JPS62192592A - アルミニウム又は同合金の隙間腐蝕防止方法 - Google Patents

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、アルミニウム又は同合金の腐蝕、特に隙間が
存在することにより生じる隙間腐蝕を防止する方法に関
するものである。

〈従来の技術〉 周知のようにアルミニウム又は同合金は、−殻内に高耐
蝕性ということができ、それゆえに様々な構造材、部品
等として現在極めて広く使用されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、このような高耐蝕性のアルミニウム又同合金
にあっても、これらの部材と接触して使用される他の部
材との間に隙間が存在すると、この隙間に起因して、そ
の内部では外側の解放部分に比べて著しく腐蝕が進行す
ることが知られている。これが所謂、隙間腐蝕と言われ
るものである。

この隙間腐蝕は、特に塩素イオン等のハロゲンイオンが
存在する環境（例えば、塩害地域や化学プラント等）で
はその進行が激しく、大きな損害となり、重大な事故を
招く恐れがある。又、隙間腐蝕の場合、外部からその程
度が目視できないことが多いため、突然大事故につなが
る等、極めて危険である。

この隙間腐蝕には、現在のところあまり有効な防止手段
はなく、従来、隙間となる部分にコンパウンド等の充填
剤を埋め込む方法が取られているが、この充填作業が大
変であると同時に、防止効果も十分とは言えなかった。

そこで、本発明者等は、電気防蝕法に着目し、犠牲陽極
材によるカソード防蝕法を検討した。

しかし、本発明者等の調べたところによると、隙間腐蝕
の研究及びそれ等に基づいた対策例は、ステンレス鋼に
集中しており、アルミニウム又は同合金を対象にした例
は非常に少なく、このため、これらの隙間腐蝕を防止す
るための電気化学的条件や適切な犠牲陽極材については
殆ど不明であることが分かった。

又、アルミニウム又は同合金にカソード防蝕法を適用す
る場合には、特に、本件のように隙間が存在する場合、
以下に記すように過防蝕による損傷に注意する必要があ
る。つまり、被防蝕材に犠牲陽極材（アノード側）を接
触させると、被防蝕材側（カソード側）では、水素イオ
ンの還元反応が起こり、それに伴って被防蝕材の表面近
傍では０Ｈ−イオンの濃度が相対的に高くる。このとき
、隙間がない場合には拡散作用等によって離間した周囲
部分との移動が容易に行われるため、殆どＯＨ−イオン
濃度の上昇はないが、隙間が存在すると、その内部は外
部との物質移動が制約されるため、ＯＨ−イオンは次第
に増加し、ｐ　Ｈが高くなる。このようなｐＨの上昇は
ステンレス鋼材等では防蝕にとってかえって好都合であ
るが、アルミニウム又は同合金の場合、両性金属である
ことから高ｐＨ（＞８）下では表面の保護性酸化皮膜が
溶解するために、犠牲陽極材と接触させることによって
逆に隙間内のｔ番解（腐蝕）が加速されてしまう恐れが
あった。

本発明者等はこのような実情を打開すべく、アルミニウ
ム又は同合金の隙間ｇ１蝕について、その発生や成長の
条件に関して詳細に調べたところ、次のことを見出した
。

つまり、アルミニウム又は同合金と特殊合金素材の犠牲
陽極材を接触させ、この接触体の腐蝕電位Ｅを、 −１，３≦Ｅ≦−１，０（ＶｖｓＳＣＥ）の範囲にして
おくと、隙間腐蝕が進行せず、且つ実用上、過腐蝕によ
る弊害も生じないことを見出した。

本発明は、この結果に基づきなされたものである。

く問題点を解決するための手段及びその作用〉本発明の
特徴とする点は、アルミニウム又は同合金と犠牲陽極材
とを接触させ、且つこの接触体の腐蝕電位Ｅを−１，３
≦Ｅ≦−１，０（ＶｖｓＳＣＥ）の範囲にするアルミニ
ウム又は同合金の隙間腐蝕防止方法にある。

本発明においてアルミニウム又は同合金と犠牲陽極材と
の接触体の腐蝕電位Ｅを −１，３≦Ｅ≦−１，０（ＶｖｓＳＣＥ）の範囲とした
のは、次の実験結果に基づく。

（ＩＩＡｌ−、ｌ隙間試片での 定電位保持試験の結果 Ａｌ試片とＡ１試片との間に形成される隙間について種
々の電位及び時間との組み合わせのちとに、５％ＮａＣ
１水溶液（３０℃）中で定電位保持試験を行って、隙間
腐蝕の発生、成長について調べたところ、第１図に示す
結果を得た。

尚、この表で、×：隙間腐蝕が発生し、成長する部分、
Δ：隙間腐蝕は発生するが、成長しない部分、○：隙間
腐蝕は発生しない部分を夫々示す。

この第１図から、電位ＥをＥ≦−１，０に保持できれば
、隙間腐蝕が成長せず、防蝕できることが分かる。

（２）　Ａ　Ｉ　−Ａ　ｌ隙間試片での隙間腐蝕の再不
動態化電位測定の結果 Ａｌ試片とＡｌ試片、との間に形成される隙間について
、５％ＮａＣ１水溶液、３０℃、脱気条件下で隙間腐蝕
の再不動態化電位を測定した。その結果を第２図に示し
た。

この第２図から、電位ＥがＥ＝−０，７８（Ｖｖｓｓｃ
Ｅ）では隙間腐蝕が成長するが、この成長がＥ＝−１，
０付近で停止することが分かり、上述の（１）項の結果
とも一致している。

上記隙間腐蝕における成長の臨界電位及び再不動態化電
位は、隙間の幾何学的形状や腐蝕環境等によって左右さ
れるわけであるが、腐蝕環境として最も一般的であるＣ
Ｘイオンを含む中性水溶液中で、種々の大きさの隙間、
種々の濃度のＮａＣｌ水溶液について、再不動態化電位
Ｅ、Ｉを測定したところ、いずれの条件下でも概ねＥＴ
１〜−１で、Ｅｌ≦−１，０では腐蝕が進行しないこと
も分かった。

一方、アルミニウム又は同合金に陽極電極材を接触させ
ると、被防蝕側であるアルミニウム又は同合金はカソー
ドとなるが、電位Ｅがあまり低過ぎる場合（過防蝕）、
次の反応により、Ｈ′＋　ｅ　−−〉１／２　Ｈｚ 近傍のＨ゛イオン急激に消費され、その結果、周囲のｐ
Ｈが上昇する。アルミニウム又は同合金は両性金属であ
るため、ｐＨがｐＨ＞８となると溶解し初める。

従って、コントロールすべき電位Ｅはあまり低過ぎては
具合が悪（、自ずと下限がある。

この下限電位Ｅは、後述する本発明者等の行った試験等
により（第１表、第３図参照）、Ｅ≧−１，３（Ｖｖｓ
ＳＣＥ）であることが分かる。

このようにして本発明ではコントロールすべき電位Ｅを −１，３；Ｅ≦−１，０（ＶｖｓＳＣＥ）の範囲に設定
したのである。

この結論から、アルミニウム又は同合金の犠牲陽極材の
材料としては、アルミニウム又は同合金と接触させたと
き得られる接触体の腐蝕電位Ｅを上記設定範囲（−１，
３≦Ｅ≦−１，０）内に保持する材料であればよいこと
が分かる。

そこで、種々の材料を検討したところ、商用線Ａｊ！　
（９９，８ｗｔ％純度）にインジウム（Ｉｎ）を０．０
３≦Ｉｎ≦０．５ｗｔ％、或いは錫（Ｓ　ｎ）を０．０
Ｌ５Ｓｎ≦０．０３ｗｔ％単独で又は複合して添加して
得た合金が好ましいことが分かった。

ここで、夫々の元素（Ｉｎ、Ｓｎ）の添加量を限定した
のは、先ず、下限の場合、即ち０．０３ｗｔ％≦Ｉｎ、
ｏ、０１ｗｔ％≦Ｓｎの範囲としたのは、これ未満の添
加量では接触体の腐蝕電位Ｅがうま（Ｅ≦−１，０の範
囲に納まらないからである。一方、上限の場合、即ちＩ
ｎ≦０．５ｗｔ％、５ｎ５０．０３ｗｔ％の範囲とした
のは、この範囲より添加量が多過ぎると、接触体の腐蝕
電位Ｅが−１，３≦Ｅの範囲に納まらなくなること、又
犠牲陽極自体の消耗速度が速くなること、塩水浸漬試験
及び塩水噴霧試験の結果からすると、これより添加量が
大きくなると実用的な電極の耐久性が得られないこと等
の理由による。

因に、ＡＪ−Ｉｎ系、及びＡｌ−３ｎ系の犠牲陽極材に
おいて、ワッシャー状に加工し、この加工品を純Ａｌの
板にアクリル類のボルト、ナツトで固定した場合の全体
の腐蝕電位Ｅを測定したところ、第３図の如き結果を得
た。

