JP2011162849A - ジンクプライマー塗布耐食鋼材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.01〜0.25%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.035%以下、S:0.01%以下、Al:0.10%以下、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0010〜0.0070%を含有し、さらに、W:0.01〜0.5%、Mo:0.02〜0.5%の中から選ばれる1種または2種を含有し、さらに、Sn:0.001〜0.2%、Sb:0.01〜0.2%の中から選ばれる1種または2種を含有し、且つCu、Ni、CrおよびCoの混入量を、それぞれ0.20%未満とし、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でZnを5〜30g/m2、Pを0.003〜3g/m2含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【選択図】なし
Description
はじめに、本発明の鋼材の化学成分を規定した理由について説明する。なお、成分%は、全て質量%を意味する。
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0.01%以上の含有を必要とする。一方、0.25%を超える含有は、溶接熱影響部の靭性を低下させる。よって、C量は0.01〜0.25%の範囲とする。なお、好ましくは、0.03〜0.20%の範囲であり、さらに好ましくは、0.05〜0.16%の範囲である。
Siは、脱酸剤として、また、鋼材の強度を高めるために添加される元素であり、本発明では、0.05%以上を含有させる。しかしながら、0.50%を超える添加は、鋼の靭性を劣化させるので、Si量の上限は0.50%とする。
Mnは、熱間脆性を防止し、鋼材の強度を高める効果がある元素であり、0.1%以上添加する。しかしながら、2.0%を超えるMnの添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させるため、Mn量は0.1〜2.0%の範囲とする。好ましくは、0.9〜1.6%の範囲である。
Pは、鋼の母材靭性、さらに溶接性および溶接部靭性を劣化させる有害な元素であり、できるだけ低減するのが好ましい。特に、Pの含有量が0.035%を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、P量は0.035%以下とする。好ましくは、0.025%以下である。
Sは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害元素であるので極力低減することが望ましい。特に、Sの含有量が0.01%を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、S量は0.01%以下とする。好ましくは、0.006%以下である。
Alは、脱酸剤として添加するが、0.10%を超える含有は、溶接部靭性に悪影響を及ぼすので、Al量は0.10%以下に制限した。
Tiは、Nとの親和力が強くTiNとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭性化に寄与する。このような効果は、0.005%以上の含有で認められるが、0.030%を超えて含有するとTiN粒子が粗大化して前記効果が期待できなくなる。このため、Ti量は0.005〜0.030%の範囲とする。
Nは、Tiと結合してTiNとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭化に寄与する。このような効果を有するTiNの必要量を確保するためにはN量は0.0010%以上含有する必要がある。一方、0.0070%を超えて含有すると、溶接熱によってTiNが溶解する温度まで加熱される領域では固溶N量が増加し、靭性の著しい低下を招く。このため、N量は0.0010〜0.0070%の範囲とする。
Wは、本発明の鋼材においては、重要な耐食性向上元素の1つである。上記効果は、W量が0.01%以上の含有で発現する。しかし、0.5%を超えると、鋼の靭性に悪影響を及ぼす。よって、W量は0.01〜0.5%の範囲とする。
Sn、Sbは、耐食性を向上させる効果があるので、両元素のうちいずれか一方を含有するか、あるいは両方を含有することができる。Sn、Sbの本効果は、鋼板表面のアノード部など、pHが下がった部位での腐食を抑制するためである。この効果は、Snで0.001%以上の含有で、Sbで0.01%以上の含有で発現するが、0.2%超えでは、母材靭性および溶接熱影響部靭性を劣化させるため、Sn量は0.001〜0.2%、Sb量は0.01〜0.2%の範囲とする。
Cu、Ni、Cr、Coは長期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、スクラップ等を使用した場合の不可避的不純物としての混入が避けられない元素である。そこで、本発明者らは、これらの元素の許容範囲について検討したところ、Cu、Ni、Cr、Co量はいずれも0.20%未満であれば、塗装耐食性に対する悪影響がほとんどなく、許容できることが判明した。より好ましくは、いずれも0.15%以下、さらに好ましくはいずれも0.10%以下である。
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することができる。このような効果を得るためには、Nb、Zrはそれぞれ0.001%以上、Vは0.002%以上含有することが好ましい。しかし、Nb、Zrは0.1%、Vは0.2%を超えて含有すると、靭性が低下するため、Nb、Zr、Vを含有する場合には、上記値を上限として含有するのが好ましい。
Caは、硫化物の形態を制御して鋼の溶接部靭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0.0005%含有することが必要である。一方、0.0030%を超えて含有しても、その効果は飽和する。このため、Caを含有する場合には、その量を0.0005〜0.0030%の範囲とするのが好ましい。
Bは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有することができる。上記効果を得るためには、0.0002%以上含有することが好ましいが、0.003%を超えて含有すると、靭性が劣化する。よって、Bを含有する場合には、その量を0.0002〜0.003%の範囲とするのが好ましい。
REM、Mg、Yは、いずれも、溶接熱影響部の靭性向上に効果のある元素であり、必要に応じて選択して含有することができる。この効果は、REM:0.0001%以上、Mg:0.0001%以上、Y:0.0001%以上の含有で得られるが、REM:0.015%を超えて、Mg:0.01%を超えて、Y:0.1%を超えてそれぞれ含有させると、却って靭性の低下を招くので、REM、Mg、Yを含有する場合には、その量は、それぞれ上記の値を上限とするのが好ましい。
