JPH05287585A - 鉄または鉄合金の腐食抑制方法 - Google Patents
鉄または鉄合金の腐食抑制方法Info
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- JPH05287585A JPH05287585A JP8361192A JP8361192A JPH05287585A JP H05287585 A JPH05287585 A JP H05287585A JP 8361192 A JP8361192 A JP 8361192A JP 8361192 A JP8361192 A JP 8361192A JP H05287585 A JPH05287585 A JP H05287585A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、毒性がなく、金属の消費の少
ない鉄又は鉄合金の腐食抑制方法にある。 【構成】アルミニウム塩とケイ酸塩を含む溶液またはこ
れに更に鉄塩を添加した溶液中に、被防食金属である鉄
または鉄合金を浸漬し、対電極との間に直流を印加する
か、または互いに絶縁された２個の被防食金属間に低周
波交流を印加し、当該金属表面上に耐食性の皮膜を形成
する。
ない鉄又は鉄合金の腐食抑制方法にある。 【構成】アルミニウム塩とケイ酸塩を含む溶液またはこ
れに更に鉄塩を添加した溶液中に、被防食金属である鉄
または鉄合金を浸漬し、対電極との間に直流を印加する
か、または互いに絶縁された２個の被防食金属間に低周
波交流を印加し、当該金属表面上に耐食性の皮膜を形成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水溶液または大気と接
触する鉄または鉄合金の腐食抑制方法に関する。この場
合本発明に係る防食皮膜のみによって耐食性を保持させ
ることもできると同時に、当該皮膜上に更に塗装をして
用いることもできる。
触する鉄または鉄合金の腐食抑制方法に関する。この場
合本発明に係る防食皮膜のみによって耐食性を保持させ
ることもできると同時に、当該皮膜上に更に塗装をして
用いることもできる。
【０００２】
【従来の技術】常時水と接触する鉄または鉄合金の腐食
を抑制する方法としては、従来クロム酸塩，ポリリン酸
塩，ポリケイ酸塩等の腐食抑制剤を用いる方法、物理的
または化学的手法によって水中の溶存酸素を除去する方
法または電気防食法が主として用いられている。また大
気と接触する環境に対しては、めっきまたは塗装が主と
して用いられているが、この塗装の下地処理として、リ
ンサン塩処理法や希薄クロム酸塩溶液中での電解によっ
て薄い水和クロム酸化物皮膜を形成させる方法等があ
る。
を抑制する方法としては、従来クロム酸塩，ポリリン酸
塩，ポリケイ酸塩等の腐食抑制剤を用いる方法、物理的
または化学的手法によって水中の溶存酸素を除去する方
法または電気防食法が主として用いられている。また大
気と接触する環境に対しては、めっきまたは塗装が主と
して用いられているが、この塗装の下地処理として、リ
ンサン塩処理法や希薄クロム酸塩溶液中での電解によっ
て薄い水和クロム酸化物皮膜を形成させる方法等があ
る。
【０００３】また上記腐食抑制剤の一つとして、アルミ
ニウムの単塩または複塩（特公昭59−13595 号）及びア
ルミニウムイオンに対して錯形成能を有する錯化剤を加
えた組成物（特公平3−271382号）が提案されている。
ニウムの単塩または複塩（特公昭59−13595 号）及びア
ルミニウムイオンに対して錯形成能を有する錯化剤を加
えた組成物（特公平3−271382号）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の腐食抑制剤や塗
装の下地処理法では、毒性の強いクロム酸塩や河川に富
栄養化をもたらすリン酸塩が多く用いられている。また
電気防食法では常時電力を消費する（外部電源方式）
か、または金属を消費する（流電陽極法）という欠点が
ある。
