JP2002129353A - Surface treated steel material with weather resistance and treatment method - Google Patents

Surface treated steel material with weather resistance and treatment method

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JP2002129353A
JP2002129353A JP2000322435A JP2000322435A JP2002129353A JP 2002129353 A JP2002129353 A JP 2002129353A JP 2000322435 A JP2000322435 A JP 2000322435A JP 2000322435 A JP2000322435 A JP 2000322435A JP 2002129353 A JP2002129353 A JP 2002129353A
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Japan
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rust
coating film
sulfate
steel material
weather
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Pending
Application number
JP2000322435A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Kajima
和幸 鹿島
Takayuki Kamimura
隆之 上村
Hideaki Yuki
英昭 幸
Norifumi Doi
教史 土井
Seiji Kawanishi
征史 川西
Masafumi Ueda
雅文 上田
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Nippon Steel Corp
Shinto Paint Co Ltd
Original Assignee
Shinto Paint Co Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treated steel material, on which weather resistant, stable rust is formed at an early stage without deteriorating an appearance. SOLUTION: The surface treated steel material with weather resistance comprises an organic resin coating of which the dry film thickness is 5-50 μm including chromic sulphate of 0.1-15 mass% as a lower layer, and an organic resin coating of which the dry film thickness is 5-30 μm including carbon powder of 0.1-10 mass% instead of chromic sulphate as an upper layer. This method comprises coating the lower and upper layers which include the above respective component, so as to make the each dry film thickness as the above respective predetermined thickness.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大気腐食環境下で
鋼材を腐食から保護する作用を有する錆層(以下、「耐
候性安定錆」または単に「安定錆」という)が外観を損
なうことなく早期に形成される耐候性および景観性に優
れた表面処理鋼材およびその処理方法に関する。
The present invention relates to a rust layer (hereinafter referred to as "weather-resistant stable rust" or simply "stable rust") having an action of protecting steel from corrosion in an atmospheric corrosion environment without impairing the appearance. The present invention relates to a surface-treated steel material which is formed early and has excellent weather resistance and landscape properties, and a method for treating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、鋼にP、Cu、Cr、Ni等の
元素を添加することにより、大気中における鋼の耐食性
を向上させることができる。これらの低合金鋼は耐候性
鋼と呼ばれ、屋外において数年で腐食に対する保護性の
ある錆(以下、「耐候性錆」という)が鋼表面に形成さ
れ、以後塗装等の防食処理を必要としない、いわゆるメ
ンテナンスフリー鋼である。しかしながら、耐候性錆が
形成されるまでに数年かかるため、それまでの期間中に
赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆が生じて好ましくない外
観を呈するのみならず、周囲環境の汚染源にもなるとい
う問題点を残している。この問題については、例えば特
開平1−142008号公報に記載されるように、鋼材
表面にリン酸塩皮膜を形成させる方法が提案されてい
る。しかし、リン酸塩皮膜を形成させる前に適当な前処
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、溶接部に処理を施すことは容
易ではなく、建築構造物への適用にも問題がある。ま
た、特開平6−226198号公報には、硫酸クロムま
たは硫酸銅を1〜65質量%含む有機樹脂塗料を鋼材表
面に被覆して安定さびを早期に生成させる方法が開示さ
れている。しかし、この方法は、流れ錆を防止する効果
は大きいが、使用環境や用途によっては被覆材の表面に
緑色ないし白色の反応副生成物(硫酸鉄)が析出し、鋼
板の景観性が損なわれるという問題があり、特に、橋梁
桁内部等の結露の激しい環境において顕著である。ま
た、田園地帯等の比較的マイルドな大気腐食環境下にお
いて安定さびの生成が遅れる場合があった。
2. Description of the Related Art Generally, the corrosion resistance of steel in the atmosphere can be improved by adding elements such as P, Cu, Cr, and Ni to steel. These low-alloy steels are called weather-resistant steels. Rust that protects against corrosion (hereinafter referred to as “weather-resistant rust”) is formed on the steel surface in a few years outdoors, and requires anti-corrosion treatment such as painting. And so-called maintenance-free steel. However, since it takes several years before weather-resistant rust is formed, floating rust such as red rust and yellow rust and flowing rust occur during the period, not only giving an unfavorable appearance, but also causing contamination of the surrounding environment. The problem remains. Regarding this problem, a method of forming a phosphate film on the surface of a steel material has been proposed, for example, as described in JP-A-1-142008. However, the content of the treatment is complicated, such as the necessity of performing an appropriate pretreatment before forming the phosphate film, and when welding of steel materials is necessary, it is not easy to apply treatment to the welded part. However, there is also a problem in application to building structures. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-226198 discloses a method in which an organic resin paint containing 1 to 65% by mass of chromium sulfate or copper sulfate is coated on the surface of a steel material to generate stable rust at an early stage. However, although this method has a great effect of preventing flow rust, a green or white reaction by-product (iron sulfate) precipitates on the surface of the coating material depending on the use environment or use, and the landscape of the steel sheet is impaired. This problem is particularly noticeable in an environment with severe condensation such as inside a bridge girder. Further, in a relatively mild atmospheric corrosion environment such as a rural area, the generation of stable rust was sometimes delayed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、耐候
性鋼等の低合金鋼や普通鋼などのいわゆる錆を生成する
鋼材の表面に、耐候性安定錆が早期に、しかも安定錆の
形成過程において、流れ錆の発生や、硫酸鉄などの反応
副生成物による着色等、景観性の悪化を伴うことなく形
成される耐候性表面処理鋼材、および、前記表面処理鋼
材を得るための表面処理方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a so-called rust-forming steel material such as a low-alloy steel such as a weather-resistant steel or an ordinary steel, on which a stable and stable rust is formed earlier. In the forming process, generation of flowing rust, coloring by a reaction by-product such as iron sulfate, etc., a weather-resistant surface-treated steel material formed without deteriorating viewability, and a surface for obtaining the surface-treated steel material It is to provide a processing method.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、20年以
上の大気曝露試験により生成した錆を解析した結果、耐
候性安定錆がα−(Fe、Cr)OOH(以下、「クロ
ムゲーサイト」という)からなる微細結晶の緻密な集合
により構成されていることを解明した。したがって、耐
候性安定錆を早期に生成させて浮き錆や流れ錆の生成を
抑えるためには、緻密なクロムゲーサイトの生成をいか
に促進させるかがポイントとなる。なお、微細化したα
−(Fe、Cr)OOHは、X線回折では回折ピークを
与えない、いわゆるX線的非晶質物質となるが、メスバ
ウアー分光分析では、明瞭に耐候性安定錆(クロムゲー
サイト)が形成されていることが確認できる。そこで、
クロムゲーサイトの生成を促進させるために検討を重ね
た結果、鋼材表面あるいは鋼材表面に形成された錆層に
硫酸クロムを適正量含有する有機樹脂塗料を塗布し、さ
らにその上にカーボン粉末を適正量含有する有機樹脂塗
料を塗布する表面処理を施すことにより、流れ錆の発生
を伴わず、また硫酸鉄等の反応副生成物による景観性の
悪化を伴うことなく、鋼材表面に耐候性安定錆を早期に
形成させ得ることを見いだした。本発明は上記の知見に
基づいてなされたものであり、その要旨は、下記(1)
の耐候性表面処理鋼材、および(2)の表面処理方法に
ある。 (1)下層に乾燥膜厚が5〜50μmで、かつ硫酸クロ
ムを0.1〜15mass%含有する有機樹脂塗膜を有し、
上層に乾燥膜厚が5〜30μmで、かつ硫酸クロムを含
まず、カーボン粉末を0.1〜10mass%含有する有機
樹脂塗膜を有する耐候性表面処理鋼材。 (2)鋼材の表面に、塗料固形分に対して硫酸クロムを
0.1〜15mass%含有する有機樹脂塗料を乾燥膜厚が
5〜50μmになるように塗布した後、さらにその上に
硫酸クロムを含まず、塗料固形分に対してカーボン粉末
を0.1〜10mass%含有する有機樹脂塗料を乾燥膜厚
が5〜30μmになるように塗布する表面処理方法。前
記の「鋼材」は、特に鋼種を限定されるものではなく、
普通鋼であっても、耐候性鋼等の低合金鋼であってもよ
い。いわゆる錆を生成する鋼材であればよい。「乾燥膜
厚」とは、有機樹脂塗料を塗布した後、塗料の調製時に
加える有機溶剤などが揮散した乾燥後の膜厚である。ま
た、「塗料固形分」とは、バインダーとしての樹脂と、
この樹脂に添加する硫酸クロムまたはカーボン粉末、お
よび樹脂に添加する顔料等の塗料添加剤をいい、有機溶
剤など、塗装後の自然乾燥により揮散して、鋼材表面に
形成される有機樹脂塗膜中に残存しないものは含まな
い。
The inventors of the present invention have analyzed the rust generated by an atmospheric exposure test for more than 20 years and found that the weather-resistant stable rust was α- (Fe, Cr) OOH (hereinafter, referred to as “chrome gate”). Site)). Therefore, in order to suppress the generation of floating rust and flowing rust by generating weatherable stable rust at an early stage, the point is how to promote the generation of dense chromium goethite. Note that the refined α
-(Fe, Cr) OOH is a so-called X-ray amorphous substance which does not give a diffraction peak in X-ray diffraction, but according to Mossbauer spectroscopy, a weather-resistant stable rust (chrome goethite) is clearly formed. You can see that it is. Therefore,
As a result of repeated studies to promote the formation of chromium goethite, an organic resin paint containing an appropriate amount of chromium sulfate was applied to the steel surface or the rust layer formed on the steel surface, and then carbon powder was applied on top. By applying a surface treatment to apply an organic resin paint containing a small amount of rust, the steel surface can be weather-resistant and stable without causing the occurrence of flowing rust and without deteriorating the landscape due to reaction by-products such as iron sulfate. Was found to be able to be formed early. The present invention has been made based on the above findings, and the gist of the present invention is as follows (1)
And (2) the surface treatment method. (1) The lower layer has an organic resin coating film having a dry film thickness of 5 to 50 μm and containing 0.1 to 15 mass% of chromium sulfate,
A weather-resistant surface-treated steel material having an upper layer having a dry film thickness of 5 to 30 µm, containing no chromium sulfate, and having an organic resin coating film containing 0.1 to 10 mass% of carbon powder. (2) An organic resin paint containing 0.1 to 15% by mass of chromium sulfate with respect to the solid content of the paint is applied to the surface of the steel material so that the dry film thickness becomes 5 to 50 μm. A surface treatment method comprising applying an organic resin paint containing 0.1 to 10 mass% of carbon powder to the paint solid content so as to have a dry film thickness of 5 to 30 μm. The `` steel material '' is not particularly limited to steel types,
It may be ordinary steel or low alloy steel such as weathering steel. What is necessary is just the steel material which produces what is called rust. The “dry film thickness” is the film thickness after drying after the application of the organic resin paint and the volatilization of the organic solvent added during the preparation of the paint. The “paint solids” refers to a resin as a binder,
A coating additive such as chromium sulfate or carbon powder to be added to the resin and a pigment to be added to the resin.The organic solvent such as an organic solvent is volatilized by natural drying after coating to form an organic resin coating film formed on the steel material surface. Does not include those that do not remain.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の耐候性表面処理鋼
材および表面処理方法について詳細に説明する。錆の構
造が緻密であれば、鋼材表面は物理的に大気腐食環境か
ら遮断されやすく、また浮き錆や流れ錆の根本的な原因
である鉄イオンの溶出が軽減する。しかしながら、錆中
に割れや細孔などの欠陥があると水や酸素の供給経路と
なり、錆の防食性能が低下する。したがって、鋼材表面
に緻密で欠陥のない連続した錆層を形成させる必要があ
る。本発明の耐候性表面処理鋼材は、上記のように、母
材鋼の表面に二層の有機樹脂塗膜を有する鋼材である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a weather-resistant surface-treated steel material and a surface treatment method of the present invention will be described in detail. If the rust structure is dense, the surface of the steel material is easily physically shielded from the atmospheric corrosion environment, and the elution of iron ions, which is a fundamental cause of floating rust and flow rust, is reduced. However, if there is a defect such as a crack or a pore in the rust, it becomes a supply path for water or oxygen, and the corrosion prevention performance of the rust decreases. Therefore, it is necessary to form a dense and defect-free continuous rust layer on the steel surface. As described above, the weather-resistant surface-treated steel material of the present invention is a steel material having a two-layer organic resin coating film on the surface of a base steel.

