CN107617547A - 涂装钢材及其制造方法 - Google Patents

涂装钢材及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107617547A
CN107617547A CN201710363029.XA CN201710363029A CN107617547A CN 107617547 A CN107617547 A CN 107617547A CN 201710363029 A CN201710363029 A CN 201710363029A CN 107617547 A CN107617547 A CN 107617547A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mass
steel
concentration
film
boundary layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710363029.XA
Other languages
English (en)
Inventor
阪下真司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of CN107617547A publication Critical patent/CN107617547A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/52—Two layers
    • B05D7/53—Base coat plus clear coat type
    • B05D7/534—Base coat plus clear coat type the first layer being let to dry at least partially before applying the second layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00—Metallic substrate
    • B05D2202/10—Metallic substrate based on Fe
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2425/00—Indexing scheme corresponding to the position of each layer within a multilayer coating relative to the surface
    • B05D2425/03—Indexing scheme corresponding to the position of each layer within a multilayer coating relative to the surface third layer from the top surface

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

提供一种船舶、海洋结构物、桥梁、各种工厂设备等在来自海水或飘来海盐粒子的盐分形成的腐蚀环境下使用的钢结构物用的耐久性优异的涂装钢材。通过在基体钢材与涂膜之间形成调整了浓度的含有Zn、Cl、O、C的物质所构成的界面层，防止氯离子和氧等的腐蚀性物质的浸透。

Description

涂装钢材及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于船舶、海洋结构物、桥梁、各种工厂设备等的钢结构物的涂装钢材。本发明特别是涉及在来自海水或飘来海盐粒子的盐分形成的腐蚀环境下使用的耐久性优异的涂装钢材。
背景技术
作为船舶、海洋结构物、桥梁等曝露在海水中的结构物的结构用构件而使用钢材时，钢材受到海水的腐蚀作用，从而存在因板厚减少和穿孔等导致结构物的强度降低这样的问题。作为这样的因海水造成钢结构物腐蚀的对策，有喷镀、电气防腐、涂装等方法，根据状况实用。
通过喷镀，在钢材表面形成环境隔断性高的被覆层，或形成具有牺牲防腐性的被覆层的方法，作为防腐法比较有效。但是，喷镀皮膜中通常内在的气孔和因施工时的温度变化而产生的裂缝等成为起点，有防腐性在早期劣化的情况。因此，需要定期性地实施喷镀皮膜的损伤状况的检查和损伤部的修补这样的维护，但是在需要搭建脚手架的高处、海中或结构上复杂的部位，多有维护花费巨大成本，或维护困难的情况。另外，在喷镀施工时的热影响下，也有母材的钢材的强度和韧性降低的情况，能够有效地、经济地实用喷镀的结构物受到限制。
电气防腐中，有由直流电源装置流出防腐电流的外部电源方式，和将离子化倾向比母材的钢铁高的金属(Al、Zn、Mg等)与母材连接的流电阳极方式，被实用于海水中的防腐。这样的电气防腐法，在被海水完全浸渍的部位有效，但在海上气相部这样的没有被海水完全浸渍的部位，电气防腐则无法发挥作用，母材的钢材在海上露出时等情况下，会受到由海水的飞沫造成的剧烈的腐蚀。
关于涂装，以环氧树脂系为中心，除此以外，还可实用的有氯化橡胶系、丙烯酸树脂系、聚氨酯树脂系和氟树脂系等的各种各样的防腐涂料。也有根据环境使用最佳的涂装系，使其多层化进行使用的情况。涂装其施工比较容易，是能够大范围实用的防腐技术。但是，涂膜存在因紫外线造成经时劣化，和一些外来的机械的作用导致损伤的情况，在涂膜缺陷部，钢材的腐蚀进展。因此多有如下课题，即，涂装与喷镀一样，也需要定期的检査和修补，会像上述这样多存在维护成本大，维护困难的情况。
