JP2001335974A

JP2001335974A - 金属製構造物の陰極防食法およびシステム

Info

Publication number: JP2001335974A
Application number: JP2000155370A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takahashi; 正浩高橋; Eisuke Wada; 英輔和田; Toraichi Katsube; 寅市勝部; Yoshikazu Hashiguchi; 芳和橋口
Original assignee: JONAN KK
Current assignee: JONAN KK
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】金属製構造物の電気防食において、一つの陽
極によって防食可能とする範囲を、過防食を起こさず
に、最大限にまで拡大し、かつ長期間効果的に腐食から
保護できる外部電源方式による金属製構造物の陰極防食
法および装置を提供する。【解決手段】金属製構造物の塗装を、下層は絶縁性塗
料とし、その上に小型の陽極板を貼りつけ、また、中間
層に塗布する導電性塗料を陽極板にも連続的に塗布し、
上層は耐候性のある塗料とする組み合わせにより行い、
前記小型陽極板には、金属製構造物の腐食環境の変動に
応じて最適の電流を供給できるように、変動する印加電
圧を与える仕組みを付加した制御ユニットから陰極防食
電流を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の外壁や屋
根、車輌、橋梁やプラントなどの大気中に暴露されてい
る金属製の構築物、さらには、橋脚などの水中から大気
中に連続的に設置されている金属製の構築物などの金属
製構造物を、酸化による腐食から、効果的に保護するこ
とのできる金属製構造物の陰極防食法およびシステムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大気中や水中に暴露される金属製構造物
の防食は、通常、金属製構造物の表面に保護塗料を塗布
して、金属製構造物の表面に防食塗装層を形成すること
により、行われている。しかしながら、完璧な塗装を行
うことは不可能であり、塗装完了直後においても、塗装
不良や塗装後の溶剤の蒸発によるピンホール等により、
幾分かの欠陥部がすでに生じている。しかも、塗装層
は、経時的に、機械的損傷を受けたり、化学的に劣化
し、塗装層には、金属が露出した欠陥部が生じ、拡大す
る。塗装面に欠陥部があれば、そこから雨水や空気中の
湿気などの水分と大気中の汚染物質が金属表面に侵入
し、欠陥部において、電解質水分と、この水分中の溶存
酸素とにより、欠陥部の金属表面が酸化腐食され、その
範囲が広がっていく。このような経時的な腐食を塗装に
より防ぐには、頻繁に塗装を繰り返す必要があり、それ
を実行するには、大きな経済的負担が伴うため、実際的
ではない。

【０００３】そこで、近年になって、以下のような何種
類かの方式の電気防食法が提案され、実施されている。

【０００４】第１のものとして、米国のシー・エル・ア
イ・システムズ・インコーポレイテッドが開発し、市販
している装置がある（特願平３−３０６３４２号）。こ
の電気防食装置は、大気中に暴露され、塗装により表面
を保護されている金属製構造物の腐食防止に効果を発揮
しているが、以下の２つの問題点（ｉ）、（ii）は解決
されていない。

【０００５】（ｉ）構成要素である電流制御手段は、
湿度感応素子により検知される環境湿度に正比例する値
の電流を流す機能を持たされている。しかし、実際に
は、海塩粒子や大気汚染物質が水膜に溶存する度合いに
よって、同じ湿度で水膜の厚さが同じであっても、明ら
かに、水膜自体の単位長さ当たりの電気抵抗は、大きく
異なってくる。そのため、水膜の水質によって、防食に
必要な電流量は変わってくるので、同じ電流量を印加し
ても、その時の環境水質により、防食電流の到達範囲に
も変動が生じる。

【０００６】また、金属製構造物の表面塗装の塗膜は、
砂塵、その他の環境中の影響因子により、部分的に劣化
され、その一部に欠陥が生じる。この欠陥部位が拡大す
ると、環境湿度が同じでも、欠陥部位をも含んだ金属製
構造物の広範な表面の防食に必要な電流量は、大幅に増
大する。例えば、水膜に多量の海塩粒子が溶け込んで、
さらに、塗膜の欠陥が、装置の保護陽極の周囲に発生し
た場合を考えると、湿度が６０〜７０％と低湿度で、電
流が少量しか供給されないとすると、供給した電流は、
前述の欠陥部位に流れ込んでしまうため、保護陽極の周
辺の狭い範囲で消耗されることになり、防食電流の到達
する範囲が狭くなってしまう。