装の下地処理法では、毒性の強いクロム酸塩や河川に富
栄養化をもたらすリン酸塩が多く用いられている。また
電気防食法では常時電力を消費する（外部電源方式）
か、または金属を消費する（流電陽極法）という欠点が
ある。
【０００５】本発明の目的は毒性がなく金属の消費の少
ない鉄または鉄合金の腐食抑制方法を提供するにある。
ない鉄または鉄合金の腐食抑制方法を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
塩とケイ酸塩を含む溶液またはこれに更に鉄塩を添加し
た溶液中に、被防食金属である鉄または鉄合金を浸漬
し、対電極との間に直流を印加するか、または互いに絶
縁された２個の被防食金属間に低周波交流を印加し、当
該金属表面上に耐食性の皮膜を形成することを特徴とす
る、鉄または鉄合金の腐食抑制方法にある。
塩とケイ酸塩を含む溶液またはこれに更に鉄塩を添加し
た溶液中に、被防食金属である鉄または鉄合金を浸漬
し、対電極との間に直流を印加するか、または互いに絶
縁された２個の被防食金属間に低周波交流を印加し、当
該金属表面上に耐食性の皮膜を形成することを特徴とす
る、鉄または鉄合金の腐食抑制方法にある。
【０００７】特に、アルミニウム塩として硝酸アルミニ
ウム，塩化アルミニウム，硫酸アルミニウムのような単
塩もしくはこれらの複塩または錯化合物を、１０−５０
０ppm 、ケイ酸塩として一般式ｘＭ2Ｏ・ｙＳｉＯ2(Ｍ
は水素またはアルカリ金属)で表されるケイ酸またはケ
イ酸塩或いはこれらの重合物を１０−５００ppm 濃度に
溶解し、これに所望により更に酸化数二価または三価の
硝酸鉄，硫酸鉄または塩化鉄のような鉄の単塩もしくは
これらの複塩を１０−５００ppm 濃度に溶解し、ｐＨを
２.０−５.０に調節した溶液を用いること、また、被防
食金属を負極とし、不溶性対電極を正極として直流を印
加するか、もしくは二枚の被防食金属を対置させてこれ
に１０Ｈｚ以下の低周波の矩形波，三角波，正弦波交流
またはこれらの重畳波を印加し、０.１−２０ｍＡ／cm2
の電流密度で電解することによって、鉄または鉄合金上
に耐食性皮膜を形成させることが好ましい。
ウム，塩化アルミニウム，硫酸アルミニウムのような単
塩もしくはこれらの複塩または錯化合物を、１０−５０
０ppm 、ケイ酸塩として一般式ｘＭ2Ｏ・ｙＳｉＯ2(Ｍ
は水素またはアルカリ金属)で表されるケイ酸またはケ
イ酸塩或いはこれらの重合物を１０−５００ppm 濃度に
溶解し、これに所望により更に酸化数二価または三価の
硝酸鉄，硫酸鉄または塩化鉄のような鉄の単塩もしくは
これらの複塩を１０−５００ppm 濃度に溶解し、ｐＨを
２.０−５.０に調節した溶液を用いること、また、被防
食金属を負極とし、不溶性対電極を正極として直流を印
加するか、もしくは二枚の被防食金属を対置させてこれ
に１０Ｈｚ以下の低周波の矩形波，三角波，正弦波交流
またはこれらの重畳波を印加し、０.１−２０ｍＡ／cm2
の電流密度で電解することによって、鉄または鉄合金上
に耐食性皮膜を形成させることが好ましい。
【０００８】
（防食皮膜の形成法） (a）交流電解の場合 特許請求の範囲第（２）項に記載の溶液の中に、防食し
ようとする互いに絶縁された二個の鉄または鉄合金を浸
漬し、両金属間に１０Ｈｚ以下の交流を印加することに
よって当該金属表面に、アルミニウム，ケイ素及び鉄を
含む三元系複合皮膜が形成される。この皮膜は虹色の干
渉色または淡黄褐色を呈し（電解条件によって色調が異
なる）、水中および大気中において優れた耐食性を示
す。皮膜形成機構が複雑であり、多数の併発反応より成
るが最も簡単な下記の反応式によって例示する。
ようとする互いに絶縁された二個の鉄または鉄合金を浸
漬し、両金属間に１０Ｈｚ以下の交流を印加することに
よって当該金属表面に、アルミニウム，ケイ素及び鉄を
含む三元系複合皮膜が形成される。この皮膜は虹色の干
渉色または淡黄褐色を呈し（電解条件によって色調が異
なる）、水中および大気中において優れた耐食性を示
す。皮膜形成機構が複雑であり、多数の併発反応より成
