JP2850097B2

JP2850097B2 - 耐候性に優れた鋼材およびその表面処理方法

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Publication number: JP2850097B2
Application number: JP14502094A
Authority: JP
Inventors: 浩史岸川; 正人山下; 英昭幸; 三神田
Original assignee: SHINTO TORYO KK; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: SHINTO TORYO KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JPH0813158A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐候性に優れる鋼材お
よびその新しい表面処理方法に関し、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
が、短期間で育成される鋼材、および耐候性錆早期育成
のための鋼材の表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鋼にＰ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉ等の元
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。

【０００３】しかしながら、耐候性錆が形成されるまで
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、外見的に好ましくない
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。この問題は、海辺などの海塩粒子飛来
環境において特に顕著である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この問題について、た
とえば特公昭５３−２２５３０号公報においては、特定
の樹脂を被覆することにより、流れ錆を生じることなく
安定錆を形成させる方法が開示されている。また、特公
昭５６−３３９１１号公報においては、２層被覆による
方法が開示れている。

【０００５】しかし、特公昭５３−２２５３０号公報に
開示された方法の場合、腐食性の高い環境では流れ錆の
防止が不十分であるばかりでなく、安定錆の生成促進に
もおとることが判明した。また、特公昭５６−３３９１
１号公報に開示された方法の場合、流れ錆の防止には優
れるものの、安定錆を形成するまでに、長時間を要して
しまうものである。

【０００６】他方、特開平１−１４２０８８号におい
て、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
るとともに、かかる処理を行わない場合と比較すれば、
浮き錆や流れ錆の量は低減してはいるものの、完全なも
のではなかった。

【０００７】そこで、本発明の主たる課題は、簡単な処
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、および耐候性錆が早期に育成される鋼
材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本第１発明に係る耐候性に優れた鋼材の表面処理方法
は、鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、アルミ付着量が
乾燥質量で１．０ｇ／ｍ²以上となるように、アルミニ
ウムイオンを含む水溶液を塗布し、水分乾燥後、その上
層に、乾燥膜厚が５μｍ以上１５０μｍ以下である有機
樹脂被膜を形成することを特徴とするものである。

【０００９】また、本第２発明に係る鋼材の表面処理方
法は、鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、アルミ付着量
が乾燥質量で１．０ｇ／ｍ²以上、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐ、Ｃ
ｒ、Ｎｉイオンのうちの１種あるいは２種以上のイオン
の総付着量が、０．１ｇ／ｍ²以上となるように、アル
ミニウムイオンと、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐ、Ｃｒ、Ｎｉイオン
のうちの１種あるいは２種以上のイオンを含んだ水溶液
を塗布し、水分乾燥後、その上層に、乾燥膜厚が５μｍ
以上１５０μｍ以下である有機樹脂被膜を形成すること
を特徴とするものである。

【００１０】さらに、本第３発明に係る耐候性に優れた
鋼材は、鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、硫酸アルミ
ニウムを乾燥質量で１〜６５質量％含む有機樹脂塗料に
よって、乾燥膜厚が５μｍ以上１５０μｍ以下である被
膜が形成されていることを特徴とするものである。

【００１１】そして、本第４発明に係る耐候性に優れた
鋼材は、鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、硫酸アルミ
ニウムを乾燥質量で１〜６４質量％、α−ＦｅＯＯＨを
乾燥質量で１〜６４質量％、その合計量を乾燥質量で６
５質量％以下含む有機樹脂塗料によって、乾燥膜厚が５
μｍ以上１５０μｍ以下である被膜が形成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明者等は、２０年以上暴露して生成させた
安定錆を解析した結果、安定錆が主としてα−ＦｅＯＯ
Ｈからなる微細結晶の緻密な集合により構成されている
ことを解明した。このため、安定錆を早期に生成するた
めには、緻密なα−ＦｅＯＯＨを迅速に生成することが
重要となる。それとともに、α−ＦｅＯＯＨによる安定
錆を生成している間に、流れ錆や浮き錆を防止する必要
がある。

