満の
添加では効果がないが、1.5%を超える添加では、経
済性の点で不利であり、また、ベイナイト組織が生じ易
くなり、機械的特性、特に、靭性が劣化するので、0.
1%〜1.5%とする。
o,S,Crを上記の添加範囲に限定するとともに、更
に重量%にて、C:0.15%以下、Si:0.7%以
下、Mn:0.2%〜1.5%、Al:0.01〜0.
1%、Cu:0.2〜0.4%を含有し、かつ必要によ
り、Ca:20〜100ppm、Ti:0.005%〜
0.1%、V:0.005〜0.1%、Nb:0.00
5〜0.1%、B:0.0003〜0.001%から選
択された1種または2種以上を含有し、残部がFe及び
不可避的不純物よりなる鋼材である。この鋼材におい
て、各添加元素の添加理由、添加範囲限定理由は以下の
通りである。
するが、0.15%を越えると溶接性および靱性が劣化
するので、上限を0.15%とする。
上元素として添加するが、過剰に添加すると靱性が著し
く低下するので、0.7%以下とする。
0.2%以上添加する。しかし、過剰に添加するとベイ
ナイト組織が生じやすくなり、機械的特性、特に靱性が
劣化するので、1.5%以下とする。
1%以上添加するが、過剰に添加すると腐食の起点とな
る介在物が生じやすくなるので、0.1%以下とする。
を安定な状態に維持する効果を有しているため、0.2
%以上添加する。0.4%を越える添加では効果が飽和
し、かつ経済性の点で不利であるので、0.4%以下と
する。 (処理剤1) (1) この鋼材表面もしくは鋼材錆層の表面に塗布する処
理剤は、キレート形成基を有する樹脂と、Cu、Ni、
Cr、Al、Mo、Pの化合物と、顔料と、塗料調整剤
とを含有している。
は、樹脂の基本骨格にキレート形成基を有する樹脂成分
が使用される。本発明に係るキレート形成基を有する樹
脂は、界面に鋼溶出イオンを固定、濃化して均一な安定
錆層を形成すると推定される。好適なキレート形成基と
しては、アミノ酸基、カルボキシル基、ジチオカルバミ
ン酸基、ポリアミノ基、チオール基、チオウレイド基、
ジチオ酸基、β―ジケトン基、ヒドロキサムオキシム
基、及びこれらの塩の中から選ばれた少なくとも一種ま
たは二種以上である。
ート形成基を有する樹脂成分としては、イミノジ酢酸
基、アミノ酸基、オキシム基、アミドキシム基、オキシ
ン基、グルカミン基、アミノリン酸基、ジチオカルバミ
ン酸基、チオ尿素基、β−ジケトン、ポリアミン、クリ
プタンド、クラウンエーテル等、単独でキレート形成可
能な官能基及び骨格、及びシッフ塩基と水酸基、アゾ結
合と水酸基、アゾ結合とカルボン酸、アミンとリン酸、
アミンとチオカルボン酸、アミンとチオカルボニル基、
カルボニル基と水酸基等、複数の官能基によりキレート
形成可能な部位を、スチレン−ジビニルベンゼン共重合
体、アクリルニトリル−ジビニルベンゼン共重合体、エ
チレンイミン重縮合体、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、ブチラール樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリ
エステル樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂等の基体樹
脂中に導入した樹脂成分である。
分の処理剤に対する添加割合は2〜50重量%であるこ
とが好ましい。これ未満の範囲であると流れ錆防止効果
に劣り、またこれを超える範囲であっても効果は変わら
ない。 ( Cu、Ni、Cr、Al、Mo,Pの化合物)また、
本発明においては、前記処理剤にCu、Ni、Cr、A
l、Mo,Pの化合物の一種以上を、金属換算で0.0
2〜10重量%含有する。このことで、一層安定錆生成
促進効果が向上する。これは、これらが、鉄イオンの安
定錆への変態効果、および安定錆粒子の微細効果を有す
ることによるものと考えられる。それらの含有率が0.