【０００７】（ii）保護陽極周辺の金属製構造物の過
防食を防止するために、陽極の出力電圧を最大１２Ｖと
している。しかし、前述のように、前記塗膜の欠陥部位
の領域が増大する場合、所期の範囲の防食を達成するた
めには、さらに電圧を高めて、電流を多く流してやる必
要がある。この必要に対して、最大１２Ｖの出力電圧に
よる電流印加では、対応できない。

【０００８】前記第１の従来技術における問題点を解決
するために、防食対象である金属製構造物の塗装を、通
常の絶縁性塗料による下層と、導電性塗料による最上層
との２層構成とし、最上層の導電性塗膜に防食電流を印
加するという構成の第２の従来技術が、提案されてい
る。この従来技術は、例えば、特開平１０−１２１２７
４号公報に開示されている。

【０００９】前記第１の防食技術では、金属表面を覆う
絶縁性の塗膜が濡れて水膜が形成されたときに防食電流
が流れて、金属表面の腐食を防止する構成であったが、
前述のような問題点があった。これに対して、第２の防
食技術では、防食電流は、金属表面を覆う絶縁性塗膜の
上に形成された導電性塗膜に常に流す構成であり、水膜
を必要としないため、環境水質による防食電流の到達範
囲に変動を生じることもなく、また、過防食に対する対
策もとりやすくなる。

【００１０】本発明者らは、この第２の防食技術に対し
て、経時的にその性能を追跡したところ、以下のような
さらに改善すべき点が、明らかにされた。

【００１１】すなわち、経時的に導電性塗膜の導電特性
が劣化して、それと同時に陽極も劣化し、相対的に防食
電流の到達範囲が縮小してしまう。このように、第２の
防食技術は、初期のうちは、第１の防食技術の欠点を補
って余りある働きをするが、経時的に、防食電流の到達
範囲が実用の範囲を下回ってしまうという第１の技術と
同様の問題点が生じてしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、前記従
来技術における問題点を解決するために、鋭意、実験、
検討を重ねたところ、以下のような知見を得るに至っ
た。

【００１３】導電性塗膜の導電特性の劣化は、塗膜自体
が大気に暴露されているために、様々な天候、気候によ
るストレスを受けて、材質的に劣化することと、同様の
ストレスにより塗膜中の導電性粉末の電気的特性が劣化
することとが、同時発生していることに因るものである
ことが、判明した。さらに、この導電性塗膜は、電流を
流した状態では、前述の環境因子の影響をさらに受けや
すくなることも、判明した。陽極の劣化についても、事
情は、塗膜自体の劣化原因と同じであった。

【００１４】これに対して、本発明者らは、導電性塗膜
に、環境因子の影響を緩和する添加物、例えば、光を遮
るための顔料、酸化防止剤、撥水性樹脂などを添加し、
その効果を考察したが、これら添加物によって、導電特
性が阻害されることが、分かった。

【００１５】また、陽極の劣化は、環境因子による劣化
に強い金や白金等の高品質導電材料を使うことにより、
ある程度の効果が期待できるが、製品コストを考慮する
と、これら高品質な導電材料を用いることはできない。

【００１６】本発明者らは、前述の問題点を解決するた
めに、さらに、下記のような実験を行った。

【００１７】基礎的実験は、図１（ａ）、（ｂ）に示す
構成で行った。図１（ｂ）は全体の平面図であり、図１
（ａ）は要部の断面図である。

【００１８】長さ１０ｍ強の鋼板１の表面に２２０ｍｍ
幅で長さ１０ｍに亘り絶縁性塗料を塗布して１１０μｍ
厚の絶縁性塗膜２を形成し、この絶縁性塗膜２の一端部
に銅製の陽極板６を絶縁性両面接合体を介して貼りつけ
た。絶縁性塗膜２と陽極板６との上に、ニッケル（Ｎ
ｉ）系導電性粉末を添加してなる第１の導電性塗料を塗
布して、表面抵抗値が０．５Ω／ｃｍ²で、厚みが５０
μｍの第１の導電性塗膜３ａを形成した。これを試料Ａ
とした。