るが最も簡単な下記の反応式によって例示する。
【０００９】鉄が正極になったとき
【００１０】
【数１】
【００１１】
【数２】
【００１２】鉄が負極になったとき
【００１３】
【数３】
【００１４】
【数４】
【００１５】
【数５】
【００１６】
【数６】
【００１７】
【数７】
【００１８】鉄が正極になったときに、鉄の二価鉄イオ
ンへのアノード溶解と同時に、二価鉄イオンの三価鉄イ
オンへのアノード酸化が起こる。
ンへのアノード溶解と同時に、二価鉄イオンの三価鉄イ
オンへのアノード酸化が起こる。
【００１９】そして次の段階で極性が逆転して鉄が負極
になったとき、この三価鉄イオンは式(4），(5）により
不溶性のケイ酸鉄と水酸化鉄となる。またアルミニウム
イオン式(6），(7）により不溶性のケイ酸アルミニウム
と水酸化アルミニウムになる。式(3）〜(7）の進行に必
要な水酸化物イオンは式(3）によって供給される。
になったとき、この三価鉄イオンは式(4），(5）により
不溶性のケイ酸鉄と水酸化鉄となる。またアルミニウム
イオン式(6），(7）により不溶性のケイ酸アルミニウム
と水酸化アルミニウムになる。式(3）〜(7）の進行に必
要な水酸化物イオンは式(3）によって供給される。
【００２０】この例ではオルトケイ酸ニトリウムを挙げ
ているが、本発明の対象とするケイ酸塩とは、一般式ｘ
Ｍ2Ｏ・ｙＳｉＯ2（Ｍは水素またはアルカリ金属）で表
される化合物およびこれらが縮合重合してできるシロキ
サン結合をもった重合ケイ酸化合物を指す。
ているが、本発明の対象とするケイ酸塩とは、一般式ｘ
Ｍ2Ｏ・ｙＳｉＯ2（Ｍは水素またはアルカリ金属）で表
される化合物およびこれらが縮合重合してできるシロキ
サン結合をもった重合ケイ酸化合物を指す。
【００２１】式(3）〜(7）の反応は一例であってこの他
に、鉄−アルミニウム−ケイ素から成る複合酸化物皮膜
や鉄とアルミニウムとの複合ケイ酸塩もできる。
に、鉄−アルミニウム−ケイ素から成る複合酸化物皮膜
や鉄とアルミニウムとの複合ケイ酸塩もできる。
【００２２】この交流電解の場合には、鉄はアノード溶
解によって供給されるから、必ずしも電解液中に二価ま
たは三価の鉄イオンを添加しておく必要はないが、添加
しておいても同じかまたはそれ以上の効果が得られる。
解によって供給されるから、必ずしも電解液中に二価ま
たは三価の鉄イオンを添加しておく必要はないが、添加
しておいても同じかまたはそれ以上の効果が得られる。
【００２３】(b）直流電解の場合 二価または三価の鉄イオンも添加した、特許請求の範囲
第（２）項に記載の溶液の中に鉄または鉄合金を浸漬し
て負極とし、炭素のような不溶性金属を正極として直流
電解を行うと、式(3）〜(7）の反応によって、(a）に記
載したものと同じ不溶性で耐食性の皮膜が形成される。
第（２）項に記載の溶液の中に鉄または鉄合金を浸漬し
て負極とし、炭素のような不溶性金属を正極として直流
電解を行うと、式(3）〜(7）の反応によって、(a）に記
載したものと同じ不溶性で耐食性の皮膜が形成される。
【００２４】
実施例１（水中における防錆効果） JIS G 3141,SPCC SD軟鋼片（２５×２０×０.６mm ）を
試片とし、アセトン脱脂後３００ｍｌビーカー中に浸漬
して電解し、皮膜を形成させた。
試片とし、アセトン脱脂後３００ｍｌビーカー中に浸漬
して電解し、皮膜を形成させた。
【００２５】腐食試験法ならびにその評価法は各実施例
において記載する。
において記載する。
【００２６】また各実施例毎に必ずブランク（未処理試
片）の腐食実験を行った。
片）の腐食実験を行った。
【００２７】水道水中に硝酸アルミニウムをアルミニウ
ム分として３０ppm 濃度になるように添加した溶液を電
解液とした。この溶液のｐＨは４.３ であった。
ム分として３０ppm 濃度になるように添加した溶液を電
解液とした。この溶液のｐＨは４.３ であった。
【００２８】使用した水道水はケイ酸をＳｉＯ2 濃度と
して３０ppm 含んでいたので、特にケイ酸塩は添加しな
かった。この溶液をＡ液と略称する。
して３０ppm 含んでいたので、特にケイ酸塩は添加しな
かった。この溶液をＡ液と略称する。
【００２９】２５℃のＡ液中に二枚の試片を浸漬し、試
片間に０.１Ｈｚ，１ｍＡ／cm2の定電流交流矩形波を３
０分間印加した。
片間に０.１Ｈｚ，１ｍＡ／cm2の定電流交流矩形波を３
０分間印加した。
【００３０】電解後試片を取り出し、水洗，乾燥，秤量
（Ｗ１ｇ）後水道水中に浸漬し、２５℃で５日間放置し
た。５日後この試片を取り出し歯ブラシで錆を落し、更
に固着性の錆を１Ｎ．ＨＣ１による電解還元脱錆法によ
って錆層だけを溶解除去し、水洗，乾燥後秤量し（Ｗ２
ｇ）、前後の重量差Ｗ１〜Ｗ２より５日間の平均腐食速
度をｍｄｄ（mg dm~2 day~1）単位で表１に示した。
（Ｗ１ｇ）後水道水中に浸漬し、２５℃で５日間放置し
た。５日後この試片を取り出し歯ブラシで錆を落し、更
に固着性の錆を１Ｎ．ＨＣ１による電解還元脱錆法によ
って錆層だけを溶解除去し、水洗，乾燥後秤量し（Ｗ２
ｇ）、前後の重量差Ｗ１〜Ｗ２より５日間の平均腐食速
度をｍｄｄ（mg dm~2 day~1）単位で表１に示した。
【００３１】
【表１】
【００３２】実施例２（以下は大気中における防錆効
果） 水道水中に硝酸アルミニウムをアルミニウムとして１８
０ppm ，オルトケイ酸ナトリウムＳｉＯ2 濃度として１
２０ppm ，硝酸鉄を鉄分として９０ppm になるように添
加した。この溶液をＢ液と略称する。
果） 水道水中に硝酸アルミニウムをアルミニウムとして１８
０ppm ，オルトケイ酸ナトリウムＳｉＯ2 濃度として１
２０ppm ，硝酸鉄を鉄分として９０ppm になるように添
加した。この溶液をＢ液と略称する。
【００３３】２５℃のＢ液中に二枚の試片を浸漬し、試
片間に０.３Ｈｚ，１ｍＡ／cm2の定電流交流矩形波を１
０分間印加した。
片間に０.３Ｈｚ，１ｍＡ／cm2の定電流交流矩形波を１
０分間印加した。
【００３４】電解後水洗，乾燥したこの試片を支持台上
に垂直に立てて室内に２ケ月間放置した後、表面に生成
した錆層だけを陰極還元脱錆法によって除去し、処理前
後の重量法を錆層重量とした。
に垂直に立てて室内に２ケ月間放置した後、表面に生成
した錆層だけを陰極還元脱錆法によって除去し、処理前
後の重量法を錆層重量とした。
【００３５】結果を表２に示した。
【００３６】実施例３ ２５℃のＢ液中に一枚の試片を浸漬して負極とし、これ
に炭素板を対置させて正極とし、両電極間に１ｍＡ／cm
2 の定電流直流を１０分間印加した。電解後水洗，乾燥
したこの試片を支持台上に垂直に立てて室内に２ケ月間
放置した後、表面に生成した錆層重量を測定した。
に炭素板を対置させて正極とし、両電極間に１ｍＡ／cm
2 の定電流直流を１０分間印加した。電解後水洗，乾燥
したこの試片を支持台上に垂直に立てて室内に２ケ月間
放置した後、表面に生成した錆層重量を測定した。
【００３７】結果を表２に示した。
【００３８】実施例４ 実施例２と全く同様にして皮膜を形成させた試片を、温
度４０℃，二酸化イオウ０.７ppm、相対湿度９０％に保
ったデシケーター中に２日間放置した後、表面に生成し
た錆層重量を測定した。
度４０℃，二酸化イオウ０.７ppm、相対湿度９０％に保
ったデシケーター中に２日間放置した後、表面に生成し
た錆層重量を測定した。
【００３９】結果を表２に示した。
【００４０】
【表２】
【００４１】以上の実施例により、本法は水中ならびに
大気中の両環境下ですぐれた防食効果を示すことが明ら
かである。
大気中の両環境下ですぐれた防食効果を示すことが明ら
かである。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、無毒，低濃度，短時間処理，
簡易，安価という特徴を有する。
簡易，安価という特徴を有する。
【００４３】即ち、本発明に係る電解液成分である鉄，
アルミニウム，ケイ素はすべて地殻中に安定，多量，無
毒に存在するものであるから、排出に際して環境を汚染
しない。特に、本法の交流法では耐食皮膜中の一成分で