此外近年来，在钢材的表面形成致密的锈层的新的防腐技术得到研究。例如，如专利文献1等提出，为了对钢板进一步赋予涂装后的耐腐蚀性，而实施Zn或以Zn为基体，并含有Ni、Fe、Co、Cr、Mn、Ti、Mo、Si、Al的金属或氧化物的一种或二种以上作为合金或分散粒子的镀覆。在此方法中，借助镀覆的牺牲防腐作用而有助于耐腐蚀性，但在基底的腐蚀时，利用存在于Zn基体中的成分与Ni、P等的扩散层成分的协同效果，对基底铁的锈稳定化、致密化也显示出效果。
另外，如专利文献2等提出有一种技术，其通过调整钢材的化学成分，特别是使Fe3O4微细化，形成致密的锈层，从而使船舶压载舱的涂装耐腐蚀性提高。这时通过锌底漆的涂布来促进耐腐蚀性优异的锈形成，但并非必须。通过这样的材料与表面处理的组合，防腐性提高，在某种程度上能够取得修补之前的寿命延长以及减轻修补。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平07－292436号公报
【专利文献2】日本特开2013－256701号公报
近年来，从保护地球环境的观点出发，作为清洁能源的海洋上的风力发电、波浪发电、潮汐海流发电、温差发电、太阳能发电等的发电技术的开发被推进。也可以设想到的可能性是，其使用环境条件相比现有结构物的海滨、海水环境而具有更严酷的腐蚀性，可以想到防腐状态的检查和修补等的维护作业有困难。
利用以上这样的技术，能够一定程度地确保海水腐蚀环境下的防腐性、耐腐蚀性，但还说不上是充分的状态，而是要求性能的进一步提高。特别是在包含防腐状态的检查和修补难以进行的部位的结构物中，从提高安全性和降低维护负担等的观点出发，对防腐寿命延长的需求高涨。
发明内容
本发明想要解决上述的问题而形成，其课题在于，提供一种涂装钢材，其在海水腐蚀环境下、或以飘来海盐粒子为主因的腐蚀环境下作为结构物的结构用构件使用时，来自涂膜缺陷部的腐蚀造成的涂膜缺陷的进展和钢材的板厚衰耗难以进行。
在本发明的涂膜钢材中，在基体钢材与涂膜之间，形成调整过浓度的含有Zn、Cl、O、C的物质所构成的界面层，使基体钢材的表面粗糙度最佳化，由此防止氯离子和氧等的腐蚀性物质的浸透。
根据本发明的耐腐蚀性优异的涂装钢材，即使是用于会受到海水和飘来海盐粒子等的腐蚀作用的影响，从而发生腐蚀的可能性高的船舶、海洋结构物、桥梁等这种在腐蚀严酷的环境中的钢结构物，也能够发挥良好的耐腐蚀性。由此，能够取得结构物的长寿命化和降低维护负担。
附图说明
图1是表示试验片的形状和被覆层厚度测量点(×号)的概略俯视图。
图2是将试验片的人工缺陷横断的概略剖面图。
具体实施方式
本发明者们特别是对于海水腐蚀环境下的涂装钢材的腐蚀进展机理进行详细调查，就用于得到优异的防腐性的手段进行了研究。其结果发现，从涂膜缺陷部发生的钢材的腐蚀，是由于从缺陷部露出的钢材表面和缺陷部周边的涂膜下的部位形成宏电池，在电化学反应下而进展。
可以认为是在露出的钢材表面，Fe被氧化而成为Fe2+，产生2e－，
另一方面，在涂膜下的钢材表面，接受2e－而在空气中的氧和水分的反应下发生2OH－。以往，为了防止露出表面的Fe氧化，是通过实施离子化倾向比Fe大的Zn系镀覆等的对策，利用Zn进行牺牲防腐。但是，在海水腐蚀环境这样严酷的腐蚀环境下，因为Zn消耗快，所以牺牲防腐作用在早期就会消失。
本发明者们通过进一步研究还发现，缺陷部周边的涂膜下的电化学反应，很大程度受到浸透涂膜的氯离子和氧等的腐蚀性物质的浸透量和钢材的化学成分的影响。
即，涂膜缺陷部周边的钢材的防腐，除了提高钢材自身的耐腐蚀性以外，不仅防止露出表面的Fe的氧化很重要，而且防止浸透涂膜而到达钢材表面的腐蚀性物质的影响也很重要。
因此，本发明者们从抑制宏电池形成时的电化学反应的观点出发，研究由浸透涂膜而到达钢材表面的腐蚀性物质防御钢材表面。其结果发现，若在涂膜与基体钢材之间，形成调整过浓度的由含有Zn、Cl、O、C的物质构成的界面层，并且，使基体钢材的表面粗糙度恰当化，则基于其协同效果，缺陷部的腐蚀抑制效果比现有技术有了飞跃性地提高。
即，本发明的涂装钢材，由表面粗糙度得到适当化的基体钢材、形成于所述基体钢材的表面上的界面层、和形成于所述界面层的上层的涂膜这三层构成，所述界面层，由调整了浓度的含有Zn、Cl、O、C的物质构成。
以下，对于构成本发明的涂膜钢材的各个要素详细地加以说明。
＜涂膜＞
作为用于本发明的涂装钢材的涂料，可以适用环氧树脂系、硅酮树脂系、氯化橡胶系、丙烯酸系树脂系、氟树脂系和聚氨酯树脂系等的涂料，也可以使用多种这些涂料而使涂膜多层化。
例如，作为用于形成环氧树脂系涂膜的涂料，如果作为漆料只要是含有环氧树脂的，则使用哪种涂料都可以，没有特别限定。作为具体的涂料，能够例示环氧树脂涂料、改性环氧树脂涂料、焦油环氧树脂涂料等。
硅酮树脂也称为硅树脂，作为用于形成硅酮树脂系涂膜的涂料，可以适用含有由硅氧烷键(－O－Si－O－)构成的聚合物的涂料。陶瓷改性硅酮树脂涂料等也无妨。
作为用于形成氯化橡胶系涂膜的涂料，如果是以氯化树脂为主原料而成的涂料，则使用哪种涂料都可以，没有特别限定。作为具体的涂料，能够例示以氯化橡胶和氯化聚烯烃等的氯化树脂为主原料而成的涂料。
另外，作为用于形成丙烯酸系树脂涂膜的涂料，能够例示通常的丙烯酸系树脂涂料、丙烯酸系乳液树脂涂料、丙烯酸聚氨酯系乳液涂料、丙烯酸硅酮系乳液涂料、丙烯酸系清漆等的涂料。
