JP2005290441A

JP2005290441A - 黒皮鋼材の耐食性向上方法

Info

Publication number: JP2005290441A
Application number: JP2004105006A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kage; 勇鹿毛; Tsutomu Komori; 務小森
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】表面スケールの除去や下地処理を不要とし、黒皮鋼材のままの使用であっても所望の耐食性を奏する、黒皮鋼材の耐食性向上方法を提供することを目的とする。
【解決手段】黒皮鋼材をリン酸イオンを含む溶液に浸漬する工程と、該浸漬する工程の後、前記黒皮鋼材を乾燥する工程とを有し、該黒皮鋼材の表面スケールに生じている亀裂部にリン酸塩皮膜を形成することを特徴とする。また、浸漬に代えて、リン酸イオンを含む溶液を噴霧または塗布する。さらに、前記リン酸イオンを含む溶液が１０〜８０℃で、濃度１〜３０％のリン酸イオンを含み、また、前記リン酸イオンを含む溶液がリン酸カルシウム溶液（ＣａＨＰＯ₄）またはリン酸マグネシウム溶液（ＭｇＨＰＯ₄）であることを特徴とする。

Description

本発明は、鉄鋼材料、特に、熱間圧延ままで表面が酸化物層（本発明において「表面スケール」と称す）によって覆われている鉄鋼材料（本発明において「黒皮鋼材」と称す）の耐食性を向上するための「黒皮鋼材の耐食性向上方法」に関する。なお、本発明における黒皮鋼材とは、厚鋼板、薄鋼板、形鋼、鋼管、棒鋼、鋼線等を含むものである。

従来、建築・土木用途などに用いられる黒皮鋼材は1次保管時、倉庫など屋根のある場所で一部は保管されるものの、屋外で野積みされることが多い。特に、屋外で保管された鋼材は錆が発生し、著しく外観を損なう上、無塗装でコンクリート中に埋めて使用する場合には、コンクリート密着性が低下したりする。このような錆発生による外観劣化は屋内でも長期保管されることによってたびたび生じる。
一方、塗装して使用する場合には、塗装密着性ならびに塗装後耐食性を向上させる目的で塗装前処理としてショットブラスト等による黒皮除去処理を施す。保管時に錆が発生していても、このとき錆が落とされてしまうので、直接問題とはならない。塗装密着性を向上させる目的で「下地処理」としてりん酸処理が施される場合があった。該下地処理としては、亜鉛めっきを施すものや亜鉛等の微粒子をショットブラストするものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６２−８３４７７号公報（２−３頁）

しかしながら、前記耐食性向上方法は、黒皮鋼材の表面スケールを除去した地鉄表面に対して処理されるものであるため、該除去のための作業が発生するという問題があった。また、該除去が不完全な部位においては塗装後の耐食性が向上しないという問題があった。さらに、該除去の後で所定の下地処理のための作業が発生するという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためのものであり、表面スケールの除去や下地処理を不要とし、黒皮鋼材のままの使用であっても所望の耐食性を有する「黒皮鋼材の耐食性向上方法」を提供することを目的とする。

（１）本発明の黒皮鋼材の耐食性向上方法は、黒皮鋼材をりん酸イオンを含む溶液に浸漬する工程と、該浸漬する工程の後、前記黒皮鋼材を乾燥する工程とを有し、
該黒皮鋼材の表面スケールに生じている亀裂部にりん酸塩皮膜を形成することを特徴とする。なお、りん酸イオンとは、（ＰＯ₄）^3-、（ＨＰＯ₄）^2-、または（Ｈ₂ＰＯ₄）^-をいう。

（２）また、黒皮鋼材にりん酸イオンを含む溶液を噴霧または塗布する工程と、該噴霧または塗布する工程の後、前記黒皮鋼材を乾燥する工程とを有し、
該黒皮鋼材の表面スケールに生じている亀裂部にりん酸塩皮膜を形成することを特徴とする。

（３）さらに、前記りん酸イオンを含む溶液が、１０〜８０℃で、濃度０．１〜３０％のりん酸イオンを含むことを特徴とする。

（４）さらに、前記りん酸イオンを含む溶液が、りん酸カルシウム溶液（ＣａＨＰＯ₄）またはりん酸マグネシウム溶液（ＭｇＨＰＯ₄）であることを特徴とする。

したがって、本発明の黒皮鋼材の耐食性向上方法によれば、黒皮鋼材の表面スケールに生じている亀裂部にりん酸塩皮膜を形成されるから、耐食性が向上する。また、黒皮鋼材の表面スケールを除去する作業が発生しないから、工程が簡素になり製造コストの低減を図ることができる。さらに、実施工に際しては、黒皮のままの屋外使用が可能になると共に、耐食性の向上により電着塗装やコンクリートとの密着性が低下することがない。

本発明の実施形態に係る黒皮鋼材の耐食性向上方法は、黒皮鋼材をりん酸イオンを含む溶液に浸漬する工程と、該浸漬する工程の後、前記黒皮鋼材を乾燥する工程とを有している。
すなわち、熱間圧延された黒皮鋼材は、脱脂や予熱をすることなく、前記溶液に浸漬されるものである。なお、黒皮鋼材の表面スケールは種々の酸化物（酸化性や導電性を具備または不備のもの等）から構成され、それぞれ温度に対する線膨張係数が相違している。このため、熱間圧延後の冷却過程において、様々な亀裂が発生している。したがって、前記浸漬によって、前記亀裂には前記溶液が侵入することになる。

そして、前記亀裂に前記溶液が侵入している黒皮鋼材は、前記亀裂にりん酸塩皮膜が生成されることになる。すなわち、地鉄表面がりん酸塩皮膜によって覆われることにより耐食性が格段に向上する。
よって、前記亀裂の底部において地鉄表面が露出することなく、また、前記亀裂の底部への水侵入が効果的に防止されるから、前記黒皮鋼材の耐食性が格段に向上する。また、該耐食性の格段の向上によって、前記黒皮鋼材を黒皮ままで使用した場合であっても錆の発生が抑えられるから、コンクリートや電着塗装の密着性が低下することがない。また、前記工程が簡素であって、特別の装置を必要としないから、低コストで高い耐食性を奏する耐食性向上方法が得られる。

なお、前記浸漬は、前記亀裂に前記溶液を侵入させることを目的とするものであるから、該目的を満たす限り、前記溶液を噴射（スプレー）したり塗布（刷毛塗り）したりしてもよい。

表１および表２は本発明の実施形態に係る黒皮鋼材の耐食性向上方法における耐食性向上効果を示すものであって、表１は塩類の種類による耐食性向上効果、表２はりん酸イオンを含む塩類の濃度等を変更した場合の耐食性向上効果である。
耐食性は、２８日間の屋内暴露および屋外暴露（広島県福山市にて、平成１５年１２月）後の表面状況を観察して判断した。表中、二重丸（◎）は錆の発生がほとんどなくて熱間圧延後の光沢のある黒皮が残っているもの、一重丸（○）は軽度の錆が発生しているもの、三角（△）は錆が略全面に発生しているもの、バツ（×）は錆が密集しているものを示す。

表１において、比較例１は無処理のものである。また、比較例２〜５はりん酸イオンを含まない塩類に、実施例１〜６はりん酸イオンを含む塩類に、それぞれ濃度１０％で温度５０℃の溶液に５秒間浸漬したものである。さらに、実施例７、８はりん酸イオンを含む塩類について、それぞれ濃度１０％で温度２０℃の溶液を１５秒間スプレーしたものである。
表１より、りん酸イオンを含む塩類に浸漬した実施例１〜６には耐食性向上効果が認めれて、特に、実施例１（ＭｇＨＰＯ₄）および実施例３（ＣａＨＰＯ₄）は耐食性向上効果が顕著である。
また、りん酸イオンを含む塩類をスプレーした実施例７（ＭｇＨＰＯ₄）および実施例８（Ｍｇ₃（ＰＯ₄）₂）にも耐食性向上効果が認められる。なお、実施例７には実施例１程の顕著な耐食性向上効果が表れないことから、前記条件の範囲においては、スプレーするよりも浸漬する方が耐食性向上効果が大きいと考えられる。