【0006】下層の有機樹脂塗膜(以下、有機樹脂塗膜
を単に「塗膜」ともいう)には、0.1〜15mass%の
硫酸クロムが含まれている。硫酸クロムは、塗膜中に水
分が浸透してきたときに、クロムイオンと硫酸イオンに
解離し、塗膜と母材鋼の界面に到達する。硫酸イオンお
よび水分は鋼を腐食させ、鉄イオンを生成させる。ま
た、硫酸イオンの存在により腐食生成物としてゲーサイ
ト(α−FeOOH)が優先的に生成する。一方、クロ
ムイオンは、生成したゲーサイトを耐候性安定錆の主成
分であるクロムゲーサイトに変化させる。また、硫酸イ
オンも初期に鉄イオンの生成を加速するだけではなく、
安定錆の微細化、緻密化に関与していると考えられる。
大気腐食環境下においてこの効果を得るには、下層塗膜
中に0.1mass%以上の硫酸クロムが含まれていること
が必要である。これによって、本発明の表面処理鋼材が
大気腐食環境に置かれたとき、耐候性安定錆が早期に生
成し、しかもこの錆は極めて緻密で、大気腐食環境中に
存在する塩化物イオン(Cl-1)等の腐食性アニオンの
透過を抑制する優れた作用効果を有するものとなる。ま
た、下層塗膜中の硫酸クロムの含有量を15mass%以下
に限定したのは、これを超える量を含有させると、初期
の母材鋼の腐食が大きすぎて、結果的に耐候性安定錆の
保護性が低下し、厳しい大気腐食環境における防食効果
が保証され得ず、硫酸イオンと母材鋼との反応により生
成する硫酸鉄が鋼材の表面に析出して、外観が著しく損
なわれるからである。下層塗膜に含まれる有機樹脂(基
材樹脂をいう)の種類は特に制限を受けるものではな
く、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリエ
ステル樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、フタル酸樹
脂等を使用することができる。下層塗膜には、硫酸クロ
ムの他に、ベンガラ、二酸化チタン、カーボンブラッ
ク、フタロシアニンブルー等の着色顔料、タルク、シリ
カ、マイカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の体質顔
料、酸化クロム、クロム酸亜鉛、クロム酸鉛、塩基性硫
酸鉛等の防錆顔料、その他チキソ剤、分散剤、酸化防止
剤等、慣用の添加剤が含まれていてもよい。下層塗膜の
膜厚(乾燥膜厚)を5〜50μmとしたのは、5μm未
満では安定錆生成能力が劣り、50μmを超えると効果
が飽和し、経済的に不利であるとともに、大気腐食環境
としてあまり厳しくない田園地帯などにおいて安定錆の
生成が遅延する場合があるからである。上層塗膜中の樹
脂としては、下層塗膜中の樹脂と同種の樹脂を主成分と
する樹脂を用いるのがよい。異なる種類の樹脂を用いる
と、下層塗膜と上層塗膜の層間密着性が低下し、上層塗
膜が剥離してくるため適当ではない。上層塗膜を設ける
目的として、下層塗膜に含まれる硫酸クロムに起因して
生じる反応副生成物(硫酸鉄)の生成、および塗膜外で
の析出を抑制することに加え、下層塗膜中の硫酸クロム
の逃散防止があげられる。上層塗膜がない場合、硫酸ク
ロムが溶出していくので、安定錆を生成させるために過
剰の硫酸クロムを下層塗膜に含有させておくことが必要
になるが、上層塗膜が存在すると、硫酸クロムの溶出が
抑えられるので、少量の硫酸クロムで安定錆を生成させ
ることができる。さらに、上層塗膜の存在によって、上
記生成した硫酸鉄を表面に析出させず、母材鋼と塗膜の
界面または塗膜内部で取り込むことが可能となり、錆の
生成が促進され、その結果、塗膜中の硫酸クロムと結び
ついて安定錆となる。
The lower organic resin coating film (hereinafter, the organic resin coating film is also simply referred to as “coating film”) contains 0.1 to 15 mass% of chromium sulfate. Chromium sulfate dissociates into chromium ions and sulfate ions when water permeates into the coating film, and reaches the interface between the coating film and the base steel. Sulfate ions and moisture corrode steel and produce iron ions. In addition, goethite (α-FeOOH) is preferentially generated as a corrosion product due to the presence of sulfate ions. On the other hand, the chromium ions change the generated goethite to chromium goethite, which is a main component of weatherable stable rust. Also, sulfate ions not only accelerate the production of iron ions at the beginning,
It is thought to be involved in the refinement and densification of stable rust.
In order to obtain this effect under an atmospheric corrosion environment, it is necessary that the lower coating film contains chromium sulfate of 0.1 mass% or more. Thus, when the surface-treated steel material of the present invention is placed in an atmospheric corrosive environment, weather-resistant stable rust is generated at an early stage, and the rust is extremely dense and chloride ions (Cl ) existing in the atmospheric corrosive environment are formed. 1 ) It has an excellent effect of suppressing the permeation of corrosive anions such as 1 ). In addition, the reason why the content of chromium sulfate in the lower coating film is limited to 15 mass% or less is that if the content is more than this, the initial corrosion of the base steel is too large, and as a result, the weathering stability The protective effect of the steel in the severe atmospheric corrosion environment cannot be guaranteed, and iron sulfate generated by the reaction between the sulfate ion and the base steel precipitates on the surface of the steel material, which significantly impairs the appearance. is there. The type of organic resin (base resin) contained in the lower coating film is not particularly limited, and epoxy resin, urethane resin, vinyl resin, polyester resin, acrylic resin, alkyd resin, phthalic resin, etc. are used. can do. In addition to chromium sulfate, the lower layer coating film includes coloring pigments such as red iron oxide, titanium dioxide, carbon black, and phthalocyanine blue; extender pigments such as talc, silica, mica, barium sulfate, and calcium carbonate; chromium oxide; zinc chromate; Conventional additives such as anticorrosive pigments such as lead chromate and basic lead sulfate, and other thixotropic agents, dispersants, and antioxidants may be contained. The film thickness (dry film thickness) of the lower layer coating film is set to 5 to 50 μm. If it is less than 5 μm, the ability to form stable rust is inferior, and if it exceeds 50 μm, the effect is saturated, and it is economically disadvantageous. This is because the generation of stable rust may be delayed in a less severe countryside or the like. As the resin in the upper layer coating film, a resin mainly composed of the same resin as the resin in the lower layer coating film is preferably used. If different types of resins are used, the interlayer adhesion between the lower coating film and the upper coating film decreases, and the upper coating film peels off, which is not appropriate. The purpose of providing the upper coating film is to suppress the formation of reaction by-products (iron sulfate) caused by chromium sulfate contained in the lower coating film and to prevent precipitation outside the coating film. Prevention of chromium sulfate escape. If there is no upper layer coating, chromium sulfate elutes, so it is necessary to include excess chromium sulfate in the lower layer coating in order to generate stable rust, but if the upper layer coating exists, Since the elution of chromium sulfate is suppressed, stable rust can be generated with a small amount of chromium sulfate. Furthermore, due to the presence of the upper layer coating film, the generated iron sulfate does not precipitate on the surface, but can be taken in at the interface between the base metal and the coating film or inside the coating film, and the formation of rust is promoted. Combines with chromium sulfate in the coating film to form stable rust.