02重量%未満であると、安定錆層の形成促進効果が不
十分となり、10重量%を越えて添加しても、効果は変
わらなくなる。これらの金属イオンまたは化合物の供給
形態は、不溶性塩を形成せず、また安定錆生成を阻害す
る塩素イオンを含有しないものであれば、いかなる形態
であっても構わない。
剤中には、上記の成分以外に、他の有機樹脂成分、各種
顔料、塗料調整剤等を加えるのがよい。有機樹脂成分と
しては、特に限定するものではないが、常温にて塗膜形
成可能な樹脂が好ましく、具体的にはブチラール樹脂、
エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステ
ル樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂等を適用できる。
加熱により効果や成形、融着等が必要な樹脂は施工上好
ましくない。
沈降・分離を抑制する分散剤、塗布面のタレ防止用増粘
剤、ベンガラ、タルク、シリカ等の無機顔料、縮合多環
系、フタロシアニン系などの有機顔料を適宜添加するこ
とが出来る。
して有機溶剤ばかりでなく、水溶性塗料やエマルジョン
塗料のような水系塗料としてもよい。 (処理剤のpH)本発明においては、処理剤は、pHを1
〜6にするのが好ましい。pHが6を越えると安定錆促
進効果が十分ではなく、pHが1未満であると鋼材表面
あるいは鋼材の錆層の表面を過剰溶解して安定錆を層と
して形成しがたい。pHの調整に使用するものは、塩素
イオンを生成する可能性のあるもの以外で有れば特に限
定することなく用いることが出来るが、例えば、硫酸、
硝酸、リン酸等の無機酸が好ましく用いられる。水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモ
ニア等のアルカリをpH調整のため共存させても全く問
題はない。
膜厚は1〜100μmとするのがよい。この範囲未満で
あると塩素イオンや流れ錆防止効果が劣り、この範囲を
超えると、下地鋼材に対する保護効果が過剰になりす
ぎ、安定錆形成に時間がかかる。
0μm塗布形成することにより、キレート形成基を有す
る樹脂が界面に鋼溶出イオンを固定、濃化して、均一な
安定錆層を形成し、Cu,Ni,Cr,Al,Mo,P
化合物及びpH1−6により安定錆の生成速度を増進す
るので、海塩粒子飛来環境等の激しい腐食環境でも、流
れ錆や浮き錆が殆ど発生せず、外観上極めて優れた効果
を発揮する。
は、公知の塗装方法、即ちエアスプレー、エアレススプ
レー、刷毛塗り等により処理することが可能で、処理方
法に特に制限はない。また、特に加熱・焼き付け等の処
理も不要であるため、工場施工、現地施工いずれも対応
可能である。 (処理剤2) (2) この鋼材表面もしくは鋼材錆層の表面に塗布する処
理剤は、モリブデン酸、モリブデン酸塩と、りん酸、り
ん酸塩、ポリりん酸塩と、キレート形成基を有する樹脂
と、必要により添加される、Cu、Ni、Cr、Alの
化合物と、顔料と、塗料調整剤とを含有している。
種以上と、燐酸又は燐酸塩、ポリ燐酸塩の一種以上)モ
リブデン酸又はモリブデン酸塩の一種以上と、燐酸又は
燐酸塩、ポリ燐酸塩の一種以上との添加は、均一な安定
錆形成に寄与する。これらを添加することにより、欠陥
数が著しく少ない安定錆が、早期に形成されることは全
く予期せぬ効果であるが、このような効果が得られる理
由は、まず所定の酸性溶液とすることで鋼材の腐食が促
進され、鉄イオンが溶出するが、モリブデン酸イオンと
リン酸イオンの存在により、鉄イオンが固定化され微細
で均一な安定錆の形成が促進されるものと推測される。
は、Mo換算で0.01〜5重量%、燐酸、燐酸塩、ポ
リ燐酸塩の一種以上は、P換算で0.01〜5重量%含
有する。Mo含有量が0.01重量%未満であると安定
錆の形成が促進されず、5重量%を越えて添加してもそ
の効果は変わらない。モリブデンの供給形態としては、
pH1〜6の範囲の溶液において可溶性で有れば特に限
定されず、例えばモリブデン酸ナトリウム、モリブデン
酸カリウム、モリブドリン酸塩等が挙げられる。
安定錆の形成が不十分で、5重量%を越えて添加しても
その効果は変わらない。Pの供給形態としては、オルト
燐酸、メタ燐酸、またはピロ燐酸をはじめとするポリ燐
