JP2009275257A - Optically and cathodically corrosion-protecting agent, and metal material coated with optically and cathodically corrosion-protecting agent - Google Patents

Optically and cathodically corrosion-protecting agent, and metal material coated with optically and cathodically corrosion-protecting agent Download PDF

Info

Publication number
JP2009275257A
JP2009275257A JP2008127273A JP2008127273A JP2009275257A JP 2009275257 A JP2009275257 A JP 2009275257A JP 2008127273 A JP2008127273 A JP 2008127273A JP 2008127273 A JP2008127273 A JP 2008127273A JP 2009275257 A JP2009275257 A JP 2009275257A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal material
corrosion
photocatalyst
photocathode
titanium peroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008127273A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5410035B2 (en
Inventor
Katsuyuki Nakano
勝之 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2008127273A priority Critical patent/JP5410035B2/en
Publication of JP2009275257A publication Critical patent/JP2009275257A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5410035B2 publication Critical patent/JP5410035B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optically and cathodically corrosion-protecting agent which less oxidizes a metal material even when coated on the surface of the metal material, and can maintain a corrosion protective effect for a long period of time. <P>SOLUTION: The optically and cathodically corrosion-protecting agent includes a photocatalyst made from titanium peroxide or a composite compound of titanium peroxide as a main component, and consequently shows a higher reduction power than an oxidation power with respect to the metal material. Thereby, even when having been coated on the surface of the metal material, the optically and cathodically corrosion-protecting agent does not oxidize the metal material and can inhibit the formation of rust. Such a photocatalyst is not consumed even when having generated a corrosion-protecting current, is superior in weathering resistance, and accordingly can maintain the corrosion protective effect for a long period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属材料の表面にコートされ、例えば太陽光や紫外光の光エネルギーを光触媒作用によって電気エネルギーに変換して光カソード防食するための光カソード防食剤に関し、特に、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を主成分として含む光カソード防食剤および光カソード防食剤がコートされた金属材料に関する。   The present invention relates to a photocathode anticorrosive agent that is coated on the surface of a metal material and that converts, for example, light energy of sunlight or ultraviolet light into electric energy by photocatalytic action to prevent photocathode corrosion. The present invention relates to a photocathode anticorrosive containing a photocatalyst composed of a titanium oxide composite compound as a main component and a metal material coated with the photocathode anticorrosive.

多くの技術分野で用いられている金属材料には、腐食という永年の解決課題がある。従来より検討されている防食技術は、大別すると、(1)腐食要因である酸素と水分の量を調節する環境処理,(2)表面を被覆材で覆って腐食要因を遮断する環境遮断,(3)耐食材料の選択,(4)電気防食などがある。   Metal materials used in many technical fields have a long-standing problem of corrosion. The anticorrosion technologies that have been studied in the past can be broadly classified as follows: (1) Environmental treatment that adjusts the amount of oxygen and moisture, which are corrosion factors, (2) Environmental barrier that covers the surface with a coating material to block the corrosion factors, (3) Corrosion-resistant material selection, (4) Electrocorrosion protection, etc.

前記電気防食としては、金属材料をカソード(陰極)として通電することによって防食するカソード防食が実用化されている。カソード防食法には、流電陽極法と外部電源法がある。そのうち、流電陽極法は、マグネシウム,亜鉛,アルミニウムなどの低電位金属をアノード(陽極)として金属材料の表面にコートし、金属材料をカソード(陰極)として、両者の電位差を利用して防食電流を発生させるものであり、外部電源を必要としない分、簡易な手法として広く採用されている。   As the above-mentioned cathodic protection, cathodic protection that is corrosion-resistant by energizing a metal material as a cathode (cathode) has been put into practical use. Cathodic protection methods include the galvanic anode method and the external power supply method. Among them, the galvanic anode method coats the surface of a metal material with a low potential metal such as magnesium, zinc, or aluminum as an anode (anode), and uses the metal material as a cathode (cathode), and uses the potential difference between the two to prevent corrosion. Since it does not require an external power supply, it is widely adopted as a simple method.

しかしながら、上述のカソード防食の場合、いわゆる犠牲電極となるアノードが消耗するため、月日が経つにつれて防食効果が弱まっていく。そのため、数年から10年ごとにアノードとなる低電位金属を再コートしなくてはならない。さらに、酸性雨や塩害などに対する耐候性が低いという問題もある。   However, in the case of the above-described cathodic protection, the anode serving as a so-called sacrificial electrode is consumed, so that the anticorrosion effect becomes weaker as time passes. Therefore, the low potential metal that becomes the anode must be recoated every few to ten years. Furthermore, there is a problem that the weather resistance against acid rain or salt damage is low.

ところで、近年においては、光触媒であるチタン酸化物を用いたカソード防食の検討がなされている。光触媒であるチタン酸化物は、太陽光や紫外光を照射すると光触媒作用を発現する機能性材料であり、その際に表面から飛び出す電子(光生成電子)を金属材料に供給することによって防食電流を発生させる(例えば、特許文献1〜3参照)。このような光触媒を用いたカソード防食は、光カソード防食と称される。   By the way, in recent years, studies on cathodic protection using titanium oxide as a photocatalyst have been made. Titanium oxide, which is a photocatalyst, is a functional material that develops photocatalytic action when irradiated with sunlight or ultraviolet light. At that time, electrons that jump out of the surface (photogenerated electrons) are supplied to the metal material to prevent corrosion. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3). Cathodic protection using such a photocatalyst is referred to as photocathodic protection.