【００１９】この試料Ａにおける第１の導電性塗膜３ａ
の代わりに、炭素（Ｃ）系導電性粉末を添加してなる第
２の導電性塗料を塗布して、表面抵抗値が３×１０²Ω
／ｃｍ²で、厚みが２５μｍの第２の導電性塗膜３ｂを
絶縁性塗膜２の上に形成し、これを試料Ｂとした。

【００２０】これら試料ＡおよびＢにおいて、前記絶縁
性塗膜２の他端部に、該絶縁性塗膜２と、その上の導電
性塗膜３ａ、３ｂとを貫通して、前記鋼板１を露出させ
る直径５ｍｍの丸穴４を穿設した。この丸穴４により鋼
板１が露出した部分を防食電位測定端Ｍとした。防食電
流印加制御ユニット５の陽極端子線を前記陽極板６に接
続するとともに、該ユニット５の陰極端子線をアース端
子７を介して鋼板１の一端部に接続した。制御ユニット
５には、電源としてＡＣ１００Ｖを接続した。リード線
８を前記防食電位測定端Ｍの導電性塗膜３に接続し、リ
ード線９を該測定端Ｍの鋼板１に接続した。リード線８
は、陽極板６を介して導電性塗膜３ａ，３ｂの一端部か
ら他端部へかけて導電性塗膜３ａ，３ｂ中を１０ｍの距
離流れる電流を計測するための配線である。また、リー
ド線９は、導電性塗膜３ａ，３ｂから丸穴４に露出して
いる鋼板１に流れ込んだ電流を測定するための配線であ
る。

【００２１】当初は、制御ユニット５は、ＤＣ１．５Ｖ
およびＤＣ３．０Ｖの一定電圧を印加する装置を使用し
た。

【００２２】陽極板６より１０ｍ離れた位置、すなわ
ち、防食電位測定端Ｍにおける電位の卑化状況は、表１
の通りであった。

【００２３】

【表１】

【００２４】次に、ＤＣ５．０Ｖの出力電圧を陽極板６
に印加したまま、１０ｍ離れた位置の欠陥部（丸穴４）
に１日２回の頻度で塩水を噴霧して、欠陥部の状態変化
を長期に亘って観察した。

【００２５】試料Ａでは、約１ヶ月経過した時点で、欠
陥部における電位が−０．９３１Ｖに上昇した。この時
点の人工欠陥部の導電性塗膜３ａを観察したところ、導
電性塗膜３ａ中の導電性材料が酸化変色し、導電性塗膜
３ａの導電抵抗が増えており、前記欠陥部の電位上昇の
原因となっていることが、判明した。この電位上昇によ
っても、防食電流値は、未だ防食域内にあるが、防食機
能は、この時点から次第に低下に転じた。そして、実験
開始から２ヶ月経過した時点で、丸穴４内に露出してい
る金属表面の一部に錆が発生した。

【００２６】試料Ｂでは、先の試料Ａにおいて錆が発生
した２ヶ月経過後も、長期に亘って導電性塗膜３ｂの酸
化による変色は認められず、人工欠陥部にも錆の発生は
なかった。

【００２７】この結果、試料Ａでは、導電性塗膜３ａの
初期の導電性は高いが、電流印加状況下における環境因
子による劣化には比較的に弱いことが判明した。これに
対して、試料Ｂでは、導電性塗膜３ｂの初期の導電性は
比較的に低いが、電流印加状況下における環境因子によ
る劣化には比較的に強いことが判明した。

【００２８】さらに、試料Ａおよび試料Ｂを屋外に暴露
して、劣化の度合いを観察した。この屋外暴露試験で
は、人工欠陥部の導電性塗膜の耐劣化性を知るために、
陽極板６にはＤＣ５Ｖの電圧を印加し、かつ陽極板６か
ら人工欠陥部である丸穴４までの距離を１ｍに短縮し、
人工欠陥部に過電圧が掛かる条件においた。これら試料
ＡおよびＢに対して、比較試料として、亜鉛メッキした
鋼板の表面に塗装を施したカラー鋼板を用意し、この鋼
板の表面に×字状の引っ掻き傷をつけた。

