JPH0693467A - 耐候性に優れた鋼材および錆層の形成方法 - Google Patents
耐候性に優れた鋼材および錆層の形成方法Info
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Abstract
防食性が高く赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆の生成を抑
制する錆層を鋼表面に促進生成させる。また、その錆層
に覆われた耐候性の高い建築用等の素材としての鋼材の
提供。 【構成】鋼表面が0.3重量%以上のCr,Cu,P,
Niの一種あるいは二種以上を含有するα−FeOOH
により覆われている鋼材。この鋼材を得るため、鋼材表
面あるいは鋼材の錆層に0.2〜12.0重量%のクロ
ム(III)イオンを含む水溶液および、または0.3〜
7.0重量%の銅(II)イオンを含む水溶液、または、
その水溶液にFe,P,Niイオンの1種以上を0.1
〜10.0重量%を含むものを塗布した後、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
するか、前記塗布前液の0.005〜2倍の重量を有す
るα−FeOOHの粉末を加えた溶液を塗布する。
Description
法に関し、表面を大気環境中で安定で防食性の高い錆に
覆われている錆材およびその錆を鋼表面に促進生成させ
る方法に関するものである。
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食性鋼と呼
ばれるが、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インテナンスフリー
鋼である。
に数年かかるため、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、外見的に好ましいばか
りでなく周囲の環境の汚染原因にもなるという問題点を
残している。
142088号に示されているように、リン酸塩被膜を
形成させる表面処理方法が提案されている。しかし、リ
ン酸塩被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り、また鋼材の溶接が必
要な場合は溶接部に処理を施すことは容易ではなく、建
築構造物には適用が困難なものである。
すことや、リン酸塩被膜を形成させた上で塗装を施す等
の表面処理方法が行われているが、塗装により耐候性錆
の生成が遅くなり、また塗膜自体が劣化し外観を著しく
損ねる等の問題がある。
耐候性錆の形成は困難な環境が多く、上述の処理を施し
ても耐候性錆が形成されないのが実情である。
は、簡単な処理により大気腐食環境中で安定した防食性
が高く赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆の生成を抑制する
錆層を鋼表面に促進生成させる方法およびその錆層に覆
われた耐候性の高い建築用等の素材としての鋼材を提供
することにある。
あるいは鋼材の錆層にCr,Cu,P,Niイオン等を
含有した水溶液を塗布した後、鋼材表面の錆層にOH-
を供給し、pH7を超える環境とすることにより、錆層
の大気腐食環境に対する安定性を高め、かつその防食性
を高めることを知見した。
銅(II)イオン水溶液にFe,P,Cu,Niイオンの一
種あるいは二種以上を適当量含有する水溶液に適当量α
−FeOOHの粉末を添加し、鋼材表面あるいは鋼材の
錆層に塗布することにより、以後大気腐食環境中で形成
される錆層およびすでに形成されている錆層の防食性を
高められることをも知見した。すなわち、本発明は、次
記の通りである。
のCr,Cu,P,Niの一種あるいは二種以上を含有
するα−FeOOHで覆われていることを特徴とする耐
候性に優れた鋼材。
層に、0.2〜12.0重量%のクロム(III)イオンを
含む水溶液および0.3〜7.0重量%の銅(II)イオン
を含む水溶液の少なくとも一方の水溶液を塗布した後、
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を特徴とする耐候性に優れた錆層の
形成方法。
錆層に、0.2〜12.0重量%のクロム(III) イオン
を含む水溶液および0.3〜7.0重量%の銅(II)イオ
ンを含む水溶液の少なくとも一方の水溶液と、Fe,
P,Niイオンのうちの一種あるいは二種以上を0.1
〜10.0重量%含む水溶液との混合水溶液を塗布した
後、鋼材表面に形成された錆層にOH- を供給し、pH
7を超える環境とすることを特徴とする耐候性に優れた
錆層の形成方法。
錆層に、0.2〜12.0重量%のクロム(III) イオン
を含む水溶液および0.3〜7.0重量%の銅(II)イオ
ンを含む水溶液の少なくとも一方の水溶液の和の0.0
05〜2倍の重量を有するα−FeOOHの粉末との混
合溶液を塗布することを特徴とする耐候性に優れた錆層
の形成方法。
錆層に、0.2〜12.0重量%のクロム(III) イオン
を含む水溶液および0.3〜7.0重量%の銅(II)イオ
ンを含む水溶液の少なくとも一方の水溶液と、Fe,
