JP2015219082A - 鋼材の黒皮評価方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】黒皮の剥離部分をより正確に識別することができる鋼材の黒皮評価方法を提供する。
【解決手段】まず、黒皮が形成された鋼材に対してめっきを行う(ステップS1)。次に、ステップS1により金属がめっきされた鋼材におけるその金属の分布を測定する(ステップS2)。
【選択図】 図1

Description

本発明は、鋼材の表面に形成される黒皮の評価方法に関するものである。
鉄筋コンクリートなどに実際に用いられる鋼材の表面には、熱処理工程をしたときに黒皮と呼ばれる酸化膜が形成されている。この黒皮は製造者によって厚みや均一性が異なり、必ずしも制御されているわけではない(例えば、非特許文献1参照。)。黒皮と鋼材は互いに結合する強度が弱いので、黒皮が鋼材から剥離することがある。黒皮の一部または全部が剥離した鋼材表面の部分(以下、「剥離部」と言う。)から鋼材内に塩化物イオンを含む水が侵入すると、鋼材の腐食が促進する可能性があることが知られている(例えば、非特許文献2参照。)。そこで従来より、黒皮の剥離の有無を調べることが行われている。黒皮の剥離の有無は肉眼や光学顕微鏡でも調べることができるが、より正確に調べる場合には高倍率での観察が可能な電子顕微鏡が用いられている。
P. Ghods, O.B. Isgor, G.A. McRae, J. Li, G.P. Gu、Microscopic investigation of mill scale and its proposed effect on the variability of chloride-induced depassivation of carbon steel rebar、Corrosion Science 53(2011)946-954 P. Ghods, O.B. Isgor, G.A. McRae, G.P. Gu、Electorochemical investigation of chloride-indused depassivation of black steel rebar under simulated service conditons、Corrosion Science 52(2010)1649-1659
しかしながら、電子顕微鏡で鋼材を観察すると、電子顕微鏡による画像上では黒皮に覆われた部分と剥離部とでは導電性の違いによるコントラストが小さいので、剥離部を正確に識別することが困難であった。
そこで、本発明は、黒皮の剥離部分をより正確に識別することができる鋼材の黒皮評価方法を提供することを目的とする。
上述したような課題を解決するために、本発明に係る鋼材の黒皮評価方法は、黒皮が形成された鋼材の黒皮が剥離した部分に金属をめっきする第1のステップと、鋼材にめっきされた金属の分布を測定する第2のステップとを有することを特徴とするものである。
上記鋼材の黒皮評価方法において、第1のステップは、鋼材に定電流を流し、鋼材の電位が黒皮が還元される電位に達する前に終了するようにしてもよい。
本発明によれば、黒皮が形成された鋼材の黒皮が剥離した部分に金属をめっきすることにより、めっきした金属と黒皮とは正確に識別できるので、剥離部分をより正確に識別することができる。
図1は、発明の実施の形態に係る鋼材の黒皮評価方法を説明するためのフローチャートである。 図2は、鋼材にめっきをする構成を模式的に示す図である。 図3は、鋼材に流れる電流の密度の分布を模式的に示す図である。 図4は、鋼材に定電流を流したときの鋼材の電位の変化を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る鋼材の黒皮評価方法を説明するためのフローチャートである。
[鋼材の黒皮評価方法]
まず、黒皮が形成された鋼材(以下、単に「鋼材」と言う。)の黒皮が剥離した部分に金属をめっきする(ステップS1)。このめっきを行うときの装置構成の一例を図2に示す。この図2に示すように、鋼材にめっきを行うときには、電解液を貯留しためっき槽1と、このめっき槽1に浸漬した鋼材2、電極3および参照極4と、これらの電極に電気的に接続され、それぞれに電力を供給する制御装置5とを用意する。そして、制御装置5により、鋼材2を陰極、電極3を陽極としてこれらの間に定電流を所定の時間流す。これにより、黒皮が一部または全部剥離した鋼材1表面の剥離部に選択的に金属がめっきされる。このように剥離部に金属がめっきされる原理について、図3を参照して以下に説明する。
<剥離部に金属がめっきされる原理>
電解液中に鋼材と電極を浸漬し、鋼材に定電流が流れるように電流制御を行ったとき、図3に示すように、電解液側から鋼材11に流れる定電流Iは、鋼材11の表面に形成された黒皮12から鋼材11に流れる電流Iscaleと、剥離部13によって電解液中に露出した部分の鋼材11に流れるImetalの和で表すことができる。なお、図3に示す矢印は、鋼材表面の電流密度分布を模式的に示すものであり、矢印が大きいほど大きな電流が流れることを意味している。
ここで、黒皮12の電気抵抗は、鋼材11の電気抵抗よりも大きい。
このため、剥離部13によって電解液中に露出した鋼材11には、図3中の大きな矢印で示すように、大きな電流が流れる。一方、黒皮12は、図3中の小さな矢印で示すように、小さな電流しか流れない。