另外，作为用于形成氟树脂涂膜的涂料，能够例示四氟乙烯树脂涂料、全氟烷氧基树脂涂料、氟化乙烯丙烯树脂涂料等的涂料。
另外，作为用于形成聚氨酯树脂涂膜的涂料，能够例示聚氨基甲酸酯树脂涂料、聚酯聚氨酯树脂涂料、湿气固化聚氨酯树脂涂料、环氧聚氨酯涂料、改性环氧聚氨酯树脂涂料等的涂料。
若涂膜的厚度过小，则不能充分抑制海水等的腐蚀性物质的侵入·浸透，得不到充分的防腐效果。另外，若厚度过大，则因使用环境的温度变化等，会导致涂膜容易形成裂缝和剥离，有得不到充分的防腐效果的情况。从这样的观点出发，虽然根据涂料的种类也会有所不同，但涂膜的厚度推荐以平均厚度计为100～600μm的范围。还有，涂膜的更优选的厚度的下限平均为110μm，可以进一步优选为120μm以上。另外，涂膜的更优选的厚度的上限以平均厚度计为590μm，可以进一步优选为580μm以下。
涂装方法没有特别制约，可以由喷涂和刷涂等通常的方法来涂装希望的涂料而形成。使涂膜的厚度约为200～300μm以下而应用时，涂装可以涂一次。但是，如果涂膜的厚度大约高于200～300μm，则推荐涂两次，厚度高于400～500μm时，则推荐涂三次。
＜界面层＞
在本发明的涂装钢材中，于基体钢材与涂膜之间，形成平均厚度10～200μm的界面层。该界面层由含有Zn、Cl、O和C的物质构成，所述物质中的Zn浓度为30～75质量％，Cl浓度为0.5～50质量％，O浓度为0.5～35质量％，C浓度为0.5～5质量％。设界面层的物质中的Zn、Cl、O的浓度分别为[％Zn]、[％Cl]、[％O]，[％Zn]与
[％Cl]+[％O]的比率有最佳的平衡。A＝[％Zn]/([％Cl]+[％O])时，通过使A满足1.0～5.0，界面层的腐蚀抑制效果变得更大。
Zn浓度的优选的下限值为31质量％，更优选为32质量％以上。Zn浓度的优选的上限值为74质量％，更优选为73质量％以下。Cl浓度的优选的下限值为1质量％，更优选为1.5质量％以上。Cl浓度的优选的上限值为49质量％，更优选为48质量％以下。O浓度的优选的下限值为1质量％，更优选为1.5质量％以上。O浓度的优选的上限值为34质量％，更优选为33质量％以下。C浓度的优选的下限值为0.55质量％，更优选为0.6质量％以上。C浓度的优选的上限值为4.8质量％，更优选为4.8质量％以下。
在余量中，需要将阻碍本申请发明的效果的有害元素抑制在1％以下。作为有害元素，可列举离子化倾向比Fe小的Cd、Co、Ni、Sn、Pb、Cu、H、Ag、Pt、Au等。
另一方面，关于不阻碍本申请发明的效果的元素，也可以在余量中包含。作为不阻碍本申请发明的效果的元素，可列举离子化倾向比Fe大的Li、Rb、K、Ba、Ca、Na、Mg、Al、Mn、Ta、Cr等。
通过形成本发明的界面层，能够获得针对氯化物离子和氧等的腐蚀性物质的保护性，能够大幅抑制涂膜下的腐蚀反应。
在界面层中，氯化物离子、氧等的腐蚀性物质预先与其他的成分一起成分比得到恰当调整，因此可认为不会对钢材表面造成腐蚀，此外，还会阻碍其后由缺陷部浸透的氯化物离子、氧等的腐蚀作用。
若界面层的厚度过小，则不能充分抑制腐蚀性物质的侵入，因此得不到充分的防腐效果。另外，若厚度过大，则因使用环境中的温度变化等，会导致界面层容易形成裂缝和剥离，存在得不到充分的防腐效果的情况。从这样的观点出发，需要界面层的厚度以平均厚度计为10～200μm的范围。还有，涂膜更优选的厚度的下限为平均11μm，可以进一步优选为12μm以上。另外，涂膜的更优选的厚度的上限以平均厚度计为195μm，可以进一步优选为190μm以下。
界面层的形成方法没有特别制约，但能够例示的方法是，适宜混合含有氯化锌和碳酸锌的粉末，使之分散在恰当的溶剂中，将之作为涂布液涂布在钢材表面并使其干燥的方法。这种情况下，作为使用的溶剂能够例示烷基硅酸盐和乙醇等。另外，作为涂布方法，能够例示喷涂和刷涂等通常的涂装方法。
从与钢材的表面粗糙度的关系，和形成致密的层的观点出发，含有氯化锌和碳酸锌的粉末的平均粒径能够适宜决定。
推荐在界面层的形成前，对于作为被涂装材的基体钢材的表面进行适度地清洗，例如，推荐通过清洗，使钢材表面的附着盐分浓度以NaCl换算为50mg/m2以下，优选为10mg/m2以下。
＜钢材＞
通过使钢材的化学成分恰当化，能够得到更优异的防腐效果。利用上述的界面层与钢材的化学成分的协同效果，能够得到更进一步优异的耐腐蚀性。另外，作为要求有某种程度的机械特性和焊接性的结构材料而适用时，也优选适当调整C、Si、Mn等钢材的基本的成分。以下对于本发明钢材的成分范围的限定理由等进行说明。
C：0.01～0.50％
C是用于确保钢材的强度所需要的基本的添加元素。为了得到作为钢材通常所要求的强度特性，优选至少使之含有0.01％以上。但是，若使C过剩地含有，则在腐蚀环境下作为阴极点起作用的渗碳体的生成量变多，促进腐蚀反应而使耐腐蚀性劣化。另外，也一并使韧性劣化。为了避免这样的因C的过剩添加造成的不良影响发生，优选C的含量至多抑制在0.30％。因此，C的含量的范围优选为0.01～0.50％。还有，C的含量的优选的下限为0.02％，可以更优选为0.03％以上。另外，C的含量的优选的上限为0.49％，可以更优选为0.48％以下。
Si：0.05～3.0％
Si是通过使之含有0.05％以上，而对脱氧和强度提高有效的元素。但是，若使之过剩地含有而高于3.0％，则焊接性劣化。还有，Si的含量的优选的下限为0.06％，可以更优选为0.07％以上。另外，Si的含量的优选的上限为2.95％，可以更优选为2.90％以下。
