JP2000160370A - 金属乃至金属構造物の防食方法 - Google Patents

金属乃至金属構造物の防食方法

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JP2000160370A
JP2000160370A JP10338895A JP33889598A JP2000160370A JP 2000160370 A JP2000160370 A JP 2000160370A JP 10338895 A JP10338895 A JP 10338895A JP 33889598 A JP33889598 A JP 33889598A JP 2000160370 A JP2000160370 A JP 2000160370A
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metal
corrosion
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buffering
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Shukuji Asakura
祝治 朝倉
Giichi Miyata
義一 宮田
Shigemi Sakanaya
滋美 魚屋
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MARUISHI KOGYO
TOKYO SENJIRUSHI SHOTEN KK
Yamazaki Mazak Corp
TAC Corp
Yamazaki Tekkosho KK
Nippon Polyester Co Ltd
Toyoda Kogyo Co Ltd
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MARUISHI KOGYO
TOKYO SENJIRUSHI SHOTEN KK
TAC Corp
Yamazaki Tekkosho KK
Nippon Polyester Co Ltd
Yamazaki Machinery Works Ltd
Toyoda Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 何ら特殊な操作を必要とせず、しかも環境に
影響を与えることが少なく恒久的な防食効果を奏し得る
金属乃至金属構造物の防食方法を提供する。 【解決手段】 pH緩衝能を有する溶液を、金属乃至金
属構造物と接している湿潤環境中に添加する。金属乃至
金属構造物の表面を常に均一のpH値に保持する。これ
によって湿潤環境中におかれた金属乃至金属構造物の腐
食速度を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自然水またはきわめ
て高い腐食性を示現する海水、あるいは土壌中など湿潤
環境中に置かれた金属や、その加工品である諸種の金属
製品乃至金属構造物等の防食方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自然水や海水と接して使用される金属乃
至金属構造物等の防食方法として、従来は被覆防食法や
カソード防食法、環境処理による防食法などが知られて
いる。
【0003】このうち、被覆防食法は、鋼の表面に耐食
性のコーティング(メッキや塗装)や、ライニング(金
属溶射など)を施して環境を金属乃至金属構造物に直接
接触させないようにする方法である。
【0004】カソード防食法は、金属乃至金属構造物の
電位を平衡論的に金属が溶出しない電位まで下げる方法
であり、金属の電位を下げるために外部電源方式と流電
陽極方式(犠牲アノード方式)などがある。
【0005】外部電源方式は、金属乃至金属構造物に外
部直流電源を接続して、金属乃至金属構造物の電位を下
げるための防食電流を流す方法である。また、流電陽極
方式は、防食したい金属乃至金属構造物よりもイオン化
傾向の高い金属(犠牲アノード電極)を、防食したい金
属乃至金属構造物に接続して電位を下げるための防食電
流を流す方法である。
【0006】環境処理による防食方法には、溶存酸素除
去法と金属乃至金属構造物を不動態化させる方法があ
り、溶存酸素除去法は亜硫酸ナトリウムのような化学物
質を環境中に添加して溶存酸素を除去する方法である。
酸素を環境中から取り除いてやればカソード反応が生じ
ないため金属乃至金属構造物を防食できる。