【００２９】１週間経過した時点で、比較試料の引っ掻
き傷は、赤錆に覆われた。これに対して、試料Ａおよび
Ｂでは、６ヶ月経過した後も、それらの人工欠陥部に錆
の発生は皆無であった。

【００３０】前記屋外暴露試験とは別に、さらに試料Ａ
およびＢを日光、風雨に直接さらされるように、長期
間、屋外に暴露した。その結果、試料Ａは、３ヶ月弱で
光沢度が顕著に低下し、６ヶ月弱で変色が目立つように
なり、導電率も低下した。これに対して、試料Ｂは、６
ヶ月経過した時点で光沢は１０％程度低下したが、導電
率の低下は僅かであった。

【００３１】以上の実験から次のようなことが知見され
た。すなわち、金属製構造物の表面に絶縁性塗膜を形成
し、その上に導電性塗膜を形成し、この導電性塗膜を最
外層とした構成では、導電性塗膜の劣化、特に電流印加
条件下での環境因子による作用により塗膜中の導電性材
料の劣化が、生じやすく、そのために、導電性塗膜を比
較的短期間に再形成する必要がある。また、防食の有効
範囲を拡大するためには、塗膜中の導電性粉末材料の粒
度を極めて細かくする必要があるが、粒度の極めて細か
い導電性粉末を混合すると塗膜は、黒色系の外観を呈す
ることになり、構造物の塗装としては、極めて用途が限
定されてしまい、実用的でなくなる。

【００３２】以上の知見を踏まえて、本願発明者らは、
塗膜形成塗料と陰極防食法との組み合わせによる金属製
構造物の防食方法における最も経済的な構成を、検討し
た。

【００３３】図２に示すように、鋼板（金属製構造物）
１の塗装として、下層は汎用の絶縁性塗料による絶縁性
塗膜２とし、その上に銅製の陽極板６を絶縁性両面接合
体を介して貼りつけ、この陽極板６と絶縁性塗膜２を覆
うように導電性塗膜３を形成し、さらに、その上に最上
層として耐候性塗料による保護膜１０を形成した試料
を、検討した。この試料を用いて屋外暴露試験を行っ
た。前記導電性塗膜３としては、先の実験にても用いた
２種類の塗膜３ａおよび３ｂを用意した。これらに基づ
き、試料ＣおよびＤを用意した。試料Ｃが導電性塗膜３
ａを有する試料であり、試料Ｄが導電性塗膜３ｂを有す
る試料である。

【００３４】これら両試料Ｃ，Ｄとも、陽極板６から１
ｍの位置に人工欠陥部４を形成した。これら試料Ｃ，Ｄ
を２組用意し、一方の組には、陽極板６と陰極（アース
電極）との間にＤＣ５Ｖの電圧を印加し、他方の組には
電極を接続せずに、すなわち、防食電流は印加しない
で、暴露試験を１年強に亘って実施した。その結果を以
下の表２に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】以上の諸々の実験の結果、導電性塗膜を中
間層とし、上層に耐候性塗料による保護膜を形成して、
中間層の導電性塗膜に防食電流を流して、電気防食を行
った試料は、導電性塗膜を最上層として電気防食を行っ
た試料に比べて、格段の耐久性を有することが、知見さ
れた。

【００３７】さらに、導電性材料としてニッケル系導電
材を用いた導電性塗膜は、電気導電率は高いものの、大
気に露出した状態で防食電流を流すと、比較的短期間に
導電特性が劣化する。一方、導電性材料としてカーボン
系導電材を用いた導電性塗膜は、電気導電率が比較的低
く、同一印加電圧にて比較すると、前記導電性塗膜より
防食有効範囲が劣るものの、導電特性の劣化は長期間経
た後に緩やかに進行する。

【００３８】したがって、両者の導電性材料を混合して
調製した導電性塗料を用いて導電性中間層を形成すれ
ば、両者の導電特性が相乗的に働き、防食有効範囲が広
く、また、欠陥部が生じた場合にも、欠陥部周辺でも長
期間に亘って必要最低限の導電特性は維持できるとの推
測に基づいて、両者を混合した導電性塗料により導電性
中間層を形成し、その試料を前述のような暴露試験に供
した。