特許第3278425号公報Japanese Patent No. 3278425 特許第3278426号公報Japanese Patent No. 3278426 特開2001−247985号公報JP 2001-247985 A

しかしながら、特許文献1〜3に記載されているチタン酸化物(酸化チタンとも称される)の場合、その光触媒作用によって発現する強い酸化作用により、かえって金属材料の腐食を促進させてしまう場合がある。すなわち、光生成電子が抜け出た穴は正孔(ホール)となってプラスの電荷を帯び、この正孔が強い酸化力を発揮するため、金属材料が酸化されて腐食が促進されるのである。もともと光触媒はこの強い酸化力が注目された機能性材料であり、特許文献1,2のように導電線や導電性膜を介在させて光触媒と金属材料が接しないようにすれば、酸化力の影響を受けることは少ない。しかし、その反面、構成が複雑となり、コスト高となってしまう場合がある。   However, in the case of titanium oxides (also referred to as titanium oxides) described in Patent Documents 1 to 3, corrosion of metal materials may be promoted on the contrary due to a strong oxidizing action expressed by the photocatalytic action. . That is, the hole from which the photogenerated electrons have escaped becomes a positive hole and has a positive charge. Since this positive hole exerts a strong oxidizing power, the metal material is oxidized and corrosion is promoted. Originally, a photocatalyst is a functional material that has attracted attention for its strong oxidizing power. As in Patent Documents 1 and 2, if a photocatalyst is not in contact with a metal material by interposing a conductive wire or a conductive film, the oxidizing power of the photocatalyst is reduced. Little affected. However, on the other hand, the configuration becomes complicated and the cost may increase.

一方、光触媒を金属表面にコートすれば、構成は簡素化されるが、この場合には光生成電子による還元作用よりも、正孔による酸化作用の方が上回り、金属材料が酸化されて錆が発生する場合がある。特許文献3は、アモルファス型の酸化チタンを用い、導電線や導電性膜を介在させない構成としている。しかしながら、非結晶であるアモルファス酸化チタンは、アナタース型やルチル型の酸化チタンに比べて光触媒作用が小さく、十分な防食効果を得られないことが懸念される。   On the other hand, if the photocatalyst is coated on the metal surface, the configuration is simplified. In this case, the oxidation action by holes is more than the reduction action by photogenerated electrons, and the metal material is oxidized and rusted. May occur. In Patent Document 3, amorphous titanium oxide is used and no conductive wire or conductive film is interposed. However, amorphous titanium oxide, which is amorphous, has a small photocatalytic action as compared with anatase type or rutile type titanium oxide, and there is a concern that sufficient anticorrosive effect cannot be obtained.

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、金属材料の表面にコートしても、金属材料を酸化させることが少なく、しかも長年に亘って防食効果を維持することのできる光カソード防食剤、および当該光カソード防食剤をコートした金属材料を提供することにある。   The present invention has been made based on such circumstances, and the purpose thereof is to oxidize the metal material even if it is coated on the surface of the metal material, and to maintain the anticorrosion effect for many years. An object of the present invention is to provide a photocathode anticorrosive that can be applied, and a metal material coated with the photocathode anticorrosive.

本発明の光カソード防食剤は、金属材料の表面にコートされ、該金属材料を光カソード防食するための光カソード防食剤であって、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を主成分として含むことによって、前記金属材料に対する酸化力よりも還元力を高めて防食することを特徴とする。   The photocathode anticorrosive agent of the present invention is a photocathode anticorrosive agent coated on the surface of a metal material for photocathode anticorrosion of the metal material, and a photocatalyst composed of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound as a main component. By including as, it is characterized by raising the reducing power rather than the oxidizing power with respect to the said metal material, and preventing corrosion.

前記光カソード防食剤は、単位面積あたりの被覆率が30〜80%となるように、金属材料の表面にコートするのが好ましい。また、前記光カソード防食剤は、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を含有する光触媒溶液を前記金属材料の表面に塗布し、乾燥させてコートするのが好ましい。このような光触媒溶液は、酸化チタンを過酸化水素水に溶解させてペルオキソ化した過酸化チタンを含有する水溶液を適用することができる。   The photocathode anticorrosive is preferably coated on the surface of the metal material so that the coverage per unit area is 30 to 80%. The photocathode anticorrosive is preferably coated by applying a photocatalyst solution containing a photocatalyst made of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound to the surface of the metal material and drying it. As such a photocatalyst solution, an aqueous solution containing titanium peroxide obtained by dissolving titanium oxide in hydrogen peroxide water and peroxodized can be applied.

また、本発明の金属材料は、上記した光カソード防食剤がコートされていることを特徴とする。   In addition, the metal material of the present invention is characterized by being coated with the photocathode anticorrosive described above.

本発明によれば、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を主成分として含むことによって、金属材料に対する酸化力よりも還元力が高められ、これにより金属材料の表面にコートしても、錆発生を抑制することが可能となる。このような光触媒は、防食電流を発生させることによる消耗がなく、耐候性に優れているので、長年に亘って防食効果を維持することができる。しかも酸化力は失われないので、金属材料に付着した汚染物質の分解(防汚機能)を期待することができる。   According to the present invention, by including a photocatalyst composed of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound as a main component, the reducing power is increased more than the oxidizing power of the metal material, and thus the surface of the metal material can be coated. It becomes possible to suppress the occurrence of rust. Such a photocatalyst is not consumed due to the generation of the anticorrosion current and has excellent weather resistance, so that the anticorrosion effect can be maintained for many years. In addition, since the oxidizing power is not lost, it is possible to expect decomposition (antifouling function) of the contaminants adhering to the metal material.