【0007】このように、本発明の表面処理鋼材では、
上層塗膜と下層塗膜とが互いにその役割を補完しあい、
相乗的に作用して、母材鋼表面に早期に耐候性安定錆を
形成させることが可能になる。本発明の表面処理鋼材に
おいては、上層塗膜に0.1〜10mass%のカーボン粉
末を含有させる。このカーボン粉末は触媒として働き、
腐食により母材鋼から溶出した2価の鉄イオンの空気中
酸素による3価の鉄イオンへの酸化を促進する作用効果
を有している。このため、2価の鉄イオンの塗膜表面で
の硫酸鉄としての析出が抑えられ、塗膜表面が白色や緑
色を呈することがなく、鋼材表面の景観性が保持され
る。また、2価の鉄イオンから3価の鉄イオンへの酸化
が促進される結果、耐候性安定錆の生成が促進される。
カーボン粉末の含有量が0.1mass%未満であると、上
記の鉄イオン酸化促進効果が顕著には認められず、ま
た、10mass%を超えて含有させると、母材鋼の腐食が
著しく加速され、安定錆の生成が阻害されるおそれがあ
る。したがって、カーボン粉末の含有量は、0.1〜1
0mass%とする。なお、カーボン粉末は下層塗膜中に含
まれていてもよいが、その場合の含有量は10mass%以
下とするのが好ましい。カーボン粉末としては、活性
炭、カーボンブラックがあげられる。上層塗膜には、上
記の下層塗膜の場合と同様、ベンガラ、二酸化チタン、
カーボンブラック、フタロシアニンブルー等の着色顔
料、タルク、シリカ、マイカ、硫酸バリウム、炭酸カル
シウム等の体質顔料、酸化クロム、クロム酸亜鉛、クロ
ム酸鉛、塩基性硫酸鉛等の防錆顔料、その他チキソ剤、
分散剤、酸化防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。
しかし、硫酸クロムは含まれない。上層塗膜に硫酸クロ
ムが含まれると、母材鋼から溶解した鉄が硫酸鉄として
塗膜の外面で析出し、景観性が損なわれやすいばかり
か、安定錆の生成が抑制される場合がある。上層塗膜の
膜厚(乾燥膜厚)は5〜30μmとする。膜厚が5μm
未満では鉄イオン酸化促進効果が小さく、硫酸鉄が析出
して景観性が損なわれる場合があり、一方、30μmを
超えると、塗膜の表面から母材鋼への水分の透過が過度
に抑制され、安定錆の生成が著しく遅延する場合があ
る。本発明の表面処理方法は、前記本発明の耐候性表面
処理鋼材を得るための表面処理方法で、前記のように、
鋼材の表面に、塗料固形分に対して0.1〜15mass%
の硫酸クロムを含む有機樹脂塗料(以下、単に「塗料」
ともいう)を塗布して下層塗膜を形成させ、さらにその
上に0.1〜10mass%のカーボン粉末を含む塗料を塗
布して上層塗膜を形成させる方法である。下層塗膜の形
成に使用される塗料(下塗り塗料)および上層塗膜の形
成に使用される塗料(上塗り塗料)は、いずれも使用時
に適当量の有機溶剤(以下、単に「溶剤」という)また
は水により塗装作業に適した粘度に調整される。溶剤ま
たは水分は、塗装後自然乾燥により蒸散していくが、特
に下塗り塗料に含まれる水分の一部は、耐候性安定錆の
生成反応にも寄与するするものと考えられる。下塗り塗
料、上塗り塗料のいずれにおいても、前述した着色顔
料、体質顔料、防錆顔料、その他、慣用の添加剤が含ま
れていてよい。さらに、下塗り塗料には、鉄、銅、ニッ
ケルの化合物や、リン酸あるいはその水溶液が含まれて
いてもよく、むしろその方が好適である。鉄イオンや銅
イオン、ニッケルイオンあるいはリン酸はクロムイオン
と共存することにより、クロムゲーサイトの生成を促進
させる作用効果を有する。ただし、鉄、銅、ニッケルの
化合物を硫酸化合物として添加するときは、硫酸クロム
との合計量で15mass%以下にしておくことが好まし
い。前記合計量が15%を超えると、硫酸イオンによる
初期の腐食が加速されすぎる結果、安定錆の生成が阻害
されたり、あるいは塗膜の表面に硫酸鉄が析出して外観
が損なわれるおそれが生じるからである。これらの下塗
り塗料、上塗り塗料の塗装には、通常の塗装と同じくエ
アスプレー、エアレススプレーあるいは刷毛塗り等慣用
の方法を用いることができるため、場所を選ばずに施工
が可能であり、また比較的薄膜の塗装でよいため経済性
にも優れている。さらには、現地塗装が可能なため、現
地で鋼材の切断、溶接等の加工を施した後の塗装や、表
面に錆が発生した鋼材の塗装にも対応できる。なお、所
定の乾燥膜厚になるように塗料を塗布するには、あらか
じめ塗布時の塗膜の膜厚(塗膜厚)と乾燥後の膜厚との
関係を求めておき、その関係に基づいて塗布時の塗膜厚
を定めればよい。このようにして得られる本発明の表面
処理鋼板は、大気腐食環境下において、鋼材表面に耐候
性安定錆を早期に形成させ、優れた耐候性を確保するこ
とができる。しかも、安定錆の形成過程において赤錆や
黄錆等の浮き錆、流れ錆の発生や、反応副生成物による
着色等による景観性の悪化を伴うこともない。橋梁桁内
部等の結露の激しい場所において生じやすい硫酸鉄の析
出もみられない。また、上記の耐候性安定錆に何らかの
外力が作用して亀裂や剥離が生じても、健全部の塗膜中
に硫酸クロムが残存していれば、その硫酸クロムが損傷
部に供給され、再度耐候性安定錆が生成する自己補修性
能が期待できる。
As described above, in the surface-treated steel material of the present invention,
The upper layer coating and the lower layer coating complement each other,
Acting synergistically, it is possible to form weatherable stable rust on the base steel surface at an early stage. In the surface-treated steel material of the present invention, the upper coating film contains 0.1 to 10 mass% of carbon powder. This carbon powder acts as a catalyst,
It has the effect of promoting the oxidation of divalent iron ions eluted from the base steel due to corrosion to trivalent iron ions by oxygen in the air. For this reason, precipitation of divalent iron ions as iron sulfate on the surface of the coating film is suppressed, and the surface of the coating material does not exhibit white or green, and the landscape of the steel material surface is maintained. In addition, oxidation of divalent iron ions to trivalent iron ions is promoted, and as a result, generation of weather-resistant stable rust is promoted.
When the content of the carbon powder is less than 0.1 mass%, the above-mentioned effect of promoting the oxidation of iron ions is not remarkably recognized, and when the content exceeds 10 mass%, the corrosion of the base steel is remarkably accelerated. , The formation of stable rust may be hindered. Therefore, the content of the carbon powder is 0.1 to 1
0 mass%. The carbon powder may be contained in the lower coating film, but in that case, the content is preferably 10 mass% or less. Examples of the carbon powder include activated carbon and carbon black. As in the case of the above-mentioned lower layer coating, the upper layer coating includes red iron oxide, titanium dioxide,
Color pigments such as carbon black and phthalocyanine blue; extender pigments such as talc, silica, mica, barium sulfate, and calcium carbonate; rust preventive pigments such as chromium oxide, zinc chromate, lead chromate, and basic lead sulfate; and other thixotropic agents ,
Additives such as dispersants and antioxidants may be included.
However, chromium sulfate is not included. When chromium sulfate is contained in the upper layer coating film, iron dissolved from the base steel precipitates as iron sulfate on the outer surface of the coating film, and not only the landscape is easily impaired, but also the generation of stable rust may be suppressed. . The thickness (dry film thickness) of the upper coating film is 5 to 30 μm. Film thickness 5μm
If less than 30, the effect of promoting iron ion oxidation is small, and iron sulfate may precipitate to impair the viewability. On the other hand, if it exceeds 30 μm, permeation of moisture from the surface of the coating film to the base steel is excessively suppressed. The formation of stable rust may be significantly delayed. The surface treatment method of the present invention is a surface treatment method for obtaining the weather-resistant surface-treated steel material of the present invention, as described above,
0.1 ~ 15mass% of paint solids on steel surface
Organic paint containing chromium sulfate (hereinafter simply referred to as "paint")
) To form a lower coating film, and further apply a paint containing 0.1 to 10% by mass of carbon powder thereon to form an upper coating film. The paint used for forming the lower coating film (undercoat paint) and the paint used for forming the upper coating film (overcoat paint) are both suitable amounts of an organic solvent (hereinafter simply referred to as "solvent") at the time of use. The viscosity is adjusted with water to a level suitable for painting. The solvent or moisture evaporates by natural drying after coating, and in particular, a part of the moisture contained in the undercoat paint is considered to contribute to the formation reaction of weather-resistant stable rust. Both the undercoat and the topcoat may contain the above-mentioned coloring pigment, extender pigment, rust-preventive pigment, and other conventional additives. Further, the undercoat paint may contain a compound of iron, copper, and nickel, or phosphoric acid or an aqueous solution thereof, which is more preferable. Iron ions, copper ions, nickel ions or phosphoric acid have the effect of promoting the formation of chromium goethite when they coexist with chromium ions. However, when a compound of iron, copper, and nickel is added as a sulfuric acid compound, it is preferable that the total amount of the compound with chromium sulfate be 15 mass% or less. When the total amount exceeds 15%, the initial corrosion due to sulfate ions is excessively accelerated, and as a result, the formation of stable rust may be inhibited, or iron sulfate may precipitate on the surface of the coating film to impair the appearance. Because. For the application of these undercoats and topcoats, conventional methods such as air spray, airless spray or brushing can be used in the same manner as ordinary coating, so that they can be applied anywhere, and relatively It is economical because it can be coated with a thin film. Furthermore, since on-site painting is possible, it is possible to deal with painting after processing such as cutting and welding of steel material on site, and painting of steel material with rust generated on the surface. In order to apply the paint to a predetermined dry film thickness, a relationship between the thickness of the coating film at the time of application (coating film thickness) and the film thickness after drying is obtained in advance, and based on the relationship, The thickness of the coating at the time of application may be determined. The thus obtained surface-treated steel sheet of the present invention can form weather-resistant and stable rust on the surface of steel material at an early stage under an atmospheric corrosion environment, and can secure excellent weather resistance. In addition, there is no occurrence of floating rust such as red rust or yellow rust or flowing rust in the process of forming stable rust, or deterioration of the landscape due to coloring by reaction by-products. No precipitation of iron sulfate, which is likely to occur in places with severe condensation, such as inside a bridge girder, is observed. Also, even if some external force acts on the above-mentioned weather-resistant stable rust and cracks or peeling occurs, if chromium sulfate remains in the coating film of the healthy part, the chromium sulfate is supplied to the damaged part and again. We can expect self-repair performance to produce stable rust with weather resistance.