【００３９】その結果、人工欠陥部が陽極板から１０ｍ
離れた位置にある場合であっても、導電性塗膜への印加
電圧が１．５Ｖの低電圧でも充分に長期に亘って、鋼板
試料の防食が実現できることが判明した。

【００４０】最後に、実用的な電気防食を得るために
は、導電性中間層の表面抵抗値は、どの程度の数値範囲
にある必要があるのかを、検討した。幾多の実験の結
果、表面抵抗値は、１０⁴Ω／ｃｍ²であることが実用上
の限界値であることが判明したため、カラー鋼板表面
に、カーボン系導電塗料を用いて、表面抵抗値が１０⁴
Ω／ｃｍ²の導電性塗膜を形成し、これを試料として、
様々な距離に形成した人工欠陥部における電位を調べる
ことにより、防食可能範囲を確認した。その結果を以下
の表３に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】この表から明らかなように、陽極出力を５
Ｖとした場合は、実用的な防食範囲としては、１ｍが限
度であり、陽極出力を１５Ｖとした場合は、実用的な防
食範囲は、３ｍが限度であった。従って、表面抵抗値が
表面抵抗値が１０⁴Ω／ｃｍ²より高い場合には、陽極出
力を１５Ｖにしても、その防食可能範囲は、３ｍ以下と
なってしまうことになり、多数の陽極を使用しないと、
広範囲にわたる電気防食は不可能であり、経済効果は到
底期待することはできないことが判明した。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明の金属製構造物の陰極防食
法およびシステムは、大気中または／および水中に設置
する金属製構造物の表面に絶縁性の下層を形成し、該絶
縁性下層の上に表面抵抗値が１０⁴Ω／ｃｍ²以下の範囲
の導電性中間層を形成し、この導電性中間層の上に耐候
性の上層を形成し、前記金属製構造物を陰極とし、前記
導電性中間層に陽極を取り付け、該導電性中間層に外部
電源から防食電流を印加することを特徴とする。

【００４４】前記陽極は前記絶縁性下層の上に絶縁性接
合媒体を介して貼りつけ、該陽極の全面を前記導電性塗
膜で覆い、その後、前記導電性中間層を形成することに
より、前記陽極と前記導電性中間層とを電気的に連続化
することが、望ましい。

【００４５】本発明においては、前記陽極に印加する電
圧が、ＤＣ１．０Ｖ以上で、かつ負荷変動に応じて上下
する制御値または一定値となるように、前記導電性中間
層に防食電流を印加することが、望ましい。

【００４６】また、本発明においては、前記外部電源と
して、ＡＣ１００Ｖ以上の交流電源、太陽電池または蓄
電池のいずれかが、用いられるが、これらに限定される
ものではない。

【００４７】また、本発明において、前記導電性中間層
は、表面抵抗値が１０⁴Ω／ｃｍ²以下の範囲内になるよ
うに、カーボンブラック、ニッケル、マグネシウム、ア
ルミニウム、黄銅、銅、グラファイト、その他各種金属
およびそれらの酸化物からなる群から選ばれた導電性粉
末を配合して調整した導電性塗料を前記絶縁性下層の上
に塗布することにより、形成する。

【００４８】前記導電性粉末として、高導電性を有する
導電性粉末材と、大気環境下の通電時における耐久性が
高い導電性粉末材との２種類に材料を混合したものを、
使用してもよい。なお、高導電性と、大気環境下の通電
時における耐久性の高さとを、ともに有する導電性材料
を入手できるのであれば、その一種類を用いれば済む。

【００４９】前記導電性中間層を、高導電性を有する
が、大気環境下の通電時における耐久性が低い導電性粉
末材を添加してなる導電性塗料による第１の導電性塗膜
と、大気環境下の通電時における耐久性が高い導電性粉
末材を添加してなる導電性塗料による第２の導電性塗膜
との２層から、構成してもよい。この場合、より外側に
は、第２の導電性塗膜を位置させることが必要となる。
なお、高導電性と、大気環境下の通電時における耐久性
の高さとを、ともに有する導電性材料を入手できるので
あれば、特に２層構造にする必要はない。