酸、およびそれらの塩や燐酸エステル類が使用される。
有する樹脂を固形分として2〜50%含有し、残部、顔
料と塗料調整剤から成り、好適なpHが1〜6である。
これらの点については、前述した「キレート形成基を有
する樹脂と、Cu、Ni、Cr、Al、Mo、Pの化合
物と、残部顔料、塗料調整剤からなる処理剤」と同様な
ので、ここでの説明は省略する。
た、本発明においては、前記処理剤にCu、Ni、C
r、Alの化合物の一種以上を、金属換算で0.05〜
5重量%含有することで、一層安定錆生成促進効果が向
上する。これは、これらイオンが、鉄イオンの安定錆へ
の変態効果、および安定錆粒子の微細効果を有すること
によるものと考えられる。それらの含有率が0.05重
量%未満であると、安定錆層の形成促進効果が不十分と
なり、5重量%を越えて添加しても、効果は変わらなく
なる。これらの金属イオンまたは化合物の供給形態は、
不溶性塩を形成せず、また安定錆生成を阻害する塩素イ
オンを含有しないものであれば、いかなる形態であって
も構わない。
1〜100μmとするのがよい。この範囲未満であると
塩素イオンや流れ錆防止効果が劣り、この範囲を超える
と、下地鋼材に対する保護効果が過剰になりすぎ、安定
錆形成に時間がかかる。
0μm塗布することにより、キレート形成基を有する樹
脂が界面に鋼溶出イオンを固定、濃化して均一な安定錆
層を形成し、モリブデン酸塩とポリりん酸塩との組合わ
せで飛躍的な効果を発揮し、更にCu,Ni,Cr,A
lの添加及びpH1−6により安定錆の生成速度を増進
するので、海塩粒子飛来環境等の激しい腐食環境でも、
流れ錆や浮き錆が殆ど発生せず、外観上極めて優れた効
果を発揮する。
発明の実施例に用いた試験鋼の化学成分を表1に示す。
表1のAは普通鋼、Bは耐候性鋼を示す。また有機樹脂
塗料の主な構成成分であるベース樹脂、キレート形成基
を有する樹脂として選定したものを表2に示す。
m×6mmとし表面をブラスト処理したものである。表
3−1〜表3−5に各試験片の作成条件および試験結果
について示す。
についてはエアレススプレーにて塗装した。この試験片
を三重県津市の暴露試験場にて1年間暴露した。暴露場
は、海岸から約200mの所である。
の有無および被膜の状況を確認した。さらに、フェロキ
シルテストにより錆層の欠陥数を測定、テープ剥離テス
トにより浮き錆量を測定した。テープ剥離テストは、5
0mm×50mmのテープを使用し、試験片の同一箇所
で3回繰り返して、剥離した浮き錆の合計量とした。ま
た、苛性ソーダにより、残存している処理被膜と錆とを
除去し、腐食重量減少を測定した。なお、フェロキシル
テスト結果は、発色点数100個/dm2 未満を
「○」、100個/dm2 以上200個/dm2 未
満を「△」、200個/dm2 以上を「×」とし、テ
ープ剥離テスト結果は0.01g未満を「○」、0.0
1g以上0.05g未満を「△」、0.05g以上を
「×」とした。
食環境の暴露にも関わらず、いずれもフェロキシルテス
トによれば、錆層の欠陥が少なく、腐食減量も少なく、
またテープ剥離試験の結果から浮き錆が殆ど見られない
ことから、被膜下に安定錆が形成されつつあることが確
認でき、また流れ錆の発生や塗膜の割れ、剥離等も無
く、極めて良好な外観を保持していた。特に、Mo,P
の両方を添加したものは(請求項2の発明に相当す
る)、これらの効果が特に優れていることが確認され
た。
したもの(No.20.21)が効果が高いが、普通鋼(No.1-19,N
o.22-23)でも十分な効果が見られることが確認できた。
一方、比較例に示したように、乾燥膜厚が薄すぎて本発
明の範囲から外れるもの(No.24 )は流れ錆があり、腐
食減量が多く、フェロキシルテスト、テープテストの結
果が良好とは言えない。厚すぎて本発明の範囲から外れ
るもの(No.25)は、フェロキシルテスト、テープテス
トの結果が良好とは言えない。また、Cu,Ni,Cr,Alな
どを添加していないもの(No.26,No.30) 、添加している
もののその添加量が少なく、本発明の範囲から外れるも
の(No.27 、No.28 )は、流れ錆があり、腐食減量が多
く、フェロキシルテスト、テープテストの結果も不良で
あった。有機樹脂皮膜中にキレート形成基を有する樹脂