【００１３】また、耐候性鋼において、耐候性錆の構造
が緻密であれば、物理的に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。このため、緻密で連続した錆層を早期に生
成する必要がある。

【００１４】これらのことを前提として、以下、本発明
に用いられる各構成要素の作用について具体的に説明す
る。（１）第１発明および第２発明について（１−１）アルミニウムイオンを含む水溶液の塗布アルミニウムイオンを含む水溶液を鋼材の表面あるいは
鋼材の錆層に塗布すると、鋼材に形成される錆が緻密に
なるため、割れや細孔のさらに少ない構造となる。ま
た、錆中の割れや細孔にアルミニウムイオンを含む水溶
液が流入すると、錆中の割れや細孔を埋めて錆を緻密に
する。この効果を発揮するためには、乾燥質量で１．０
μｍ以上のアルミ付着量が必要である。

【００１５】アルミ付着量の上限は特に限定されない
が、アルミ付着量が乾燥質量で５００ｇ／ｍ²を超える
と、水分乾燥後の鋼材表面にアルミ化合物が粉状に析出
し、上塗りの塗膜密着性を損なうことがあるので、アル
ミ付着量は５００ｇ／ｍ²以下とするのが望ましい。ま
た、アルミ付着量が５００ｇ／ｍ²を超えてもその効果
は飽和するので、施工性、経済性の観点からも５００ｇ
／ｍ²以下であることが好ましい。

【００１６】アルミニウムイオンを含む水溶液として
は、たとえば０．１〜５質量％の硫酸アルミ水溶液を好
適に使用することができる。この場合、硫酸アルミ水溶
液が０．１質量％未満だと必要なアルミニウムイオンを
鋼材に付着させるのに、数回の塗布作業が必要となり、
作業性、経済性に劣る。また、硫酸アルミ中の硫酸根
は、初期段階において鋼表面を腐食するため、安定錆の
形成を促進させる働きがあるので、その意味からも硫酸
アルミを使用するのが望ましい。

【００１７】（１−２）Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐ、Ｃｒ、Ｎｉイ
オンの添加Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐ、Ｃｒ、Ｎｉイオンの各イオンは、アル
ミニウムイオンと共存すると、（１−１）に示した硫酸
アルミ水溶液の塗布処理効果をより高め、錆と鋼の界面
構造を緻密にするとともに、錆粒子自体を緻密にする効
果を持つ。これらの効果を発揮するためには、Ｃｕ、Ｆ
ｅ、Ｐ、Ｃｒ、Ｎｉイオンのうちの１種あるいは２種以
上を０．１ｇ／ｍ²以上表面に付着させる必要がある。
そして、それらのうちの２種以上のイオンを添加すると
さらにその効果が増すので、２種類以上のイオンを添加
することが望ましい。

【００１８】この水溶液処理において、さらにα−Ｆｅ
ＯＯＨの微粒子を添加しておき、鋼材表面または鋼材の
錆層に０．１〜５００ｇ／ｍ²の範囲で付着させること
ができ、また好適である。α−ＦｅＯＯＨは、耐候性鋼
を長期暴露して形成される防食性の高い安定錆の主要構
成化合物であり、通常の大気腐食環境中で化学的に安定
であり、相変態や溶解が生じない。このα−ＦｅＯＯＨ
の添加は、これ自身がその後に形成される安定錆の構成
要素となるばかりでなく、結晶核として腐食により新た
に溶解してくるＦｅイオンがα−ＦｅＯＯＨに変化する
反応を促進することにより、安定錆の形成を助長するも
のである。ここで、α−ＦｅＯＯＨの付着量が０．１〜
５００ｇ／ｍ²の範囲が好ましいのは、０．１ｇ／ｍ²
未満ではその効果が小さく、５００ｇ／ｍ²を超える
と、鋼材表面にα−ＦｅＯＯＨが粉状に析出する結果、
上塗りの塗膜密着性を損なう場合があるからである。