【００５０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
は、以下の実施例に限定されるものではない。

【００５１】図３は、本発明の金属製構造物の陰極防食
法およびシステムを実現するに好適なシステムの回路図
である。本発明のシステムでは、金属製構造物に該当す
る塗装鋼板１６の塗膜層１７，１８，１９に鋼板表面に
至る連続した塗膜剥離部（人工欠陥部）２０がある。絶
縁性下層１７の一端部表面に銅製の陽極１５０が絶縁性
両面接合媒体７０により接着されている。この陽極１５
０と絶縁性下層１７との上に連続的に導電性中間層１８
が積層されており、その上には、耐候性塗膜からなる上
層１９が形成されている。

【００５２】前記塗膜剥離部２０が水分で覆われ、その
水分に大気汚染物質や海塩粒子が溶け込んで電解質水溶
液を構成すると、塗膜剥離部２０に錆を発生させる条件
が成立する。このような状況下において、本発明のシス
テムを発動させると、すなわち、陽極１５０から最適の
防食電流を導電性中間層１８に印加すると、防食電流
は、導電性中間層１８を通って、塗膜剥離部２０の鋼板
表面を介して鋼板１に供給され、塗膜剥離部２０におけ
る腐食を防止する。

【００５３】図３において、ＡＣ１００〜２００Ｖ電源
の端子３３から電気を導入し、ヒューズ３４、サージ電
流吸収のバリスター３５、トランス３６を介して、ＡＣ
５〜６Ｖに落圧して、整流回路３７によって直流にす
る。コンデンサー３８によって電圧変動を吸収し、レギ
ュレータ３９によって直流４Ｖの電気を供給する。実際
には、この直流電圧は、導電塗料と、その組み合わせ、
および防食有効範囲の幅によって、１Ｖ〜１７Ｖの範囲
から選択される。ＤＣ４Ｖは標準的な例である。最後
に、コンデンサー４０によって、ＤＣ４Ｖを安定化す
る。

【００５４】陽極１５０から導電性中間層１８を通して
塗膜剥離部２０の鋼板１６に流入する電流の大きさによ
って変化する抵抗器４８の電圧降下を、オペアンプ４５
で検出し、その値によって、トランジスター４４のエミ
ッターから流出する電流の電圧を制御する。抵抗器４
１，４２，４６，４７，４９，５０およびコンデンサー
４３は、系の安定した作動を補助する。トランジスター
５１、ツェナーダイオード５３、抵抗器５２，５４は、
陽極１５０から流れ出る電流から一定値を越さないよう
にする電流制御手段１０２を構成している。

【００５５】前記電源端子３３、ヒューズ３４、バリス
ター３５、トランス３６、整流回路３７、コンデンサー
３８、レギュレータ３９、およびコンデンサー４０、前
記抵抗器４１および４２、コンデンサー４３、トランジ
スター４４、オペアンプ４５、抵抗器４６，４７，４
８，４９，５０は、一つの制御器３０内に収納する。ま
た、トランジスタ５１、抵抗器５２、ツェナーダイオー
ド５３、および抵抗器５４は、陽極１５０に一体的に組
み込む場合と、前記制御器３０に組み込む場合とがあ
る。

【００５６】一つの制御器３０は、一つあるいは複数の
陽極システムへ一定電圧の電流を供給する。なお、上
記構成において、電流制御手段１０２と、制御器３０と
は、本発明の陰極防食システムの要素である防食電流印
加制御ユニットを構成している。

【００５７】図４に前記陽極１５０の一例を示す。図
中、５５は板状金属陽極であり、その上面に開口する凹
部５６中にトランジスター、ツェナーダイオード、抵抗
器等を含む前記電流制御手段１０２をはめ込み、その部
分を硬質のエポキシ樹脂で固めた。

【００５８】前記電流制御手段１０２には、外部からの
リード線５８が接続されている。図中、５９は制御器３
０からのアノード配線を接続する圧着端子である。陽極
１５０は、絶縁性両面接合媒体７０を用いて、絶縁性下
層１７に貼りつける。