【0008】[0008]

【実施例】本発明の表面処理方法により作製したサンプ
ルについて、暴露試験を行った後、腐食減量、クロムゲ
ーサイトの生成状態および外観を調査した。また、箱形
試験材を用いて結露環境における副生成物(硫酸鉄)発
生状況を調査した。用いた試験鋼 (1)および (2)の化学
組成を表1に示す。また、塗料に用いた基材樹脂A、B
およびCの組成を表2に示す。表2において、硬化剤を
使用する基材樹脂BとCは2液タイプで、樹脂(基材樹
脂+添加剤)と硬化剤を塗装直前に混合して使用した。
EXAMPLE An exposure test was conducted on a sample produced by the surface treatment method of the present invention, and then the corrosion loss, the state of chromium goethite formation and the appearance were examined. In addition, the generation of by-products (iron sulfate) in the dew condensation environment was investigated using a box-shaped test material. Table 1 shows the chemical compositions of the test steels (1) and (2) used. In addition, the base resins A and B used for the paint
Table 2 shows the compositions of C and C. In Table 2, base resins B and C using a curing agent were of a two-pack type, and a resin (base resin + additive) and a curing agent were mixed and used immediately before coating.

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】[0010]

【表2】 [Table 2]

【0011】表面処理前の母材試験片の寸法は150m
m×70mm×3.2mm(厚さ)とし、ブラスト処理
により除錆度がSa(SISスウェーデン規格)で2.
5になるまで除錆した。表3および表4(表3の続き)
に暴露試験に用いたサンプルの作製条件を示す。
The size of the base material test piece before surface treatment is 150 m
m × 70 mm × 3.2 mm (thickness).
Rust was removed until it reached 5. Table 3 and Table 4 (continuation of Table 3)
Shows the conditions for preparing the samples used in the exposure test.

【0012】[0012]

【表3】 [Table 3]

【0013】[0013]

【表4】 [Table 4]

【0014】表3および表4に示した配合の樹脂に適当
量の溶剤を加えて粘度を0.2〜1N・s/m2 (2
00〜1000センチポアズ、B型粘度計を用いて測
定)にした塗料を作製し、エアスプレーにより母材試験
片の両面に塗装してサンプルとした。このサンプルを水
平に設置した状態で、兵庫県の田園地帯に1年間および
2年間曝露した。曝露試験後、表面に残存する塗膜およ
び錆を除去して母材試験片の質量を測定し、あらかじめ
測定しておいた塗装前の質量との差から腐食減量を求め
た。なお、表3および表4には、腐食減量の半分である
片面の平均腐食減量を腐食深さに換算して示した。クロ
ムゲーサイトの生成状態については、錆の断面を偏向顕
微鏡およびラマン分光法で構造解析し、塗膜と母材鋼の
界面に連続した、ゲーサイトからなる耐候性安定錆が形
成されていれば良好(○印で表示)、形成されていなけ
れば不良(×印で表示)と評価した。塗膜表面の外観に
ついては、硫酸鉄の析出、上層塗膜の浮きやはがれ等の
有無を調査し、それらがほとんど認められない場合は良
好(○印で表示)、それらのいずれかが発生していた場
合は不良(×印で表示)と評価した。また、箱形試験材
による副生成物(硫酸鉄)発生状況の調査では、橋梁桁
内部等の結露の激しい環境を模擬するために、縦300
mm×横300mm×高さ50mmの箱形の容器を試験
材とし、この箱の底部に膜厚が1mmになるようにイオ
ン交換水を容れ、温度25℃、相対湿度60%の恒温恒
湿槽で1日放置する(その間に、箱内の水は蒸発する)
工程を1サイクルとして、これを50サイクル繰り返す
試験を行った。箱形試験材に硫酸鉄の発生が認められな
い場合は良好(○印で表示)、硫酸鉄が発生した場合は
不良(×印で表示)と評価した。調査結果を表3および
表4に併せて示す。この結果から、本発明例1〜9(表
3参照)では、曝露試験後のサンプルに流れ錆や硫酸鉄
による汚損は認められず、曝露試験条件がマイルドであ
ったにもかかわらず、早期(曝露期間1年以内)に耐候
性安定錆の生成が認められた。また、箱形試験材による
調査でも、硫酸鉄の生成は認められなかった。一方、比
較例10〜17(表4参照)では、上層塗膜にカーボン
粉末が含まれない場合(比較例10)、カーボン粉末の
含有量が規定範囲外の場合(比較例17)、下層塗膜と
上層塗膜の基材樹脂が異なる場合(比較例11)、膜厚
が規定範囲外の場合(比較例12、14)および硫酸ク
ロムの含有量が規定範囲外の場合(比較例15、16)
には、上層塗膜の剥離や硫酸鉄の析出が認められ、さら
に耐候性安定錆の生成が不十分の場合もあった。また、
箱形試験材による調査で硫酸鉄の生成が認められた(比
較例13を除く全て)。比較例13では、腐食減量が少
なく、箱形試験材による調査でも硫酸鉄の析出が認めら
れなかったが、膜厚が厚すぎるため耐候性安定錆の生成
が不十分であった。
An appropriate amount of a solvent is added to the resin having the composition shown in Tables 3 and 4 to adjust the viscosity to 0.2 to 1 N · s / m 2 (2
(1000-1000 centipoise, measured using a B-type viscometer), and applied to both surfaces of a base material test piece by air spray to obtain a sample. The sample was exposed horizontally to the countryside in Hyogo Prefecture for one and two years. After the exposure test, the coating film and rust remaining on the surface were removed, the mass of the base material test piece was measured, and the weight loss from corrosion was determined from the difference from the previously measured mass before coating. In Tables 3 and 4, the average corrosion weight loss on one side, which is half the corrosion weight loss, is shown in terms of the corrosion depth. Regarding the formation state of chromium goethite, the cross section of the rust was subjected to structural analysis with a deflection microscope and Raman spectroscopy, and if a weather-resistant stable rust consisting of goethite was formed at the interface between the coating film and the base steel. It was evaluated as good (indicated by a mark) and bad (indicated by a cross) if not formed. Regarding the appearance of the coating film surface, check for the precipitation of iron sulfate, floating or peeling off of the upper coating film, and if they are hardly observed, they are good (indicated by a circle). When it was found, it was evaluated as defective (indicated by x). In addition, in the investigation of the by-product (iron sulfate) generation status using the box-shaped test material, the length of 300 by 300 mm was used to simulate severe dew condensation inside the bridge girder.
A box-shaped container having a size of 300 mm x 300 mm x 50 mm in height is used as a test material, and the bottom of the box is filled with ion-exchanged water so as to have a film thickness of 1 mm. And leave for one day (while the water in the box evaporates)
A test was performed in which the process was one cycle and the process was repeated 50 cycles. When no iron sulfate was generated in the box-shaped test material, it was evaluated as good (indicated by a circle), and when iron sulfate was generated, it was evaluated as poor (indicated with a cross). The investigation results are shown in Tables 3 and 4. From these results, in Examples 1 to 9 of the present invention (see Table 3), the samples after the exposure test did not show flow rust or fouling due to iron sulfate. Within one year of the exposure period), the formation of weather-resistant stable rust was observed. In addition, the formation of iron sulfate was not observed in the examination using the box-shaped test material. On the other hand, in Comparative Examples 10 to 17 (see Table 4), when the upper layer coating film did not contain carbon powder (Comparative Example 10), when the content of carbon powder was out of the specified range (Comparative Example 17), the lower layer coating When the base resin of the film and the upper layer coating film are different (Comparative Example 11), when the film thickness is out of the specified range (Comparative Examples 12 and 14), and when the content of chromium sulfate is out of the specified range (Comparative Example 15, 16)
In some cases, peeling of the upper coating film and precipitation of iron sulfate were observed, and the formation of weather-resistant stable rust was sometimes insufficient. Also,
Investigation with a box-shaped test material showed formation of iron sulfate (all except Comparative Example 13). In Comparative Example 13, although the corrosion weight loss was small and no precipitation of iron sulfate was observed in the examination with the box-shaped test material, the formation of weather-resistant stable rust was insufficient because the film thickness was too large.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明の耐候性表面処理鋼板は、大気腐
食環境下において、鋼材表面に早期に耐候性安定錆が形
成される。その際、赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆を生
じることなく、景観性が保持される。また、橋梁桁内部
等の結露の激しい場所において生じやすい硫酸鉄の析出
もみられない。この表面処理鋼板は鋼材の防食に関する
メンテナンスを必要とせず、かつ鋼板の景観性が損なわ
れることがないので、土木・建築構造物用の鋼材として
好適である。この表面処理鋼板は、本発明の処理方法に
よって容易に、かつ経済的に得ることができる。
According to the weather-resistant surface-treated steel sheet of the present invention, stable weather-resistant rust is formed on the surface of the steel material at an early stage under an atmospheric corrosion environment. At that time, the landscape is maintained without floating rust such as red rust and yellow rust and flowing rust. In addition, no precipitation of iron sulfate, which is likely to occur in places with severe condensation such as inside a bridge girder, is observed. This surface-treated steel sheet is suitable as a steel material for civil engineering and building structures because it does not require maintenance for corrosion protection of the steel material and does not impair the landscape of the steel sheet. This surface-treated steel sheet can be easily and economically obtained by the processing method of the present invention.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年10月23日(2000.10.
23)
[Submission date] October 23, 2000 (2000.10.
23)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】耐候性表面処理鋼材および処理方法Patent application title: Weather-resistant surface-treated steel material and treatment method

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大気腐食環境下で
鋼材を腐食から保護する作用を有する錆層(以下、「耐
候性安定錆」または単に「安定錆」という)が外観を損
なうことなく早期に形成される耐候性および景観性に優
れた表面処理鋼材およびその処理方法に関する。
The present invention relates to a rust layer (hereinafter referred to as "weather-resistant stable rust" or simply "stable rust") having an action of protecting steel from corrosion in an atmospheric corrosion environment without impairing the appearance. The present invention relates to a surface-treated steel material which is formed early and has excellent weather resistance and landscape properties, and a method for treating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、鋼にP、Cu、Cr、Ni等の
元素を添加することにより、大気中における鋼の耐食性
を向上させることができる。これらの低合金鋼は耐候性
鋼と呼ばれ、屋外において数年で腐食に対する保護性の
ある錆(以下、「耐候性錆」という)が鋼表面に形成さ
れ、以後塗装等の防食処理を必要としない、いわゆるメ
ンテナンスフリー鋼である。
2. Description of the Related Art Generally, the corrosion resistance of steel in the atmosphere can be improved by adding elements such as P, Cu, Cr, and Ni to steel. These low-alloy steels are called weather-resistant steels. Rust that protects against corrosion (hereinafter referred to as “weather-resistant rust”) is formed on the steel surface in a few years outdoors, and requires anti-corrosion treatment such as painting. And so-called maintenance-free steel.

【0003】しかしながら、耐候性錆が形成されるまで
に数年かかるため、それまでの期間中に赤錆や黄錆等の
浮き錆や流れ錆が生じて好ましくない外観を呈するのみ
ならず、周囲環境の汚染源にもなるという問題点を残し
ている。
However, since it takes several years to form weather-resistant rust, floating rust such as red rust and yellow rust and flowing rust are generated during the period, and not only an undesired appearance is exhibited, but also the surrounding environment is reduced. The problem remains that it can also be a source of pollution.

【0004】この問題については、例えば特開平1−1
42008号公報に記載されるように、鋼材表面にリン
酸塩皮膜を形成させる方法が提案されている。しかし、
リン酸塩皮膜を形成させる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、溶接部に処理を施すことは容易ではなく、
建築構造物への適用にも問題がある。
Regarding this problem, see, for example,
As described in Japanese Patent No. 42008, a method of forming a phosphate film on a steel material surface has been proposed. But,
The content of the treatment is complicated, such as the necessity of performing an appropriate pre-treatment before forming a phosphate film, and when welding of steel materials is necessary, it is not easy to apply treatment to the welded part.
There are also problems with application to building structures.

【0005】また、特開平6−226198号公報に
は、硫酸クロムまたは硫酸銅を1〜65質量%含む有機
樹脂塗料を鋼材表面に被覆して安定さびを早期に生成さ
せる方法が開示されている。しかし、この方法は、流れ
錆を防止する効果は大きいが、使用環境や用途によって
は被覆材の表面に緑色ないし白色の反応副生成物(硫酸
鉄)が析出し、鋼板の景観性が損なわれるという問題が
あり、特に、橋梁桁内部等の結露の激しい環境において
顕著である。また、田園地帯等の比較的マイルドな大気
腐食環境下において安定さびの生成が遅れる場合があっ
た。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-226198 discloses a method of forming a stable rust at an early stage by coating an organic resin paint containing 1 to 65% by mass of chromium sulfate or copper sulfate on a steel material surface. . However, although this method has a great effect of preventing flow rust, a green or white reaction by-product (iron sulfate) precipitates on the surface of the coating material depending on the use environment or use, and the landscape of the steel sheet is impaired. This problem is particularly noticeable in an environment with severe condensation such as inside a bridge girder. Further, in a relatively mild atmospheric corrosion environment such as a rural area, the generation of stable rust was sometimes delayed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、耐候
性鋼等の低合金鋼や普通鋼などのいわゆる錆を生成する
鋼材の表面に、耐候性安定錆が早期に、しかも安定錆の
形成過程において、流れ錆の発生や、硫酸鉄などの反応
副生成物による着色等、景観性の悪化を伴うことなく形
成される耐候性表面処理鋼材、および、前記表面処理鋼
材を得るための表面処理方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a so-called rust-forming steel material such as a low-alloy steel such as a weather-resistant steel or an ordinary steel, on which a stable and stable rust is formed earlier. In the forming process, generation of flowing rust, coloring by a reaction by-product such as iron sulfate, etc., a weather-resistant surface-treated steel material formed without deteriorating viewability, and a surface for obtaining the surface-treated steel material It is to provide a processing method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、20年以
上の大気曝露試験により生成した錆を解析した結果、耐
候性安定錆がα−(Fe、Cr)OOH(以下、「クロ
ムゲーサイト」という)からなる微細結晶の緻密な集合
により構成されていることを解明した。したがって、耐
候性安定錆を早期に生成させて浮き錆や流れ錆の生成を
抑えるためには、緻密なクロムゲーサイトの生成をいか
に促進させるかがポイントとなる。なお、微細化したα
−(Fe、Cr)OOHは、X線回折では回折ピークを
与えない、いわゆるX線的非晶質物質となるが、メスバ
ウアー分光分析では、明瞭に耐候性安定錆(クロムゲー
サイト)が形成されていることが確認できる。
The inventors of the present invention have analyzed the rust generated by an atmospheric exposure test for more than 20 years and found that the weather-resistant stable rust was α- (Fe, Cr) OOH (hereinafter, referred to as “chrome gate”). Site)). Therefore, in order to suppress the generation of floating rust and flowing rust by generating weatherable stable rust at an early stage, the point is how to promote the generation of dense chromium goethite. Note that the refined α
-(Fe, Cr) OOH is a so-called X-ray amorphous substance which does not give a diffraction peak in X-ray diffraction, but according to Mossbauer spectroscopy, a weather-resistant stable rust (chrome goethite) is clearly formed. You can see that it is.

【0008】そこで、クロムゲーサイトの生成を促進さ
せるために検討を重ねた結果、鋼材表面あるいは鋼材表
面に形成された錆層に硫酸クロムを適正量含有する有機
樹脂塗料を塗布し、さらにその上にカーボン粉末を適正
量含有する有機樹脂塗料を塗布する表面処理を施すこと
により、流れ錆の発生を伴わず、また硫酸鉄等の反応副
生成物による景観性の悪化を伴うことなく、鋼材表面に
耐候性安定錆を早期に形成させ得ることを見いだした。
Therefore, as a result of repeated studies to promote the formation of chromium goethite, an organic resin paint containing an appropriate amount of chromium sulfate was applied to the surface of the steel material or a rust layer formed on the surface of the steel material. By applying a surface treatment to apply an organic resin paint containing an appropriate amount of carbon powder to the surface of the steel without the occurrence of flow rust and without the deterioration of the landscape due to reaction by-products such as iron sulfate. It was found that stable rust of weather resistance can be formed early.

【0009】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨は、下記(1)の耐候性表面処理鋼
材、および(2)の表面処理方法にある。(1)下層に
乾燥膜厚が5〜50μmで、かつ硫酸クロムを0.1〜
15mass%含有する有機樹脂塗膜を有し、上層に乾燥膜
厚が5〜30μmで、かつ硫酸クロムを含まず、カーボ
ン粉末を0.1〜10mass%含有する有機樹脂塗膜を有
する耐候性表面処理鋼材。(2)鋼材の表面に、塗料固
形分に対して硫酸クロムを0.1〜15mass%含有する
有機樹脂塗料を乾燥膜厚が5〜50μmになるように塗
布した後、さらにその上に硫酸クロムを含まず、塗料固
形分に対してカーボン粉末を0.1〜10mass%含有す
る有機樹脂塗料を乾燥膜厚が5〜30μmになるように
塗布する表面処理方法。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist of the present invention lies in the following (1) a weather-resistant surface-treated steel material and (2) a surface treatment method. (1) The lower layer has a dry film thickness of 5 to 50 μm and chromium sulfate of 0.1 to
A weather-resistant surface having an organic resin coating containing 15 mass%, an upper layer having a dry film thickness of 5 to 30 μm, not containing chromium sulfate, and having an organic resin coating containing 0.1 to 10 mass% of carbon powder. Treated steel. (2) An organic resin paint containing 0.1 to 15% by mass of chromium sulfate with respect to the solid content of the paint is applied to the surface of the steel material so that the dry film thickness becomes 5 to 50 μm. A surface treatment method comprising applying an organic resin paint containing 0.1 to 10 mass% of carbon powder to the paint solid content so as to have a dry film thickness of 5 to 30 μm.

【0010】前記の「鋼材」は、特に鋼種を限定される
ものではなく、普通鋼であっても、耐候性鋼等の低合金
鋼であってもよい。いわゆる錆を生成する鋼材であれば
よい。
The "steel material" is not particularly limited in steel type, and may be ordinary steel or low alloy steel such as weathering steel. What is necessary is just the steel material which produces what is called rust.

【0011】「乾燥膜厚」とは、有機樹脂塗料を塗布し
た後、塗料の調製時に加える有機溶剤などが揮散した乾
燥後の膜厚である。また、「塗料固形分」とは、バイン
ダーとしての樹脂と、この樹脂に添加する硫酸クロムま
たはカーボン粉末、および樹脂に添加する顔料等の塗料
添加剤をいい、有機溶剤など、塗装後の自然乾燥により
揮散して、鋼材表面に形成される有機樹脂塗膜中に残存
しないものは含まない。
The “dry film thickness” is the film thickness after drying after the application of the organic resin paint and the volatilization of the organic solvent added during the preparation of the paint. In addition, “paint solids” refers to a resin as a binder, chromium sulfate or carbon powder to be added to the resin, and a paint additive such as a pigment to be added to the resin. Does not remain in the organic resin coating film formed on the surface of the steel material by volatilization.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の耐候性表面処理鋼
材および表面処理方法について詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a weather-resistant surface-treated steel material and a surface treatment method of the present invention will be described in detail.

【0013】錆の構造が緻密であれば、鋼材表面は物理
的に大気腐食環境から遮断されやすく、また浮き錆や流
れ錆の根本的な原因である鉄イオンの溶出が軽減する。
しかしながら、錆中に割れや細孔などの欠陥があると水
や酸素の供給経路となり、錆の防食性能が低下する。し
たがって、鋼材表面に緻密で欠陥のない連続した錆層を
形成させる必要がある。
If the structure of the rust is dense, the surface of the steel material is physically easily shielded from the atmospheric corrosion environment, and the elution of iron ions, which is a fundamental cause of floating rust and flowing rust, is reduced.
However, if there is a defect such as a crack or a pore in the rust, it becomes a supply path for water or oxygen, and the corrosion prevention performance of the rust decreases. Therefore, it is necessary to form a dense and defect-free continuous rust layer on the steel surface.

【0014】本発明の耐候性表面処理鋼材は、上記のよ
うに、母材鋼の表面に二層の有機樹脂塗膜を有する鋼材
である。
As described above, the weather-resistant surface-treated steel material of the present invention is a steel material having a two-layer organic resin coating film on the surface of a base steel.

【0015】下層の有機樹脂塗膜(以下、有機樹脂塗膜
を単に「塗膜」ともいう)には、0.1〜15mass%の
硫酸クロムが含まれている。硫酸クロムは、塗膜中に水
分が浸透してきたときに、クロムイオンと硫酸イオンに
解離し、塗膜と母材鋼の界面に到達する。硫酸イオンお
よび水分は鋼を腐食させ、鉄イオンを生成させる。ま
た、硫酸イオンの存在により腐食生成物としてゲーサイ
ト(α−FeOOH)が優先的に生成する。一方、クロ
ムイオンは、生成したゲーサイトを耐候性安定錆の主成
分であるクロムゲーサイトに変化させる。また、硫酸イ
オンも初期に鉄イオンの生成を加速するだけではなく、
安定錆の微細化、緻密化に関与していると考えられる。
The lower organic resin coating film (hereinafter, the organic resin coating film is also simply referred to as “coating film”) contains 0.1 to 15 mass% of chromium sulfate. Chromium sulfate dissociates into chromium ions and sulfate ions when water permeates into the coating film, and reaches the interface between the coating film and the base steel. Sulfate ions and moisture corrode steel and produce iron ions. In addition, goethite (α-FeOOH) is preferentially generated as a corrosion product due to the presence of sulfate ions. On the other hand, the chromium ions change the generated goethite to chromium goethite, which is a main component of weatherable stable rust. Also, sulfate ions not only accelerate the production of iron ions at the beginning,
It is thought to be involved in the refinement and densification of stable rust.

【0016】大気腐食環境下においてこの効果を得るに
は、下層塗膜中に0.1mass%以上の硫酸クロムが含ま
れていることが必要である。これによって、本発明の表
面処理鋼材が大気腐食環境に置かれたとき、耐候性安定
錆が早期に生成し、しかもこの錆は極めて緻密で、大気
腐食環境中に存在する塩化物イオン(Cl-1)等の腐食
性アニオンの透過を抑制する優れた作用効果を有するも
のとなる。また、下層塗膜中の硫酸クロムの含有量を1
5mass%以下に限定したのは、これを超える量を含有さ
せると、初期の母材鋼の腐食が大きすぎて、結果的に耐
候性安定錆の保護性が低下し、厳しい大気腐食環境にお
ける防食効果が保証され得ず、硫酸イオンと母材鋼との
反応により生成する硫酸鉄が鋼材の表面に析出して、外
観が著しく損なわれるからである。
In order to obtain this effect in an atmospheric corrosion environment, it is necessary that the lower coating film contains chromium sulfate of 0.1 mass% or more. Thus, when the surface-treated steel material of the present invention is placed in an atmospheric corrosive environment, weather-resistant stable rust is generated at an early stage, and the rust is extremely dense and chloride ions (Cl ) existing in the atmospheric corrosive environment are formed. 1 ) It has an excellent effect of suppressing the permeation of corrosive anions such as 1 ). In addition, the content of chromium sulfate in the lower coating film is set to 1
The reason for limiting the content to 5 mass% or less is that if the content exceeds this, corrosion of the base steel at the initial stage is too large, and as a result, the protection of weather resistant and stable rust is reduced, and the corrosion prevention in severe atmospheric corrosion environment is performed. This is because the effect cannot be guaranteed, and iron sulfate generated by the reaction between the sulfate ions and the base material steel precipitates on the surface of the steel material, and the appearance is significantly impaired.

【0017】下層塗膜に含まれる有機樹脂(基材樹脂を
いう)の種類は特に制限を受けるものではなく、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹
脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、フタル酸樹脂等を使
用することができる。
The type of organic resin (referred to as a base resin) contained in the lower coating film is not particularly limited, and may be epoxy resin, urethane resin, vinyl resin, polyester resin, acrylic resin, alkyd resin, phthalic acid resin. Etc. can be used.

【0018】下層塗膜には、硫酸クロムの他に、ベンガ
ラ、二酸化チタン、カーボンブラック、フタロシアニン
ブルー等の着色顔料、タルク、シリカ、マイカ、硫酸バ
リウム、炭酸カルシウム等の体質顔料、酸化クロム、ク
ロム酸亜鉛、クロム酸鉛、塩基性硫酸鉛等の防錆顔料、
その他チキソ剤、分散剤、酸化防止剤等、慣用の添加剤
が含まれていてもよい。
In addition to chromium sulfate, color pigments such as red iron oxide, titanium dioxide, carbon black and phthalocyanine blue; extender pigments such as talc, silica, mica, barium sulfate and calcium carbonate; chromium oxide; Rust preventive pigments such as zinc oxide, lead chromate, and basic lead sulfate,
In addition, conventional additives such as a thixotropic agent, a dispersant, and an antioxidant may be contained.

【0019】下層塗膜の膜厚(乾燥膜厚)を5〜50μ
mとしたのは、5μm未満では安定錆生成能力が劣り、
50μmを超えると効果が飽和し、経済的に不利である
とともに、大気腐食環境としてあまり厳しくない田園地
帯などにおいて安定錆の生成が遅延する場合があるから
である。
The thickness (dry film thickness) of the lower coating film is 5 to 50 μm.
When it is less than 5 μm, the ability to generate stable rust is inferior,
If the thickness exceeds 50 μm, the effect is saturated, which is economically disadvantageous, and the generation of stable rust may be delayed in a rural area where the atmospheric corrosion environment is not so severe.

【0020】上層塗膜中の樹脂としては、下層塗膜中の
樹脂と同種の樹脂を主成分とする樹脂を用いるのがよ
い。異なる種類の樹脂を用いると、下層塗膜と上層塗膜
の層間密着性が低下し、上層塗膜が剥離してくるため適
当ではない。
As the resin in the upper coating film, it is preferable to use a resin mainly composed of the same resin as the resin in the lower coating film. If different types of resins are used, the interlayer adhesion between the lower coating film and the upper coating film decreases, and the upper coating film peels off, which is not appropriate.

【0021】上層塗膜を設ける目的として、下層塗膜に
含まれる硫酸クロムに起因して生じる反応副生成物(硫
酸鉄)の生成、および塗膜外での析出を抑制することに
加え、下層塗膜中の硫酸クロムの逃散防止があげられ
る。上層塗膜がない場合、硫酸クロムが溶出していくの
で、安定錆を生成させるために過剰の硫酸クロムを下層
塗膜に含有させておくことが必要になるが、上層塗膜が
存在すると、硫酸クロムの溶出が抑えられるので、少量
の硫酸クロムで安定錆を生成させることができる。さら
に、上層塗膜の存在によって、上記生成した硫酸鉄を表
面に析出させず、母材鋼と塗膜の界面または塗膜内部で
取り込むことが可能となり、錆の生成が促進され、その
結果、塗膜中の硫酸クロムと結びついて安定錆となる。
The purpose of providing the upper layer coating film is to suppress the formation of reaction by-products (iron sulfate) caused by chromium sulfate contained in the lower layer coating film and to prevent precipitation outside the coating film. It prevents the escape of chromium sulfate in the coating film. If there is no upper layer coating, chromium sulfate elutes, so it is necessary to include excess chromium sulfate in the lower layer coating in order to generate stable rust, but if the upper layer coating exists, Since the elution of chromium sulfate is suppressed, stable rust can be generated with a small amount of chromium sulfate. Furthermore, due to the presence of the upper layer coating film, the generated iron sulfate does not precipitate on the surface, but can be taken in at the interface between the base metal and the coating film or inside the coating film, and the formation of rust is promoted. Combines with chromium sulfate in the coating film to form stable rust.

【0022】このように、本発明の表面処理鋼材では、
上層塗膜と下層塗膜とが互いにその役割を補完しあい、
相乗的に作用して、母材鋼表面に早期に耐候性安定錆を
形成させることが可能になる。
Thus, in the surface-treated steel material of the present invention,
The upper layer coating and the lower layer coating complement each other,
Acting synergistically, it is possible to form weatherable stable rust on the base steel surface at an early stage.

【0023】本発明の表面処理鋼材においては、上層塗
膜に0.1〜10mass%のカーボン粉末を含有させる。
このカーボン粉末は触媒として働き、腐食により母材鋼
から溶出した2価の鉄イオンの空気中酸素による3価の
鉄イオンへの酸化を促進する作用効果を有している。こ
のため、2価の鉄イオンの塗膜表面での硫酸鉄としての
析出が抑えられ、塗膜表面が白色や緑色を呈することが
なく、鋼材表面の景観性が保持される。また、2価の鉄
イオンから3価の鉄イオンへの酸化が促進される結果、
耐候性安定錆の生成が促進される。
In the surface-treated steel material of the present invention, the upper coating film contains 0.1 to 10% by mass of carbon powder.
This carbon powder acts as a catalyst and has the effect of promoting the oxidation of divalent iron ions eluted from the base steel by corrosion to trivalent iron ions by oxygen in the air. For this reason, precipitation of divalent iron ions as iron sulfate on the surface of the coating film is suppressed, and the surface of the coating material does not exhibit white or green, and the landscape of the steel material surface is maintained. In addition, oxidation of divalent iron ions to trivalent iron ions is promoted,
The formation of weather resistant stable rust is promoted.

【0024】カーボン粉末の含有量が0.1mass%未満
であると、上記の鉄イオン酸化促進効果が顕著には認め
られず、また、10mass%を超えて含有させると、母材
鋼の腐食が著しく加速され、安定錆の生成が阻害される
おそれがある。したがって、カーボン粉末の含有量は、
0.1〜10mass%とする。なお、カーボン粉末は下層
塗膜中に含まれていてもよいが、その場合の含有量は1
0mass%以下とするのが好ましい。
When the content of the carbon powder is less than 0.1 mass%, the above-mentioned effect of promoting the oxidation of iron ions is not remarkably recognized, and when the content exceeds 10 mass%, corrosion of the base steel is reduced. It may be significantly accelerated and the formation of stable rust may be hindered. Therefore, the content of carbon powder is
0.1 to 10 mass%. Although the carbon powder may be contained in the lower layer coating film, the content in that case is 1%.
It is preferred to be 0 mass% or less.

【0025】カーボン粉末としては、活性炭、カーボン
ブラックがあげられる。
Activated carbon and carbon black are examples of the carbon powder.

【0026】上層塗膜には、上記の下層塗膜の場合と同
様、ベンガラ、二酸化チタン、カーボンブラック、フタ
ロシアニンブルー等の着色顔料、タルク、シリカ、マイ
カ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の体質顔料、酸化
クロム、クロム酸亜鉛、クロム酸鉛、塩基性硫酸鉛等の
防錆顔料、その他チキソ剤、分散剤、酸化防止剤等の添
加剤が含まれていてもよい。しかし、硫酸クロムは含ま
れない。上層塗膜に硫酸クロムが含まれると、母材鋼か
ら溶解した鉄が硫酸鉄として塗膜の外面で析出し、景観
性が損なわれやすいばかりか、安定錆の生成が抑制され
る場合がある。
As in the case of the lower layer coating film, the upper layer coating film includes coloring pigments such as red iron oxide, titanium dioxide, carbon black and phthalocyanine blue; extender pigments such as talc, silica, mica, barium sulfate and calcium carbonate; Rust-preventing pigments such as chromium oxide, zinc chromate, lead chromate, and basic lead sulfate, and other additives such as thixotropic agents, dispersants, and antioxidants may be contained. However, chromium sulfate is not included. When chromium sulfate is contained in the upper layer coating film, iron dissolved from the base steel precipitates as iron sulfate on the outer surface of the coating film, and not only the landscape is easily impaired, but also the generation of stable rust may be suppressed. .

【0027】上層塗膜の膜厚(乾燥膜厚)は5〜30μ
mとする。膜厚が5μm未満では鉄イオン酸化促進効果
が小さく、硫酸鉄が析出して景観性が損なわれる場合が
あり、一方、30μmを超えると、塗膜の表面から母材
鋼への水分の透過が過度に抑制され、安定錆の生成が著
しく遅延する場合がある。
The thickness (dry film thickness) of the upper coating film is 5 to 30 μm.
m. When the film thickness is less than 5 μm, the effect of promoting iron ion oxidation is small, and iron sulfate may precipitate to impair the landscape. On the other hand, when the film thickness exceeds 30 μm, the permeation of moisture from the surface of the coating film to the base metal steel may be reduced. It is excessively suppressed, and the generation of stable rust may be significantly delayed.

【0028】本発明の表面処理方法は、前記本発明の耐
候性表面処理鋼材を得るための表面処理方法で、前記の
ように、鋼材の表面に、塗料固形分に対して0.1〜1
5mass%の硫酸クロムを含む有機樹脂塗料(以下、単に
「塗料」ともいう)を塗布して下層塗膜を形成させ、さ
らにその上に0.1〜10mass%のカーボン粉末を含む
塗料を塗布して上層塗膜を形成させる方法である。
The surface treatment method of the present invention is a surface treatment method for obtaining the above-mentioned weather-resistant surface-treated steel material of the present invention.
An organic resin paint containing 5 mass% chromium sulfate (hereinafter also simply referred to as “paint”) is applied to form a lower coating film, and a paint containing 0.1 to 10 mass% carbon powder is further applied thereon. This is a method of forming an upper layer coating film.

【0029】下層塗膜の形成に使用される塗料(下塗り
塗料)および上層塗膜の形成に使用される塗料(上塗り
塗料)は、いずれも使用時に適当量の有機溶剤(以下、
単に「溶剤」という)または水により塗装作業に適した
粘度に調整される。溶剤または水分は、塗装後自然乾燥
により蒸散していくが、特に下塗り塗料に含まれる水分
の一部は、耐候性安定錆の生成反応にも寄与するするも
のと考えられる。
The paint used for forming the lower coating film (undercoat paint) and the paint used for forming the upper coating film (overcoat paint) are both used in an appropriate amount of an organic solvent (hereinafter, referred to as “coating paint”).
The viscosity is adjusted to a value suitable for the coating operation by water or water. The solvent or moisture evaporates by natural drying after coating, and in particular, a part of the moisture contained in the undercoat paint is considered to contribute to the formation reaction of weather-resistant stable rust.

【0030】下塗り塗料、上塗り塗料のいずれにおいて
も、前述した着色顔料、体質顔料、防錆顔料、その他、
慣用の添加剤が含まれていてよい。
In any of the undercoat paint and the topcoat paint, the above-mentioned coloring pigment, extender pigment, rust-preventive pigment, etc.
Conventional additives may be included.

【0031】さらに、下塗り塗料には、鉄、銅、ニッケ
ルの化合物や、リン酸あるいはその水溶液が含まれてい
てもよく、むしろその方が好適である。鉄イオンや銅イ
オン、ニッケルイオンあるいはリン酸はクロムイオンと
共存することにより、クロムゲーサイトの生成を促進さ
せる作用効果を有する。ただし、鉄、銅、ニッケルの化
合物を硫酸化合物として添加するときは、硫酸クロムと
の合計量で15mass%以下にしておくことが好ましい。
前記合計量が15%を超えると、硫酸イオンによる初期
の腐食が加速されすぎる結果、安定錆の生成が阻害され
たり、あるいは塗膜の表面に硫酸鉄が析出して外観が損
なわれるおそれが生じるからである。
Further, the undercoat paint may contain a compound of iron, copper, and nickel, or phosphoric acid or an aqueous solution thereof, which is more preferable. Iron ions, copper ions, nickel ions or phosphoric acid have the effect of promoting the formation of chromium goethite when they coexist with chromium ions. However, when a compound of iron, copper, and nickel is added as a sulfuric acid compound, it is preferable that the total amount of the compound with chromium sulfate be 15 mass% or less.
When the total amount exceeds 15%, the initial corrosion due to sulfate ions is excessively accelerated, and as a result, the formation of stable rust may be inhibited, or iron sulfate may precipitate on the surface of the coating film to impair the appearance. Because.

【0032】これらの下塗り塗料、上塗り塗料の塗装に
は、通常の塗装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慣用の方法を用いることができる
ため、場所を選ばずに施工が可能であり、また比較的薄
膜の塗装でよいため経済性にも優れている。さらには、
現地塗装が可能なため、現地で鋼材の切断、溶接等の加
工を施した後の塗装や、表面に錆が発生した鋼材の塗装
にも対応できる。なお、所定の乾燥膜厚になるように塗
料を塗布するには、あらかじめ塗布時の塗膜の膜厚(塗
膜厚)と乾燥後の膜厚との関係を求めておき、その関係
に基づいて塗布時の塗膜厚を定めればよい。
For the application of these undercoat paints and top coat paints, it is possible to use a conventional method such as air spray, airless spray or brush coating as in the case of ordinary coating, so that it can be applied to any place. It is also economical because relatively thin film coating is sufficient. Moreover,
Since on-site painting is possible, it can be used for painting after cutting and welding of steel materials on site, and for painting steel materials with rust on the surface. In order to apply the paint to a predetermined dry film thickness, a relationship between the thickness of the coating film at the time of application (coating film thickness) and the film thickness after drying is obtained in advance, and based on the relationship, The thickness of the coating at the time of application may be determined.

【0033】このようにして得られる本発明の表面処理
鋼板は、大気腐食環境下において、鋼材表面に耐候性安
定錆を早期に形成させ、優れた耐候性を確保することが
できる。しかも、安定錆の形成過程において赤錆や黄錆
等の浮き錆、流れ錆の発生や、反応副生成物による着色
等による景観性の悪化を伴うこともない。橋梁桁内部等
の結露の激しい場所において生じやすい硫酸鉄の析出も
みられない。
The thus obtained surface-treated steel sheet of the present invention can form a weather-resistant stable rust on the surface of a steel material at an early stage under an atmospheric corrosion environment, and can secure excellent weather resistance. In addition, there is no occurrence of floating rust such as red rust or yellow rust or flowing rust in the process of forming stable rust, and no deterioration in landscape due to coloring by reaction by-products. No precipitation of iron sulfate, which is likely to occur in places with severe condensation, such as inside a bridge girder, is observed.

【0034】また、上記の耐候性安定錆に何らかの外力
が作用して亀裂や剥離が生じても、健全部の塗膜中に硫
酸クロムが残存していれば、その硫酸クロムが損傷部に
供給され、再度耐候性安定錆が生成する自己補修性能が
期待できる。
Further, even if any external force acts on the above-mentioned weather-resistant stable rust to cause cracking or peeling, if chromium sulfate remains in the coating film of the healthy part, the chromium sulfate is supplied to the damaged part. Thus, self-repair performance, in which weather-resistant stable rust is generated again, can be expected.

【0035】[0035]

【実施例】本発明の表面処理方法により作製したサンプ
ルについて、暴露試験を行った後、腐食減量、クロムゲ
ーサイトの生成状態および外観を調査した。また、箱形
試験材を用いて結露環境における副生成物(硫酸鉄)発
生状況を調査した。
EXAMPLE An exposure test was conducted on a sample produced by the surface treatment method of the present invention, and then the corrosion loss, the state of chromium goethite formation and the appearance were examined. In addition, the generation of by-products (iron sulfate) in the dew condensation environment was investigated using a box-shaped test material.

【0036】用いた試験鋼 (1)および (2)の化学組成を
表1に示す。また、塗料に用いた基材樹脂A、Bおよび
Cの組成を表2に示す。表2において、硬化剤を使用す
る基材樹脂BとCは2液タイプで、樹脂(基材樹脂+添
加剤)と硬化剤を塗装直前に混合して使用した。
Table 1 shows the chemical compositions of the test steels (1) and (2) used. Table 2 shows the compositions of the base resins A, B and C used in the paint. In Table 2, base resins B and C using a curing agent were of a two-pack type, and a resin (base resin + additive) and a curing agent were mixed and used immediately before coating.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表面処理前の母材試験片の寸法は150m
m×70mm×3.2mm(厚さ)とし、ブラスト処理
により除錆度がSa(SISスウェーデン規格)で2.
5になるまで除錆した。
The size of the base material test piece before surface treatment is 150 m
m × 70 mm × 3.2 mm (thickness).
Rust was removed until it reached 5.

【0040】表3および表4(表3の続き)に暴露試験
に用いたサンプルの作製条件を示す。
Tables 3 and 4 (continuation of Table 3) show the conditions for preparing the samples used in the exposure test.

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】[0042]

【表4】 [Table 4]

【0043】表3および表4に示した配合の樹脂に適当
量の溶剤を加えて粘度を0.2〜1N・s/m2 (2
00〜1000センチポアズ、B型粘度計を用いて測
定)にした塗料を作製し、エアスプレーにより母材試験
片の両面に塗装してサンプルとした。このサンプルを水
平に設置した状態で、兵庫県の田園地帯に1年間および
2年間曝露した。
An appropriate amount of a solvent was added to the resins having the formulations shown in Tables 3 and 4 to adjust the viscosity to 0.2 to 1 N · s / m 2 (2
(1000-1000 centipoise, measured using a B-type viscometer), and applied to both surfaces of a base material test piece by air spray to obtain a sample. The sample was exposed horizontally to the countryside in Hyogo Prefecture for one and two years.

【0044】曝露試験後、表面に残存する塗膜および錆
を除去して母材試験片の質量を測定し、あらかじめ測定
しておいた塗装前の質量との差から腐食減量を求めた。
なお、表3および表4には、腐食減量の半分である片面
の平均腐食減量を腐食深さに換算して示した。
After the exposure test, the coating film and rust remaining on the surface were removed, the mass of the base material test piece was measured, and the weight loss from corrosion was determined from the difference from the previously measured mass before coating.
In Tables 3 and 4, the average corrosion weight loss on one side, which is half the corrosion weight loss, is shown in terms of the corrosion depth.

【0045】クロムゲーサイトの生成状態については、
錆の断面を偏向顕微鏡およびラマン分光法で構造解析
し、塗膜と母材鋼の界面に連続した、ゲーサイトからな
る耐候性安定錆が形成されていれば良好(○印で表
示)、形成されていなければ不良(×印で表示)と評価
した。
Regarding the state of formation of chromium goethite,
Structural analysis of the cross section of the rust with a deflection microscope and Raman spectroscopy. If weather resistant stable rust consisting of goethite, which is continuous at the interface between the coating film and the base metal steel, is formed (marked by ○), formation If not, it was evaluated as defective (indicated by x).

【0046】塗膜表面の外観については、硫酸鉄の析
出、上層塗膜の浮きやはがれ等の有無を調査し、それら
がほとんど認められない場合は良好(○印で表示)、そ
れらのいずれかが発生していた場合は不良(×印で表
示)と評価した。
With respect to the appearance of the coating film surface, the presence or absence of precipitation of iron sulfate, floating or peeling of the upper coating film, and the like were examined. If they were hardly observed, they were good (indicated by ○). Was evaluated as defective (indicated by x).

【0047】また、箱形試験材による副生成物(硫酸
鉄)発生状況の調査では、橋梁桁内部等の結露の激しい
環境を模擬するために、縦300mm×横300mm×
高さ50mmの箱形の容器を試験材とし、この箱の底部
に膜厚が1mmになるようにイオン交換水を容れ、温度
25℃、相対湿度60%の恒温恒湿槽で1日放置する
(その間に、箱内の水は蒸発する)工程を1サイクルと
して、これを50サイクル繰り返す試験を行った。箱形
試験材に硫酸鉄の発生が認められない場合は良好(○印
で表示)、硫酸鉄が発生した場合は不良(×印で表示)
と評価した。
In the investigation of the by-product (iron sulfate) generation state using the box-shaped test material, in order to simulate a severe dew condensation environment such as the inside of a bridge girder, the height is 300 mm × 300 mm × width.
A box-shaped container having a height of 50 mm is used as a test material, and ion-exchanged water is placed at the bottom of the box so as to have a film thickness of 1 mm, and the container is left for 1 day in a thermo-hygrostat at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60%. (The water in the box evaporates during this period) was set as one cycle, and a test in which this was repeated 50 cycles was performed. Good if no iron sulfate was found in the box-shaped test material (marked with ○), poor if iron sulfate was found (marked with ×)
Was evaluated.

【0048】調査結果を表3および表4に併せて示す。
この結果から、本発明例1〜9(表3参照)では、曝露
試験後のサンプルに流れ錆や硫酸鉄による汚損は認めら
れず、曝露試験条件がマイルドであったにもかかわら
ず、早期(曝露期間1年以内)に耐候性安定錆の生成が
認められた。また、箱形試験材による調査でも、硫酸鉄
の生成は認められなかった。
The results of the examination are shown in Tables 3 and 4.
From these results, in Examples 1 to 9 of the present invention (see Table 3), the samples after the exposure test did not show flow rust or fouling due to iron sulfate. Within one year of the exposure period), the formation of weather-resistant stable rust was observed. In addition, the formation of iron sulfate was not observed in the examination using the box-shaped test material.

【0049】一方、比較例10〜17(表4参照)で
は、上層塗膜にカーボン粉末が含まれない場合(比較例
10)、カーボン粉末の含有量が規定範囲外の場合(比
較例17)、下層塗膜と上層塗膜の基材樹脂が異なる場
合(比較例11)、膜厚が規定範囲外の場合(比較例1
2、14)および硫酸クロムの含有量が規定範囲外の場
合(比較例15、16)には、上層塗膜の剥離や硫酸鉄
の析出が認められ、さらに耐候性安定錆の生成が不十分
の場合もあった。また、箱形試験材による調査で硫酸鉄
の生成が認められた(比較例13を除く全て)。比較例
13では、腐食減量が少なく、箱形試験材による調査で
も硫酸鉄の析出が認められなかったが、膜厚が厚すぎる
ため耐候性安定錆の生成が不十分であった。
On the other hand, in Comparative Examples 10 to 17 (see Table 4), when the upper layer coating film did not contain carbon powder (Comparative Example 10), and when the content of carbon powder was outside the specified range (Comparative Example 17). In the case where the lower layer coating film and the upper layer coating film have different base resins (Comparative Example 11), when the film thickness is out of the specified range (Comparative Example 1)
2, 14) and when the content of chromium sulfate is out of the specified range (Comparative Examples 15 and 16), peeling of the upper layer coating film and precipitation of iron sulfate are observed, and furthermore, formation of weather-resistant stable rust is insufficient. In some cases. In addition, formation of iron sulfate was observed in the examination with the box-shaped test material (all except Comparative Example 13). In Comparative Example 13, although the corrosion weight loss was small and no precipitation of iron sulfate was observed in the examination with the box-shaped test material, the formation of weather-resistant stable rust was insufficient because the film thickness was too large.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の耐候性表面処理鋼板は、大気腐
食環境下において、鋼材表面に早期に耐候性安定錆が形
成される。その際、赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆を生
じることなく、景観性が保持される。また、橋梁桁内部
等の結露の激しい場所において生じやすい硫酸鉄の析出
もみられない。この表面処理鋼板は鋼材の防食に関する
メンテナンスを必要とせず、かつ鋼板の景観性が損なわ
れることがないので、土木・建築構造物用の鋼材として
好適である。
According to the weather-resistant surface-treated steel sheet of the present invention, stable weather-resistant rust is formed on the surface of the steel material at an early stage under an atmospheric corrosion environment. At that time, the landscape is maintained without floating rust such as red rust and yellow rust and flowing rust. In addition, no precipitation of iron sulfate, which is likely to occur in places with severe condensation such as inside a bridge girder, is observed. This surface-treated steel sheet is suitable as a steel material for civil engineering and building structures because it does not require maintenance for corrosion protection of the steel material and does not impair the landscape of the steel sheet.

【0051】この表面処理鋼板は、本発明の処理方法に
よって容易に、かつ経済的に得ることができる。
This surface-treated steel sheet can be easily and economically obtained by the processing method of the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 上村 隆之 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 幸 英昭 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 土井 教史 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 川西 征史 兵庫県尼崎市南塚口町6丁目10番73号 神 東塗料株式会社内 (72)発明者 上田 雅文 兵庫県尼崎市南塚口町6丁目10番73号 神 東塗料株式会社内 Fターム(参考) 4D075 AE03 CA32 EC01 EC54 4F100 AA07A AA07H AA37B AA37H AB03C AK01A AK01B AK53B BA02 BA03 BA07 BA10A BA10B BA10C BA13 BA16 CC00 DE01B DE01H GB90 JB02 JL09 YY00A 4K026 AA02 AA22 BA01 BA12 BB08 CA18 CA39 DA02 Continued on the front page (72) Inventor Takayuki Uemura 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Hideaki Sachi 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Norifumi Doi 4-53, Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Inside Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Seishi Kawanishi 6-10, Minamitsukaguchicho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture 73 Shinto Paint Co., Ltd. (72) Inventor Masafumi Ueda 6-10-7 Minamitsukaguchi-cho, Amagasaki-shi, Hyogo F-term in Shinto Paint Co., Ltd. AK01A AK01B AK53B BA02 BA03 BA07 BA10A BA10B BA10C BA13 BA16 CC00 DE01B DE01H GB90 JB02 JL09 YY00A 4K026 AA02 AA22 BA01 BA12 BB08 CA18 CA39 DA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下層に乾燥膜厚が5〜50μmで、かつ硫
酸クロムを0.1〜15mass%含有する有機樹脂塗膜を
有し、上層に乾燥膜厚が5〜30μmで、かつ硫酸クロ
ムを含まず、カーボン粉末を0.1〜10mass%含有す
る有機樹脂塗膜を有することを特徴とする耐候性表面処
理鋼材。
1. A lower layer having an organic resin coating film having a dry film thickness of 5 to 50 μm and containing 0.1 to 15 mass% of chromium sulfate, and an upper layer having a dry film thickness of 5 to 30 μm and a chromium sulfate film. A weather-resistant surface-treated steel material characterized by having an organic resin coating film containing 0.1 to 10 mass% of carbon powder, excluding carbon.
【請求項2】鋼材の表面に、塗料固形分に対して硫酸ク
ロムを0.1〜15mass%含有する有機樹脂塗料を乾燥
膜厚が5〜50μmになるように塗布した後、さらにそ
の上に硫酸クロムを含まず、塗料固形分に対してカーボ
ン粉末を0.1〜10mass%含有する有機樹脂塗料を乾
燥膜厚が5〜30μmになるように塗布することを特徴
とする表面処理方法。
2. An organic resin paint containing 0.1 to 15 mass% of chromium sulfate with respect to the solid content of the paint is applied to the surface of the steel material so that the dry film thickness becomes 5 to 50 μm, and further applied thereon. A surface treatment method comprising applying an organic resin paint containing no chromium sulfate and containing 0.1 to 10 mass% of carbon powder based on the solid content of the paint so that a dry film thickness is 5 to 30 μm.
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