Mn：0.05～3.0％
Mn也与Si同样，是通过使之含有0.05％以上，而对脱氧和强度提高有效的元素。但是，若使之过剩地含有而高于3.0％，则韧性劣化。还有，Mn的含量的优选的下限为0.06％，可以更优选为0.07％以上。另外，Mn的含量的优选的上限为2.9％，可以更优选为2.8％以下。
Al：0.01～1.5％
Al是通过使之含有0.01％以上，在海水腐蚀环境下形成稳定的氧化物而有助于耐腐蚀性提高的元素。另外，Al也与所述Si、Mn同样，在用于脱氧和强度确保上是有效的元素。但是，若使之含有高于1.5％，则损害焊接性，因此Al优选为1.5％以下。还有，Al的含量的优选的下限为0.012％，可以更优选为0.014％以上。另外，Al的含量的优选的上限为1.45％，可以更优选为1.4％以下。
Cu：0.05～3.0％
Cu具有在钢材表面形成致密的锈皮膜的作用，是通过添加0.05％以上而能够得耐腐蚀性进一步提高的元素。但是，若使之过剩地含有，则使焊接性和热加工性劣化，因此Cu的含量优选为3.0％以下。Cu的含量的优选的下限为0.08％，更优选的下限为0.10％。另外，Cu的含量的优选的上限为2.95％，更优选的上限为2.90％。
Cr：0.05～5.0％
Cr与Cu同样，具有在钢材表面形成致密的锈皮膜的作用，是通过添加0.05％而能够得到耐腐蚀性的进一步提高的元素。但是，若使之过剩地含有，则使焊接性和热加工性劣化，因此Cr的含量优选为5.0％以下。Cr的含量的优选的下限为0.08％，更优选的下限为0.10％。另外，Cr的含量的优选的上限为4.9％，更优选的上限为4.8％。
N：0.001～0.015％
N在钢中形成氮化物的微细分散粒子，因此对于确保钢材的强度是有效的元素。为了得到N的这种效果，添加0.001％以上即可。但是，若过剩地添加，则除了对钢材的韧性造成不良影响以外，还会损害焊接性。因此N的上限优选为0.015％。还有，N的更优选的下限为添加0.0015％以上，进一步优选为0.002％以上。另外N添加量更优选为0.014％以下，进一步优选为0.013％以下。
以上，是本发明的钢材的必须添加元素的成分范围的限定理由，余量是Fe和不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，能够列举O、H等，这些元素在不阻碍钢材的诸特性的程度下也可以含有。但是，通过将这些不可避免的杂质的合计含量抑制在0.1％以下，优选抑制在0.09％以下，能够使本发明的耐腐蚀性显现效果极大化。
另外，如果使本发明的钢材中含有以下所示的元素，则更有效。以下对于使这些元素含有时的成分范围的限定理由进行说明。
P：0.05％以下
P若过剩地含有，则是使韧性和焊接性劣化的元素，P的上限优选为0.05％。P的含量的更优选的上限为0.045％，可以进一步优选为0.04％以下。实质上也可以为0％。
S：0.05％以下
若S其含量变多，则是使韧性和焊接性劣化的元素，另外，也使耐腐蚀性劣化。从这样的观点出发，S的上限优选为0.05％。S的含量的更优选的上限为0.045％，可以进一步优选为0.04％以下。实质上也可以为0％。
Ni：0.01～5.0％、Co：0.01～5.0％、Mo：0.01～2.5％、W：0.01～2.5％中的至少一种
Ni、Co、Mo和W具有使铁的溶解反应的活性度降低的作用，是能够通过根据需要添加，从而得到耐腐蚀性的提高效果的元素。另外，适量的Ni、Co、Mo、W对于使钢材的强度特性提高也有效。为了发挥这样的效果，分别优选使之含有0.01％以上。但是，若这些元素的添加量变得过剩，则使焊接性和热加工性劣化，含有Ni、Co时分别优选为5.0％以下，含有Mo、W时分别优选为2.5％以下。使Ni、Co、Mo、W含有时的更优选的下限分别为0.02％，进一步优选为0.03％以上。使Ni、Co含有时的更优选的上限分别为4.9％，进一步优选为4.8％以下。关于Mo和W，更优选的上限为2.4％，进一步优选为2.3％以下。
Mg：0.0005～0.01％、Ca：0.0005～0.01％中的至少一种
Mg、Ca具有在使用环境中抑制钢材的表面邻域的pH值降低的作用，是通过根据需要添加而能够得到耐腐蚀性的提高效果的元素。为了有效地发挥这样的效果，分别优选使之含有0.0005％以上。但是，若这些元素的含量变得过剩，则使焊接性和热加工性劣化，因此使这些元素含有时，优优选为0.01％以下。使Mg、Ca含有时的更优选的下限分别为0.0006％，进一步优选的下限分别为0.0007％。另一方面，使Mg、Ca含有时的更优选的上限分别为0.0095％，进一步优选的上限分别为0.009％。
Sn：0.0005～0.1％、Sb：0.0005～0.1％、Se：0.0005～0.1％、Ga：0.0005～0.1质量％中的至少一种
Sn、Sb、Se、Ga具有使钢材表面的氢过电压增加而抑制阴极反应的作用，是通过根据需要添加而能够得到耐腐蚀性的提高效果的元素。为了有效地发挥这样的效果，优选使Sn、Sb、Se、Ga分别含有0.0005％以上。但是，若这些元素的含量变得过剩，则使焊接性和热加工性劣化，因此使这些元素含有时优选为0.1％以下。使Sn、Sb、Se、Ga含有时的更优选的下限分别为0.0008％，进一步优选的下限分别为0.0010％。另一方面，使Sn、Sb、Se、Ga含有时的更优选的上限分别为0.09％，进一步优选的上限分别为0.08％。
