JPH0285384A - ステンレス鋼の隙間腐蝕防止方法 - Google Patents

ステンレス鋼の隙間腐蝕防止方法

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JPH0285384A
JPH0285384A JP23626688A JP23626688A JPH0285384A JP H0285384 A JPH0285384 A JP H0285384A JP 23626688 A JP23626688 A JP 23626688A JP 23626688 A JP23626688 A JP 23626688A JP H0285384 A JPH0285384 A JP H0285384A
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JP
Japan
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stainless steel
crevice corrosion
corrosion
coating films
gap
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Pending
Application number
JP23626688A
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English (en)
Inventor
Kenjiro Ito
伊東 建次郎
Masahiro Kinugasa
衣笠 雅普
Tsuguyasu Yoshii
吉井 紹泰
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステンレス鋼の隙間腐蝕を防止する方法に関
する。
〔発明の背景と従来技術の問題点〕
ステンレス鋼は周知のとおり非常に優れた耐食材料であ
り、耐食性が要求される各種機器に汎用されている。し
かし5隙間腐蝕はステンレス鋼であろうと起きる。海水
や海塩粒子と接する塩素イオン環境下はもとより、水道
水中に含まれる塩素イオンによってもステンレス鋼の隙
間腐蝕は発生する。一般に1通水や貯水の機器類におい
て水と接する側の面をステンレス鋼として組み立てる場
合に、溶接、かしめ、ガスケット部で部分的に隙間構造
が不可避的に生じ、他の部位では耐食性を維持してもこ
の隙間部分だけが優先的に腐蝕し。
機器類の耐用寿命を低減させる。すなわちステンレス鋼
の隙間腐食は、水に含まれる塩化物イオンによって誘発
されるもので、Cl−が高いほど。
また温度が高いほど隙間腐食性が強くなる。従ってステ
ンレス製機器である温水器や熱交換器では隙間腐食の防
止が耐久性にかかわる重要事項である。
従来よりこの隙間腐食を防止するために、外部電源を用
いる電気防食法または犠牲陽極を取り付ける犠牲陽極法
が最も一般的に採用されてきた。
これらの防食法は機器の構造が簡単な場合には効果的で
あるが、複雑になると取り付けが難しく費用も嵩む。ま
た別の対策として耐食性のグレードの高い高合金化した
ステンレス鋼を使用することもあるがコストが嵩む。
〔発明の目的〕
本発明は、ステンレス鋼の隙間腐蝕を、電気防食や犠牲
陽極別設によらずに、PJ便且つ効果的に防止する方法
を提供しようとするものである。
〔発明の構成〕
隙間構造をもつ接液表面をステンレス鋼で形成するさい
に発生するステンレス鋼の隙間腐蝕は。
本発明に従えば1次の方法、すなわち。
(1)該隙間構造部分の接液側ステンレス鋼表面を膜厚
が0.5g/m”以上のZnまたはZn合金のめっき被
膜で覆っておく。
〈2)該隙間構造部分の接液側ステンレス鋼表面をZn
またはZn合金のめっき被膜とこのめっき被膜表面に形
成させた化成被膜とで覆っておく。
(3)該隙間構造部分の接液側ステンレス鋼表面をZn
またはZn合金のめっき被膜とこのめっき被膜表面に形
成させた水酸化亜鉛被膜とで覆っておく。
(4)該隙間構造部分の接液側ステンレス鋼表面を水酸
化亜鉛被膜で覆っておく。
ことによって簡便且つ確実に防止され得ることがわかっ
た。
本発明に従うステンレス鋼の隙間g蝕防止構造は、これ
を図解的に示すと第1図〜第4図の如くである。これら
の図において、 la、lbはステンレス鋼、 2a、
2bはステンレス鋼の接液側の表面、3は液側での隙間
を示している。第1図は前記(1)に対応する本発明の
基本構成を示したもので7隙間3に面するステンレス鋼
の接液側表面2a、2bを。
膜厚が0.5g/@”以上のZnまたはZn合金のめっ