ある鉄が鉄鋼自体の溶解によって供給されるので、「錆
をもって錆を制する」という有利な方法である。従来こ
の種の方法としては耐鋼性鋼板があるが、本発明法のよ
うに短時間に形成させるタイプとしては他の例を見な
い。
アルミニウム，ケイ素はすべて地殻中に安定，多量，無
毒に存在するものであるから、排出に際して環境を汚染
しない。特に、本法の交流法では耐食皮膜中の一成分で
ある鉄が鉄鋼自体の溶解によって供給されるので、「錆
をもって錆を制する」という有利な方法である。従来こ
の種の方法としては耐鋼性鋼板があるが、本発明法のよ
うに短時間に形成させるタイプとしては他の例を見な
い。
【００４４】適正濃度は数十ないし数百ppm と低く、電
解時間も１−数十分と短い。また、本法中の交流法によ
れば、電気防食のような対電極を必要とせず、互いに絶
縁された被防食鉄鋼間に微小な交流を通ずるだけの簡易
な装置ですむという利点を有する。
解時間も１−数十分と短い。また、本法中の交流法によ
れば、電気防食のような対電極を必要とせず、互いに絶
縁された被防食鉄鋼間に微小な交流を通ずるだけの簡易
な装置ですむという利点を有する。
【００４５】本発明法を水中における鉄鋼の防食に適用
するときに、アルミニウム塩，ケイ酸塩および鉄塩の濃
度を数十ppm と低くした場合には、電解時間は長くなる
代わりに、地下水や河川水の中に自然に含まれている数
十ppm のシリケートがそのまま利用できるという利点が
ある。この場合、電解をしない状態においても、アルミ
ニウム塩自体の腐食抑制効果が発揮されるので、複合で
は更に有利である。つまりこの場合には、アルミニウム
塩単独の抑制効果が濃度の減少等の理由によって低下し
た場合にのみ間欠的に本発明法を適用すればよいことに
なる。
するときに、アルミニウム塩，ケイ酸塩および鉄塩の濃
度を数十ppm と低くした場合には、電解時間は長くなる
代わりに、地下水や河川水の中に自然に含まれている数
十ppm のシリケートがそのまま利用できるという利点が
ある。この場合、電解をしない状態においても、アルミ
ニウム塩自体の腐食抑制効果が発揮されるので、複合で
は更に有利である。つまりこの場合には、アルミニウム
塩単独の抑制効果が濃度の減少等の理由によって低下し
た場合にのみ間欠的に本発明法を適用すればよいことに
なる。
【００４６】次に、本発明法を大気腐食に対する防錆皮
膜として塗装の下地処理に利用する場合には、従来の希
薄クロム酸塩処理やリン酸塩処理のような毒性や富栄養
化をもたらすことがなく、かつ安価であるという特徴が
発揮できる。
膜として塗装の下地処理に利用する場合には、従来の希
薄クロム酸塩処理やリン酸塩処理のような毒性や富栄養
化をもたらすことがなく、かつ安価であるという特徴が
発揮できる。
Claims (3)
- 【請求項１】アルミニウム塩とケイ酸塩を含む溶液また
はこれに更に鉄塩を添加した溶液中に、被防食金属であ
る鉄または鉄合金を浸漬し、対電極との間に直流を印加
するか、または互いに絶縁された２個の被防食金属間に
低周波交流を印加し、当該金属表面上に耐食性の皮膜を
形成することを特徴とする、鉄または鉄合金の腐食抑制
方法。 - 【請求項２】アルミニウム塩として硝酸アルミニウム，
塩化アルミニウム，硫酸アルミニウムのような単塩もし
くはこれらの複塩または錯化合物を、１０−５００ppm
、ケイ酸塩として一般式ｘＭ2Ｏ・ｙＳｉＯ2（Ｍは水
素またはアルカリ金属）で表されるケイ酸またはケイ酸
塩或いはこれらの重量物を１０−５００ppm 濃度に溶解
し、これに所望により更に酸化数二価または三価の硝酸
鉄，硫酸鉄または塩化鉄のような鉄の単塩もしくはこれ
らの複塩を１０−５００ppm 濃度に溶解し、ｐＨを２.
０−５.０に調節した溶液を用いることを特徴とする請
求項１に記載の鉄または鉄合金の腐食抑制方法。 - 【請求項３】被防食金属を負極とし、不溶性対電極を正
極として直流を印加するか、もしくは二枚の被防食金属
を対置させてこれに１０Ｈｚ以下の低周波の矩形波，三