表２において、りん酸イオンを含む塩類に浸漬した実施例１１〜２７およびりん酸イオンを含む塩類をスプレーする実施例２８〜３０の何れにおいても耐食性向上効果が認めれれる。特に、ＣａＨＰＯ₄を含む実施例１７〜２２およびＭｇＨＰＯ₄を含む実施例２４〜２７では耐食性向上効果が顕著である。
なお、ＣａＨＰＯ₄を含む実施例１６〜２０およびＭｇＨＰＯ₄を含む実施例２３〜２７は、濃度を０．０５％〜３０％の範囲で段階的に変更して５０℃溶液に５秒間浸漬したものであるが、それぞれ、濃度が０．０５％であれば耐食性向上効果が認められ、濃度が０．１％以上であれば耐食性向上効果が顕著になっている。

また、実施例１９(表１のＣａＨＰＯ₄を含む実施例３に同じ）と実施例２１、２２を比較すると、濃度が１０％である限り液温度の相違にかかわらず顕著な耐食性向上効果が認められる。なお、処理温度が８０℃を超えると液が飽和状態となって、ＣａＨＰＯ₄の未溶解分が鋼材表面に析出して白い粉を吹き、外観を損なうため、８０℃以下にすることが好ましい。

また、Ｍｇ₃（ＨＰＯ₄）₂を含む実施例１２、２８〜３０において、濃度０．０５％の２０℃溶液に僅か１．５秒間浸漬した実施例１２および濃度０．３％の２０℃（室温に同じ）溶液を１５秒間スプレーした実施例１８の双方に、濃度１０％の５０℃溶液に５秒間浸漬した実施例５（表１）と略同じレベルの耐食性向上効果が認められる。
さらに、Ｍｇ₃（ＨＰＯ₄）₂の濃度を３０％にしてスプレーした実施例３０では、温度が２０℃でありながら、濃度１０％の５０℃溶液に５秒間浸漬した実施例５（表１）よりも屋内の耐食性向上効果が優っている。

以上のように本発明によれば、黒皮鋼材の表面スケールに生じている亀裂部にりん酸塩皮膜が形成されるから、板、管、棒等の各種形態の黒皮鋼材における耐食性向上方法として広く利用することができる。

Claims

黒皮鋼材をりん酸イオンを含む溶液に浸漬する工程と、
該浸漬する工程の後、前記黒皮鋼材を乾燥する工程とを有し、
該黒皮鋼材の表面スケールに生じている亀裂部にりん酸塩皮膜を形成することを特徴とする、黒皮鋼材の耐食性向上方法。
黒皮鋼材にりん酸イオンを含む溶液を噴霧または塗布する工程と、
該噴霧または塗布する工程の後、前記黒皮鋼材を乾燥する工程とを有し、
該黒皮鋼材の表面スケールに生じている亀裂部にりん酸塩皮膜を形成することを特徴とする、黒皮鋼材の耐食性向上方法。
前記りん酸イオンを含む溶液が、１０〜８０℃で、濃度０．１〜３０％のりん酸イオンを含むことを特徴とする請求項１または２記載の、黒皮鋼材の耐食性向上方法。
前記りん酸イオンを含む溶液が、りん酸カルシウム溶液（ＣａＨＰＯ₄）またはりん酸マグネシウム溶液（ＭｇＨＰＯ₄）であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の、黒皮鋼材の耐食性向上方法。