この結果から、上記Ｉｎ及びＳｎの添加量（含有量）の
場合、本発明設定の腐蝕電位Ｅ範囲に入っていることが
分かる。

〈実施例〉 第１表に示した種々の合金組成からなる犠牲陽極材を用
意し、これを第４図に示すようにワッシャー状に加工し
、この犠牲陽極材のワッシャー１　（外径２０ｍｍφ、
内径１１ｍｍφ、厚さ１゜５ｍｍ）を純／ｌ板２　（Ｊ
　Ｉ　５Ｉ１００、縦５０ｍｍ、横５Ｑｍｍ、厚さ２ｍ
ｍ）にアクリル類のボルト３、ナツト４で固定し、この
試料をＪＩＳＺ２３７１に定められる塩水噴霧試験に供
し、その間における隙間腐蝕の発生等の状態を観察した
。

その結果は第１表に併記した。

尚、この第１表の評価において、Ｏ：表面の変色程度、
△：孔蝕有り、××：広範囲な腐蝕有り、特に、１は隙
間腐蝕による場合、１は隙間内ｐＨ〜１１となっている
場合である。

この第１表から、比較用の純Ａｌワッシャー及びワッシ
ャー無しの場合、各構成材の間にできる隙間内では広範
囲に渡って隙間腐蝕が発生していたのに対して、本発明
条件を満たす犠牲陽極材をワッシャーとした場合、表面
の変色程度が現れるのみで、隙間腐蝕及び過防蝕による
浸食は観察されなかったことが分かる。つまり、隙間腐
蝕の防止効果が十分達成されていることが分かる。

〈応用例〉 本発明の隙間腐蝕の防止方法は、本発明条件を満足する
ものであれば、すべての用途に応用可能であるが、例え
ばそのいくつかを具体例的に挙げると、以下の如くであ
る。

第５図は本発明条件を満足する合金を溶射材料５として
提供し、これを犠牲陽極材として、例えば固定具６等で
接合されたアルミニウム板７．７同志の接合部に溶射さ
せて、隙間腐蝕を防止する方法である。

第６図及び第７図は本発明条件を満足する合金で線条体
８を作り、これを、例えば第６図ではＡＣ３Ｒ９の犠牲
陽極素線として、第７図ではＡ！配電線１０の犠牲陽極
素線として夫々使用して、他のアルミニウム素線１１部
分での隙間腐蝕を防止する方法である。尚、１２はＡｊ
２配電線１０のシースである。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように本発明によれば、アルミ
ニウム又は同合金と接触される犠牲陽極材として、特殊
組成の合金（商用純ＡＩｌにＩｎｔ−０゜０３≦Ｉｎ≦
０．５ｗｔ％、或いはＳｎを０．Ｏ１≦Ｓｎ≦ｏ、０３
ｗｔ％を単独で又は複合して添加した合金）を用い、ア
ルミニウム又は同合金との接触体の腐蝕電位Ｅを−１，
３≦Ｅ≦−１゜９　（ＶｖｓＳＣＥ）の範囲に設定しで
あるため、極めて腐蝕防止効果の高いアルミニウム又は
同合金の隙間腐蝕防止方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡｌ−Ａ／隙間試片での定電位保持試験におけ
る時間と保持電位の関係を示したグラフ、第２図はＡｎ
−ＡＩｌ隙間試片での隙間腐蝕の再不動態化電位Ｅ、測
測定おける分極曲線を示したグラフ、第３図は本発明の
犠牲陽極材用のＡ１１−Ｔｎ系合金及びＡｌ−３ｎ系合
金における合金含有量と電位との関係を示したグラフ、
第４図は本発明の犠牲陽極材用合金をワッシャーとする
塩水浸漬試験の試験装置を示した側面図、第５図は本発
明合金を犠牲陽極材用の溶射材料として使用した隙間腐
蝕防止方法を示した縦断側面図、第６図及び第７図は本
発明合金をアルミニウム線の犠牲陽極素線として用いた
隙間腐蝕防止方法を示した各縦断面図である。 図中、 １・・・犠牲陽極材のワッシャー、 ２・・　純Ａｎ板４ ５・・・犠牲陽極材の溶射材料、 ７・・・アルミニウム板、 ８・・・犠牲陽極材の素線、 ９・・・ＡＣ３Ｒ。 １０・・・Ａｌ配電線、 １１・・・アルミニウム素線、 亀胤（、ＵＡ） 保ｉｔ位（ＶｖｓＳＣＥ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム又は同合金と犠牲陽極材とを接触さ
   せ、且つこの接触体の腐蝕電位Ｅを−１．３≦Ｅ≦−１
   ．０（ＶｖｓＳＣＥ）の範囲にすることを特徴とするア
   ルミニウム又は同合金の隙間腐蝕防止方法。
2. （２）前記犠牲陽極材は、商用純ＡｌにＩｎを０．０３
   ≦Ｉｎ≦０．５ｗｔ％、或いはＳｎを０．０１≦Ｓｎ≦
   ０．０３ｗｔ％単独で又は複合して添加した合金からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルミ
   ニウム又は同合金の隙間腐蝕防止方法。