角波，正弦波交流またはこれらの重畳波を印加し、０.
１〜２０ｍＡ／cm2の電流密度で電解することによっ
て、鉄または鉄合金上に耐食性皮膜を形成させる請求項
１に記載の鉄または鉄合金の腐食抑制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8361192A JPH05287585A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 鉄または鉄合金の腐食抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8361192A JPH05287585A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 鉄または鉄合金の腐食抑制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05287585A true JPH05287585A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=13807288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8361192A Pending JPH05287585A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 鉄または鉄合金の腐食抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05287585A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6322687B1 (en) | 1997-01-31 | 2001-11-27 | Elisha Technologies Co Llc | Electrolytic process for forming a mineral |
| US6866896B2 (en) | 2002-02-05 | 2005-03-15 | Elisha Holding Llc | Method for treating metallic surfaces and products formed thereby |
| US6994779B2 (en) | 1997-01-31 | 2006-02-07 | Elisha Holding Llc | Energy enhanced process for treating a conductive surface and products formed thereby |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP8361192A patent/JPH05287585A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6322687B1 (en) | 1997-01-31 | 2001-11-27 | Elisha Technologies Co Llc | Electrolytic process for forming a mineral |
| US6994779B2 (en) | 1997-01-31 | 2006-02-07 | Elisha Holding Llc | Energy enhanced process for treating a conductive surface and products formed thereby |
| US6866896B2 (en) | 2002-02-05 | 2005-03-15 | Elisha Holding Llc | Method for treating metallic surfaces and products formed thereby |
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