本発明の好ましい実施形態による光カソード防食剤、および当該光カソード防食剤がコートされた金属材料について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明は何ら限定されることはない。   A photocathode anticorrosive according to a preferred embodiment of the present invention and a metal material coated with the photocathode anticorrosive will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited by the embodiments described below.

本実施形態による光カソード防食剤は、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を主成分として含んでおり、金属材料の表面に薄膜状にコートすることによって光カソード防食の作用・効果を発揮する。その他の成分としては、密着性を高めるためのバインダーなどが挙げられるが、これらは任意の成分である。さらに金属材料の種類は、特に限定されることはなく、自然環境下で腐食する可能性のあるすべての金属材料を対象とすることができる。このような防食剤は、例えば過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物の微粒子が分散された光触媒溶液を調製し、塗布法によって金属材料の表面にコートするのが好ましい。   The photocathode anticorrosive according to the present embodiment contains a photocatalyst composed of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound as a main component, and the action and effect of photocathode anticorrosion can be achieved by coating the surface of a metal material in a thin film shape. Demonstrate. Examples of the other components include a binder for enhancing adhesion, and these are optional components. Furthermore, the kind of metal material is not particularly limited, and can be any metal material that can corrode in a natural environment. As such an anticorrosive, for example, it is preferable to prepare a photocatalyst solution in which fine particles of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound are dispersed and coat the surface of the metal material by a coating method.

前記過酸化チタン複合化合物とは、過酸化チタンと他の金属化合物の複合体であり、その一例として、過酸化チタンとシリカの複合体を挙げることができる。この複合体は、過酸化結合によって過酸化チタンとシリカが結合しており、超親水性の機能を付加することができる。   The titanium peroxide composite compound is a composite of titanium peroxide and another metal compound, and an example thereof is a composite of titanium peroxide and silica. In this composite, titanium peroxide and silica are bonded by a peroxide bond, and a superhydrophilic function can be added.

前記光触媒溶液は、例えば水や有機溶剤、またはその混合液に、例えば粒径が数nmから数十μmの過酸化チタン微粒子を分散させたゾル、懸濁液またはエマルジョンである。例えば製造・販売時には高濃度溶液であってもよいが、実際に塗布する際には、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物の濃度が例えば0.05〜3質量%となるように調整してから塗布するのが好ましい。   The photocatalyst solution is, for example, a sol, suspension, or emulsion in which titanium peroxide fine particles having a particle diameter of several nanometers to several tens of micrometers are dispersed in water, an organic solvent, or a mixture thereof. For example, a high-concentration solution may be used at the time of manufacture and sale, but when actually applied, the concentration of titanium peroxide or titanium peroxide composite compound is adjusted to be 0.05 to 3% by mass, for example. It is preferable to apply from the above.

前記光触媒溶液の好ましい調製例として、例えば以下のように調製することができる。
まず、酸化チタンの原料となるチタンテトライソプロポキシド(TIP)とイソプロパノール(IPA)の混合液と、IPAと水の混合液とを混合し、TIPを加水分解させて酸化チタンの微粒子を生成させる。配合モル比としては、例えばTIP:IPA:HO=1:10:4とすることができる。そして、この酸化チタンの微粒子を濾過分離し、例えば100℃で乾燥させて酸化チタンの粉末を得る。濾過して得られた酸化チタンが粉塊である場合には、粉砕処理を適宜行うようにする。酸化チタンの原料としては、TIPに限られず、例えばチタンテトラエトキシドなど、その他のチタンアルコキシド(アルコール分子のOH基のHがTiに置換された化合物)を用いることができる。
As a preferable preparation example of the photocatalyst solution, for example, it can be prepared as follows.
First, a mixture of titanium tetraisopropoxide (TIP) and isopropanol (IPA), which is a raw material of titanium oxide, and a mixture of IPA and water are mixed, and TIP is hydrolyzed to generate fine particles of titanium oxide. . The blending molar ratio can be, for example, TIP: IPA: H 2 O = 1: 10: 4. Then, the titanium oxide fine particles are separated by filtration and dried at, for example, 100 ° C. to obtain a titanium oxide powder. When the titanium oxide obtained by filtration is a powder lump, a pulverization process is appropriately performed. The raw material of titanium oxide is not limited to TIP, and other titanium alkoxides (compounds in which H of the OH group of the alcohol molecule is substituted with Ti) such as titanium tetraethoxide can be used.

続いて前記酸化チタンに例えば35質量%の過酸化水素水を加えて溶解せしめることにより、ペルオキソ化された過酸化チタンのゲル体を生成させる。さらに分散剤として例えば35質量%の過酸化水素水を加えてゾル体にする。そしてさらに、前記ゾル体にアンモニアなどのアルカリ溶液を添加してpHを例えば6〜8に調整することにより、過酸化チタンからなる光触媒が分散された光触媒溶液を得る。   Subsequently, for example, by adding 35% by mass of hydrogen peroxide to the titanium oxide and dissolving it, a peroxotitanium peroxide gel is formed. Further, for example, 35% by mass of hydrogen peroxide is added as a dispersant to form a sol. Further, an alkali solution such as ammonia is added to the sol body to adjust the pH to, for example, 6 to 8, thereby obtaining a photocatalyst solution in which a photocatalyst made of titanium peroxide is dispersed.