还有，Ti、Nb、Zr、V和B等对强度提高有效的元素也能够根据需要添加。例如，通过使Ti、Nb、Zr、V分别含有0.001％以上，使B含有0.0001％以上，强度提高效果可显现。但是，若使这些元素过剩地含有，则母材韧性和焊接性劣化，因此使这些元素含有时，添加量有限制。使Ti、Nb、Zr、V含有时分别为0.2％以下，使B含有时为0.01％以下。另外，使Ti、Nb、Zr含有时，另外，使V、Zr、Zn含有时的更优选的上限为0.19％，进一步优选的上限为0.18％。使B含有时的更优选的上限为0.0095％，进一步优选的上限为0.009％。
＜钢材的制造方法＞
用于本发明的钢材，可以使用以转炉炼钢法和电炉炼钢法等所代表的通常的制造方法制造的钢材。例如，可以通过以下说明的方法制造。首先，对于从转炉或电炉出钢到浇包的钢液，使用RH真空脱气装置，调整至本发明所规定的成分组成，并且进行温度调节，进行二次精炼。其后，以连续铸造法、铸锭法等的通常的铸造方法使其成为钢锭即可。还有，为了作为结构用构件而确保钢材所需要的基本特性(机械的特性和焊接性)，推荐作为脱氧形式优选使用镇静钢，更优选使用Al镇静钢。
作为本发明的涂装钢材的形态，例如可列举钢板、钢管、棒钢、线材、型钢等。另外，作为用途，例如，可列举作为油船、集装箱船、散装货轮等的货船、货客船、客船、军舰等的船舶的压载舱的结构构件使用，另外，还可列举用于上甲板、船桥、舱口盖、起重机、各种配管、阶梯，栏杆等各种各样的上部钢结构物。另外，如果是海洋结构物，则以在海洋上开采石油和天然气的结构物、在海洋进行石油·煤气的生产·储藏·装船等的以浮体式设备等为首，可列举海洋上的风力发电、波浪发电、潮汐海流发电、温差发电、太阳能发电等的发电关联设备。另外，在桥梁领域，能够例示飘来盐分量大概高于0.1mdd的高飘来盐分环境中的桥梁用钢材。
＜基体钢材的表面处理＞
为了得到本发明的防腐效果，需要充分确保界面层对于基体钢材表面的附着强度，应用本发明的钢材需要调整表面粗糙度。若钢材的表面粗糙度过小，则得不到充分的附着强度。但是，若表面粗糙度过粗，则气泡进入钢材的凹部而发生界面层与钢材无法密接的部分，附着强度反而有可能降低。从这样的观点出发，钢材的表面需要预先达到适度的表面粗糙度，需要使JIS B 0601：2001所规定的十点平均粗糙度Rzjis为10μm至80μm。还有，钢材的表面粗糙度的优选的下限，以同十点平均粗糙度计为12μm，可以进一步优选为15μm以上。另外，钢材的表面粗糙度的优选的上限，以同十点平均厚度计为75μm，可以进一步优选为70μm以下。
钢材的表面粗糙度，例如，能够适用通常的喷丸处理和喷砂处理等，通过适宜变更所用的磨削材的种类和尺寸分布等来进行调整。
【实施例】
以下，列举实施例更具体地说明本发明的涂装钢材，但本发明当然不受下述实施例限制，在能够符合前·后述的宗旨的范围当然也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。
[试验片的制作]
通过真空熔炉熔炼表1和2所示的各种成分组成的钢材，作为50kg的钢锭。将所得到的钢锭分别加热至1150℃后，进行热轧，作为板厚10mm的钢板(S1～S41)。由各钢板上切下大小150×70×5(mm)的钢片10。对于全部的钢片10的试验面一面(150mm×70mm的面)实施喷砂处理。通过适宜变更这时使用的磨削材的种类和尺寸分布等来调整表面粗糙度。
钢材的表面粗糙度以JIS B 0601：2001所规定的十点平均粗糙度Rzjis测量。
对于钢片10进行水洗和丙酮清洗并使之干燥后，将界面层11和涂膜12形成于钢片10的试验面一面，得到表3和4所示的No.1～54的试验片1。
界面层11其形成是将纯锌的金属粉末、氯化锌、碳酸锌、氯化钠的适量特级试剂添加到烷基硅酸盐中，使用匀浆器加以混合，将得到的分散液作为涂布液，涂布于钢片10并使之干燥。涂膜12是喷涂市场销售的各种涂料而形成。涂膜和界面层的膜厚是以电磁膜厚计测量图1中×号所示的6点的膜厚时的平均值。
在全部的试验片的试验面，以图1所示的长80mm、宽3mm的大小使钢材表面露出而形成人工缺陷13。还有，全部的试验片，如图1所示，以特氟纶14被覆距试验面的边缘5mm(只有1边为15mm)和试验面以外的面，供下述的腐蚀试验用。
[腐蚀试验方法]
作为模拟不完全浸渍于海水中，电气防腐不起作用的部位这样的海水形成的腐蚀环境下的腐蚀试验，实施使用了人造海水的复合循环腐蚀试验(CCT)。循环条件为，(i)35℃的人造海水喷雾，1.5小时；(ii)温度60℃，相对湿度20％RH，2.5小时；和(iii)温度50℃，相对湿度95％RH，2.5小时的反复。还有，使各过程间的温度和湿度变化，截至稳定的过渡时间为0.5小时。试验期间为100天。
[复合循环腐蚀试验结果]
100天的CCT的后，测量各试验片的人工缺陷部的膨胀面积和腐蚀深度。首先，CCT结束后拍摄各试验片的外观照片，根据自人工缺陷部起的钢材腐蚀，通过外观照片的图像分析，求得涂膜和界面层的表面层隆起的部分的面积的膨胀面积。还有，同膨胀面积中包含原来的人工缺陷部。
另外，上述的外观照片拍摄后使用市场销售的脱膜剂除去试验片的涂膜和界面层，其后，通过向添加有抑制剂的盐酸中的浸渍来除去腐蚀生成物，进行水洗和丙酮清洗。之后，对于各试验片求得腐蚀深度的最大值。