【００５９】陽極システムを制御器３０に組み込む場合
は、陽極１５０は単純な金属板にリード線５８を接続し
たものから構成する。

【００６０】

【発明の効果】金属製構造物の表面塗装の塗膜には、目
には見えない無数のピンホールが開いている場合が多
く、砂塵、埃、その他の環境因子によって、経時的に、
塗膜の欠陥へと発展する。このような状態にある金属製
構造物では、大気中の湿度が６０％を越えると、塗膜表
面に水膜が形成され、この水膜中に大気中の海塩粒子等
が溶け込んで、水膜水は電解質溶液となる。この電解質
溶液が前記ピンホールや塗膜欠陥部を通して、金属表面
に接触して、錆が発生する条件が整うことになる。この
ような状況下に、前記導電性中間層を通して防食電流を
金属露出面に流すことにより腐食を抑制する技術が、本
発明の方法およびシステムである。

【００６１】本発明の陰極防食法およびシステムは、従
来技術が塗膜の表面に形成される水膜を通して電流を流
すのに対して、その水膜とは無関係に、導電性中間層を
通して防食電流を流すことに特徴があり、塗膜の欠陥の
大きさ等によって変動する防食に所要の最適電流を制御
ユニットにより供給して、金属製構造物の腐食を防止す
る。

【００６２】本発明では、水膜よりも遙かに導電性の高
い導電性中間層を用いて防食電流を流す構成とすること
によって、陽極の電圧を低くしても、金属製構造物の防
食を、たいへん広範囲に亘って、可能としている。そし
て、大気中の湿度の変動により水膜がとぎれて電流経路
が遮断されるという従来技術の欠点が解消され、常時、
陽極からの電流を必要なだけ、塗膜欠陥部の金属露出面
に供給することができる。これらによる経済効果は、非
常に高い。

【００６３】また、導電性塗膜を最外層として、塗膜に
電流を流すと、環境因子の影響が倍増し、導電性塗膜の
導電特性の劣化が速まるが、本発明では、導電性塗膜を
中間層として、上層の保護膜層によって、劣化を防止し
ており、塗装の耐久性を格段に向上させ、長期に亘る防
食特性の維持を可能にしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の金属製構造物の陰極防食法を説明するた
めのもので、（ａ）は金属製構造物とした試料鋼板およ
びその表面に形成された塗装膜層の断面図であり、
（ｂ）は前記試料鋼板の平面図であり、同平面図には測
定のための電気回路が示されている。

【図２】本発明の原理を説明するためのもので、金属製
構造物とした鋼板およびその表面に形成した塗装膜層の
断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示すもので、金属製構造物
とした鋼板とその上に形成した導電性中間層との間に防
食電流を印加する制御ユニットの回路図である。

【図４】本発明の実施例に用いた陽極の斜視図である。

【符号の説明】

１鋼板（金属製構造物）２絶縁性塗膜３導電性塗膜４人工欠陥部６陽極板１０保護膜１６金属製構造物に該当する塗装鋼板１７絶縁性下層１８導電性中間層１９上層２０塗膜剥離部（人工欠陥部）３０制御器７０絶縁性両面接合媒体１０２電流制御手段１５０陽極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D075 AE03 CA22 CA23 CA32 CA33 DB01 DC01 DC05 DC06 DC11 EC02 EC07 EC10 EC60 4K060 AA03 BA02 BA08 BA26 CA04 CA06 CA12 EA01 EA17 EA20 EB01 FA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気中または／および水中に設置する金
属製構造物の表面に絶縁性の下層を形成し、該絶縁性下
層の上に表面抵抗値が１０⁴Ω／ｃｍ²以下の範囲の導電
性中間層を形成し、この導電性中間層の上に耐候性の上
層を形成し、前記金属製構造物を陰極とし、前記導電性
中間層に陽極を取り付け、該導電性中間層に外部電源か
ら防食電流を印加することを特徴とする金属製構造物の
陰極防食法。
【請求項２】前記陽極は前記絶縁性下層の上に絶縁性
接合媒体を介して貼りつけ、該陽極の全面を前記導電性
塗膜で覆い、その後、前記導電性中間層を形成すること
により、前記陽極と前記導電性中間層とを電気的に連続
化することを特徴とする請求項１に記載の金属製構造物
の陰極防食法。
【請求項３】前記陽極に印加する電圧が、ＤＣ１．０
Ｖ以上で、かつ負荷変動に応じて上下する制御値または
一定値となるように、前記導電性中間層に防食電流を印
加することを特徴とする請求項１または２に記載の陰極
防食法。
【請求項４】前記外部電源として、ＡＣ１００Ｖ以上
の交流電源、太陽電池または蓄電池のいずれかを用いる
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
金属製構造物の陰極防食法。
【請求項５】表面抵抗値が１０⁴Ω／ｃｍ²以下の範囲
内になるように、カーボンブラック、ニッケル、マグネ
シウム、アルミニウム、黄銅、銅、グラファイト、その
他各種金属およびそれらの酸化物からなる群から選ばれ
た導電性粉末を配合して調整した導電性塗料を前記絶縁
性下層の上に塗布することにより、前記導電性中間層を
形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
に記載の金属製構造物の陰極防食法。
【請求項６】前記導電性粉末として、高導電性を有す
る導電性粉末材と、大気環境下の通電時における耐久性
が高い導電性粉末材との２種類の材料を混合したもの
を、使用することを特徴とする請求項５に記載の金属製
構造物の陰極防食法。
【請求項７】前記導電性中間層を、高導電性を有する
が、大気環境下の通電時における耐久性が低い導電性粉
末材を添加してなる導電性塗料による第１の導電性塗膜
と、大気環境下の通電時における耐久性が高い導電性粉
末材を添加してなる導電性塗料による第２の導電性塗膜
との２層から、構成することを特徴とする請求項５に記
載の金属製構造物の陰極防食法。
【請求項８】大気中または／および水中に設置する金
属製構造物の表面に形成された絶縁性の下層と、該絶縁
性下層の上に形成された表面抵抗値が１０⁴Ω／ｃｍ²以
下の範囲の導電性中間層と、この導電性中間層の上に形
成された耐候性の上層と、前記金属製構造物に取り付け
た陰極と、前記導電性中間層に取り付けた陽極と、前記
陰極と陽極とを介して、前記導電性中間層に防食電流を
印加する防食電流印加制御ユニットと、を有してなる金
属製構造物の陰極防食システム。
【請求項９】前記陽極は前記絶縁性下層の上に絶縁性
接合媒体を介して貼りつけられ、該陽極の全面が前記導
電性中間層で覆われ、前記陽極と前記導電性中間層とが
電気的に連続化されていることを特徴とする請求項８に
記載の金属製構造物の陰極防食システム。
【請求項１０】前記陽極に印加する電圧が、ＤＣ１．
０Ｖ以上で、かつ負荷変動に応じて上下する制御値また
は一定値となるように、前記導電性中間層に印加される
防食電流が制御されることを特徴とする請求項８または
９に記載の陰極防食システム。
【請求項１１】前記制御ユニットに接続する電源とし
て、ＡＣ１００Ｖ以上の交流電源、太陽電池または蓄電
池のいずれかが用いられていることを特徴とする請求項
８ないし１０のいずれかに記載の金属製構造物の陰極防
食システム。
【請求項１２】前記導電性中間層は、表面抵抗値が１
０⁴Ω／ｃｍ²以下の範囲内にあり、その導電性成分とし
て、カーボンブラック、ニッケル、マグネシウム、アル
ミニウム、黄銅、銅、グラファイト、その他各種金属お
よびそれらの酸化物からなる群から選ばれた導電性粉末
が、配合されていることを特徴とする請求項８ないし１
１のいずれかに記載の金属製構造物の陰極防食システ
ム。
【請求項１３】前記導電性粉末として、高導電性を有
する導電性粉末材と、大気環境下の通電時における耐久
性が高い導電性粉末材との２種類の材料が混合されて用
いられていることを特徴とする請求項１２に記載の金属
製構造物の陰極防食システム。
【請求項１４】前記導電性中間層が、高導電性を有す
るが、大気環境下の通電時における耐久性が低い導電性
粉末材を添加してなる導電性塗料による第１の導電性塗
膜と、大気環境下の通電時における耐久性が高い導電性
粉末材を添加してなる導電性塗料による第２の導電性塗
膜との２層から、構成されていることを特徴とする請求
項１２に記載の金属製構造物の陰極防食システム。