上記の調製法は、過酸化チタンの微粒子が分散された光触媒溶液を調整する方法であるが、過酸化チタン複合化合物の微粒子が分散された光触媒溶液を調製する場合には、酸化チタンを過酸化水素に溶解させる際に、複合体を形成する他の金属化合物、またはその前駆体を添加する。一例として、シリカとの複合体を形成する場合には、シリカ前駆体であるオルトケイ酸テトラメチル(TEOS)とエタノールの混合物を添加するようにする。   The above preparation method is a method of preparing a photocatalyst solution in which fine particles of titanium peroxide are dispersed. However, when preparing a photocatalyst solution in which fine particles of a titanium peroxide composite compound are dispersed, the titanium oxide is peroxidized. When dissolved in hydrogen, another metal compound forming a complex or a precursor thereof is added. As an example, when forming a composite with silica, a mixture of tetramethyl orthosilicate (TEOS), which is a silica precursor, and ethanol is added.

上記のようにして調製される光触媒溶液は、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物の微粒子が分散された略中性の水溶液であり、金属材料への悪影響が懸念される成分(例えば塩素成分など)を含まないので、防食剤として好適である。但し、本実施形態においては、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物の微粒子が分散された光触媒溶液を得ることができれば上記調製法に限らず、公知の手法によって調製することができる。   The photocatalyst solution prepared as described above is a substantially neutral aqueous solution in which fine particles of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound are dispersed, and a component (for example, a chlorine component or the like) that may have an adverse effect on a metal material. ), It is suitable as an anticorrosive. However, in this embodiment, as long as a photocatalyst solution in which fine particles of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound are dispersed can be obtained, the photocatalyst solution is not limited to the above preparation method, and can be prepared by a known method.

続いて過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒が分散された光触媒溶液を、例えばスプレー法,ディップ法,手塗り法,スピンコート法など一般に公知の塗布法によって金属材料の表面に塗布し、乾燥させることによってコーティング膜とする。これにより、本実施形態の光カソード防食剤がコートされた金属材料が形成される。   Subsequently, a photocatalyst solution in which a photocatalyst made of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound is dispersed is applied to the surface of a metal material by a generally known coating method such as spraying, dipping, hand coating, or spin coating. The coating film is obtained by drying. Thereby, a metal material coated with the photocathode anticorrosive of the present embodiment is formed.

このとき、本実施形態の光カソード防食剤は、金属材料の表面を全面に亘ってコートするのではなく、部分的に金属材料の表面が露出する状態を形成した方が好ましい。より具体的には、金属材料の単位面積あたりの防食剤の被覆率が30〜80%となるようにコートするのが好ましい。このように部分的にコートすることにより、後述する実施例からも明らかなように防食効果を高めることが可能となる。   At this time, it is preferable that the photocathode anticorrosive of the present embodiment is not coated over the entire surface of the metal material, but is formed so that the surface of the metal material is partially exposed. More specifically, it is preferable to coat so that the coverage of the anticorrosive per unit area of the metal material is 30 to 80%. By partially coating in this way, it becomes possible to enhance the anticorrosion effect as will be apparent from the examples described later.

ここで図1に模式的に示すように、光触媒に太陽光や紫外光が当たると、その表面から電子が飛び出す現象が起こる。本例では光触媒と金属材料が接しているので、この飛び出した電子(光生成電子)が電位の高い金属材料に移動して、防食電流が発生する。その結果、金属材料の酸化反応(例えば鉄の場合、Fe→Fe2++2e-)が抑制されて、錆の発生が抑えられる。一方、電子が抜け出た穴は正孔(ホール)となってプラスの電荷を帯び、この正孔が強い酸化力を有する。光触媒が有する防汚機能は、前記正孔が水酸化物イオンなどから電子を奪うことによって発生するOHラジカルが汚染物質や菌を分解することによるものである。 Here, as schematically shown in FIG. 1, when sunlight or ultraviolet light hits the photocatalyst, a phenomenon occurs in which electrons jump out of the surface. In this example, since the photocatalyst and the metal material are in contact with each other, the jumped-out electrons (photogenerated electrons) move to the metal material having a high potential, and a corrosion prevention current is generated. As a result, the oxidation reaction of the metal material (for example, in the case of iron, Fe → Fe 2+ + 2e ) is suppressed, and the generation of rust is suppressed. On the other hand, the hole from which the electron has escaped becomes a positive hole and has a positive charge, and this positive hole has a strong oxidizing power. The antifouling function of the photocatalyst is due to decomposition of pollutants and bacteria by OH radicals generated by the holes taking electrons from hydroxide ions and the like.