【００１９】（１−３）有機樹脂被膜の効果前記の硫酸アルミ水溶液による下塗り塗布に対して、有
機樹脂による上塗り被覆が行われる。この上塗り被覆に
より形成される有機樹脂被膜は、過度の水分や酸素を鋼
面に透過させて、下地鋼面での安定錆の生成または変態
反応を進行させるとともに、その間のＦｅイオンの滲み
出しを防止して、流れ錆を生じることなく安定錆生成を
完了させる機能を有する。また、上述した安定錆生成促
進化合物を鋼材表面に固定することにより、安定錆形成
を有効に行わせる働きを持つ。さらには、海塩粒子飛来
環境において、塩素イオンの透過による過度の腐食を防
止する働きもある。

【００２０】この上塗りの有機樹脂被膜は、乾燥膜厚で
５〜１５０μｍ、より好ましくは５〜５０μｍとされ
る。５μｍより薄い膜厚では、Ｆｅイオンや塩素イオン
の透過に対するバリアー効果が低く、下地鋼材の腐食で
生成されてくるＦｅイオンの滲み出しを完全に防ぐこと
ができず、流れ錆を生じてしまう。特に、海塩粒子飛来
環境においては、塩素イオンの透過が激しく、過度の腐
食を生じてしまい、連続した安定錆の生成が阻害されて
しまうため、有機樹脂被膜の膜厚を５μｍ以上とする必
要がある。

【００２１】一方、１５０μｍを超える膜厚とすると、
経済的に不利となるばかりでなく、錆層が形成されてい
ない下地に１５０μｍを超える被膜を形成すると、バリ
アー効果が高くなりすぎ、衝撃等なんらかの理由により
被膜が剥落すると、その部分から流れ錆を生じ、また安
定錆の形成が阻害される可能性があるため、有機樹脂被
膜の膜厚を１５０μｍ以下に限定した。

【００２２】ここで、本発明で使用される有機樹脂は、
特に限定されない。エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ビニ
ル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹
脂、ブチラール樹脂、フタル酸樹脂等、あるいはこれら
の組合せまたは積層して用いることができる。また上記
樹脂を塗料化して塗装を行うが、溶剤系の塗料として
も、水性の塗料としても特に問題はない。ただし、フェ
ノール樹脂のように硬化に加熱を要するもの、ポリエチ
レン樹脂のように接着する時に加熱して溶融させる必要
がある樹脂は、施工性、経済性の点で好ましくない。

【００２３】また、有機樹脂中には、ベンガラ、二酸化
チタン、カーボンブラック、フタロシアニンブルー等の
着色顔料、タルク、シリカ、マイカ、硫酸バリウム、炭
酸カルシウム等の体質顔料、酸化クロム、クロム酸亜
鉛、クロム酸鉛、塩基性硫酸鉛等の防錆顔料、その他チ
キソ剤、分散剤、酸化防止剤等慣用の添加剤を含むこと
ができる。特に上塗りの有機樹脂被膜が将来的に損耗な
いしは剥落しても外観が損なわれないように、着色顔料
により安定錆と同色の茶色あるいはチョコレート色にし
ておくことが好ましい。

【００２４】以上、述べてきた下塗り処理液および上塗
り塗料のどらちも、通常の塗装方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。したがって、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、下塗り、上塗り
の２回の塗布作業で効果があるため、経済的である。

【００２５】本発明が対象とする鋼材は、耐候性鋼に限
らず、通常の大気腐食環境において、本発明に係る樹脂
被膜中の硫酸アルミニウムの作用により、最終的に化学
的に安定で緻密な耐候性錆に変態する錆を生成する鋼材
であれば良く、たとえば普通鋼、低合金鋼等も本発明の
対象の鋼材として挙げられる。

