JPH05247663A - 錆安定化処理鋼材および錆安定化処理方法 - Google Patents

錆安定化処理鋼材および錆安定化処理方法

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JPH05247663A JP4997792A JP4997792A JPH05247663A JP H05247663 A JPH05247663 A JP H05247663A JP 4997792 A JP4997792 A JP 4997792A JP 4997792 A JP4997792 A JP 4997792A JP H05247663 A JPH05247663 A JP H05247663A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆をほとんど生じ
ることなく、早期に耐候性安定錆を形成する。 【構成】鋼材表面に形成された錆層に対して、スプレー
または刷毛塗りによってNaOH水溶液、アンモニア水
またはKOH水溶液のアリカリ性水溶液を塗布して、O
- を供給するとともにpH7を超える環境として、前
記錆層を早期にα−FeOOHに変換せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大気腐食環境中で安定
で防食性に優れた錆層を有する錆安定化処理鋼材および
錆安定化処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、鋼にP、Cu、Cr、Ni等の
元素を添加することにより、大気中における耐食性を向
上させることができる。これらの低合金鋼は、耐候性鋼
と呼ばれており、屋外において数年で腐食に対して保護
性のある錆(以下、耐候性錆という。)を自己形成し、
以後塗装等の耐食処理作業を不要とする、いわゆるメン
テナンスフリー鋼である。前記耐候性鋼においては、防
食性を有する耐候性錆が鋼材表面に形成されるまでに数
年を要するため、それまでの期間中に赤錆や黄錆等の浮
き錆や流れ錆を生じてしまい、外見的に好ましくないば
かりでなく周囲環境の汚染原因にもなるという問題点を
残していた。
【0003】この問題について、たとえば特開平1-1420
88号公報においては、鋼材表面に予めFeイオン0.1〜
390.0 g/リットルと、P,Cu,Cr,Ni,Mn イオンの一種又
は二種以上を0.1 〜175.0 g/リットルとを含有するp
H2.3以下の酸性水溶液で処理を行い皮膜を形成させ
た後、続いてリン酸塩皮膜を形成させることにより、鋼
材表面に短期間で安定した保護錆を形成する方法が開示
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、リン酸塩皮膜を形成させる以前に適当な前処
理を施す必要がある等処理の内容が複雑であるととも
に、鋼材の溶接が必要な場合に溶接部のみに処理を施す
ことは困難であるため、建築構造物等への適用が難しい
などの問題があった。また、従来より耐候性鋼の表面に
塗膜を施すことや、リン酸塩皮膜を形成させた上で塗装
を施す等の表面処理方法は公知であるが、塗装により耐
候性錆の生成が遅くなるとともに、塗膜自体が劣化し外
観を損ねる等の問題もあった。さらに、前記耐候性鋼
は、いわゆる「裸使用」された場合に、美麗な暗褐色を
呈するまでの数年間は外観的に見苦しいこと、また耐候
性鋼であっても特定の環境下に置かれた場合には、前記
耐候性錆の発生が期待できないなどの問題があった。
【0005】そこで、本発明の主たる課題は、簡易で場
所を選ばず行える処理により、赤錆や黄錆等の浮き錆や
流れ錆をほとんど生じさせることなく、短期間で大気中
腐食環境に対して安定した耐候性錆を形成させる錆の安
定化促進方法等を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼表面に大気
腐食環境中で安定なα−FeOOHを有する錆の安定化
処理鋼材、ならびに鋼材表面に形成された錆層にOH-
を供給し、pH7を超える環境とすることにより、前記
錆層をα−FeOOHに変換せしめることを特徴とする
錆の安定化促進方法を提供するものである。
【0007】前記OH- 供給は、NaOH水溶液、アン
モニア水またはKOH水溶液などのアルカリ性水溶液を
鋼材表面にスプレーまたは刷毛塗りによって行うことが
できる。
【0008】本発明の鋼材は、建造物として使用する前
に、表面がα−FeOOHで覆われているもの、および
既に建造物として使用されている鋼材を本発明の処理方
法によりα−FeOOH層を有する鋼材としたものの両
者を含む。
【0009】なお、ここで言う処理前の鋼材表面に形成
された錆層とは、水溶液などが関与する腐食により形成
する沈澱型皮膜を指しており、熱間加工時に形成される
酸化スケールなどは含まない。また、その錆層は屋外に
大気暴露することにより容易に形成されるものである
が、人工的に鋼材表面を種々の水溶液を用いた乾湿繰り
返し環境下に置くことにより、その頻度に応じて早期に
形成される。
【0010】
【作用】耐候性錆がなぜ前述したような優れた防食性を
示すかについては、色々と議論されているところである
が、従来、耐候性鋼が建造物として使用された場合、数
年経過後に赤錆や黄錆などの浮き錆が生成しなくなるの
は、非晶質の錆が鋼材表面に形成されるためと考えられ
ていた。ところが、本発明者等の鋭意研究の結果、耐候
性鋼材の優れた耐食性には、鋼材表面に自己形成された
α−FeOOHが大きく寄与していることが判明した。
仮に、耐候性鋼材を大気腐食環境下で放置しておいて
も、数年が過ぎると鋼材表面の一部に前記α−FeOO
Hが生成されるが、鋼材表面全面が覆われるまでには非
常に長い期間を要し一般的に、耐候性鋼材の成分および
置かれる腐食環境条件にもよるが、10〜20年程度は
かかるものと思われる。
【0011】本発明は、前記のように耐候性鋼材の防食
作用は、鋼材表面に形成されたα−FeOOHによるも
のである、との知見に基づいてなされたものである。
【0012】鋼材表面に形成された錆層に対してOH-
を供給し、pH7を超える環境とすることにより、前記
耐候性に優れ、安定なα−FeOOH層に変換せしめる
ことができるものである。本発明においては、前記のよ
うに、錆層に対してOH- を供給し、pH7を超える環
境とすることにより、鋼から溶出したFeイオンを環境
に対し安定なα−FeOOHに早期に変換し、かつ既に
形成されている錆層を安定なα−FeOOHに変換す
る。前記OH- 供給手段としては、たとえばNaOH水
溶液、アンモニア水溶液またはKOH水溶液等のアルカ
リ性水溶液を鋼材表面に塗布することで足りるため、何
ら特別の設備を要することなく、どこでも簡単に行え
る。また、処理時のpHは7を超えれば早期に安定なα
−FeOOHに変換せしめることができるが、特に処理
時間の短縮を図りたい要望がある場合には、pH9〜1
4の環境下におくことで更に錆の安定化を促進すること
ができる。しかし、作業環境改善の点を重視するなら
ば、多少錆の安定化を遅らせても中性環境で処理を行う
方が望ましい。なお、本発明において対象とする鋼は、
ステンレス鋼やNi基合金等、一般的に錆を生成しない
ものは処理の必要がないため本発明からは除外され、主
として耐候性鋼のようなP、Cu、Cr、Ni等の元素
を含有する低合金鋼の他、炭素鋼をも対象とする。
【0013】前記アルカリ性水溶液の塗布に際しては、
エアスプレー、エアレススプレー、あるいは刷毛塗り等
のいずれの方法を用いることができる。また、塗布後乾
燥を待って複数回塗布を繰り返すのが早期に安定錆を生
成する上で望ましいが、1回の塗布によっても十分な促
進効果が望めるため、塗布条件については、使用までの
期間、周囲の腐食環境、作業効率、経済性等の比較考慮
の上で選定することが望ましい。
【0014】なお、本発明法は、特別の設備等を必要と
せず、簡易に錆安定化促進処理が可能であるため、既に
鉄道車両、産業機械、プラント設備、橋梁、建築物等に
使用されている耐候性鋼等に対しても容易に適用できる
とともに、現地での鋼材の切断、溶接等の加工の際にも
部分的処理が可能である。
【0015】
【実施例】以下、本発明の効果を実施例に基づき詳説す
る。本実施例においては、先ず表1に示される化学成分
の耐候性鋼(A)と普通鋼(B)の2種類を用い、それ
ぞれ鋼種毎に150mm×60mm×5mmの試験片No1〜1
1を作製し、No1〜4はNaOH水溶液により、No5〜
7はアンモニア水溶液により、No8〜10についてはK
OH水溶液により、所定期間屋外に大気暴露後に塗布処
理を行い、試験片No11については比較例として無処理
として試験に供した。なお、前記試験片はその表面にエ
メリー紙研磨およびバフ研磨を施し、鏡面としたものを
使用し、前記各処理液のpH値については表2に示され
る値とした。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】上記処理を施した各試験片No1〜11
を、同一条件の下に、厳しい大気腐食環境にある福岡県
北九州市の海岸地帯に、それぞれ70日間と335日間
暴露して、その表面性状、および腐食による板厚減少量
を調査した。その結果、本発明例であるNo1〜10に
ついては、流れ錆の発生がほとんど見られず、表面の色
調は均一な暗褐色となった。これに対して、比較例No
11の試験片は多くの流れ錆が発生し、表面の色調も赤
茶色となり、さらに点状に赤錆の分布が見られた。ま
た、X線回折、フーリエ変換赤外分光法および顕微レー
ザーラマン分光法により錆層中の構成物質の同定とその
分布を調査した結果、試験片No1〜10については、
70日間暴露試験片と335日間暴露試験片共に、pH
が低い程少ない傾向にあるものの、いずれの試験片もそ
の表面全域が均一なα−FeOOHによって覆われてい
た。これに対して、無処理のNo11の試験片の場合に
は、暴露開始時点からの暴露期間が100日間で約5%
の範囲が、また365日間で約15%の範囲が前記α−
FeOOHによって覆われているのみで、その他の範囲
には、β−FeOOHとγ−FeOOHによってほぼ等
量ずつ覆われていた。なお、前記耐候性鋼(A)の場合
には、α−FeOOHが鋼表面に近いところにやや多く
存在していたが、概してそれらは錆層中に混在している
と言えるものであった。
【0019】また、各試験片の暴露期間毎の板厚減少に
ついて整理した結果を、それぞれ表3および表4に示
す。表3および表4より明らかなように、本発明範囲内
であるNo1〜10の試験片は、耐食性鋼(A)および
普通鋼(B)共に、無処理のNo11に比較して板厚減
少量がほぼ半分以下に抑えられており、本発明錆安定化
促進処理による効果が顕著に顕れている。また、耐食性
鋼(A)と普通鋼(B)との比較では、耐食性鋼(A)
の方が防食性に優れる結果となっているが、普通鋼
(B)であっても、無処理のNo11に比較すれば格段
の防食効果が顕れている。
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明法
に従って処理された鋼材は、処理後赤錆や黄錆等の浮き
錆や流れ錆をほとんど生じさせることなく、短期間で耐
候性安定錆を形成することができる。また、その処理は
容易で、場所を選ばずに短期間でできるため、防食性の
高い安定錆層に覆われた鋼材を工場段階で生産すること
も可能になるとともに、現地での鋼材の切断、溶接等の
加工後の処理にも好適に用いることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼表面に大気腐食環境中で安定なα−Fe
    OOHを有することを特徴とする錆の安定化処理鋼材。
  2. 【請求項2】鋼材表面に形成された錆層にOH- を供給
    し、pH7を超える環境とすることにより、前記錆層を
    α−FeOOHに変換せしめることを特徴とする錆の安
    定化促進方法。
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