在复合循环腐蚀试验(CCT)中求得的膨胀面积和最大腐蚀深度如表3和4所示。各自的膨胀面积和最大腐蚀深度，以将试验片No.1的膨胀面积和最大腐蚀深度分别作为100时的相对值表示。
在耐腐蚀性的评价中，根据下述标准区分为A～E。膨胀面积和最大腐蚀深度的评价标准分别如下。
A：对于试验片No.1的相对值低于55
B：对于试验片No.1的相对值在55以上且低于70
C：对于试验片No.1的相对值在70以上且低于85
D：对于试验片No.1的相对值在85以上且低于100
E：对于试验片No.1的相对值在100以上
在综合评价中，根据以上的膨胀面积和最大腐蚀深度的评价，遵循下述的标准，按A～G进行排序，E以上为合格。
A：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价均为A
B：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价的一方为A，另一方为B
C：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价均为B
D：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价的一方为C，另一方为B以上
E：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价均为C
F：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价的任意一方为D，另一方为D以上
G：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价任意一方为E
H：膨胀面积及最大腐蚀深度的评价均为E
由以上的结果可知，满足本发明的构成的涂装钢材其耐腐蚀性优异。因此，本发明的涂装钢材，用于曝露在海水和飘来海盐粒子的结构物时，可判断与现有的涂装钢材等相比寿命更长，能够减少维护负担。
【符号的说明】
1 试验片
10 钢片
11 界面层
12 涂膜
13 人工缺陷
14 被覆用特氟纶

Claims (9)

1.一种涂装钢材，其特征在于，是具备基体钢材、形成于所述基体钢材的表面上的界面层和形成于所述界面层的上层的涂膜的涂装钢材，
所述基体钢材的表面粗糙度以十点平均粗糙度计为10～80μm；
所述界面层由含有Zn、Cl、O和C的物质构成，所述物质中的Zn浓度为30～75质量％，Cl浓度为0.5～50质量％，O浓度为0.5～35质量％，C浓度为0.5～5质量％；
所述界面层的平均厚度为10～200μm。
2.根据权利要求1所述的涂装钢材，其中，设所述物质中的Zn、Cl、O的浓度分别为[％Zn]、[％Cl]、[％O]，A＝[％Zn]/([％Cl]+[％O])时，A满足1.0～5.0。
3.根据权利要求1所述的涂装钢材，其中，所述基体钢材具有如下组成：
C：0.01～0.50质量％、
Si：0.05～3.0质量％、
Mn：0.05～3.0质量％、
P：0.05质量％以下、
S：0.05质量％以下、
Al：0.01～1.5质量％、
Cu：0.05～3.0质量％、
Cr：0.05～5.0质量％、
N：0.001～0.015质量％、和
余量：Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求2所述的涂装钢材，其中，所述基体钢材具有如下组成：
C：0.01～0.50质量％、
Si：0.05～3.0质量％、
Mn：0.05～3.0质量％、
P：0.05质量％以下、
S：0.05质量％以下、
Al：0.01～1.5质量％、
Cu：0.05～3.0质量％、
Cr：0.05～5.0质量％、
N：0.001～0.015质量％、和
余量：Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的涂装钢材，其中，所述基体钢材还含有如下之中的至少一种：
Ni：0.01～5.0质量％、
Co：0.01～5.0质量％
Mo：0.01～2.5质量％、和
W：0.01～2.5质量％。
6.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的涂装钢材，其中，所述基体钢材还含有Mg：0.0005～0.01质量％和Ca：0.0005～0.01质量％之中至少一种。
7.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的涂装钢材，其中，上述基体钢材还含有如下之中的至少一种：
Sn：0.0005～0.1质量％、
Sb：0.0005～0.1质量％、
Se：0.0005～0.1质量％、和
Ga：0.0005～0.1质量％。
8.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的涂装钢材，其中，所述基体钢材还含有如下之中的至少一种：
Ti：0.2质量％以下、
Nb：0.2质量％以下、
Zr：0.2质量％以下、
V：0.2质量％以下、和
B：0.01质量％以下。
9.一种涂装钢材的制造方法，其特征在于，是权利要求1所述的涂装钢材的制造方法，包括如下工序：
将含有氯化锌和碳酸锌的粉末分散于溶剂中而成的分散液涂布于基体钢材的表面并进行干燥，将含有氯化锌和碳酸锌的界面层形成于所述钢材的表面上的工序；和
在所述界面层的上层涂布涂料而形成涂膜的工序，
