JP2827878B2 - 耐候性に優れた鋼材の表面処理方法 - Google Patents
耐候性に優れた鋼材の表面処理方法Info
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Description
方法に関し、特に、大気腐食環境に対する保護作用を有
する錆、いわゆる耐候性錆の層を、短期間で鋼材の表面
に育成する方法に関する。
素を添加することにより、大気中における耐食性を向上
させることができる。これらの低合金鋼は耐候性鋼と呼
ばれるが、屋外において数年で腐食に対して保護性のあ
る錆(以下耐候性錆という)を形成し、以後塗装等の耐
食処理作業を不要とするいわゆるメインテナンスフリー
鋼である。
に数年かかるため、それまでの期間中に赤錆や黄錆等の
浮き錆や流れ錆を生じてしまい、外見的に好ましいばか
りでなく周囲の環境の汚染原因にもなるという問題点を
残している。
たとえば特開平1−142088号に示されているよう
に、リン酸塩被膜を形成させる表面処理方法が提案され
ている。しかし、リン酸塩被膜を形成させる以前に適当
な前処理を施す必要がある等処理の内容が複雑であり、
また鋼材の溶接が必要な場合は溶接部に処理を施すこと
は容易ではなく、建築構造物には適用が困難なものであ
る。
理により、赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆をほとんど生
じることなく、大気腐食環境に対して安定した耐候性錆
を生成することにある。
の本第1発明は、鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、
1.0〜30.0質量%の硫酸アルミニウムを含む水溶
液を塗布する点を、その構成とする。
材の錆層に、1.0〜30.0質量%の硫酸アルミニウ
ムを含み、かつリン酸、Fe(II)、Fe(III) 、Cr(I
II)、Niイオンのうちの一種あるいは二種以上を、そ
れらの総質量%で0.1〜10質量%含む水溶液を塗布
する点を、その構成とする。
鋼材の錆層に、1.0〜30.0質量%の硫酸アルミニ
ウムおよび1.0〜17.0質量%の硫酸銅(II)のうち
の少なくとも一方を含む水溶液に、その質量の0.00
5〜2倍の質量のα−FeOOHを添加してなる水溶液
を塗布する点を、その構成とする。
は鋼材の錆層に、1.0〜30.0質量%の硫酸アルミ
ニウムおよび1.0〜17.0質量%の硫酸銅(II)のう
ちの少なくとも一方、およびリン酸、Fe(II)、Fe(I
II) 、Cr(III) 、Niイオンのうちの一種あるいは二
種以上を、それらの総質量%で0.1〜10質量%含む
水溶液に、その質量の0.005〜2倍の質量のα−F
eOOHを添加してなる水溶液を塗布する点を、その構
成とする。
て説明する。 (1)硫酸アルミニウムおよび硫酸銅(II) 耐候性錆のの構造が緻密であれば、大気腐食環境を遮断
し易く、また浮き錆や流れ錆の根本的な原因であるFe
イオンの溶出を軽減する。しかし一方、耐候性錆中に割
れや細孔があると水や酸素の供給経路となり、耐候性錆
の防食性が低減する。
くとも一方を含有した水溶液(以下、アルミ−銅水溶液
という)を鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に塗布する
と、熱力学的に安定で、電気化学的に還元され難い錆層
が形成される。またその錆層は、極めて微細な結晶によ
って構成され、錆粒子間の密着性が向上しているため、
緻密で安定し、しかも割れや細孔の少ない構造となって
いる。したがって、水や酸素の供給経路を断ち、浮き錆
や流れ錆の根本的な原因であるFeイオンの溶出を軽減
できるとともに、大気腐食環境を非常に良く遮断する。
アルミ−銅水溶液は、1.0質量%以上の濃度の硫酸ア
ルミニウムおよび1.0質量%以上の濃度の硫酸銅(II)
の少なくとも一方が必要である。また、それぞれ30.
0質量%および17.0質量%を超えても効果は飽和
し、経済的にも不利となり、また溶解度を超え結晶が析
出する可能性があるので、それぞれの範囲を1.0〜3
0.0質量%、1.0〜17.0質量%と限定した。
造を密にするとともに、錆粒子間の密着性を向上させる
ものである。したがって、これら各イオンのうちの一種
あるいは二種以上を、前述のアルミ−銅水溶液に添加し
て形成された水溶液(以下、イオン添加水溶液という)
を、鋼材の表面または鋼材の錆層に塗布すると、さらに
緻密で安定した構造の錆層が得られ、アルミ−銅水溶液
を塗布した時の効果を一層向上させる。
FeOOHを育成するのに効果的であるため、(1)に
示した硫酸アルミニウム、硫酸銅(II)のように、これら
のイオンは、硫酸塩として利用することが特に好適であ
る。
ンの添加量については、Fe、リン酸、Cr、Niイオ
ンの一種あるいは二種以上を0.1質量%以上含まれて
いる必要があり、好ましくは、2種以上を添加するのが
よい。しかし、10質量%を超える添加では、効果は飽
和し、経済的にも不利となるので、添加イオン濃度の範
囲を0.1〜10質量%に限定した。
防食性の高い安定錆層の主要構成化合物であり、通常の
大気腐食環境中で化学的に安定で相変態や溶解が生じな
い性質を有する。このため、アルミ−銅水溶液またはイ
オン添加水溶液にα−FeOOH粉末を添加すると、安
定なα−FeOOHを主として鋼材の表面を被覆できる
とともに、単にα−FeOOHを形成させるだけでなく
添加したα−FeOOHを核として極めて微細な錆粒子
を形成させることとなり、錆の緻密さをさらに向上させ
る。
気化学的反応が抑制されるとともに、そのような安定な
錆層が物理的にも緻密になるので、その後に割れや空隙
等の構造的欠陥が生じ難く、酸素や水あるいは大気中の
腐食性物質の侵入を防ぐことにもなり、結果として大気
腐食環境を遮断し易く、また浮き錆や流れ錆の根本的な
原因であるFeイオンの溶出をさらに軽減できる。
α−FeOOHを添加する水溶液の0.005倍以上の
質量のα−FeOOHを水溶液に添加する必要がある。
一方、添加する水溶液の2倍を超えてα−FeOOHを
添加しても、効果は飽和するだけでなく、処理終了後に
過剰なα−FeOOHが鋼材表面から脱落し、周囲の汚
染の原因ともなるため、α−FeOOHの添加量の範囲
を水溶液質量%の0.005〜2倍と限定した。
法と同じくエアスプレー、エアレススプレーあるいは刷
毛塗り等のいずれの方法によっても塗布することができ
るため、場所を選ばず施工が可能である。また、望まし
くは、複数回降雨毎に塗布するのが良いが、1回の塗布
作業でも効果があるため経済性にも優れる。さらに現地
塗装が可能なため、現地での鋼材の切断、溶接等の加工
後にも対応できる。また、対象とする鋼材は、耐候性鋼
に限らず、通常の大気腐食環境中で錆を生成する鋼材で
あれば良く、たとえば低合金鋼や炭素鋼等も本発明の対
象の鋼材として挙げられる。
基づいて本発明の効果および各物質の限定条件を詳説す
る。 <実験例1>実験は、次の手順により行った。表1に示
す化学成分からなり、寸法が150×60×3mm3 で
ある試験鋼片の表面を、エメリー紙研磨およびバフ研磨
し、鏡面とした。この試験鋼片を、新潟県直江津市にお
ける海岸より50mの地点に、前記試験鋼片を30日間
暴露し、表面に錆層を形成させた試験鋼片の表面に、表
2〜表14に示す組成の処理液を塗布し、乾燥してから
再び処理液を塗布することを3回繰り返し、錆付鋼を生
成した。一方、上記の試験鋼片に直接表2〜表14に示
す組成の処理液を塗布した裸鋼をも生成した。
とに大気腐食環境にある新潟県直江津市における海岸か
ら50mの位置に365日間暴露した。その結果、裸
鋼、錆付鋼のいずれにおいても、本発明例である試験番
号1〜128では、ほとんど流れ錆が認められなかった
のに対し、比較例である試験番号129〜137におい
ては、非常に多くの流れ錆が確認された。
を調査した結果、いずれの試験番号の裸鋼、錆付鋼と
も、本発明例である試験番号1〜128においては、処
理液中の有効元素が濃縮しており、錆の割れも少なく耐
候性鋼が形成されていると考えられる。これに対し、比
較例である試験番号129〜137においては、有効元
素の濃縮は僅かであり、緻密さにおいて劣っていると言
える。
表15〜表19に示す。
試験番号1〜128の板厚減少量と、比較例である試験
番号129〜137の板厚減少量とを比較した場合、本
発明例の板厚減少量は、比較例の板厚減少量の半分以下
に抑えられていることが判る。すなわち、本発明に係る
処理液を塗布することにより、耐候性錆の保護性がより
高められたと考えられる。
27と138、38と139、49と140、60と1
41、82と142をそれぞれ比較することより明らか
なように、水溶液の2倍を超えた質量%のα−FeOO
Hを添加しても、その効果は飽和してしまう。
理により、赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆をほとんど生
じることなく、大気腐食環境に対して安定した耐候性錆
を生成することが可能となる。
Claims (4)
- 【請求項1】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、1.0
〜30.0質量%の硫酸アルミニウムを含む水溶液を塗
布することを特徴とする耐候性に優れた鋼材の表面処理
方法。 - 【請求項2】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、1.0
〜30.0質量%の硫酸アルミニウムを含み、かつリン
酸、Fe(II)、Fe(III) 、Cr(III) 、Niイオンの
うちの一種あるいは二種以上を、それらの総質量%で
0.1〜10質量%含む水溶液を塗布することを特徴と
する耐候性に優れた鋼材の表面処理方法。 - 【請求項3】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、1.0
〜30.0質量%の硫酸アルミニウムおよび1.0〜1
7.0質量%の硫酸銅(II)のうちの少なくとも一方を含
む水溶液に、その水溶液の質量の0.005〜2倍の質
量のα−FeOOHを添加してなる水溶液を塗布するこ
とを特徴とする耐候性に優れた鋼材の表面処理方法。 - 【請求項4】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、1.0
〜30.0質量%の硫酸アルミニウムおよび1.0〜1
7.0質量%の硫酸銅(II)のうちの少なくとも一方、お
よびリン酸、Fe(II)、Fe(III) 、Cr(III) 、Ni
イオンのうちの一種あるいは二種以上を、それらの総質
量%で0.1〜10質量%含む水溶液に、その水溶液の
質量の0.005〜2倍の質量のα−FeOOHを添加
してなる水溶液を塗布することを特徴とする耐候性に優
れた鋼材の表面処理方法。
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JP6002675A JP2827878B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 耐候性に優れた鋼材の表面処理方法 |
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JP6002675A JP2827878B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 耐候性に優れた鋼材の表面処理方法 |
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JPH07207455A JPH07207455A (ja) | 1995-08-08 |
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Family
ID=11535890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6002675A Expired - Lifetime JP2827878B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 耐候性に優れた鋼材の表面処理方法 |
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1994
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