【0007】金属を不動態化させるためには、通常、不
動態化剤と称される物質を環境中に添加する。不動態化
剤には、クロム酸塩、亜硝酸塩、モリブデン酸塩など
の、それ自体が酸化力を有する無機の酸化性物質とそれ
自体には酸化力のない水酸化ナトリウム、リン酸三ナト
リウム、四ホウ酸ナトリウムなどのアルカリ性化合物が
ある。いずれの場合も腐食抑制剤の添加によって、金属
表面上に形成される酸化皮膜の働きによって反応速度が
抑えられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記のうち、被覆防食
法は、耐食材のコーティングやライニングを全く欠陥な
しに施すことが難しく、施工の欠陥部分から腐食が始ま
り、耐食材と金属の間に入り込んで被覆されている部分
にまで腐食が拡がっていくという問題があると共に、耐
食材は衝突などの外力による破壊や経時的な劣化を免れ
ることができないので、定期的な再コーティングが必要
であり、前記施工の欠陥部分の腐食の補修なども含めて
維持費が嵩むという問題がある。さらに、再コーティン
グの際、装置全体を停止しての大工事となる場合があ
り、工事の直接経費だけでなく装置の停止による営業的
な損失を生じることもある。
【0009】外部電源方式のカソード防食法は、外部電
源装置を必要とするだけでなく、防食電流を供給するた
めの維持費(電気代)が嵩むという問題がある。また、
防食電流を供給するために、電源供給用の補助電極が必
要であり、装置の構造上、設置が不可能の場合や、設置
に多大な労力が必要になるという問題点がある。
【0010】流電陽極方式のカソード防食法は、犠牲ア
ノード電極が必要であり、このアノード電極は経時的に
消耗するので、定期的に交換が必要になるという問題点
があると共に、金属装置等の構造によっては犠牲アノー
ド電極を装着することができず、この防食方法を利用で
きないという問題点がある。
【0011】溶存酸素除去法には、嫌気性の微生物腐食
を防止する効果がないという問題があると共に、溶存酸
素を除去するため、環境を大気から遮断しなければなら
ないという問題がある。
【0012】腐食抑制剤を添加する防食方法では、金属
乃至金属構造物の表面に形成された酸化皮膜が腐食を抑
制する。酸化性物質を添加した場合、それ自体に酸化皮
膜を形成させる能力があるが、金属乃至金属構造物と接
している環境中に酸化皮膜を破壊する塩化物イオン(C
- )が存在すると、腐食抑制効果が著しく低下する。
したがって、塩化物イオンを多く含む海水中などでは、
この防食方法を利用できないという問題がある。
【0013】また、酸化皮膜の一部が、塩化物イオンな
どによって破壊されると、その部分だけが局部的に腐食
し、深い腐食孔が形成されるため、腐食抑制剤の添加が
逆効果となり、腐食深さを促進するという問題がある。
さらに、不動態化剤として用いられる酸化性物質には人
体に有害な物質もあり、通常の生活環境で使用される金
属乃至金属構造物の防食にこの方法を利用できないとい
う問題点があった。
【0014】腐食抑制剤としてアルカリ性化合物を添加
した場合、それ自体に酸化皮膜を形成させる能力はな
く、環境中に溶存酸素が存在するという条件が必要とい
う問題がある。また、アルカリ性化合物として、たとえ
ば安息香酸ナトリウムを添加した場合、腐食抑制効果は
pHが5.5以下ではみられず、広範囲のpH環境に適
用できないという問題がある。
【0015】本発明者らは、前記した従来の防食方法に
伴う諸種の問題点を解消し、環境に影響を与えずに大き
な防食効果が得られる現実的な防食方法を開発すべく鋭
意研究を重ねた結果、金属乃至金属構造物上に存在する
アノードの部分と、カソードの部分のpHの差が大きく
なると腐食が促進され、逆にpHの差がなくなると腐食
速度が著しく低下することに着目し、環境、特に湿潤環
境中にpH緩衝作用をもたせることにより金属乃至金属
構造物の腐食を防止し得ることを新たに見出し本発明を
完成するに到ったものである。
【0016】したがって、本発明は、前記した従来の被
覆防食法や、カソード防食法、あるいは溶存酸素除去法
や、防食対象の金属乃至金属構造物を不動態化させる方
法などに伴う諸種の不具合点を解消し、何ら特殊な操作
を必要とせず、しかも環境に影響を与えることなく恒久
的な防食効果を挙げ得る金属乃至金属構造物の防食方法
を提供することを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成を詳述すれば、請求項1に係る発明は、
pH緩衝能を有する溶液を、金属乃至金属構造物と接し