次に、本発明鋼材の製造方法について説明する。
上記した好適成分組成からなる溶鋼を、転炉、電気炉等の公知の方法で溶製し、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、溶製に際して、真空脱ガス精錬等を実施してもよい。溶鋼の成分調整方法は、公知の鋼精錬方法に従えばよい。
次に、上記鋼材の表面に形成するジンクプライマーについて説明する。
Znは、犠牲防食により、塗布した鋼板の耐食性を著しく改善する元素である。この効果を得るためには、鋼材の表面に形成した塗膜中に含まれるZnは5g/m2以上であることが必要である。一方、Znの含有量は、犠牲防食による耐食性改善の観点からは、多ければ多いほど好ましいが、30g/m2より多くなると、溶接性や溶断性などの基本特性が劣化するため、上限は30g/m2とする必要がある。
Pは、溶解によりPO4 3−を生成し、このPO4 3−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食を効果的に抑制する元素である。鋼へのP添加は、多すぎると鋼靭性への悪影響があるため、その上限は制限される。そこで、上述したPの腐食抑制効果を発揮させる場合には、Pをジンクプライマー中に添加することとした。ジンクプライマー中へのPの添加下限は0.003g/m2としたが、これは、ジンクプライマー中でPを均一に分散させるための最低限必要な量である。一方、ジンクプライマー中に3g/m2を超えて含有させると、ジンクプライマー膜の鋼板への密着性が低下する。そこで、上限を3g/m2とした。
Vは、溶解によりVO4 3−および/またはVO3 −を生成し、このVO4 3−および/またはVO3 −の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食を効果的に抑制する元素である。鋼へのV添加は、多すぎると鋼靭性への悪影響があるため、その上限は制限される。そこで、上述したVの腐食抑制効果を発揮させる場合には、Vをジンクプライマー中に添加することとした。ジンクプライマー中へのVの添加下限は0.005g/m2としたが、これは、ジンクプライマー中でVを均一に分散させるための最低限必要な量である。一方、ジンクプライマー中に5g/m2を超えて含有させると、ジンクプライマー膜の鋼板への密着性が低下する。そこで、上限を5g/m2とした。
以上のような鋼材の表面にエポキシ樹脂塗膜を形成すると、従来の船舶用鋼材の表面にエポキシ樹脂塗膜を形成した場合と比較して、船舶用として、特に海水による厳しい環境下にあるバラストタンクなどに用いて、より好適な塗装耐食性を有する耐食鋼材が得られる。
Claims (12)
- 質量%で、C:0.01〜0.25%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.035%以下、S:0.01%以下、Al:0.10%以下、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0010〜0.0070%を含有し、さらに、W:0.01〜0.5%、Mo:0.02〜0.5%の中から選ばれる1種または2種を含有し、さらに、Sn:0.001〜0.2%、Sb:0.01〜0.2%の中から選ばれる1種または2種を含有し、且つCu、Ni、CrおよびCoの混入量を、それぞれ0.20%未満とし、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でZnを5〜30g/m2、Pを0.003〜3g/m2含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、Nb:0.001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、V:0.002〜0.2%の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、Ca:0.0005〜0.0030%を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、B:0.0002〜0.003%を含有することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、REM:0.0001〜0.015%、Mg:0.0001〜0.01%、Y:0.0001〜0.1%の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 質量%で、C:0.01〜0.25%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.035%以下、S:0.01%以下、Al:0.10%以下、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0010〜0.0070%を含有し、さらに、W:0.01〜0.5%、Mo:0.02〜0.5%の中から選ばれる1種または2種を含有し、さらに、Sn:0.001〜0.2%、Sb:0.01〜0.2%の中から選ばれる1種または2種を含有し、且つCu、Ni、CrおよびCoの混入量を、それぞれ0.20%未満とし、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でZnを5〜30g/m2、Vを0.005〜5g/m2含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、Nb:0.001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、V:0.002〜0.2%の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項7に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、Ca:0.0005〜0.0030%を含有することを特徴とする請求項7または8に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、B:0.0002〜0.003%を含有することを特徴とする請求項7乃至9の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記鋼材成分に、さらに、質量%で、REM:0.0001〜0.015%、Mg:0.0001〜0.01%、Y:0.0001〜0.1%の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項7乃至10の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
- 前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする請求項7乃至11の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
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