ここで、代表的な光触媒である酸化チタンの場合も、光生成電子による還元力を有しているものの、酸化力の方が強すぎて金属材料に対する酸化作用が上回るため、金属材料の表面に直接コートすると錆発生を促進させてしまう場合がある。これに対し本実施形態においては、過酸化チタンが酸素(O)を余分に有するために電子が増えて還元力が高まり、還元力と酸化力が錆の抑制に効果的なバランスになっていると考える。その結果、金属材料の防食を実現できるのである。詳しいメカニズムについては未だ明らかにされていないが、本発明者らは、上述の方法で生成される過酸化チタンは結晶構造であり、その結晶構造に含まれる下記化学式で表すことのできる構造が還元力を高めることに寄与していると推測している。そして結晶構造がアナタース型とルチル型の両方を含むアナタース・ルチル型の場合に、防錆効果が高くなるとも推測している。より詳しくは、可視光線や紫外線が照射されると、Ti−O−TiのOの価電子帯の電子が励起されて、Tiの伝導帯に移るが、この電子が近傍に居る酸素分子を還元したり、直接基材金属の酸化抑制に寄与するものと考えられる。一方、電子が抜けることで同時に生じる酸化力の強いTi−O−Tiの正孔には、TiとTiの間にある2本の過酸化結合−O−O−の多くの非共有電子対から見掛け上電子が供給されることになり、酸化力の強いOHラジカルの発生が抑制される。そのため、酸化力より還元力が勝り、防錆の機能が効果的に発揮されるものと考えられる。従って、アモルファス型ではなく、光触媒活性が高い結晶型のルチル・アナタース結晶であって、且つ過酸化結合を有するペルオキソ型ルチル・アナタース結晶が防錆に有効であると考えられる。
Here, even in the case of titanium oxide, which is a typical photocatalyst, although it has a reducing power due to photogenerated electrons, the oxidizing power is too strong to exceed the oxidizing action on the metal material. Direct coating may promote rusting. On the other hand, in this embodiment, since titanium peroxide has extra oxygen (O), the number of electrons increases and the reducing power increases, and the reducing power and the oxidizing power are in an effective balance for suppressing rust. I think. As a result, the corrosion protection of the metal material can be realized. Although the detailed mechanism has not yet been clarified, the present inventors have found that the titanium peroxide produced by the above-described method has a crystal structure, and the structure represented by the following chemical formula contained in the crystal structure is reduced. I guess it contributes to the improvement of power. It is also speculated that the antirust effect is enhanced when the crystal structure is anatase / rutile type including both anatase type and rutile type. More specifically, when visible light or ultraviolet light is irradiated, electrons in the O valence band of Ti—O—Ti are excited and move to the conduction band of Ti, but these electrons reduce oxygen molecules in the vicinity. It is thought that it contributes to the oxidation suppression of the base metal directly. On the other hand, the holes of Ti—O—Ti with strong oxidizing power that are generated simultaneously with the removal of electrons are from many unshared electron pairs of two peroxide bonds —O—O— between Ti and Ti. Apparently, electrons are supplied, and generation of OH radicals with strong oxidizing power is suppressed. For this reason, it is considered that the reducing power is superior to the oxidizing power, and the function of rust prevention is effectively exhibited. Therefore, it is considered that a peroxy type rutile anatase crystal which is not an amorphous type but is a crystalline type rutile anatase crystal having a high photocatalytic activity and having a peroxide bond is effective for rust prevention.

すなわち上述の実施形態によれば、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を主成分として含むことによって、金属材料に対する酸化力よりも還元力が高められ、これにより金属材料の表面にコートしても、錆発生を抑制することが可能となる。このような過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒は、防食電流を発生させることによる消耗がなく、耐候性に優れているので、長年に亘って防食効果を維持することができる。しかも酸化力は失われないので、金属材料に付着した汚染物質の分解(防汚機能)を期待することができる。   That is, according to the above-described embodiment, by containing a photocatalyst composed of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound as a main component, the reducing power is increased more than the oxidizing power with respect to the metal material, whereby the surface of the metal material is coated. Even so, it becomes possible to suppress the occurrence of rust. Such a photocatalyst made of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound is not consumed due to the generation of an anticorrosion current, and is excellent in weather resistance, so that the anticorrosion effect can be maintained for many years. In addition, since the oxidizing power is not lost, it is possible to expect decomposition (antifouling function) of the contaminants adhering to the metal material.

続いて、過酸化チタンからなる光触媒による防食効果を確認した実施例1について説明する。   Then, Example 1 which confirmed the anticorrosion effect by the photocatalyst consisting of titanium peroxide will be described.

(試験例1)
既述した好ましい調製法によって得た光触媒溶液を、スプレー法で試験片に塗布してコートした。この光触媒溶液は、チタニア総合科学技術有限責任事業組合が販売している、凛光(登録商標)のP-T液である。試験片は、橋梁に使用される鋼材を4mm×100mm×150mmの大きさにしたものを用いた。また、スプレー法は縦横に一往復を1coatとし、これを繰り返して20coatとした。そして、地面から0.5mの高さに45度傾斜させたステンレス板付きの台を南に向けて屋外に設置し、上面に各試験片を固定して暴露試験を行った。
(Test Example 1)
The photocatalyst solution obtained by the preferred preparation method described above was coated on the test piece by spraying. This photocatalyst solution is a PT solution of Fluorescent (registered trademark) sold by Titania Integrated Science and Technology Limited Liability Partnership. As the test piece, a steel material used for a bridge having a size of 4 mm × 100 mm × 150 mm was used. In the spray method, one reciprocation in the vertical and horizontal directions was 1 coat, and this was repeated to obtain 20 coats. And the stand with the stainless steel plate inclined 45 degree | times to the height of 0.5 m from the ground was installed in the outdoors toward the south, and each test piece was fixed to the upper surface, and the exposure test was done.