【００２６】ただし、こうして生成された保護性の錆層
になんらかの外力が作用して亀裂の生成や剥落を生じた
とき、普通鋼等は、その損傷部において再度安定錆を生
成する自己修復性能に劣るため、耐候性鋼を使用するこ
とが望ましい。

【００２７】（２）第３発明および第４発明について（２−１）有機樹脂塗料の効果本発明においては、硫酸アルミニウムまたは硫酸アルミ
ニウムとα−ＦｅＯＯＨが添加されている有機樹脂塗料
によって、鋼材表面に被膜が形成されているが、その乾
燥膜厚を５μｍ〜１５０μｍと限定したのは、５μｍよ
り薄い膜厚では、バリアー効果が低く、下地鋼材が腐食
されて生成される鉄イオンの滲み出しを完全に防ぐこと
ができず、流れ錆を生じてしまうからである。特に、海
塩粒子飛来環境においては、塩素イオンの透過が激し
く、過度の腐食を生じてしまい、連続した安定錆の生成
が阻害されてしまうため、膜厚を５μｍ以上とする必要
がある。

【００２８】一方、１５０μｍを超える膜厚とすると、
経済的に不利となるばかりでなく、錆層が形成されてい
ない下地に１５０μｍを超える被膜を形成すると、バリ
アー効果が高くなりすぎて、下地鋼面に安定錆を生成す
るのに長時間を要するようになる。安定錆が生成する以
前に、衝撃等なんらかの理由により被膜が剥落すると、
その部分から流れ錆が生じ、また安定錆の形成が阻害さ
れる可能性が高いため、膜厚を１５０μｍ以下として早
期に安定錆を生成させることが望ましい。

【００２９】すなわち、本発明の被膜は、適度の水分や
酸素を界面に透過させることにより、下地鋼面で安定錆
生成あるいは変態反応を進行させ、その間鉄イオンの滲
み出しを防止し、流れ錆を生じることなく安定錆生成を
完了させる働きをもつものである。

【００３０】ここで、本発明において使用される有機樹
脂塗料は特に限定されるものではなく、エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリ
ル樹脂、アルキド樹脂、ブチラール樹脂、フタル酸樹脂
等を挙げることができる。またこれらの樹脂を塗料化し
て塗装を行うが、溶剤系の塗料としても、水性塗料とし
ても特に問題はない。ただし、フェノール樹脂（常温で
硬化するタイプのものを除く）のように硬化に加熱を必
要とするもの、あるいはポリエチレン樹脂のように接着
するときに加熱して溶融させる必要がある樹脂は施工
性、経済性の点で好ましくない。

【００３１】また、本発明における有機樹脂塗料中に
は、ベンガラ、二酸化チタン、カーボンブラック、フタ
ロシアニンブルー等の着色顔料、タルク、シリカ、マイ
カ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の体質顔料、酸化
クロム、クロム酸亜鉛、クロム酸鉛、塩基性硫酸鉛等の
防錆顔料、その他チキソ剤、分散剤、酸化防止剤等慣用
の添加剤を含むことができる。特に上塗りの被膜が将来
部分的に損耗ないし剥落しても外観を損なわないよう
に、着色顔料により、安定錆と同色の茶色ないしチョコ
レート色にしておくことが好ましい。

【００３２】これらのうち、防錆顔料は、腐食環境の非
常に激しい場所で使用するときに、防食性のコントロー
ルの意味で添加しても差し支えないが、添加する場合は
過度の防食性を与えないようにその添加量を１０質量％
以下にしておくことが望ましい。

【００３３】また、有機樹脂塗料に硫酸鉄、硫酸ニッケ
ル、燐酸等を添加してもよく、むしろ好適である。鉄イ
オンやニッケルイオンあるいは燐酸は、アルミニウムイ
オンと共存することにより、α−ＦｅＯＯＨの生成を促
進させる効果を有するからである。

【００３４】なお、ここで述べた有機樹脂塗料中の添加
剤濃度は、乾燥固化した後の濃度で示している。被膜を
形成する前には、適当量の溶剤または水により塗装作業
に適した粘度に調整されていることは言うまでもないこ
とであり、溶剤または水分は、塗装後自然乾燥により蒸
散していく。

【００３５】（２−２）硫酸アルミニウムの効果有機樹脂塗料に添加されている硫酸アルミニウムは、被
膜中に水分が浸透してきたときに、アルミニウムイオン
と硫酸イオンになり、被膜と鋼の界面に到達する。それ
らのうちの硫酸イオンおよび水分は、鋼を腐食させて鉄
イオンを加速的に生成させる。一方アルミニウムイオン
は、この鉄イオンが安定錆の主成分であるα−ＦｅＯＯ
Ｈへ加速的に変態させるための触媒的な役割を果たして
いる。さらにアルミニウムイオンの一部は、α−ＦｅＯ
ＯＨの結晶粒に取り込まれ、その結晶を微細かつ緻密な
構造にすることによって、錆層の防食性能を向上させ
る。また、硫酸イオンも初期の鉄イオンの生成の加速の
みならず、安定錆層の微細化、緻密化に関与していると
考えられる。

【００３６】これらの効果を得るためには、乾燥質量で
１質量％以上の硫酸アルミニウムを必要とする。反対に
６５質量％を超える量を添加すると、これら無機物質を
結合する役割を持つ有機樹脂分が不足するため、被膜が
脆くなるとともに、被膜表面から鋼界面に到達する貫通
孔が形成されて、流れ錆が発生しやすくなるため、上限
を６５質量％とした。

【００３７】（２−３）α−ＦｅＯＯＨ添加の効果安定錆の主成分は、α−ＦｅＯＯＨで構成されており、
有機樹脂塗料中にα−ＦｅＯＯＨを１質量％以上添加す
ることにより、このα−ＦｅＯＯＨが結晶核となり、α
−ＦｅＯＯＨの生成が促進される。また有機樹脂塗料に
添加されたα−ＦｅＯＯＨの一部は被膜と鋼の界面で形
成される安定錆に取り込まれ、連続被膜形成を促進する
効果を持つ。さらには、α−ＦｅＯＯＨの添加は、被膜
の損耗や剥落後に現れる最終的な安定錆と樹脂被膜の色
調を同一にすることができるという効果も有する。上限
の添加量を６４質量％（硫酸アルミニウムとの合計量で
６５質量％）としたのは、６４質量％を超える量を添加
すると、これら無機物質を結合する役割を持つ有機樹脂
分が不足するため、被膜が脆くなるとともに被膜表面か
ら鋼表面に達する貫通孔が形成されて流れ錆が発生しや
すくなるからである。

【００３８】本発明にかかる鋼材に施される処理は、以
上述べてきた塗料を、通常の塗装方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
方法によって塗装してもよいため、場所を選ばず施工が
可能である。また、１回の塗装作業で効果があるため経
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。

【００３９】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において、本発明に係る樹脂被
膜中の硫酸アルミニウムの作用により、最終的に化学的
に安定で緻密な耐候性錆に変態する錆を生成する鋼材で
あれば良く、たとえば普通鋼、低合金鋼等も本発明の対
象の鋼材として挙げられる。

【００４０】ただし、こうして生成された保護性の錆層
になんらかの外力が作用して亀裂の生成や剥落を生じた
とき、普通鋼等は、その損傷部において再度安定錆を生
成する自己修復性能に劣るため、耐候性鋼を使用するこ
とが望ましい。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実験例を示し、この実験例に
基づいて本発明の効果および各構成要件の限定条件を詳
説する。＜実験例１＞本実験例に用いた試験鋼の化学成分を表１
に示す。また、本処理を行う前の鋼材の前処理を表２に
示し、下塗り処理液の組成と上塗り塗料組成をそれぞれ
表３および表４に示す。試験片の寸法は、１５０×７×
３．２mmとし、処理前の試験片の表面はエメリー紙研磨
およびバフ研磨により鏡面となっている。なお、上塗り
塗料組成中の硬化剤は、エポキシ樹脂についてはアミン
系硬化剤、ウレタン樹脂についてはイソシアネート系硬
化剤、顔料はベンガラ５．０質量％カーボンブラック
１．３質量％、シリカ１４．７質量％として合計で上塗
り塗料中にいずれも２０．０質量％となるように添加し
た。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】下塗り処理液はエアスプレー塗装により、
また上塗り塗料はエアレススプレー塗装により塗布し、
サンプル試験片を作製した。このサンプル試験片を同一
条件のもとに、海岸より１０ｍの位置にある兵庫県尼崎
市の工業地帯に１年間暴露し、その間経時的に流れ錆発
生の有無を評価した。また、暴露後のサンプルについて
偏光顕微鏡による断面観察により安定錆生成の有無（安
定錆が生成した部分は消光する）を確認し、画像解析処
理により全錆中に対する安定錆量を百分率で求めた。本
発明例のサンプル片の作成条件および試験結果を表５、
表６に、比較例のサンプル片の作成条件および試験結果
を表７に示す。

【００４７】

【表５】

【００４８】

【表６】

【００４９】

【表７】

【００５０】表５、表６に示される本発明例、および表
７に示される比較例の結果を見てみると、本発明例であ
る試験番号１〜３４では、流れ錆の発生は認められず、
下地鋼面部分に安定錆が高い割合で生成しているのが認
められた。特に試験番号３〜９のように、アルミイオン
以外のイオンが添加されているものは、イオンの相乗効
果により安定錆の生成比率が高く、その促進効果が顕著
であった。また安定錆生成率が４５％を超えるものは、
概ね安定錆が連続被膜として生成しているのに対し、安
定錆生成率が４５％以下のものは不連続被膜になる傾向
を示しており、防食効果に劣ることが判った。

【００５１】一方、比較例である試験番号３５〜４１に
おいては、下塗り処理で付着させるアルミの量が１ｇ／
ｍ²未満であったり、上塗り有機樹脂塗料の膜厚が５〜
１５０μｍの範囲外のときは流れ錆を生じたり、安定錆
の生成が不十分になったりするために、流れ錆を生じる
ことなく早期に安定錆を生成させるという本発明の目的
を達成することができないものであることが判った。

【００５２】また、１年間暴露した後の試験番号８、２
５の各サンプル片に、ナイフにより鉄素地に達する傷を
入れ、さらに３か月間暴露を継続した。その結果、試験
番号２５の傷部から非常に多くの流れ錆の発生が認めら
れたが、試験番号８の傷部からは少量の流れ錆しか認め
られなかった。これにより、安定錆生成に関し耐候性鋼
の方が普通鋼よりも優れた自己修復機能を有することが
判った。

【００５３】＜実験例２＞本実験例に用いた試験鋼の化
学成分を表８に、また鋼材の前処理を表９に示し、被覆
材に用いる基材樹脂を表１０に示す。試験片の寸法は、
１５０×７０×３．２mmとし、処理前の鋼材表面には、
ショットブラストによる除錆を施した。

【００５４】

【表８】

【００５５】

【表９】

【００５６】

【表１０】

【００５７】被覆材として用いる樹脂のうち硬化剤を使
用するタイプには、２液タイプで主剤（基材樹脂＋添加
剤）と硬化剤を塗装直前に混合した。

【００５８】表１１および表１２に本発明例のサンプル
の作成条件および試験結果を、表１２に比較例のサンプ
ルの作成条件および試験結果をそれぞれ示す。表１１お
よび表１２に示す樹脂、添加材配合組成に適当量の溶剤
を加えて粘度（Ｂ型粘度計測定）を２００〜１０００Ｃ
ＰＳにした塗料を作製し、これらの塗料をエアスプレー
塗装により試験鋼に塗布し、試験鋼を被覆してサンプル
試験片を作製した。このサンプル試験片を同一条件のも
とに、海岸より１０ｍの位置にある兵庫県尼崎市の工業
地帯に１年間暴露し、その間経時的に流れ錆発生の有無
を評価した。また暴露後のサンプルについて偏光顕微鏡
による断面観察により安定錆生成有無を確認し、画像解
析処理により全錆中に対する安定錆量を百分率で求め
た。なお、比較例のうちの試験番号８３、８４において
は、２層被覆を施している。

【００５９】

【表１１】

【００６０】

【表１２】

【００６１】表１１および表１２から判るように、本発
明例である試験番号５１〜７３においては、流れ錆の発
生が認められず、しかも下地鋼面部分に安定錆が高い割
合で生成しているのが認められた。特に硫酸アルミニウ
ムを単独で用いたものに比べ、α−ＦｅＯＯＨや硫酸ク
ロム等を併用したものは、その相乗効果により安定錆の
生成比率が高く、安定錆生成に対する促進効果が顕著で
あった。また、安定錆生成率が４５％を超えるものは概
ね安定錆が連続被膜として生成しているのに対し、４０
％以下のものは不連続被膜になる傾向を示しており、防
食効果に劣ることが予想される。

【００６２】一方、表１２から判るように、比較例であ
る７４〜８４においては、硫酸アルミニウムの添加量が
適性範囲外のもの、あるいは膜厚が５〜１５０μｍの範
囲外のものは、流れ錆を生じたり、安定錆の生成が不十
分になったりするために、流れ錆を生じることなく安定
錆を早期に生成させるという本発明の目的は達成できな
かった。

【００６３】また、１年間暴露した試験番号５９および
６８の各サンプル試験片に、ナイフにより鉄素地に達す
る傷を入れ、さらに３か月間暴露を継続した。その結
果、サンプル６８の傷部からは、大量の流れ錆の発生が
認められたが、サンプル５９の傷部からは、少量の流れ
錆しか認められなかった。これは耐候性鋼が、安定錆生
成に関し、自己修復能力を有するためと考えられる。

【００６４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、簡単な処
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、および耐候性錆が早期に育成される鋼
材を提供することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者幸英昭大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者神田三東京都江東区新木場４丁目12番12号神東塗料株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 22/00 - 22/86 B05D 3/10,7/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、アルミ
付着量が乾燥質量で１．０ｇ／ｍ²以上となるように、
アルミニウムイオンを含む水溶液を塗布し、水分乾燥
後、その上層に、乾燥膜厚が５μｍ以上１５０μｍ以下
である有機樹脂被膜を形成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、アルミ
付着量が乾燥質量で１．０ｇ／ｍ²以上、Ｃｕ、Ｆｅ、
Ｐ、Ｃｒ、Ｎｉイオンのうちの１種あるいは２種以上の
イオンの総付着量が、０．１ｇ／ｍ²以上となるよう
に、アルミニウムイオンと、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐ、Ｃｒ、Ｎ
ｉイオンのうちの１種あるいは２種以上のイオンを含ん
だ水溶液を塗布し、水分乾燥後、その上層に、乾燥膜厚
が５μｍ以上１５０μｍ以下である有機樹脂被膜を形成
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、硫酸ア
ルミニウムを乾燥質量で１〜６５質量％含む有機樹脂塗
料によって、乾燥膜厚が５μｍ以上１５０μｍ以下であ
る被膜が形成されていることを特徴とする耐候性に優れ
た鋼材。
【請求項４】鋼材の表面あるいは鋼材の錆層に、硫酸ア
ルミニウムを乾燥質量で１〜６４質量％、α−ＦｅＯＯ
Ｈを乾燥質量で１〜６４質量％、その合計量を乾燥質量
で６５質量％以下含む有機樹脂塗料によって、乾燥膜厚
が５μｍ以上１５０μｍ以下である被膜が形成されてい
ることを特徴とする耐候性に優れた鋼材。