所述基体钢材的表面粗糙度以十点平均粗糙度计为10～80μm；
所述界面层是含有Zn、Cl、O和C的物质，所述物质中的Zn浓度为30～75质量％，Cl浓度为0.5～50质量％，O浓度为0.5～35质量％，C浓度为0.5～5质量％；
所述界面层的平均厚度为10～200μm。
CN201710363029.XA 2016-07-13 2017-05-22 涂装钢材及其制造方法 Pending CN107617547A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016138611A JP2018009218A (ja) 2016-07-13 2016-07-13 塗装鋼材およびその製造方法
JP2016-138611 2016-07-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107617547A true CN107617547A (zh) 2018-01-23

Family

ID=60995181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710363029.XA Pending CN107617547A (zh) 2016-07-13 2017-05-22 涂装钢材及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2018009218A (zh)
KR (1) KR20180007676A (zh)
CN (1) CN107617547A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109082606A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 江苏叙然信息科技有限公司 一种高耐腐蚀钢材及其制备方法
CN111394655A (zh) * 2020-04-03 2020-07-10 康沌重机(苏州)有限公司 一种高强度耐腐蚀船用起重机钢构件及其制备工艺
CN111575585A (zh) * 2020-05-27 2020-08-25 江苏联峰实业有限公司 一种耐磨、高强度的碳素结构钢材料
CN112839805A (zh) * 2018-10-12 2021-05-25 大日本印刷株式会社 透明性树脂膜、装饰板和装饰板的制造方法
CN114273181A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 河钢股份有限公司 一种耐蚀涂层钢板及其涂装方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415852A (zh) * 2006-03-30 2009-04-22 杰富意钢铁株式会社 原油罐用耐腐蚀钢材及原油罐
CN102301025A (zh) * 2009-01-30 2011-12-28 杰富意钢铁株式会社 原油罐用耐腐蚀钢材及其制造方法以及原油罐
CN102618786A (zh) * 2011-01-25 2012-08-01 株式会社神户制钢所 耐蚀性优越的船舶用钢材
CN104846280A (zh) * 2014-02-13 2015-08-19 株式会社神户制钢所 耐腐蚀性优异的涂装钢材

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012091428A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Jfe Steel Corp 塗装耐食性に優れた船舶用鋼材
KR101420674B1 (ko) * 2012-10-17 2014-07-17 한국세라믹기술원 중방식 도료용 표면개질된 무기필러 및 이를 제조하는 제조방법
JP2016199778A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 株式会社神戸製鋼所 鋼材およびその鋼材の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415852A (zh) * 2006-03-30 2009-04-22 杰富意钢铁株式会社 原油罐用耐腐蚀钢材及原油罐
CN102301025A (zh) * 2009-01-30 2011-12-28 杰富意钢铁株式会社 原油罐用耐腐蚀钢材及其制造方法以及原油罐
CN102618786A (zh) * 2011-01-25 2012-08-01 株式会社神户制钢所 耐蚀性优越的船舶用钢材
CN104846280A (zh) * 2014-02-13 2015-08-19 株式会社神户制钢所 耐腐蚀性优异的涂装钢材

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109082606A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 江苏叙然信息科技有限公司 一种高耐腐蚀钢材及其制备方法
CN112839805A (zh) * 2018-10-12 2021-05-25 大日本印刷株式会社 透明性树脂膜、装饰板和装饰板的制造方法