ている湿潤環境中に添加し、金属乃至金属構造物の表面
を常に均一のpH値に保持して、湿潤環境中にある金属
乃至金属構造物の腐食速度を低下させるようにしたこと
を特徴とする金属乃至金属構造物の防食方法である。
【0018】請求項2に係る発明は、pH緩衝能を有す
る溶液が、ホウ酸塩、酢酸塩、リン酸塩、クエン酸塩、
フタル酸塩をはじめとする無機および有機化合物の二種
以上を組み合わせた複合溶液である請求項1記載の金属
乃至金属構造物の防食方法である。
【0019】このように、本発明に係る防食方法は、金
属乃至金属構造物と接している湿潤環境中にpH緩衝作
用を有する無機および有機化合物を添加する防食方法で
あり、環境にpH緩衝作用をもたせることにより、金属
乃至金属構造物の腐食を防止するという従来にない新規
な考えに基づいたものである。
【0020】金属乃至金属構造物に存在するアノードの
部分とカソードの部分のpH値の差が大きくなると腐食
が促進される。pH緩衝能が防食可能な基準値以上にな
るようにpH緩衝剤を添加すると、金属乃至金属構造物
の表面は常に均一のpH値に保持される。このためpH
の差がなくなり腐食速度が著しく低下する。
【0021】従来の腐食抑制剤はそれを添加することに
より生成した酸化皮膜が、金属乃至金属構造物と環境を
遮断して腐食を抑制するので、塩化物イオンなどを含む
環境中では防食効果が得られなかった。
【0022】本発明に係る防食方法は、pH緩衝能によ
って腐食を防止しているので、塩化物イオンが多量に存
在する海水中でも防食効果が認められる。また、pH緩
衝作用を有する化合物の種類はきわめて多く、それぞれ
の環境に適した化合物を選択することが可能で、広範囲
のpH環境にこの防食方法を適用することができると共
に、これら化合物には人体に無害なものが多く、通常の
生活環境でも使用できるという利点を有する。
【0023】pH緩衝能力と金属の腐食性との相関が定
量的に検討された事例はこれまでのところほとんど見当
たらず、本発明によって始めてpH緩衝溶液の腐食抑制
効果が解明された。
【0024】ここで、pH変化を緩和するはたらきのこ
とをpH緩衝作用という。pH緩衝能(β)は、この作
用を定量的に表現したもので、次のように定義される。
【化1】
【0025】上記式中、Bは強塩基のモル数である。p
H緩衝能は1リットルの溶液のpHを1単位変化させる
のに要する強塩基のモル数を尺度として定義される。す
なわち、緩衝能の値が高いほど、溶液のpHは変化し難
くなる。緩衝溶液とはpH緩衝能が高く、酸やアルカリ
を加えたとき、pHが変化し難い溶液を指すが、その緩
衝作用の「範囲」というものは明確には定義されていな
い。溶液の緩衝能は、各溶質のpK(酸性度定数)に対
応するpHで極大値をとり、溶質を混合した際の緩衝能
の値は各溶質による緩衝能を足し合わせた値となる。
【0026】
【発明の実施の形態】次に、実施例を挙げて本発明を説
明する。水道水(横浜市水道局)にpH緩衝剤を添加
し、腐食抑制効果を調べた。金属には最も広く使用され
ている一般構造用圧延鋼材SS400鋼を用いた。10
00番のエメリー紙で湿式研磨、洗浄し、アセトンで脱
脂した後乾燥させて用いた。
【0027】水道水中に添加したpH緩衝剤の種類およ
び量と、これらpH緩衝剤を添加した後の水道水の緩衝
能および試料の腐触速度を次の表1に示す。なお、腐触
速度は腐触によって鋼の重量が減る量を測定し、その値
を1年間に鋼が減肉する厚さに換算して表した。
【0028】
【表1】
【0029】pH緩衝剤を添加しない場合、水道水中で
の鋼の腐触速度は、1年間で約0.4mm減肉する速さ
であった。これに対し、ホウ酸と四ホウ酸ナトリウム1
0水和物からなるpH緩衝溶液中に試料を浸漬した場合
の腐食速度は0.01mmであり、濃度15規定のリン
酸溶液とリン酸三ナトリウム12水和物からなるpH緩
衝溶液の場合は0.02mmであった。
【0030】また、濃度6規定の酢酸溶液に酢酸ナトリ
ウムを配合したpH緩衝溶液の場合の腐食速度は0.0
1mmであり、クエン酸にクエン酸カリウムを配合した
pH緩衝溶液の場合の腐食速度は0.015mmであっ
た。さらに、フタル酸にフタル酸水素カリウムを配合し
たpH緩衝溶液の場合の腐食速度は0.03mmであっ
た。
【0031】これら実験結果により、pH緩衝剤を湿潤
環境中に添加することで著しく減肉厚さを少なくできる
こと、すなわち腐食速度を著しく低下させることが明ら
かとなった。通常、産業界では1年間の減肉厚さが0.
05mm以下のとき、完全耐食性があると判断されてお
り、表1に示したように、pH緩衝剤を添加すれば、水
道水中でも鋼を完全に防食できることが証明された。
【0032】次に、きわめて高い腐食性を示現する海水
と同じ塩化ナトリウム濃度(3重量%)の水溶液中にp
H緩衝剤を添加した場合の金属の腐食抑制効果を調べ
た。対象とした金属は前記と同じSS400鋼である。
結果を表2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】pH緩衝剤を添加しない場合、3重量%の
塩化ナトリウム水溶液中における鋼の腐食速度は、1年
間に約1.3mm減肉する速さであった。これに対し、
ホウ酸と四ホウ酸ナトリウム10水和物からなるpH緩
衝剤を当該塩化ナトリウム水溶液中に添加した中に、鋼
試料を浸漬した場合の腐食速度は0.49mmであり、
濃度15規定のリン酸溶液とリン酸三ナトリウム12水
和物からなるpH緩衝剤を添加した場合の腐食速度は
0.02mmであった。また、濃度6規定の酢酸溶液に
酢酸ナトリウムを配合したpH緩衝剤を添加した場合の
腐食速度は0.48mmであった。
【0035】これら実験結果により、pH緩衝剤を添加
すれば、高い腐食性を示現する海水に接している金属で
あっても有効に防食できることが判る。なお、鋼の表面
の限られた部分のみが局部的に腐食し、当該部分の減肉
厚さが著しく大きくなるという現象は何ら確認されなか
った。
【0036】産業界では1年間の減肉厚さが0.05m
mから0.5mmの場合、使用可能と判断されている。
したがって、pH緩衝剤を添加すれば海水などの高腐食
性の環境に接している鋼材を実用上、十分に防食するこ
とができる。特に、pH緩衝剤としてリン酸とリン酸三
ナトリウム12水和物を用いた場合にはほぼ完全に防食
することができた。
【0037】
【発明の効果】本発明に係る防食方法は、以上のように
金属乃至金属構造物と接している湿潤環境中にpH緩衝
作用を有する無機および有機化合物を添加して環境にp
H緩衝作用をもたせ防食を図るという従来法にはない特
徴を有するものであって、従来の被覆防食法や、カソー
ド防食法、あるいは溶存酸素除去法などの環境処理によ
る防食法に伴う諸種の不具合点を解消することができる
ものである。特に、カソード防食法に付帯する電極の装
着など何ら特殊な操作を必要とせず、しかも環境に影響
を与えることが少なく、恒久的な防食効果を奏すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595085619 株式会社東京仙印商店 東京都江東区東陽1丁目19番3号 (71)出願人 390018050 日本ポリエステル株式会社 大阪府大阪市北区芝田2丁目8−33 (71)出願人 597001039 株式会社タック 東京都目黒区碑文谷2丁目11番19号 (71)出願人 597155789 丸石工業株式会社 東京都江東区豊洲1丁目2番34号 (72)発明者 朝倉 祝治 神奈川県横浜市旭区中沢1丁目31番3号 (72)発明者 宮田 義一 東京都大田区南雪谷1丁目16番7−103号 (72)発明者 魚屋 滋美 神奈川県横浜市保土ヶ谷区東川島町9丁目 1番地 モアクレスト上星川106号 Fターム(参考) 4K062 AA03 BA08 BB06 CA03 FA04 FA12 GA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pH緩衝能を有する溶液を、金属乃至金
    属構造物と接している湿潤環境中に添加し、金属乃至金
    属構造物の表面を常に均一のpH値に保持して、湿潤環
    境中にある金属乃至金属構造物の腐食速度を低下させる
    ようにしたことを特徴とする金属乃至金属構造物の防食
    方法。
  2. 【請求項2】 pH緩衝能を有する溶液が、ホウ酸塩、
    酢酸塩、リン酸塩、クエン酸塩、フタル酸塩をはじめと
    する無機および有機化合物の二種以上を組み合わせた複
    合溶液である請求項1記載の金属乃至金属構造物の防食
    方法。
JP10338895A 1998-11-30 1998-11-30 金属乃至金属構造物の防食方法 Withdrawn JP2000160370A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010144223A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Kobe Steel Ltd 異種金属接触腐食に対する防食性に優れた表面処理金属材及びその表面処理金属材を備えた異材接合体

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010144223A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Kobe Steel Ltd 異種金属接触腐食に対する防食性に優れた表面処理金属材及びその表面処理金属材を備えた異材接合体

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Effective date: 20060207