防食の評価は、色差計(CM2600d、MINOLTA製)を用いて一週間ごとに試験片の色差を測定することによって行った。1つの試験片につき15点測定し、その平均から測定日ごとの色差ΔEを、下記の式を用いて算出した。錆が発生するほどに茶色に変色するので、色差ΔEが小さいほど防食されていると評価した。色差ΔEの結果を図2に示す。さらに、62日が経過したときの試験片を撮影した写真を図3に示す。
Evaluation of anticorrosion was performed by measuring the color difference of the test piece every week using a color difference meter (CM2600d, manufactured by MINOLTA). 15 points were measured for each test piece, and the color difference ΔE for each measurement day was calculated from the average using the following formula. Since it changed to brown so that rust generate | occur | produced, it evaluated that it was anticorrosion, so that color difference (DELTA) E was small. The result of the color difference ΔE is shown in FIG. Furthermore, the photograph which image | photographed the test piece when 62 days passed is shown in FIG.

(試験例2)
本例は、スプレー法に代えてディップ法で光触媒溶液を塗布したことを除けば、試験例1と同様にして暴露試験を行った試験例2である。ディップ法は光触媒溶液に10秒間浸した後、自然乾燥させる作業を5回繰り返し行った。色差ΔEの結果を図2に併せて示す。
(Test Example 2)
This example is a test example 2 in which an exposure test was performed in the same manner as the test example 1 except that the photocatalyst solution was applied by a dip method instead of the spray method. In the dip method, an operation of dipping in a photocatalyst solution for 10 seconds and then naturally drying was repeated 5 times. The result of the color difference ΔE is also shown in FIG.

(試験例3)
本例は、過酸化チタンに代えてアナタース型の酸化チタンが分散された光触媒溶液を用いたことを除けば、試験例1と同様にして暴露試験を行った試験例3である。色差ΔEの結果を図2に併せて示す。さらに、62日が経過したときの試験片を撮影した写真を図3に併せて示す。
(Test Example 3)
This example is a test example 3 in which an exposure test was performed in the same manner as the test example 1 except that a photocatalyst solution in which anatase-type titanium oxide was dispersed was used instead of titanium peroxide. The result of the color difference ΔE is also shown in FIG. Furthermore, the photograph which image | photographed the test piece when 62 days passed is combined with FIG.

(試験例4)
本例は、スプレー法に代えてディップ法で光触媒溶液を塗布したことを除けば、試験例3と同様にして暴露試験を行った試験例4である。色差ΔEの結果を図2に併せて示す。
(Test Example 4)
This example is a test example 4 in which an exposure test was performed in the same manner as the test example 3 except that the photocatalyst solution was applied by a dip method instead of the spray method. The result of the color difference ΔE is also shown in FIG.

(試験例5)
本例は、光触媒をコートしない試験片で暴露試験を行ったブランクである。色差ΔEの結果を図2に併せて示す。さらに、62日が経過したときの試験片を撮影した写真を図3に併せて示す。
(Test Example 5)
In this example, a blank was subjected to an exposure test using a test piece not coated with a photocatalyst. The result of the color difference ΔE is also shown in FIG. Furthermore, the photograph which image | photographed the test piece when 62 days passed is combined with FIG.

(試験結果と考察)
図2に示す結果から明らかなように、アナタース型の酸化チタンからなる光触媒を用いた試験例3,4は、ブランクである試験例5よりも色差ΔEが格段に大きくなっている。図3の写真からも、ブランクより錆が発生していることが確認できる。これに対し、過酸化チタンからなる光触媒を用いた試験例1,2は、ブランクである試験例5よりも色差ΔEが小さく、しかも経過日数に伴う変化の割合も少ない。図3の写真からも、ブランクよりも錆の発生が少ないことを確認できる。以上のことから、過酸化チタンからなる光触媒をコートすることにより、防食できることが確認された。
(Test results and discussion)
As is apparent from the results shown in FIG. 2, Test Examples 3 and 4 using a photocatalyst made of anatase-type titanium oxide have a significantly larger color difference ΔE than Test Example 5 which is a blank. It can be confirmed from the photograph of FIG. 3 that rust is generated from the blank. On the other hand, in Test Examples 1 and 2 using a photocatalyst made of titanium peroxide, the color difference ΔE is smaller than that in Test Example 5 which is a blank, and the rate of change due to the elapsed days is small. Also from the photograph of FIG. 3, it can be confirmed that the occurrence of rust is less than that of the blank. From the above, it was confirmed that corrosion protection was possible by coating a photocatalyst made of titanium peroxide.

以下、光触媒の被覆率を変えることによる防食効果の違いを確認した実施例2について説明する。   Hereinafter, Example 2 which confirmed the difference in the anticorrosion effect by changing the coverage of a photocatalyst is demonstrated.

(試験例6)
本例は、試験例1と同様に、過酸化チタンの微粒子が分散されたが光触媒溶液をスプレー法によって試験片に塗布してコートしたものであるが、図4に模式的に示すように、被覆率が30%となるようにした試験例6である。被覆率の調整は、予め試験片にマスクとなるテープを貼り付け、スプレーコートした後でテープを除去した。コート回数は5coatとした。防食の評価は、暴露試験前の試験片の質量W1と、暴露試験後にISO8407に従って錆を落とした後の試験片の質量W2の差から質量損失Δm[g]を求め、下記の式を用いて腐食度rcorrを算出することによって行った。その結果を図5に示す。
(Test Example 6)
In this example, fine particles of titanium peroxide were dispersed in the same manner as in Test Example 1, but the photocatalyst solution was applied to the test piece by a spray method, and as shown schematically in FIG. This is Test Example 6 in which the coverage is 30%. The coverage was adjusted by pasting a tape as a mask on the test piece in advance, spraying the tape, and then removing the tape. The number of coatings was 5 coats. Evaluation of anticorrosion was performed by calculating the mass loss Δm [g] from the difference between the mass W1 of the test piece before the exposure test and the mass W2 of the test piece after removing the rust according to ISO 8407 after the exposure test. This was done by calculating the corrosion degree rcorr. The result is shown in FIG.