を含まないもの(No.29 )は、流れ錆が見られ、腐食減
量が多く、フェロキシルテスト、テープテストの結果も
良好とはいえない。
00μm塗布することにより、海塩粒子飛来環境等の激
しい腐食環境でも、流れ錆や浮き錆が殆ど発生せず、外
観上極めて優れた効果を発揮する。
Claims (5)
- 【請求項1】 鋼材の表面または鋼材の錆層の表面に、
キレート形成基を有する樹脂を固形分として2−50%
と、Cu,Ni,Cr,Al,Mo,Pの化合物から選
択された少なくとも1種以上を金属換算で0.02−1
0重量%と、顔料と、塗料調製剤とを含有してなる処理
剤を1−100μmの乾燥膜厚で塗布することを特徴と
する鋼材の錆安定化表面処理方法。 - 【請求項2】 鋼材の表面または鋼材の錆層の表面に、
モリブデン酸又はモリブデン酸塩の1種以上をMo換算
で0.01−5重量%と、りん酸又はりん酸塩、ポリリ
ン酸塩の1種以上をP換算で0.01−5重量%と、キ
レート形成基を有する樹脂を固形分として2−50%
と、顔料と、塗料調製剤とを含有する処理剤を1−10
0μmの乾燥膜厚で塗布することを特徴とする鋼材の錆
安定化表面処理方法。 - 【請求項3】 前記処理剤にさらにCu,Ni,Cr,
Alの化合物から選択された少なくとも1種以上を金属
換算で0.05−5重量%含有することを特徴とする請
求項2に記載の鋼材の錆安定化表面処理方法。 - 【請求項4】 前記処理剤のpHが1−6である請求項
1〜3のいずれか記載の鋼材の錆安定化表面処理方法。 - 【請求項5】 前記鋼材が、重量%で、P:0.03〜
0.15%,Ni:0.4〜4%,Mo:0.1〜1.
5%を含有し、かつS:0.02%以下、Cr:0.1
%以下に限定される請求項1乃至4のいずれか記載の鋼
材の錆安定化表面処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04810598A JP3336942B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 鋼材の錆安定化表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04810598A JP3336942B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 鋼材の錆安定化表面処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11241174A JPH11241174A (ja) | 1999-09-07 |
JP3336942B2 true JP3336942B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=12794048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04810598A Expired - Lifetime JP3336942B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 鋼材の錆安定化表面処理方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3336942B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5201806B2 (ja) * | 2006-05-12 | 2013-06-05 | 日本発條株式会社 | 耐食性と耐腐食疲労性に優れた皮膜付き鋼材 |
JP6376912B2 (ja) * | 2014-09-10 | 2018-08-22 | 東京電力ホールディングス株式会社 | 亜鉛めっき鋼材用の錆処理剤及びそれを用いた補修方法 |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP04810598A patent/JP3336942B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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