き層4a、4bで覆ったものである。すなわち、隙間3
を形成している最外表面(液と接する面)はステンレス
鋼1a、lbに密着しためっき層4a、4bからなって
いる6本発明において、めっき層4a、4bが隙間3を
形成しているステンレス鋼の全表面2a、2bに密着し
ていることが必要である。隙間3を形成していないステ
ンレス鋼表面、従って隙間1lfi独が問題とはならな
いステンレス鋼表面については本発明の目的から外れる
が1機器製造の都合上めっき層で覆うことがを利な場合
には覆っておけばよい。
また、この隙間3の表面とは外れた表面にZnまたはZ
n合金のめっき層が存在すると、従来のように液内に挿
入する犠牲陽極の代用ともなる場合もあり、またここで
形成した水酸化亜鉛被膜が酸素還元のバリヤーとなって
自然電位の上昇を抑え隙間腐蝕の防止に有利に作用する
。したがって。
隙間を形成しているステンレス鋼接液側表面と。
この表面以外の表面にも同様のめっき層を形成しておく
ことは隙間腐蝕の防止に一層有利に作用する。しかし、
少なくとも隙間を形成しているステンレス鋼接液側表面
には該めっき層を密着させておくことが必要である。
第2図は前記(2)に対応する本発明の隙間腐蝕防止構
造を示したもので、隙間3に面するステンレス鋼表面2
a、2bを+  ZnまたはZn合金のめっき層4a、
4bと、その表面に形成した化成被膜5a、5bとで覆
ったものである。すなわち、隙間3に面するステンレス
鋼表面2 a * 2 bをZnまたはZn合金のめっ
き層4a、4bで密着させたうえ、このめっきN4a、
4bの接液側表面にクロメート処理等の化成被膜5a、
5bを形成させたものである。
第3図は前記(3)に対応する本発明の隙間腐蝕防止構
造を示したもので、隙間3に面するステンレス鋼表面2
 a * 2 bを、ZnまたはZn合金のめっき層4
a、4bと、その表面に形成した水酸化亜鉛被膜6a+
6bとで覆ったものである。すなわち、隙間3に面する
ステンレス鋼表面2a、2bをZnまたはZn合金のめ
っき層4a、4bで密着させたうえ、このめっき層4a
、 4bの接液側表面に水酸化亜鉛被膜6a、6bを形
成させたものである。この水酸化亜鉛被膜6a、6bは
めっき層4a、4bを形成させたあと、そのめっき亜鉛
の表面部を化学反応によって水酸化亜鉛に変えて水酸化
亜鉛被膜を形成するのがよい。
第4図は前記(4)に対応する本発明の隙間腐蝕防止構
造を示したもので、隙間3に面するステンレス鋼表面2
a、2bを水酸化並鉛被1l16a、5bで覆ったもの
である。この水酸化亜鉛被膜6a、6bは前記(3)の
構造におけるめっき層の全厚みを水酸化亜鉛に化学変化
させることによって形成するのがよい。
これによって、ステンレス鋼表面2a、2bに水酸化並
鉛被II!6a、6bを形成させることができる。
これらいずれの構造(1)〜(4)においても、接液側
の隙間はステンレス鋼表面同士で形成される場合のほか
、隙間を形成する一方の面だけがステンレス鋼である場
合でもそのステンレス鋼の接液側表面に前記の構造の被
膜を形成させることによってそのステンレス鋼の隙間腐
蝕を防止することができる。また、#間の形状は図示の
例に限らず、隙間腐蝕を起こすような隙間であれば全て
本発明が適用できる。そのさい被膜はステンレス鋼の接
液側表面に密着して形成されていることが必要であり、
該被膜が隙間以外のステンレス鋼接液側表面に形成され
ていても特に問題はなく、むしろ好ましい場合が多い。
〔発明の詳細な 説明者らは、ステンレス鋼の耐隙間腐蝕性の向上を目的
にステンレス鋼表面の性状改善について広範囲にわたっ
て試験研究を続けてきたが、隙間腐蝕を起こす箇所のス
テンレス鋼表面にZnめっき層を形成させることが最も
効果的且つ簡便な隙間腐蝕防止対策となることがわかっ
た。Znめっき層だけでも隙間腐蝕が防止できることが
わかったが、特にZnめっき層のZnが存在していると
きはもちろんのこと、Znが水酸化亜鉛となったさいに
もステンレス鋼の腐蝕を防止するという特別の効果が得
られることがわかった。この場合。
水酸化亜鉛はめっき層から変化したものであるので付着
が良好に行われ、液中に脱落するような事態が防止され
ることが判明した。
したがって2本発明はステンレス鋼の隙間構造部分のス
テンレス鋼表面にZnまたはZn合金のめっき層を形成
させることを主構成とするが、このめっき層の一部また
は全部を水酸化亜鉛の層に予め変性させておいてもよい
、また最外表面にクロメート処理などの化成処理を施す
ことも宥和である。
Znめっきは一般に普通鋼の腐食を防止するために用い
られているが普通鋼ではZnがなくなると直ちに腐食が
おこる。Znめηきをステンレス鋼に施した場合にもZ
nによる防食作用は普通鋼と同様と一般的に考えられて
いたのであるが8発明者等はステンレス鋼にZnめっき
した場合の効果を種々検討した結果、Znが存在してい
るときはもちろんのこと、Znが腐食し水酸化亜鉛とな
った際にもステンレス鋼の腐食を防止する作用のあるこ
とを見出した。また、2口の消耗量もステンレス鋼のほ
うが普通鋼に比べて少ないこともわかった。とくにZn
の効果は隙間腐食の防止に特別に効果的であり、ステン
レス鋼製機器の隙間構造部の腐食防止に最適であること
がわがっな。
本発明による隙間腐蝕防止効果は次のように考えること
ができる。まず隙間内のZnは溶出し難<、Znがある
間はガルバニック作用による防食効果が働く。一方、隙
間外部のZnはもちろん犠牲防食の役目をする。Znが
溶けて水酸化亜鉛となった際にも、隙間外部では、水酸
化物が酸化還元のバリヤーとなって自然電位の上昇を抑
え9gI食を防止する。さらに隙間内の亜鉛が溶解して
生じた水酸化亜鉛は隙間内のpHの低下を抑え、隙間腐
食の発生を防止する。
〔実施例〕
第5図は5tlS316ステンレス鋼の素材と、めっき
目付量をかえてZnめっきした5LIS316ステンレ
ス鋼の隙間腐食性を調べた結果を示す、隙間構造は第6
図に示したようして形成させた。すなわち。
板状試験片8の中央に穴をあけ、これにTiボルト9を
通してテフロンガスケット10およびTiワッシャ11
を介してTiナツト12で固定する。これによって、テ
フロンガスケット10と試験片8の間には隙間が形成さ
れる。試験片はボルト穴をあけたあとめっきした。従っ
て穴の表面にもめっき層が存在する。試験は3.5χN
aClの80℃の水溶液にこの試験構造体を浸漬して行
い、自然電位の変化と試験片の隙間内の腐食状況を観測
した。
第5図の結果から、ステンレス鋼の素材の電位は高いが
、短時間で腐食し腐食電位まで低下してくることがわか
る。一方、Znめっきしたステンレス鋼の場合には、隙
間外部にZnが存在する間は電位も低く防食の効果が認
められるが、Znが消耗すると電位は上昇してくる。隙
間内のZnの消耗速度は遅く、めっき付着量に依存して
順次なくなりこれに伴って電位はゆるやかに上昇する。
しかし、めっき付着量が0.5g/m”以上のものは腐
食しない、これは水酸化亜鉛のpH11衝作用が有効に
働いてきたためと考えられる。
第1表に同試験を6ケ月間行った後の腐食の状況を示し
た。第1表の結果に見られるように、水酸化亜鉛になっ
てしまっても、Znの目付量が0.5g / +I を
以上あると隙間腐食がおこらない、めっき量が0.5g
/m”未満で・はやがては隙間腐食が発生する。
またZnめっき表面をクロメート処理すると、めっきし
たZnの消耗はさらに遅くなり、耐久性は著しく向上す
る。第1表にZnめっき後クロメート処理したステンレ
ス鋼の隙間腐食試験結果も併せて示した。クロメート処
理してもZnめっきの効果は失われることなく発揮され
る。
第2表は鋼種を変えて同じ試験を10日間行ったときの
結果を示したが、この結果に見られるように鋼種が異な
るステンレス鋼の場合にも本発明のの効果は十分に認め
られる。
第3表は、5US316ステンレス鋼に各種のZn合金
をめっきした以外は第1図で説明した試験と同じ試験を
行った結果を示したものであるが、この結果に見られる
ように、これらの合金めっきにおいても1 めっき付着
量が0.5g/a+’以上であれば隙間腐食は生じなか
った。
第7図は、試験片に238/m”のZnめっきを施した
うえ、そのZnめっき層の表面を水酸化亜鉛化処理し、
Zn十氷水酸化亜鉛被膜した場合と、全水酸化亜鉛被膜
とした場合について、第5図の場合と同じ条件で隙間腐
食試験を行った結果を示したものである。第7図の結果
から、Znめっきのまま、Znと水酸化亜鉛の複層構造
、および水酸化亜鉛被膜ではそれぞれ電位の変化は異な
ることがわかる。Znめっきの表面の厚みの一部を水酸
化処理した複層構造では電位の上昇する時間は速くなる
が、その後の電位の変化はZnめっきままと殆ど同じで
ある。水酸化亜鉛だけの被覆構造ではZnの犠牲溶解に
よる防食は見られないが、電位の変化はZnめっき材の
Znの溶解後の電位の変化と同じ挙動を示す、第4表は
この試験後の腐食状態を示したが、素材以外のいずれの
材料も隙間腐食は発生していない。
第4表 次に本発明の隙間′S蝕防止法を適用して成果を挙げた
例の幾つかを述べる。
5US316のステンレス鋼板を使用して作られた構造
が公知のプレート型熱交換器に海水を通液すると短期間
で腐食が進行した。そこで本発明者らは同じ構造の熱交
換器を、 5O5316のステンレス鋼板の接液面に約
Log/+a”の電気Znめっきと、約180g / 
m !の熔融Znめっきを施したもので製作した。
そして、60’Cの人工海水を30日間vIi環させた
。試験後プレートを解体し内面を調べたが、プレート相
互の接触面やパツキンの当り面などにおいていずれのプ
レートにも腐食は全く認められなかった。同様にしてZ
nめっき氷水酸化亜鉛被膜の被膜構造および水酸化亜鉛
だけの被膜構造をもつ熱交換器を作製し同様の試験を行
った場合も同じく腐食は全く認められなかった。同じ試
験を5tlS316のステンレス鋼板からなる該公知の
プレート型熱交換器についても行ったが前記のような箇
所に隙間腐食を起していた。
5US304ステンレス鋼板を缶体材料とした家庭用温
水器において、フランジ接合部に隙間腐蝕が発生した。
そこで1本発明者らはフランジ部には約10g/g”の
Znめっきした5IIS304ステンレス鋼板を用いて
同じ温水器を作製した。この中に2000ppaCN−
,80“Cの温水を30日間循環させた。試験後フラン
ジ部を解体し内面を調べたが、Znめっきした5US3
04のフランジ部ではガスケットの当り面等において腐
食は全く認められなかった。同じ試験をZnめっきなし
の5tlS304素材を用いた温水器についても行うた
が、そのフランジ部では隙間腐食を起こしていた。
このようにして本発明によれば、中性の水環境下で使用
される隙間構造を有するステンレス鋼製機器や継手等の
隙間構造部の耐食性が高まり、その結果9機器の耐久性
が著しく向上する。したがってCrやMo等の耐食性改
善元素を多くした高価な材料を用いなくともステンレス
鋼の隙間腐蝕を完全に防止でき、コストの低減が可能な
上、省買源の観点からも非常に有益である。また、隙間
構造を避ける等の設計上の制約からも開放されるのでス
テンレス鋼製の汎用機器の開発に有利に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は、いずれも本発明のステンレス鋼の隙
間腐蝕防止方法の構造例を示す隙間部分の拡大断面図、
第5図は隙間腐蝕試験における自然電位の経時変化を示
す図、第6図は隙間腐蝕試験における隙間形成状態を示
す側面図。 第7図は他の隙間腐蝕試験における自然電位の経時変化
を示す図である。 la、 lb・・ステンレスIf、  2a、2b・・
ステンレス鋼の接液側の表面、  3は液側での隙間。 4a、4b・・ZnまたはZn合金のめっき層。 5a、5b  ・ 化成被膜。 6a、6b  ・ 水酸化亜鉛 被膜。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)隙間構造をもつ接液表面をステンレス鋼で形成す
    るさいに発生するステンレス鋼の隙間腐蝕を防止するに
    あたり、少なくとも該隙間構造部分の接液側ステンレス
    鋼表面を、膜厚が0.5g/m^2以上のZnまたはZ
    n合金のめっき被膜で覆うことを特徴とするステンレス
    鋼の隙間腐蝕防止方法。
  2. (2)隙間構造をもつ接液表面をステンレス鋼で形成す
    るさいに発生するステンレス鋼の隙間腐蝕を防止するに
    あたり、少なくとも該隙間構造部分の接液側ステンレス
    鋼表面を、ZnまたはZn合金のめっき被膜とこのめっ
    き被膜表面に形成させた化成被膜とで覆うことを特徴と
    するステンレス鋼の隙間腐蝕防止方法。
  3. (3)隙間構造をもつ接液表面をステンレス鋼で形成す
    るさいに発生するステンレス鋼の隙間腐蝕を防止するに
    あたり、少なくとも該隙間構造部分の接液側ステンレス
    鋼表面を、ZnまたはZn合金のめっき被膜とこのめっ
    き被膜表面に形成させた水酸化亜鉛被膜とで覆うことを
    特徴とするステンレス鋼の隙間腐蝕防止方法。
  4. (4)隙間構造をもつ接液表面をステンレス鋼で形成す
    るさいに発生するステンレス鋼の隙間腐蝕を防止するに
    あたり、少なくとも該隙間構造部分の接液側ステンレス
    鋼表面を水酸化亜鉛被膜で覆うことを特徴とするステン
    レス鋼の隙間腐蝕防止方法。
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018103123A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 新日鐵住金株式会社 防食塗装鋼材及びその製造方法、塗装鋼材の防食方法

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