JP2003519725A - 導電性構造の腐食を防止する方法及びそのシステム - Google Patents

導電性構造の腐食を防止する方法及びそのシステム

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Abstract

(57)【要約】 腐食環境に接触する金属構造の表面の腐食を防止するシステムであって、表面の少なくとも一部に電気的に接触する半導体コーティング（４）と；腐食ノイズをフィルタリングする電子フィルタ（１７）とを備えたシステムと、そのシステムを用いた腐食を防止する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体技術を用いて導電性構造の腐食を防止する方法及びそのシス
テム（装置）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
腐食を制御する種々の方法がこの数世紀にわたり発展し、特に腐食環境におい
て金属構造の寿命を延ばす方法が重視されてきた。これらの方法は通常、鋼鉄の
ような鉄金属、アルミニウムのような非鉄金属の耐食性を向上するため、及び、
もっと高価な合金の使用を回避するために用いる保護コーティングを含むもので
ある。それらはいずれも性能を改善しかつコストを低減するものである。しかし
ながら、このような保護コーティングは通常、腐食若しくは付着により被る非鉄
構造に対する適応性が低い等、複数の欠点を有する。
【０００３】 保護コーティングは２つの主要なカテゴリーに入る。最も大きなカテゴリーは
、環境に対して物理的なバリアとして作用する塗料のような典型的なコーティン
グである。第２のカテゴリーは、母体金属を攻撃から保護するために選択的に腐
食するように設計された亜鉛若しくはカドミウムのような犠牲コーティングを含
む。
【０００４】 陰極防食及びコーティングはいずれも、腐食を軽減・防止することを主要な目
的とした技術原則である。各プロセスは異なっている：陰極防食は、外部電源か
ら電流を導入し通常の電気化学反応腐食を防止することによって腐食を防ぐもの
であり、他方、コーティングは自然に生ずる陽極及び陰極の間、若しくは、ガル
バニック電池内の腐食電流若しくは電子の流れを防止するためにバリアを形成す
るものである。これらのプロセスはいずれも限定的にしか成功していない。コー
ティングは一般的な腐食防止の最も幅広く用いられている方法を示している（レ
オンらの米国特許第３，５６２，１２４号、及び、ハヤシらの米国特許第４，２
１９，３５８号を参照）。しかしながら、陰極防食は、埋め込まれた状態若しく
は浸漬された状態にされされた何千マイルものパイプ、及び、何エーカーもの鋼
鉄表面を保護するのに用いられてきた。
【０００５】 陰極防食の技術は、金属表面に十分な陰極電流を供給することによって、その
陽極溶解率を無視できるようにすることによって、金属表面の腐食を低減するた
めに用いるものである（例えば、プライアーの米国特許第３，５７４，８０１号
；ワッソンのプライアーの米国特許第３，８６４，２３４号；ミーズの米国特許
第４，３８１，９８１号；ウィルソンらの米国特許第４，８３６，７６８号；ウ
ェブスターの米国特許第４，８６３，５７８号；スチュアートらの米国特許第４
，９５７，６１２号を参照）。陰極防食が、陰極を陽極の電位に対して分極する
ために、十分な電流を介して局所的な陽極と陰極の表面間の電位差をなくすこと
によって作動する。言い替えると、陰極電流を付与する効果は、陽極として作用
し続ける領域を減少することであり、このような残りの陽極の腐食率を減少する
ことではない。完全な防食は、陽極全部がなくなるときに実現する。電気化学の
観点からは、これは、十分な電子が保護される金属に供給され、それによって、
金属がイオン化され若しくは溶解される傾向が中性化されることを示している。
【０００６】 腐食についての最近の研究によって、電気化学的な腐食プロセスは、電池（セ
ル）電流や電極電位のような電気化学システムの電気的特性のランダムな揺らぎ
に関係しているようであることがわかった。このランダムな揺らぎは従来技術で