また、剥離部13によって電解液中に露出した部分の鋼材11と電解液との界面には、黒皮12の部分と比較して、相対的に大きな電位差が生じる。
したがって、めっきする金属イオンが溶解した電解液中に鋼材と電極を浸漬し、鋼材に定電流が流れるように電流制御すると、剥離部によって電解液中に露出した部分の鋼材には、大きな電流が流れ、かつ、電解液との界面の電位差が大きいので、金属が選択的にめっきされることとなる。
鋼材にめっきする金属は、例えば亜鉛など、黒皮の還元電位よりも低い電位で還元される金属からなる。なお、亜鉛を鋼材の剥離部にめっきする場合には、亜鉛イオンが溶解した電解液中に鋼材と白金からなる電極を浸漬し、これらの間に定電流を所定の時間流せばよい。このとき、電解質中に鋼材と亜鉛からなる電極とを浸漬して、これらの間に定電流を所定の時間流すことにより鋼材の剥離部に亜鉛をめっきするようにしてもよいことは言うまでもない。
鋼材にめっきするときに鋼材に流す定電流の値および電流を流す時間は、適宜自由に設定することができる。
なお、鋼材にめっきをし続けると、黒皮表面にも金属がめっきされるので、黒皮と剥離部とが識別できなくなるのを防ぐために、黒皮表面に金属がめっきされる前にめっきを終了することが望ましい。黒皮表面に金属がめっきされないようにするには、例えば、鋼材にめっきするときに流す電流の値および電流を流す時間を、黒皮が保持される値、すなわち黒皮が還元されない値に設定することにより実現することができる。この値は、めっきするときに実際に流す定電流を鋼材に流して黒皮を還元させる実験を行って、黒皮が還元されずに保持される電位を予め求めておき、この求めた電位に基づいて設定すればよい。その実験の一例を以下に説明する。
<黒皮が還元される電位を求める実験>
この実験では、1wt%のチオシアン酸アンモニウム(NH4SCN)を添加した1M(モル)の炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)水溶液を脱気した溶液中に、作用極として直径φが9mmの一般的な高強度鋼(Fe−0.25%Si合金など)からなる鋼材、参照極としてとして銀−塩化銀(Ag/AgCl)電極、対極として白金線(Pt)を挿入し、鋼材に10[μA/cm2]の電流密度の定電流が流れるようにした。このときに得られた鋼材の電位の時間変化を図4に示す。
図4に示す実線は、鋼材の電位の時間変化を示す。この実線から分かるように、鋼材の電位は、鋼材に電流を流し始めてから一定の時間(図4では180分)まではほぼ一定の値であり、その後に低下して、この低下した値でほぼ一定に保持されている。これは、上述した水溶液中の鋼材に電流を流すと、初めに水溶液中の溶存酸素が還元され、続いて黒皮が還元されるからである。したがって、開始から180分までの電位は電解液中の溶存酸素が還元されているときの値であり、180分以降の電位は黒皮が還元されているときの値であることがわかる。そこで、この黒皮が還元されているときの電位を予め求めておく。そして、鋼材にめっきするときには、鋼材の電位を観測しながら、その実験のときと同じ定電流を鋼材に流す。そして、鋼材の電位が予め求めた黒皮が還元される電位に達する前に、鋼材に電流を流すことを停止する。これにより、黒皮の表面にめっきされるのを防ぐことができる、すなわち剥離部のみにめっきすることができる。
なお、上述した黒皮の還元電位を求めるための実験の際には、極力酸素を除去した水溶液を用いることが望ましい。これにより、還元される溶存酸素の量が少なくなるので、黒皮の還元が早く始まるとともに、黒皮の還元の際に溶存酸素が影響を及ぼすことを防ぐことができる。この結果、実験時間を短縮したり、電位の時間変化をより明確に検出したりすることができる。
また、測定される電位は、黒皮と剥離部の混成電位を示しているため、予め決めた金属イオン種が含まれていれば測定した電位が高くても電流を制御している間は剥離部にめっきされることとなる。
<金属の分布の測定>
ステップS1により鋼材の剥離部に金属がめっきされると、鋼材にめっきされた金属の分布を測定する(ステップS2)。
めっきされた金属の分布の測定には、元素マッピングの各種方法を用いることができる。例えば、電子線を対象物に照射する事により発生する特性X線の波長と強度から構成元素を分析するEPMA(電子線マイクロアナライザ:Electron Probe MicroAnalyser)を用いることができる。
ステップS1によりめっきされた鋼材の表面は、黒皮と剥離部にめっきされた金属とから構成されている。黒皮とめっきされた金属は、黒皮と鋼材本体と比較して、導電性が大きく異なる。したがって、めっきされた鋼材に対して元素マッピングを行うと、めっきされた箇所とめっきされていない箇所との間に明確なコントラストを付けることが可能となるので、結果として、剥離部を正確に判別することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、黒皮が形成された鋼材の黒皮が剥離した部分に金属をめっきすることにより、めっきした金属と黒皮とは正確に識別できるので、結果として、剥離部分をより正確に識別することができる。
本発明は、黒皮が形成された鋼材を用いる各種方法に適用することができる。
1…めっき槽、2…鋼材、3…電極、4…作用極、5…制御装置、11…鋼材、12…黒皮、13…剥離部。

Claims (2)

  1. 黒皮が形成された鋼材の前記黒皮が剥離した部分に金属をめっきする第1のステップと、
    前記鋼材にめっきされた前記金属の分布を測定する第2のステップと
    を有することを特徴とする鋼材の黒皮評価方法。
  2. 請求項1記載の鋼材の黒皮評価方法において、
    前記第1のステップは、前記鋼材に定電流を流し、前記鋼材の電位が前記黒皮が還元される電位に達する前に終了する
    ことを特徴とする鋼材の黒皮評価方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107576611A (zh) * 2017-09-20 2018-01-12 西安热工研究院有限公司 一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法与装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05234729A (ja) * 1992-02-21 1993-09-10 Nippon Steel Corp 希土類−鉄−窒素系磁石粉末及びその製造方法
WO2008153183A1 (ja) * 2007-06-15 2008-12-18 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 成形品の製造方法
JP2011219812A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Nippon Steel Corp 疲労特性と黒皮上への化成処理性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05234729A (ja) * 1992-02-21 1993-09-10 Nippon Steel Corp 希土類−鉄−窒素系磁石粉末及びその製造方法
WO2008153183A1 (ja) * 2007-06-15 2008-12-18 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 成形品の製造方法
JP2011219812A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Nippon Steel Corp 疲労特性と黒皮上への化成処理性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CORROSION SCIENCE, vol. 52, JPN6017005406, 2010, pages 1649 - 1659, ISSN: 0003503400 *
CORROSION SCIENCE, vol. 53, JPN6017005403, 2011, pages 946 - 954, ISSN: 0003503399 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107576611A (zh) * 2017-09-20 2018-01-12 西安热工研究院有限公司 一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法与装置
CN107576611B (zh) * 2017-09-20 2023-12-29 西安热工研究院有限公司 一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法与装置

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