(試験例7)
本例は、図4に模式的に示すように、被覆率が50%となるように調整したことを除けば、試験例6と同様にした試験例7である。腐食度rcorrの結果を図5に併せて示す。
(Test Example 7)
This example is a test example 7 similar to the test example 6 except that the coverage is adjusted to 50% as schematically shown in FIG. The results of the corrosion degree rcorr are also shown in FIG.

(試験例8)
本例は、図4に模式的に示すように、被覆率が80%となるように調整したことを除けば、試験例6と同様にした試験例8である。腐食度rcorrの結果を図5に併せて示す。
(Test Example 8)
This example is a test example 8 similar to the test example 6 except that the coverage is adjusted to be 80% as schematically shown in FIG. The results of the corrosion degree rcorr are also shown in FIG.

(試験例9)
本例は、図4に模式的に示すように、被覆率を100%としたことを除けば、試験例6と同様にした試験例9である。腐食度rcorrの結果を図5に併せて示す。
(Test Example 9)
This example is a test example 9 similar to the test example 6 except that the coverage is 100% as schematically shown in FIG. The results of the corrosion degree rcorr are also shown in FIG.

(試験例10)
本例は、光触媒をコートしない試験片で暴露試験を行ったブランクである。腐食度rcorrの結果を図5に併せて示す。
(Test Example 10)
In this example, a blank was subjected to an exposure test using a test piece not coated with a photocatalyst. The results of the corrosion degree rcorr are also shown in FIG.

(試験結果と考察)
図5に示す結果から明らかなように、光触媒をコートすることによって腐食度が小さくなり、特に被覆率が30〜80%の範囲において腐食度が小さい。最も腐食度が小さいのは被覆率を50%に調整した試験例7である。以上の結果から、被覆率を30〜80%にすることによって、より確実に防食効果を得られることが確認された。
(Test results and discussion)
As is apparent from the results shown in FIG. 5, the degree of corrosion is reduced by coating the photocatalyst, and the degree of corrosion is particularly small in the range of 30 to 80%. The smallest corrosion degree is Test Example 7 in which the coverage is adjusted to 50%. From the above results, it was confirmed that the anticorrosion effect can be obtained more reliably by setting the coverage to 30 to 80%.

本発明の実施形態による光カソード防食のメカニズムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mechanism of the photocathode anticorrosion by embodiment of this invention. 本発明の効果を確認するために行った暴露試験の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the exposure test done in order to confirm the effect of this invention. 本発明の効果を確認するために行った暴露試験の結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of the exposure test done in order to confirm the effect of this invention. 本発明の効果を確認するために行った試験を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the test done in order to confirm the effect of this invention. 本発明の効果を確認するために行った暴露試験の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the exposure test done in order to confirm the effect of this invention.

Claims (5)

金属材料の表面にコートされ、該金属材料を光カソード防食するための光カソード防食剤であって、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を主成分として含むことによって、前記金属材料に対する酸化力よりも還元力を高めて防食することを特徴とする光カソード防食剤。   A photocathode anticorrosive agent coated on the surface of a metal material for photocathode protection of the metal material, comprising a photocatalyst composed of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound as a main component. A photocathode anticorrosive, characterized by increasing the reducing power rather than the oxidizing power to prevent corrosion. 単位面積あたりの被覆率が30〜80%となるように、金属材料の表面にコートされていることを特徴とする請求項1に記載の光カソード防食剤。   2. The photocathode anticorrosive according to claim 1, wherein the surface of the metal material is coated so that the coverage per unit area is 30 to 80%. 前記光カソード防食剤は、過酸化チタンまたは過酸化チタン複合化合物からなる光触媒を含有する光触媒溶液を前記金属材料の表面に塗布し、乾燥させてコートしたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の光カソード防食剤。   2. The photocathode anticorrosive agent is obtained by coating a surface of the metal material with a photocatalyst solution containing a photocatalyst made of titanium peroxide or a titanium peroxide composite compound, and drying it. Or the photocathode anticorrosive according to 2. 前記光触媒溶液は、酸化チタンを過酸化水素水に溶解させてペルオキソ化した過酸化チタンを含有する水溶液であることを特徴とする請求項3に記載の光カソード防食剤。   4. The photocathode anticorrosive agent according to claim 3, wherein the photocatalyst solution is an aqueous solution containing titanium peroxide obtained by dissolving titanium oxide in hydrogen peroxide solution and peroxoating. 前記請求項1〜4のいずれか1項に記載された光カソード防食剤がコートされていることを特徴とする金属材料。   A metal material, which is coated with the photocathode anticorrosive according to any one of claims 1 to 4.
JP2008127273A 2008-05-14 2008-05-14 Photocathode anticorrosive and metal material coated with photocathode anticorrosive Expired - Fee Related JP5410035B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008127273A JP5410035B2 (en) 2008-05-14 2008-05-14 Photocathode anticorrosive and metal material coated with photocathode anticorrosive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008127273A JP5410035B2 (en) 2008-05-14 2008-05-14 Photocathode anticorrosive and metal material coated with photocathode anticorrosive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009275257A true JP2009275257A (en) 2009-11-26
JP5410035B2 JP5410035B2 (en) 2014-02-05

Family

ID=41440955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008127273A Expired - Fee Related JP5410035B2 (en) 2008-05-14 2008-05-14 Photocathode anticorrosive and metal material coated with photocathode anticorrosive

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5410035B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0610153A (en) * 1992-06-29 1994-01-18 Nippon Parkerizing Co Ltd Light and corrosion resistant stainless steel material
JPH10114870A (en) * 1996-05-24 1998-05-06 Nippon Parkerizing Co Ltd Titanium oxide ceramic coating material excellent in hydrophilicity, photocatalytic properties and transparency, and its production
JPH10128110A (en) * 1996-11-01 1998-05-19 Asahi Glass Co Ltd Photocatalyst composition and its forming agent
JPH10165811A (en) * 1996-12-16 1998-06-23 Asahi Glass Co Ltd Photocatalyst composition, forming agent thereof and base body with deposition of photocatalyst composition
JP2875993B2 (en) * 1996-05-07 1999-03-31 佐賀県 Anatase dispersion and method for producing the same
JP2001145971A (en) * 1999-11-19 2001-05-29 Kawasaki Steel Metal Products & Engineering Inc Laminate, and method and equipment of manufacturing the same
JP2003113262A (en) * 2001-10-01 2003-04-18 Sustainable Titania Technology Inc Method for preventing or cleaning contamination by electrically conductive polymer film and structure having contamination preventing or cleaning function

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0610153A (en) * 1992-06-29 1994-01-18 Nippon Parkerizing Co Ltd Light and corrosion resistant stainless steel material
JP2875993B2 (en) * 1996-05-07 1999-03-31 佐賀県 Anatase dispersion and method for producing the same
JPH10114870A (en) * 1996-05-24 1998-05-06 Nippon Parkerizing Co Ltd Titanium oxide ceramic coating material excellent in hydrophilicity, photocatalytic properties and transparency, and its production
JPH10128110A (en) * 1996-11-01 1998-05-19 Asahi Glass Co Ltd Photocatalyst composition and its forming agent
JPH10165811A (en) * 1996-12-16 1998-06-23 Asahi Glass Co Ltd Photocatalyst composition, forming agent thereof and base body with deposition of photocatalyst composition
JP2001145971A (en) * 1999-11-19 2001-05-29 Kawasaki Steel Metal Products & Engineering Inc Laminate, and method and equipment of manufacturing the same
JP2003113262A (en) * 2001-10-01 2003-04-18 Sustainable Titania Technology Inc Method for preventing or cleaning contamination by electrically conductive polymer film and structure having contamination preventing or cleaning function

Also Published As

Publication number Publication date
JP5410035B2 (en) 2014-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Improvement in corrosion protection properties of TiO2 coatings by chromium doping
CN104388923B (en) A kind of preparation method of Graphene modified titanium oxide anti-corrosion of metal erosion resisting coating
Duan et al. Preparation and characterization of TiN-doped Ti/SnO2-Sb electrode by dip coating for Orange II decolorization
US8764916B2 (en) Agent for the production of anti-corrosion layers on metal surfaces
Ito et al. Preparation of highly photocatalytic nanocomposite films consisting of TiO2 particles and Zn electrodeposited on steel
KR20140021673A (en) Anode for oxygen evolution
Živković et al. Protective properties of cataphoretic epoxy coating on aluminium alloy AA6060 modified with electrodeposited Ce-based coatings: Effect of post-treatment
JP2015151599A (en) Metal component superior in anticorrosion and manufacturing method thereof, and mending material and mending method of metal component
JP5410035B2 (en) Photocathode anticorrosive and metal material coated with photocathode anticorrosive
Liu et al. Novel bis-silane/TiO2 bifunctional hybrid films for metal corrosion protection both under ultraviolet irradiation and in the dark
JP3542234B2 (en) Method for coating metal material with titanium oxide
JP5447218B2 (en) Surface-treated plated steel sheet and surface treatment liquid
JP4223138B2 (en) Precoated steel sheet excellent in workability, weather resistance and photocatalytic activity, and method for producing the same
CN104471097A (en) Alloys of the type fe3alta(ru) and use thereof as electrode material for the synthesis of sodium chlorate or as corrosion resistant coatings
JP3860632B2 (en) Surface-treated steel with excellent corrosion resistance
JPH0774470B2 (en) Manufacturing method of anode for oxygen generation
Ishikawa et al. Electrodeposition of TiO2 photocatalyst into porous alumite prepared in phosphoric acid
JP2009144199A (en) Stainless steel having excellent anticorrosion property, method for producing the same, and marine steel structure using the same
Yun et al. Enhancing corrosion resistance of carbon steel and stainless steel through pothocathodic protection using TiO2-polyvinyl butyral electrophoretic deposition coating
KR101449187B1 (en) Method for reducing graphene using light
JP3840517B2 (en) Anticorrosion structure
Kawakita et al. Fabrication of nano-sized oxide composite coatings and photo-electric conversion/electron storage characteristics
JP3686472B2 (en) Surface-treated steel material excellent in corrosion resistance and its surface treatment method
Hsiao et al. Eliminating Evolved Oxygen through an Electro-flocculation Efficiently Prompts Stability and Catalytic Kinetics of an IrOx· nH2O Colloidal Nanostructured Electrode for Water Oxidation
JP6324699B2 (en) Photoelectrode, method for producing the same, and marine microbial fuel cell equipped with the photoelectrode

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130201

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131106

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees