JP2011021247A - 耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材 - Google Patents
耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】スケールを除去した鋼材の表面にジンクリッチプライマーを塗布してなる鋼材であって、前記鋼材がmass%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.10〜2.00%、P:0.025%以下、S:0.0100%以下等を含有し、さらに、Mo:0.0100%以下であり、W、Sb、Sn、Cu、Crのうちから選ばれる1種以上を特定量含有し、さらに下記(1)式で示すACP値が6.75未満を満足する船舶用鋼材。
ACP=10−(3+10×W+7×Sb+9×Sn)×(1+0.04×(Cu+Cr))×(0.9−Ni−Mo) (1)
【選択図】なし
Description
ACP=10−(3+10×W+7×Sb+9×Sn)×(1+0.04×(Cu+Cr))×(0.9−Ni−Mo) (1)
これに加えて、ジンクリッチプライマー中に特定元素を含有させることにより防錆性が補強され、塗装耐食性がいっそう向上することをも見出した。ここで、塗装耐食性とは、ジンクリッチプライマーとエポキシ塗料を塗布して表面に塗膜を形成した鋼材において、その表面に存在する塗膜欠陥部から発生する塗膜膨れを低減する性能をいう。
1.スケールを除去した鋼材の表面にジンクリッチプライマーを塗布してなる鋼材であって、前記鋼材が、C:0.01〜0.20mass%、Si:0.05〜0.50mass%、Mn:0.10〜2.00mass%、P:0.025mass%以下、S:0.0100mass%以下、Al:0.005〜0.100mass%、N:0.0010〜0.0080mass%を含有し、さらに、Mo:0.0100mass%以下であり、さらに、W:0.005〜0.500mass%、Sb:0.001〜0.350mass%、Sn:0.001〜0.350mass%、Cu:0.001〜1.000mass%、Cr:0.001〜3.000mass%のうちから選ばれる1種以上を含有し、さらに残部がFeおよび不可避的不純物からなり、さらに下記(1)式で示すACP値が6.75未満を満足することを特徴とする耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
ACP=10−(3+10×W+7×Sb+9×Sn)×(1+0.04×(Cu+Cr))×(0.9−Ni−Mo) (1)
2.前記鋼材に加えて、さらに、Ni:0.100mass%以下であることを特徴とする1に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
3.前記鋼材に加えて、Ti:0.001〜0.030mass%、Nb:0.001〜0.030mass%、Zr:0.001〜0.100mass%およびV:0.002〜0.200mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする1または2のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
4.前記鋼材に加えて、B:0.0002〜0.0030mass%を含有することを特徴とする1〜3のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
5.前記鋼材に加えて、Ca:0.0005〜0.0040mass%、REM:0.0001〜0.1000mass%、Mg:0.0001〜0.0100mass%およびY:0.0001〜0.1000mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする1〜4のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
6.前記鋼材に加えて、Se:0.0005〜0.5000mass%、Te:0.0005〜0.5000mass%およびCo:0.010〜0.500mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする1〜5のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
7.前記ジンクリッチプライマーが、Mo、W、P、V、Ni、Cu、Al、Mgの顔料のうちから選ばれる1種以上を亜鉛末含有量に対して0.1〜35mass%の範囲で含有することを特徴とする1〜6のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
8.前記鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を塗装してなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
Cは、鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり、本発明では所望の強度を得るために0.01mass%以上の含有を必要とする。一方、0.20mass%を超える含有は、溶接熱影響部の靱性を低下させる。よって、Cは0.01〜0.20mass%の範囲とする。さらに、靭性低下を防ぐためには、好ましくは、0.05〜0.15mass%の範囲とする。
Siは脱酸剤として、また鋼材の強度向上を目的として添加される元素であり、本発明では0.05mass%以上を含有させる。しかしながら、0.50mass%を超える添加は、鋼の靱性を劣化させるので、Siの上限は0.50mass%とする。
Mnは熱間脆性を防止し、鋼材の強度向上に有用な元素であるので、0.10mass%以上添加する。しかしながら、2.00mass%を超える添加は、鋼の靱性および溶接性を低下させるため、Mnは2.00mass%以下とする。
Pは鋼の母材靱性のみならず、溶接性および溶接部靱性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましい。特に、Pの含有量が0.025mass%を超えると、母材靱性および溶接部靱性の低下が大きくなる。よって、Pは0.025mass%以下とする。
Sは鋼の靱性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましく、本発明では0.0100mass%以下に制限した。
Alは脱酸剤として作用し、このためには0.005mass%以上の含有を必要とするが、0.100mass%を超える含有は溶接した場合に、溶接金属部の靱性を低下させる。よってAlは0.005〜0.100mass%の範囲に制限した。
Nは靱性に対して有害な成分であり、靱性の向上を図るためにはできるだけ低減することが望ましい。しかしながら、工業的には0.0010mass%未満に低減するのは難しい。一方、0.0080mass%を超えて含有させると靱性の著しい劣化を招く。よって本発明では、Nは0.0010〜0.0080mass%の範囲に制限した。
Moは、一般的には耐食性元素であるが、本発明が狙いとする環境に適用した場合には、塗装耐食性を著しく低減させる元素である。Moは、鋼材から溶出し、MoO4 2−として存在し、鋼材に対してインヒビター作用を与える元素である。しかしながら、MoO4 2−は溶存酸素を酸化剤とし、金属表面に不動態皮膜を形成すると考えられているが、本環境のように海水浸漬、さらに塗膜が存在する状態では、鋼材表面まで十分な酸素が拡散されないことから、塗装耐食性に悪影響を与えていると、発明者らは推測している。塗装耐食性を考えた場合、可能な限り添加量を少なくする必要があるが、Moは焼き入れ性に優れる元素であるため、添加量の上限を0.0100mass%とした。
Wは塗装耐食性に効果がある元素である。このWの効果は、塗膜下でWO3やFeWO4皮膜を形成することで腐食を抑制するためである。この効果は、0.005mass%以上の含有で発現するが、0.500mass%を超える添加で溶接性や母材の靱性が低下するため、0.500mass%以下とすることが望ましい。そのため、Wは0.005mass%〜0.500mass%の範囲に制限した。
Niは塗装耐食性を劣化させるため、これらの含有量をできるだけ低減するのが好ましい。しかしながら、Niは、強度向上元素であるため、少量の添加は許される。そのため、Niは0.100mass%以下の範囲に制限した。
Ti、Nb、Zr、Vはいずれも、鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有させることができる。このような効果を得るためには、Tiは0.001mass%以上、Nbは0.001mass%以上、 Zrは0.001mass%以上、Vは0.002mass%以上含有させることが好ましい。しかしながら、Tiは0.030mass%を超えて、Nbは0.030mass%を超えて、Zrは0.100mass%を超えて、Vは0.200mass%を超えて添加すると靱性が低下するため、Ti、Nb、Zr、Vはそれぞれ、上記の範囲で含有させることが好ましい。
Bは鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有させることができる。上記の効果を得るためには、0.0002mass%以上含有させることが好ましいが、0.0030mass%を超えて添加すると靱性が劣化する。よって、Bは0.0002〜0.0030mass%の範囲で含有させることが好ましい。
Caは、硫化物の形態を制御して鋼の靱性向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためには、少なくとも0.0005mass%含有することが必要である。しかし過度に添加すると、粗大な介在物を形成し母材の靱性を劣化させるので、添加量の上限を0.0040mass%とした。
REM、Mg、Yはいずれも溶接熱影響部の靱性向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果は、REM、Mg、Yいずれも0.0001mass%以上の含有で得られるが、REMは0.1000mass%を超えて、Mgは0.0100mass%を超えて、Yは0.1000mass%を超えて含有させると、かえって靱性の低下を招くので、REM、Mg、Yはそれぞれ、上記の範囲で含有させるのが好ましい。なお、本発明において、REM(Rare Earth Metals:希土類金属)とは、原子番号57のLaから71のLuまでのいわゆるランタノイド元素から選択される1種以上を指すものとする。REMであれば、どの元素であっても、上記の効果は共通して得られる。REMを含有させるにあたっては、たとえば、Ce、Laなどの一種類のREMやその化合物を添加してもよく、また、複数種類のREMを含有する混合物として添加してもよい。混合物としては、たとえば、一般にミッシュメタルと呼ばれる、Ce、La、Ndなどを主成分とする混合物を用いることができ、その混合物の組成によらず、上記の効果が得られる。
Se、Te、Coは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果を得るためには、Se、Teは0.0005mass%以上、Coは0.010mass%以上含有させることが好ましいが、Se、Teは0.5000mass%を超えて、Coは0.500mass%を超えて含有させると靱性や溶接性が劣化するため、上記の範囲で含有させることが好ましい。
ジンクリッチプライマーのZnによる防錆性を補強する添加成分として、Mo、W、P、V、Ni、Cu、Al、Mgの顔料の添加が有効である。これらの顔料に含まれる金属元素の存在形態は、金属、化合物のいずれの形態でもよい。これらの成分を添加することによって、亜鉛の緻密な腐食生成物を形成したり、亜鉛とFeとの安定な複合酸化物を形成したり、また、発生した錆中にこれらの顔料に起因する酸化物または鉄との複合酸化物を形成することで、塗膜膨れが抑制される。さらに、Mo、W、P、Vについては、塗膜中に水が浸透した際にこれら顔料がイオンとして溶出し、これらのインヒビター作用により、鋼材の腐食を抑制する。また、Al、Mgは、鋼より卑なる金属であるため、犠牲防食作用を発現し、塗膜膨れが抑制される。これらの顔料による耐塗膜膨れ効果は、亜鉛末含有量に対して0.1mass%以上の添加で得られる。一方で、35mass%を超えて添加しても、効果が飽和するため、最適範囲は0.1〜35mass%とした。
ACP=10−(3+10×W+7×Sb+9×Sn)×(1+0.04×(Cu+Cr))×(0.9−Ni−Mo) (1)式
このACP値と耐食性との関係を詳細に検討したところ、後述する表1に示すようにACP値が6.75未満であれば、塗膜膨れ面積が従来鋼の場合の50%以下という良好な耐食性を示している。
上記した好適成分組成になる溶鋼を、転炉や電気炉等の公知の炉で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶鋼に、取鍋精錬や真空脱ガス等の処理を付加しても良いことは言うまでもない。
Claims (8)
- スケールを除去した鋼材の表面にジンクリッチプライマーを塗布してなる鋼材であって、前記鋼材が、
C:0.01〜0.20mass%
Si:0.05〜0.50mass%
Mn:0.10〜2.00mass%
P:0.025mass%以下
S:0.0100mass%以下
Al:0.005〜0.100mass%
N:0.0010〜0.0080mass%を含有し、さらに、
Mo:0.0100mass%以下であり、さらに、
W:0.005〜0.500mass%
Sb:0.001〜0.350mass%
Sn:0.001〜0.350mass%
Cu:0.001〜1.000mass%
Cr:0.001〜3.000mass%
のうちから選ばれる1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
さらに下記(1)式で示すACP値が6.75未満を満足することを特徴とする耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
ACP=10−(3+10×W+7×Sb+9×Sn)×(1+0.04×(Cu+Cr))×(0.9−Ni−Mo) (1)式 - 前記鋼材に加えて、さらに、
Ni:0.100mass%以下
であることを特徴とする請求項1に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材に加えて、
Ti:0.001〜0.030mass%
Nb:0.001〜0.030mass%
Zr:0.001〜0.100mass%および
V:0.002〜0.200mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材に加えて
B:0.0002〜0.0030mass%を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材に加えて
Ca:0.0005〜0.0040mass%
REM:0.0001〜0.1000mass%
Mg:0.0001〜0.0100mass%および
Y:0.0001〜0.1000mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材に加えて
Se:0.0005〜0.5000mass%
Te:0.0005〜0.5000mass%および
Co:0.010〜0.500mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記ジンクリッチプライマーが、Mo、W、P、V、Ni、Cu、Al、Mgの顔料のうちから選ばれる1種以上を亜鉛末含有量に対して0.1〜35mass%の範囲で含有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
- 前記鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を塗装してなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
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