P,Niイオンのうちの一種あるいは二種以上を0.1
〜10.0重量%を含む水溶液との混合水溶液と、この
混合水溶液の0.005〜2倍の重量を有するα−Fe
OOHの粉末との混合溶液を塗布することを特徴とする
耐候性に優れた錆層の形成方法。
使用する前に、表面が0.3重量%以上のCr,Cu,
P,Niの一種あるいは二種以上を含有することにより
覆われているもの、および既に建築構造物として使用さ
れている鋼材の本発明の処理方法により表面が0.3重
量%以上のCr,Cu,P,Niの一種あるいは二種以
上を含有するα−FeOOH層を有する鋼材としたもの
の両者を含む。また、ここで言う処理前の鋼材表面に形
成された錆層とは、水溶液が関与する腐食により形成す
る沈澱型被膜を指しており、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の繰り返
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。また、それぞれ処理方法は各種イオン含有水
溶液を供給すればよく、通常の塗装方法と同じくエアス
プレー、エアレススプレーあるいは刷毛塗り等のいずれ
の方法によっても処理することができる。
環境中で錆が化学的に安定であれば、錆の相変態や溶解
に伴う電気化学反応が抑制される。さらに、化学的に安
定な錆が物理的にも緻密であれば割れや空隙等の構造的
欠陥が生成し難く、酸素や水さらに大気中の腐食性物質
の侵入を防ぐことにもなり、結果として大気腐食環境を
遮断し易く、また浮き錆や流れ錆の根本的な原因である
Feイオンの溶出を軽減する。
中で安定な最終生成化合物であるα−FeOOHで覆わ
れており、かつそのα−FeOOH錆中にCr,Cu,
P,Niが含まれている場合、その鋼の耐候性が極めて
良好となり、特に耐海塩粒子性に優れることを見い出し
た。ただし、本発明で言う鋼とはステンレス鋼やNi基
合金等通常沈澱型被膜であるいわゆる錆を生成しないも
のは含まず、主として耐候性鋼等の低合金鋼や炭素鋼を
指す。
しては、全て重量%である)のクロム(III)イオンを含
む水溶液、0.3〜7.0%のの銅(II)イオンを含有す
る水溶液の一方または両方を塗布すること 鋼の構造が緻密であれば物理的に大気腐食環境を遮断し
易く、また浮き錆や流れ錆の根本的な原因であるFeイ
オンの溶出を軽減する。しかしながら、錆中に割れや細
孔があると水や酸素の供給経路となり、錆の防食性が低
減する。クロム(III) イオンを含む水溶液、銅(II)イオ
ンを含有する水溶液の塗布効果は、形成される錆を緻密
にし、割れや細孔の少ない構造にすることである。その
ためには、0.2%以上の濃度のクロム(III) イオンを
含む水溶液、あるいは0.3%以上の濃度の銅(II)イオ
ンを含有する水溶液が必要であり、クロム(III) イオン
濃度が12.0%を超えても、また、銅(II)イオン濃度
が7.0%を超えても効果は飽和し経済的にも不利とな
るので、クロム(III) イオン濃度の範囲を0.2〜1
2.0%に、銅(II)イオン濃度の範囲を0.3〜7.0
%にそれぞれ限定した。
効果があるので、クロム(III) イオンおよび銅(II)イオ
ンを用いる際に、硫酸クロム(III) や硫酸銅(II)を使用
するのが、特に効果的である。
(II)イオン含有水溶液に添加することにより効果をより
高め、錆と鋼との界面構造を緻密にするとともに、錆粒
子自体を緻密にする効果がある。そのためには、Fe,
P,Niイオンの一種あるいは二種以上を0.1%以
上、当該水溶液に含んでいる必要があり、好ましくは二
種以上のイオンを添加するのがよい。しかし、10.0
%を超える添加では効果は飽和し経済的にも不利となる
のて添加イオン濃度の範囲を0.1〜10.0%に限定
した。
る環境とすることの意味 鋼材表面の錆層にOH- を供給しpH7を超える環境と
することの目的は、鋼から溶出したFeイオンを環境に
対し安定なα−FeOOHに早期に変換することまたは
すでに形成されている錆層を安定なα−FeOOHに早
期に変換することである。そのためには、たとえばNa
OH水溶液を塗布することで容易に実現できる。なお、
アンモニア水やKOH水溶液等、他のアルカリ性の水溶
液を用いても同様の効果が期待できるのは言うまでもな
い。なお、処理時にpH7を超えればよいが、初期に生
成する錆層を早期にα−FeOOHに変換するために
は、特にpH9〜14とするのが望ましい。しかしなが
ら、作業環境改善の観点からは、少々安定錆化を遅らせ
ても中性環境での処理を選択することが可能である。
Cu、P、Ni等を含む低合金鋼に特に有効であるが、
炭素鋼にも効果がある。
において化学的に安定で、相変態や溶解が生じないα−
FeOOHで鋼材表面を被覆することにある。
電気化学反応が抑制される。さらに、このような化学的
に安定な錆層に、クロム(III) イオンあるいは銅(II)イ
オン含有水溶液を添加することにより、錆と鋼との界面
構造を緻密にするとともに、Fe,P,Niイオンを添
加させて錆粒子自体を緻密にさせたことによって、その
後に割れや空隙などの構造的欠陥が発生し難く、酸素や
水あるいは大気中の腐食性物質の侵入を防ぐことにもな
り、結果として大気腐食環境を遮断し易く、また浮き錆
や流れ錆の根本的な原因であるFeイオンの溶出を軽減
する。
液0.005倍以上の重量を有するα−FeOOHの粉
末を水溶液に添加する必要がある。また、2倍を超える
量のα−FeOOHを添加した場合、その効果は飽和す
るばかりか、処理終了後に飽和したα−FeOOHが鋼
材表面から脱落し、周囲の汚染原因ともなるため、α−
FeOOH添加量の範囲を鋼材に塗布する水溶液質量の
0.005〜2倍と限定した。
スプレー,エアレススプレーあるいは刷毛塗り等のいず
れの方法によっても塗布することができるため、場所を
選ばず施工が可能である。また、望ましくは塗布後放置
乾燥を待って複数回塗布を繰り返すのが望ましいが、1
回の塗布作業でも効果があり、経済的にも優れている。
さらに、現地塗装が可能なため、現地での鋼材の切断、
溶接等の加工後にも対応できる。
する。 <実施例1>本発明の実施例に用いた試験鋼の化学成分
を表1に示す。また、塗布した処理液の組成と処理方法
を表2〜7に示す。表2〜6には前処理液、表7には前
処理後番号1〜39の試験鋼に施した処理液を示す。試
験片の寸法は、150×60×3mm3 とし、処理前の
表面はエメリー紙研磨およびバフ研磨を施されており、
鏡面となっている。
とに大気腐食環境にある福岡県北九州市の海岸地帯(海
から5mの位置)に300日間暴露した。その結果いず
れの試験においても、実施例1〜14,18〜31,3
4〜39の表7中の処理液A,B,C,Dでは流れ錆が
非常に少なく表面の色調は均一な黒褐色となった。これ
に対し比較例の15〜17,32,33と処理液Eを用
いた場合でははるかに多くの流れ錆が確認され、表面の
色調は赤褐色でありさらに点状に赤錆が分布していた。
および顕微鏡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、いずれの試験の
場合も実施例1〜14,18〜31,34〜39のA,
B,C,DではpHが低い場合に少ない傾向があるもの
の、ほとんど全部がα−FeOOHで構成されている。
33と処理液Eを用いた場合では、約15%がα−Fe
OOHであり、その他はβ−FeOOHとγ−FeOO
Hがほぼ等量存在しており、概してそれぞれは錆層中に
混在していると言える。また、EPMAにより錆層中の
元素分布状態を調べた結果、実施例1〜14,18〜3
1,34〜39のA,B,C,Dでは供給したCr,C
u,P,Niが錆層全域に0.3%以上濃化していた。
一方、比較例15〜17,32,33と処理液Eを用い
た場合では、耐候性鋼の場合にはわずかに点在していた
ものの、錆層中にCr,Cu,P,Niの存在はほとん
ど認められなかった。
び表9に示す。
合も比較例に比べて、本発明例の場合には板厚減少量が
ほぼ半分以下に抑えられており、錆の保護性が本発明の
処理により高められたと考えられる。なお、Cr,C
u,P,Ni等耐候性錆形成に有効な元素を含む耐候性
鋼に対する効果と比較すれば劣るものの、普通鋼に対し
ても本発明の方法により大気腐食環境中で防食性の高い
錆層が早期に形成される。
鋼の化学成分は、実施例1における表1に示したうちの
耐候性鋼(a)として用いられている成分と同じであ
る。塗布した処理液の組成と処理方法を、表10〜15
に示す。試験片の寸法は150×60×3mmとし、処
理前の表面は、エメリー紙研磨およびバフ研磨を施され
ており、鏡面となっている。
とに、海岸より4kmの位置にある兵庫県尼崎市の工業
地帯に試験番号41〜56は70日間、57〜65は1
00日間、66〜81は335日間、82〜90は36
5日間暴露した。その結果いずれの試験においても、本
発明例41〜53,57〜63および66〜78,82
〜88では流れ錆が非常に少なかった。これに対し比較
例54〜56,64,65,79〜81,89,90で
は、はるかに多くの流れ錆が確認された。また、EPM
Aにより錆層中の主要元素分布を調査した結果、いずれ
の試験の場合も本発明例41〜53,57〜63および
66〜78,82〜88では処理液中の有効元素が濃縮
しており、錆の割れも少なく耐候性錆が形成されている
と考えられる。これに対し、比較例55,56,65,
80,81および90では有効元素の濃縮は僅かであ
り、緻密さにおいて劣っていると言える。
19に示す。暴露期間にかかわらず、比較例の54〜5
6,64,65,79〜81および89,90に比べ
て、本発明例41〜53,57〜63および66〜7
8,82〜88の場合には板厚減少量がほぼ半分以下程
度に抑えられており、錆の保護性が本発明の処理液の塗
布により高められたと考えられる。
れた鋼材は、処理後に赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆を
ほとんど生じることのない大気腐食環境中で防食性の高
い安定な錆層を形成することができる。特に従来問題と
なっている海岸地帯での耐食性も良好であり、耐海塩粒
子性に優れた鋼材を提供することができる。またその処
理は容易であり、場所を選ばず施工が可能であるため、
大気腐食環境中で防食性の高い安定な錆に覆われた鋼材
を工場で生産することも可能であるとともに、現地塗装
が可能なため現地での鋼材の切断、溶接等の加工後にも
対応できる。
とに、海岸より4kmの位置にある兵庫県尼崎市の工業
地帯に試験番号41〜56,66〜81は70日間と3
35日間、57〜65,82〜90は100日間と36
5日間暴露した。その結果いずれの試験においても、本
発明例41〜53,57〜63および66〜78,82
〜88では流れ錆が非常に少なかった。これに対し比較
例54〜56,64,65,79〜81,89,90で
は、はるかに多くの流れ錆が確認された。また、EPM
Aにより錆層中の主要元素分布を調査した結果、いずれ
の試験の場合も本発明例41〜53,57〜63および
66〜78,82〜88では処理液中の有効元素が濃縮
しており、錆の割れも少なく耐候性錆が形成されている
と考えられる。これに対し、比較例55,56,65,
80,81および90では有効元素の濃縮は僅かであ
り、緻密さにおいて劣っていると言える。
Claims (5)
- 【請求項1】鋼表面が0.3重量%以上のCr,Cu,
P,Niの一種あるいは二種以上を含有するα−FeO
OHで覆われていることを特徴とする耐候性に優れた鋼
材。 - 【請求項2】鋼材表面あるいは鋼材の錆層に、0.2〜
12.0重量%のクロム(III)イオンを含む水溶液およ
び0.3〜7.0重量%の銅(II)イオンを含む水溶液の
少なくとも一方の水溶液を塗布した後、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
ことを特徴とする耐候性に優れた錆層の形成方法。 - 【請求項3】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、0.2
〜12.0重量%のクロム(III) イオンを含む水溶液お
よび0.3〜7.0重量%の銅(II)イオンを含む水溶液
の少なくとも一方の水溶液と、Fe,P,Niイオンの
うちの一種あるいは二種以上を0.1〜10.0重量%
含む水溶液との混合水溶液を塗布した後、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
することを特徴とする耐候性に優れた錆層の形成方法。 - 【請求項4】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、0.2
〜12.0重量%のクロム(III) イオンを含む水溶液お
よび0.3〜7.0重量%の銅(II)イオンを含む水溶液
の少なくとも一方の水溶液の和の0.005〜2倍の重
量を有するα−FeOOHの粉末との混合溶液を塗布す
ることを特徴とする耐候性に優れた錆層の形成方法。 - 【請求項5】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、0.2
〜12.0重量%のクロム(III) イオンを含む水溶液お
よび0.3〜7.0重量%の銅(II)イオンを含む水溶液
の少なくとも一方の水溶液と、Fe,P,Niイオンの
うちの一種あるいは二種以上を0.1〜10.0重量%
を含む水溶液との混合水溶液と、この混合水溶液の0.
005〜2倍の重量を有するα−FeOOHの粉末との
混合溶液を塗布することを特徴とする耐候性に優れた錆
層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244796A JP2884941B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-09-14 | 耐候性に優れた鋼材および錆層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19970192 | 1992-07-27 | ||
| JP4-199701 | 1992-07-27 | ||
| JP4244796A JP2884941B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-09-14 | 耐候性に優れた鋼材および錆層の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693467A true JPH0693467A (ja) | 1994-04-05 |
| JP2884941B2 JP2884941B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=26511700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4244796A Expired - Lifetime JP2884941B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-09-14 | 耐候性に優れた鋼材および錆層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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