は“ノイズ”として公知のものである。研究者は、ノイズ分析技術を電気化学シ
ステムにおける腐食プロセスの研究に適用し始めている。
【０００７】 リッフェの米国特許第５，３５２，３４２号及びリッフェの米国特許第５，０
０９，７５７号は、腐食防止システムにおけるエレクトロニクスに関連して用い
る亜鉛／亜鉛酸化物母体のシリケートコーティングを開示している。コーティン
グにおける亜鉛／亜鉛酸化物粒子は、半導体特性、主にＺｎ−ＺｎＯ相境界での
ｐｎ接合を有するものとして開示されている。バイアスを逆にすると、このｐｎ
接合は、ダイオードとして振る舞い、境界を介した電子移動を禁ずると記載され
ている。この制限は、Ｚｎ酸化サイトからＺｎＯ表面上の酸素減少サイトへの電
子の移動を制限するものである。効果的に、局所的腐食電池の陽極と陰極との間
の抵抗が増大して、腐食が低減する。
【０００８】 平均して、Ｚｎ−ＺｎＯ母体接合は、Ｚｎ表面でのＺｎの酸化とＺｎＯ表面で
の酸素の減少とに関連した電位によって逆にバイアスがかかる。しかしながら、
重要なストカスティック電圧揺らぎが生ずる。この電圧揺らぎは、接合が順バイ
アスになるようにする。順方向にバイアスを付与したとき、接合での電子移動は
増加し、Ｚｎの酸化と酸素の還元が加速される。効果的に、局所的腐食の陽極と
陰極間の短絡が生じ、腐食はエンハンスされる。
【０００９】 リッフェの特許は、腐食防止システムの電気化学回路における固定値キャパシ
タの付属器を開示している。しかしながら、与えられた構造において、キャパシ
タンスのレベルを制御する方法はないし、有効に腐食を防止するのに要するキャ
パシタンスのレベルを決定する方法もない。システムのオーバーキャパシタンス
を有効に用いることも必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の一の目的は、導電性構造に耐食性を付与する半導体コーティ
ングを提供することである。
【００１１】 本発明の他の目的は、金属構造の唯一の特性に対して微細に調整された腐食か
ら導体金属構造を保護する方法を提供することである。
【００１２】 本発明の他の目的は、半導体技術を用いかつ外部陽極、電解質、電流のいずれ
も用いない腐食から導電性構造の腐食を防止する方法を提供することである。
【００１３】 本発明の他の目的は、導体を腐食から保護するシステムであって、必要な最小
限のシステムメンテナンスによって長期間の保護を提供するシステムを提供する
ことである。
【００１４】 これら及び他の目的は、半導体コーティング及びそれに関連する電子工学的シ
ステムの開示によって実現されるものである。ここで、このシステムは、半導体
コーティングがされた導電性構造における電圧揺らぎを単にフィルタリングする
ことによって作動でき、そのシステムを用いる方法は以下の段階： 半導体コーティングによって導電性構造をコーティングする段階であって、前
記のコーティングされる構造には固定電子フィルタを有するものである段階と、 前記固定電子フィルタを有する前記コーティングによって生成したノイズをモ
ニターする段階と、 前記コーティングによって生成したノイズを最小にするのに必要な耐食性フィ
ルタ応答を決定するために、前記コーティングに接続された調整フィルタを用い
る段階と、 前記調整フィルタを、少なくとも前記耐食性フィルタ応答のフィルタ応答を有
する受動フィルタ若しくは能動フィルタに置換する段階と、を備える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のさらなる真価と多くの利点は、添付図面を参照することによって、以
下の詳細な説明を参照してよりよく理解されるだろう。
【００１６】 本発明は、腐食に弱い導電性構造に対する腐食を防止する方法であって、半導
体コーティングによって導電性構造をコーティングする段階と、それによってコ
ーティングされた構造を固定電子フィルタに接続する段階と、システムによって
生成された腐食ノイズをモニターする段階と、腐食ノイズを最小にするのに要す
るフィルタ応答を決定する段階とをを備えている（本発明の範囲内では、“腐食
ノイズ”との語は、ガルバニック腐食プロセスによって生ずる電圧揺らぎを説明
するために用いる）。一の実施形態では、本発明は、コーティングされた構造に
よって生成されたノイズを最小にするのに要するフィルタ応答を決定するために
、調整フィルタを用いてフィルタ応答を調整し、次いで、調整フィルタを少なく
とも決定された耐食性フィルタ応答を有する受動電子フィルタで置換することを
備える。他の実施形態では、本発明は、調整フィルタを、能動電子フィルタで置
き換え、モニターシステムはノイズを連続的にモニターし、システムにおける揺
らぎを最小にするためにフィルタ応答を自動的に調整する。
【００１７】 本発明は、半導体コーティングを電子フィルタに結合することによって腐食ノ
イズを最小にする。電子フィルタは、所定の周波数でノイズの減少のレベルとし
て本発明の範囲内で定義されたフィルタ応答を有する。上述したように、フィル
タは受動ローパスＲＣフィルタ若しくは能動フィルタであってもよい。それぞれ
の場合に、フィルタは電圧揺らぎを最小にする。そして、半導体コーティングに
存在する接合は逆のバイアスを維持する。半導体コーティングにおいて陽極領域
から陰極領域への時間平均電子流は減少し、コーティングは効果的に不活性にさ
れる。
【００１８】 能動ローパスＲＣフィルタは本質的にキャパシタ及び抵抗器である。本システ
ムの場合には、半導体コーティングは、ＲＣフィルタを実現するキャパシタを有
する抵抗器としていくらか作用する。適当な能動フィルタには、限定的でないが
、バターワースフィルタ、ベッセルフィルタ、サレン・キーフィルタを含まれる
。この能動フィルタは購入可能であり、及び／又は、当業者に容易に準備可能で
ある。この能動フィルタは基本的にはキャパシタを有するオペアンプフィルタで
ある。好適には、本発明のフィルタの主要なコンポーネントはキャパシタであり
、ここで、フィルタ応答は所定の周波数のノイズを低減るのに要するキャパシタ
ンスに関連する。
【００１９】 本発明のノイズの測定態様は、特定の応用に対するシステムの設計を精密に調
整するのに用いられるものである。測定されたノイズをもとに、必要なフィルタ
特性及びフィルタのシステムへの取付位置が決定でき、航空母艦若しくは長距離
の橋のような非常に大きな構造においてさえ、構造の全表面にわたっての確かな
腐食防止を改善できる。本発明では、コーティングされた表面と低ノイズ・高イ
ンピーダンス参照（基準）電極との間の電圧揺らぎをモニターする。適当な高イ
ンピーダンス参照電極は、例えば、飽和カロメル電極若しくは飽和硫酸塩電極か
ら準備することができる。この目的に対して適当な購入可能な高インピーダンス
参照電極は、ベックマン・インスツルメント若しくはコーニングのような様々な
カタログ装備会社から手に入れることが可能である。ノイズは、電圧揺らぎを示
すために、オシロスコープを用いることによってこれらの電極を用いてモニター
することができる。また、電極から得られたデータは、アナログ−デジタルコン
バータを有するＰＣコンピュータに格納され、その結果のデータを高速フーリエ
変換（ＦＦＴ）分析若しくは最大エントロピー法（ＭＥＭ法）のような時系列分
析プログラムを用いて分析することによって分析され、格納される。これらの方
法は、所望の実時間及び時間遅れのいずれの結果をも提供する。このような方法
を用いることによって、フィルタ応答のレベルの決定及びオシロスコープ上にほ
とんど平坦なラインを生成するのに要するフィルタの配置が可能となる（例えば
、ノイズを最小にする）。これによって、構造の単一の位置で、又は、より精密
な制御のために構造表面の複数の位置で行うことが可能となる。電子フィルタ特
性及びフィルタ取付位置は、測定された電圧揺らぎを最小にし、コーティングの
不活性化を最大にするように調整することができる。究極の結果は、所望の構造
タイプに対して腐食防止システムの寿命の劇的な増加である。これによって、腐
食ノイズの低減によって生じ、半導体コーティングの犠牲腐食を劇的に減少する
。
【００２０】 本発明はまた、興味深い特性のアレイを提供するために、種々の導電性基板を
用いて使うことができる半導体コーティングに関係する。本発明の半導体コーテ
ィングはいかなる半導体コーティングでもよく、限定するわけでないが、（ａ）
ｎ型及びｐ型半導体領域（ドメイン）の両方を有する半導体コーティング、（ｂ
）金属−半導体接合を有する半導体コーティング、（ｃ）イオン伝導体−半導体
接合を有する半導体コーティング、（ｄ）金属−半導体−イオン伝導体接合を有
する半導体コーティング、（ｅ）半導体−絶縁体−半導体接合を有する半導体コ
ーティング、及びそれらの組合せを有する半導体コーティングでもよい。本発明
の半導体コーティングは、種々の最終用途で用いることができる。それらの最終
用途の中の主要なものは、導電性構造の腐食の防止である。導電性構造の腐食を
防止する本システムは： （ａ）導電性構造の表面の少なくとも一部に電気的に接触する半導体コーティ
ングと； （ｂ）腐食ノイズをフィルタリングする手段であって、電池若しくは他の電源
のような電子溜まりと、コーティングされた導電性基板に接続されたキャパシタ
のようなフィルタとを備えたフィルタリング手段と；を備えたものであり、腐食
防止法の開示には、 １）導電性構造の外側面を清浄にする段階と； ２）本発明の半導体コーティングによって外側面をコーティングする段階と； ３）電子フィルタを用いてシステムの腐食ノイズを最小にする段階と；を備え
る。
【００２１】 本発明の方法及びシステムについてのキーは、（限定的ではないが、基板とコ
ーティングとフィルタコンポーネントを含む）全システムにより生成される腐食
ノイズの測定、及び、電子フィルタの適用によってノイズを最小にすることであ
る。
【００２２】 腐食及び付着防止の実施形態では、本システムは２つの独立なコンポーネント
は、（１）半導体コーティングと、（２）コーティングが塗布される導電性構造
に正味で負のバイアスを付与する手段とを備える。通常、半導体コーティングは
、導電性表面を清浄にした後にその表面に、好適には、金属表面用の商業的なブ
ラスト仕上げに対するグリッドブラストによって、若しくは、非金属導電性構造
に対する同等のプロセスによって塗布される。導電性表面がグリッドブラスト若
しくは同等の方法によって清浄化されると、表面は深さで0.1ミルから数ミルの
多くの溝若しくはぎざぎざを有する。本発明の半導体コーティングは、清浄化プ
ロセスから形成されるピットの深さよりも大きな少なくとも2ミルの深さで塗布
すべきであり、好適には2〜10ミルの厚さ、さらに好適には7〜9ミルの厚さで塗
布するべきである。大きなピットのない滑らかな面では、コーティングはシステ
ムの性能に有害に影響を与えることなく、下は約0.5ミルまでの厚さで付与する
ことが可能となる。
【００２３】 本発明の方法及びシステムを用いて保護できる構造は、腐食されやすい導電性
材料であってもよい。好適には、構造は鉄金属の金属構造若しくは非鉄導電性金
属である。典型的な金属は、限定的ではないが、鉄や鋼鉄やアルミニウムである
。
【００２４】 本発明の半導体コーティングは、金属酸化物が存在する若しくは存在しない金
属若しくは金属合金のコーティングであるのが好ましい。最も好適な実施形態で
は、コーティングはＺｎ／ＺｎＯ系である。金属若しくは金属合金は、それ単体
で、若しくは、適当なコーティングバインダーと組み合わせて用いることができ
る。コーティングバインダーは、ケイ酸ソーダ、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸リ
チウムのような種々の珪酸塩バインダーを含む。コーティングにおける金属若し
くは金属合金は、保護される導電性材料より高い酸化電位を有しなければならな
い。多くの金属に対する標準的な電極電位が周知であり、種々の異なる金属に対
して以下のようである。（水素電極に対して）標準電極還元電位
【表１】 （出典：ＣＲＣの化学と物理のハンドブック、第６０版、ロバート・ウィースト
編集、ＣＲＣプレス、ボカレートン、フロリダ州、１９７９年）
【００２５】 本発明のシステム及び方法のコーティングは保護される導電性材料に対して犠
牲的であるので（腐食ノイズが最小になったときに、犠牲は最小になるが）、コ
ーティングに含まれる金属を決定するとき、保護される導電性材料より負である
標準の電極電位を有する金属を選択するのが重要である。例えば、鉄（鋼鉄に存
在する）を保護するために、コーティングには、ＺｎやＴｉや-0.44より負の標
準電極電位を有する他の金属を用いることができる。アルミニウム（-1.68）の
ような負の大きな電極電位を有する金属を保護するとき、（Ｚｎのような）負が
小さい電極電位を有する金属と、（Ｍｇのような）負が大きい電極電位を有する
金属とを組み合わせた合金を用いることが容認できる。この合金は必要な犠牲的
な性質を有するコーティングを提供する一方、Ｍｇのような高い負の電極電位金
属だけを含むコーティングを用いて極端な酸化の回避が生ずる。高い負の電極電
位金属を上述のバインダーのうちの一つに組み合わせることによって、コーティ
ングが非常に速く犠牲的になることを回避することも可能となる。２つの金属の
合金の代わりに、さらに負が大きい電極電位金属をシリケート（珪酸塩）バイン
ダーの対イオンとして組み込むことができる。
【００２６】 好適な実施形態では、本発明の半導体コーティングは、本願明細書に参考とし
て組み込んでいるシュートの米国特許第３，６２０，７８４号、リッフェの米国
特許第５，３５２，３４２号、若しくは、リッフェの米国特許第５，００９，７
５７号に開示されたのと同じコーティングであってもよい。無機亜鉛コーティン
グの基本成分は、シリカと酸素と亜鉛である。液状の形では、それらは、ケイ酸
ソーダのような金属珪酸塩、若しくは、エチル珪酸塩のような有機珪酸塩の比較
的小さな分子である。これらの本質的にモノマーの材料は、無機亜鉛コーティン
グの全てに対して基本膜形成要素若しくはバインダーであるシリカ−酸素−亜鉛
構造に架橋される。本発明で使用される適当な無機亜鉛コーティングは、種々の
購入可能なアルキル珪酸塩若しくはアルカリ加水分解珪酸塩タイプである。一の
このような購入可能なコーティングは、カルボライン社で製造されるカルボジン
クＤ７ＷＢTMである。
【００２７】 本発明のコーティングは、Ｓｎ／ＳｎＯのようなコーティングに組み込まれる
付加ｎ型半導体を含むことも含むことができる。また、コーティングに、コーテ
ィングの伝導度を増大するためにＡｌ若しくはＧａのような金属を、又は、コー
ティングの伝導度を低減するために1-5％のＬｉをドーピングしてもよい。本発
明のコーティングにおける金属／金属酸化物界面（Ｚｎ／ＺｎＯ）は、電気化学
システムにおいてダイオードとして作用する。コーティングは、ダイオードとし
て作用する多くの微小領域を含む。コーティングによって生成した腐食ノイズの
ために、ダイオードは、コーティングにおける微小領域の導電性電位における揺
らぎのために、周期的にスイッチをオン・オフする。導電性電位の揺らぎ及びダ
イオードのスイッチングは、コーティングを犠牲的に腐食する。コーティングの
伝導度をＬｉ等でドーピングによって低下することによって、ダイオードのスイ
ッチング電位をノイズ揺らぎ曲線における最小点以下に下げることが可能となる
。これによって、コーティングの犠牲腐食は最小になるが、保護される構造の導
電性材料は依然として保護する。
【００２８】 導電性表面に対して半導体コーティング材料を適当に選択することによって、
従来の受動バリアと新規な能動バリアの両方を実現することができる。
【００２９】 好適な実施形態では、本発明のコーティングの亜鉛ダストは金属−半導体接合
を形成し、その接合は、亜鉛金属と亜鉛酸化物との界面であって、亜鉛酸化物が
ｎ型半導体である。
【００３０】 実現されたコーティングの好適な実施形態を模式的に図１に示す。図１は、本
発明の好適な亜鉛／亜鉛酸化物／ケイ酸塩コーティング（４）の多孔性の性質を
示している。亜鉛粒子（１）は、不溶解性金属ケイ酸塩バインダー（３）によっ
て囲繞された種々の酸化物が被覆された粒子を有する亜鉛酸化物層（２）によっ
て被覆されている。コーティングと構造金属の間の界面（５）では、鋼鉄構造の
場合には不溶解性鉄ケイ酸塩層である不溶解性金属ケイ酸塩層がある。
【００３１】 本発明の導電性構造は腐食からの保護が必要な導電性構造であり、金属構造と
非金属構造の両方を含むものであってよい。このような金属構造の例には、船、
飛行機、自動車、戦車、金属車体部、橋、列車結合機構、容器、パイプ、金属タ
ワー、及び、生体装置のような小さめの構造が含まれる。金属車体部の例として
は、自動車、飛行機、列車、戦車のような軍用陸上車両、船等の海上車両のよう
な車両の金属部を含む。容器の例としては、精製所の容器、貯蔵サイロ、貯蔵瓶
がある。非金属導電性構造の例としては、導電性コンクリート構造や導電性高分
子構造を含む。腐食プロセスは非金属導電性構造にも影響を与え、本発明によっ
てそれを最小にすることもできる。導電性コンクリートは、飛行機滑走路を浮遊
させる準備用の材料として提案されてきた。本発明のシステムは、コンクリート
の腐食を防止するのに役立ち、コンクリート構造の寿命及び構造保全性（struct
ural integrity）を延ばす。
【００３２】 本発明で得られる一の重要な利点は、半導体コーティングの犠牲腐食を最小に
することによって、コーティングの寿命を従来のコーティング保護システムの寿
命より何倍にも延長されることである。これは陰極電流の付与を介して水の存在
下で達成できるが、それには実質的な電流が必要であり、制御は非常に難しい。
本発明の方法はコーティングの内部へ作用し、それによって、腐食媒体が空気か
ら凝結した水以外ではない雰囲気腐食を防止する。これによって、強度が増大す
るように付与される設計が付随して増加する腐食しやすい領域を有する現代船の
内部面のような表面を保護する際、及び、自動車部品、橋、飛行機及び列車を保
護する際に非常に重要となる。
【００３３】 他の好適な実施形態では、凝結が高い塩水の含有量のために非常に腐食性が高
く、同時に、陰極保護システムが機能するのには不十分な湿気である現代船の内
部面において、本発明の方法及びシステムを使用することである。本発明のノイ
ズフィルタなしで、コーティングにおける亜鉛は、船底の湾曲部への凝結の流れ
によって迅速に浸みだし、腐食される。しかしながら、本発明に対応するノイズ
フィルタの金属基板にの応用の際に、この浸みだしは効果的に止められる。
【００３４】 また、船の基板鋼鉄上のノイズフィルタの使用によっては、船内での電球をオ
ンにするより船のエレクトロニクスに対して大きな妨害はなく、また、それは敵
検出装置に検出可能信号を与えるものでもない。というのは、ノイズフィルタは
、電池若しくは他の電子源を利用するものでさえ、コーティングを感知できる程
度に超えて放射する場を生成しないからである。亜鉛の吸収特性は周知であり、
ＥＭ遮蔽及びエレクトロニクス囲みのためにしばしば使用される。本発明のシス
テムが付加される沿岸用構造から測定可能なＥＭ放射もない。
【００３５】 本発明の固定電子フィルタは、キャパシタに対して逆のバイアスを維持するた
めに取り付けた電子溜まりを有するキャパシタとして作用する。固定電子フィル
タは、従来の電源、例えば電池のような直流（ＤＣ）電源手段、例えば、１２ボ
ルト電池と、太陽電池と、交流（ＡＣ）電源手段との組合せであるのが好ましい
。このコンポーネントは本記載においては“電源”を用いているが、本発明のシ
ステムにおいては電流も電圧もないことに留意されたい。従って、電源の名称は
単に便宜的なもので、電子の流れを意味することは意図していない。完全な回路
が使用可能ならば、用いる電源手段は、好適には0.5〜30Ｖ、さらに好適には10
〜20Ｖを付与するのに十分であるのが好ましい。固定電子フィルタ（例えば、電
源及びキャパシタ）は、コーティングされた導電性基板、すなわち基板かコーテ
ィングのいずれかに接続可能である。好適な実施形態では、本発明の電源手段は
、保護される導電性構造に直接結合された負の電極を有する。電源手段の正の電
極は、フィルタ／キャパシタの方法によって導電性構造、負の電源結合から離間
した構造の一部に、結合される。本発明は、電極間の距離が増大するほど落ちる
電流の生成に依存しないので、正及び負の電極が互いに接触しない限り、電極間
の距離は重要ではない。正の電極接続は、好適には、負の電極接続の位置から0.
01ｍから30ｍの構造上の位置に、さらに好適には、負の電極接合の位置から5ｍ
から10ｍの構造上の位置に行われる。
【００３６】 本発明の方法は、システムの寿命を延ばすものである。従来の陰極保護システ
ムにあるように、周期的にモニターしかつ制御する電流も電位もない。さらに、
本発明のシステムは、浸漬された陰極保護システムに生じ得るように、制御しき
れなくなったり、支持構造に深刻なダメージを与えたりする可能性がない。コー
ティングの寿命の唯一の有効な減少は、風雨により摩耗からくることになる。コ
ーティングの耐摩耗性はメッキされたものよりよいので、コーティングの寿命は
数１０年の範囲に延びる。
【００３７】 また、能動フィルタと、ノイズ揺らぎを連続してモニターし、フィルタ応答及
びカットオフ周波数のようなフィルタ特性を調整するモニタリングシステムとを
用いると、コーティング寿命は、時間の経過による腐食の増加のために、犠牲損
失率の増大を防止することによって延ばすことができる。
【００３８】 図２は、本発明のシステムを図示する等価な回路図を示している。回路におい
て、符号１０はソルーション抵抗（Ｒｓ）であり、符号１１及び１２はそれぞれ
、陽極（Ｅａ）及び陰極（Ｅｃ）でのガルバニック電極電位である。回路におけ
るノイズ源（Ｅｎ）は符号１３で示した。陽極（Ｅａ）及び陰極（Ｅｃ）のファ
ラデーインピーダンスはそれぞれ符号１４及び１５で示した。Ｚｎ／ＺｎＯ境界
での金属−半導体接合はダイオード（Ｄ）１６で示した。ノイズフィルタ（Ｆ）
、すなわち、能動若しくは受動フィルタのいずれかは符号１７で示した。
【００３９】 明らかに、本発明の多くの修正及び変形が前述の観点で可能である。従って、
クレームの範囲内で、本発明が特に記載されたもの以外に応用してもよいことは
理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な実施形態のＺｎ／ＺｎＯ接合の概略模式図であ
る。
【図２】 本発明のシステムを説明するための等価回路図である。
【符号の説明】
１ 亜鉛粒子 ２ 亜鉛粒子上の亜鉛酸化物層 ３ 不溶解性金属ケイ酸塩バインダー ４ 亜鉛ケイ酸塩コーティング ５ 不溶解性鉄ケイ酸塩層鋼鉄界面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4K044 AA02 AA06 AB10 BA01 BA02 BA10 BA12 BA14 BB01 BC02 BC14 4K060 AA10 BA01 BA19 BA43 CA11 CA21 EA01 EA02 EA06 EA11 EA17 EB01 EB05 FA03 4K062 AA01 BA01 BA08 BA14 EA04 FA01 FA02 FA03 FA04 FA12 FA16 GA01

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 腐食環境に接触する導電性構造の腐食を防止する方法であ
    って、 （ａ）半導体コーティングを用いて導電性構造をコーティングし、コーティン
    グされた導電性構造に接続された電子フィルタを備える段階と； （ｂ）コーティングされた導電性構造によって発生する腐食ノイズをモニタし
    、前記電子フィルタのフィルタ特性を調整して腐食ノイズを最小にする段階と、 を備えた方法。
  2. 【請求項２】 前記電子フィルタが電源とキャパシタとを備えた請求項１
    に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記のモニター・調整段階（ｂ）を、能動フィルタとモニ
    タリング手段とを連続して用いて実施する請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記電子フィルタが複数のキャパシタを備え、前記段階（
    ｂ）が前記導電性構造上の複数の前記キャパシタのそれぞれの配置を決定するこ
    とを備える請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記導電性構造が金属導電性構造である請求項１に記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 前記金属導電性構造が、鉄金属及び導電性非鉄金属から成
    る群から選択された金属である請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記金属が鋼鉄である請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記金属がアルミニウムである請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 橋部材、列車接続機構、精製機、容器、金属タワー及び導
    電性コンクリート構造から成る群から選択された請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記半導体コーティングがｐ型及びｎ型半導体領域のい
    ずれをも含む請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記半導体コーティングが、金属−半導体接合を含む請
    求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記半導体コーティングが、イオン伝導体−半導体接合
    を含む請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記半導体コーティングが、金属−半導体−イオン伝導
    体接合を含む請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記半導体コーティングが、半導体−絶縁体−半導体接
    合を含む請求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記半導体コーティングが、金属／金属酸化物／ケイ酸
    塩コーティングである請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記金属／金属酸化物／ケイ酸塩コーティングが、亜鉛
    ／亜鉛酸化物／ケイ酸塩コーティングである請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記亜鉛／亜鉛酸化物／ケイ酸塩コーティングが、乾式
    コーティングをもとに、80〜92重量％の量の亜鉛を備えた請求項１６に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記亜鉛／亜鉛酸化物／ケイ酸塩コーティングは、乾式
    コーティングをもとに、85〜89重量％の量の亜鉛を備えた請求項１７に記載の方
    法。
  19. 【請求項１９】 前記金属／金属酸化物／ケイ酸塩コーティングが、Ｚｎ
    、Ｔｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣｓから成る群から選択された金属
    を備えた請求項１５に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記金属／金属酸化物／ケイ酸塩コーティングは、Ｚｎ
    、Ｔｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣｓから成る群から選択された一又
    は二以上の金属とその群から得られた一又は二以上の金属酸化物との混合物を備
    えた請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記半導体コーティングが、一又は二以上のドーパント
    を備えた請求項１９に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 導電性構造の腐食を防止するシステムであって： （ａ）半導体コーティングと； （ｂ）固定電子フィルタと； （ｃ）腐食ノイズモニタリングシステムと； （ｄ）調整可能フィルタと； を備えたシステム。
  23. 【請求項２３】 前記腐食ノイズモニタリングシステムは、高インピーダ
    ンス参照電極とオシロスコープとを備えた請求項２２に記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 前記調整可能フィルタが、手動調整可能フィルタと能動
    フィルタとから成る群から選択された請求項２２に記載のシステム。
  25. 【請求項２５】 前記半導体コーティングが、ｐ型及びｎ型半導体領域の
    いずれをも含む請求項２２に記載のシステム。
  26. 【請求項２６】 前記半導体コーティングが、金属−半導体接合を含む請
    求項２２に記載のシステム。
  27. 【請求項２７】 前記半導体コーティングが、イオン伝導体−半導体接合
    を含む２２に記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 前記半導体コーティングが、金属−半導体−イオン伝導
    体接合を含む請求項２２に記載のシステム。
  29. 【請求項２９】 前記半導体コーティングが、半導体−絶縁体−半導体接
    合を含む請求項２２に記載のシステム。
  30. 【請求項３０】 前記半導体コーティングが、金属／金属酸化物／ケイ酸
    塩コーティングである請求項２２に記載のシステム。
  31. 【請求項３１】 前記金属／金属酸化物／ケイ酸塩コーティングが、亜鉛
    ／亜鉛酸化物／ケイ酸塩コーティングである請求項３０に記載のシステム。
  32. 【請求項３２】 前記亜鉛／亜鉛酸化物／ケイ酸塩コーティングが、乾式
    コーティングをもとにして、80〜92重量％の量の亜鉛を備える請求項３１に記載
    のシステム。
  33. 【請求項３３】 前記亜鉛／亜鉛酸化物／ケイ酸塩コーティングは、乾式
    コーティングをもとにして、85〜89重量％の量の亜鉛を備える請求項３２に記載
    のシステム。
  34. 【請求項３４】 前記金属／金属酸化物／ケイ酸塩コーティングは、Ｚｎ
    、Ｔｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣｓから成る群から選択された金属
    を備える請求項３０に記載のシステム。
  35. 【請求項３５】 前記金属／金属酸化物／ケイ酸塩コーティングは、Ｚｎ
    、Ｔｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣｓから成る群から選択された一又
    は二以上の金属とその群から得られた一又は二以上の金属酸化物との混合物を備
    えた請求項３４に記載のシステム。
  36. 【請求項３６】 前記半導体コーティングは、一又は二以上のドーパント
    を備えた請求項３４に記載のシステム。
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