US11597179B2 (en) 2018-10-12 2023-03-07 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Transparent resin film, decorative board, and method for producing decorative board
CN111394655A (zh) * 2020-04-03 2020-07-10 康沌重机(苏州)有限公司 一种高强度耐腐蚀船用起重机钢构件及其制备工艺
CN111575585A (zh) * 2020-05-27 2020-08-25 江苏联峰实业有限公司 一种耐磨、高强度的碳素结构钢材料
CN114273181A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 河钢股份有限公司 一种耐蚀涂层钢板及其涂装方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180007676A (ko) 2018-01-23
JP2018009218A (ja) 2018-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107617547A (zh) 涂装钢材及其制造方法
CN102264937B (zh) 原油轮用耐腐蚀钢材
Talbot et al. Corrosion science and technology
CN100494452C (zh) 耐蚀性优异的船舶用钢材
CN106048449A (zh) 耐腐蚀性优异的涂装用钢材
CN104846280B (zh) 耐腐蚀性优异的涂装钢材
Hao et al. Effect of Cu on corrosion behavior of low alloy steel under the simulated bottom plate environment of cargo oil tank
JP4668141B2 (ja) 耐食性に優れたバラストタンク用鋼材および耐久性に優れたバラストタンク
Park et al. Effect of chloride ions on the corrosion behavior of low-alloy steel containing copper and antimony in sulfuric acid solution
Alfantazi et al. Corrosion properties of pulse-plated zinc-nickel alloy coatings
CN107531017A (zh) 具有耐腐蚀被膜的层叠体及其制造方法
JP2008082963A (ja) 耐食性試験方法および耐食鋼、耐食性タンク
JP4868917B2 (ja) 耐食性に優れた原油タンク底板用鋼材
CN100562598C (zh) 耐蚀性优异的船舶用钢材
CN106467950A (zh) 被覆钢材及其制造方法
TWI427160B (zh) Corrosion resistance of the ship with excellent steel
CN102605277A (zh) 耐腐蚀性优异的结构构件用钢材
Sassi et al. New green advanced biopolymer as a repairer of aged AA-5083 alloy immersed into dead seawater
Jaiyos et al. Corrosion behaviors of ship structural steel in simulated marine tidal environment
CN111304642B (zh) 利用原位生长形成的磷酸铁锌膜层对铁质文物保护的方法
Attia et al. Potentiodynamic study on the effect of expired Septazole and Septrin drugs on the corrosion inhibition of tin electrode in 1M HCl solution
Hong et al. Optimization of CP Design with Consideration of Temperature Variation for Offshore Structure
Hammonds An introduction to corrosion and its prevention
Wenzhe et al. Corrosion behavior of Ni-W coatings with and without macroscopic defects under different corrosion conditions
Kola et al. Nanostructured Al-Alloy Coatings to Mitigate Corrosion and Enhance Mechanical Properties

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180123

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication