JP4051409B2

JP4051409B2 - 大気環境中の塗装金属体の電気防食装置

Info

Publication number: JP4051409B2
Application number: JP18935797A
Authority: JP
Inventors: 光男石川
Original assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH1129886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，表面に塗装を施した鉄橋、タンク、煙突、配管、自動車、その他の金属製構造物等の大気環境中の塗装金属体の電気防食装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鉄橋、タンク、煙突、配管、自動車、その他の金属製構造物等の塗装金属体の大気環境部分は適当な塗装によりその防食処理が図られている。しかし、一般に塗料は太陽光によるいわゆる「日焼け」、異物の衝突、或いは雨水の塗膜内への浸透とその膨張などの原因によって径年的に劣化し、この塗膜劣化部分から金属素地に水分や塩分が浸透して腐食を生じさせる。このために、従来から定期的に塗膜の補修作業が行われているが、鉄橋の橋桁やタンク及び煙突などの高層構造物における塗装金属体の塗装の補修作業にあっては危険が伴ううえに膨大な費用を要する。
【０００３】
また、自動車の足回りは、塗膜に走行中にはね上げる石や泥等が頻繁に衝突するため損傷を受け、更に、雪や氷によるスリップを避けるため道路にまいた塩が金属素地に付着すると言う厳しい腐食環境に晒される。
一方、金属体の電気化学的防食法としては、金属体の電位を卑（マイナス側）な方向に移行させて不活性態の領域にするカソード防食（以下「電気防食」という。）がある。この電気防食を上記の塗装金属体に適用するためには陽極と陰極との間に海水や淡水などの電解質が維持存在していなければならない。
【０００４】
この電解質の維持を大気環境中でもなすために、特開昭５３−４０６５２号公報にあっては、電気絶縁性被覆した車の金属体の該被覆が電解液で濡らされる部分に該金属体とは電気的絶縁して装着したアノードを密着させ、ＤＣ電源の正極に該アノードを、負極に該金属体を電気的に連結した自動車用のカソード保護系において、該被覆が塗料、ゴムライニング、合成物質で形成され、高伸展性傾向を有すると共に親水性であって、電解液が被覆上に広がって維持されるものとしている。この電気防食では、アノードとして白金および白金族金属のエキスパンドメッシュが開示されている。
【０００５】
一方、昭６３−５００３１２号公表特許公報にあっては、地面に置かれない金属部分、例えば、車両の金属部分を広範囲に渡って保護するため、電解質と電気的に接続する線状または薄板状の電極（この電極は特に、電解質に対して界面においてイオン伝導性を持たない材料、例えば黒鉛または黒鉛化担体材料、例えば、黒鉛化ゴムから仕上げられ、電流により、周知ないわゆる“犠牲電極”のようなものにより減成されず、また例えば、金属的に仕上げられ、この種の非イオン伝導性材料で取り囲まれる。）を、保護すべき金属表面の幅広い範囲にわたって十分に隣接して装着した陰極防食装置が示されており、該電極の材質としては、黒鉛化ゴム等を使用している。
【０００６】
電解質の介在は保証されるとの前提より成る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、電解質の中で、塩化物イオンを含む電解液中での電機分解における陽極反応には、
２Ｃ1^-→Ｃ１₂＋２e^- （１）
Ｈ₂Ｏ→１／２Ｏ₂＋２Ｈ⁺２ｅ^- （２）
の２つがあるが、上記した白金および白金族金属を始めとして、従来から電気防食用の不溶性陽極として使用されているものは表１に示すように（１）の反応が支配的である。
【０００８】
【表１】

【０００９】
従って、上述した前者の従来技術においては、白金または白金族金属のエキスパンドメッシュ電極により防食電流を流すと該電極から塩素ガスが多量発生する一方、電気絶縁性被覆である塗料やゴムライニングは一般に耐塩素性が低いために該電極から発生する塩素ガスにより劣化する結果、該電極付近の金属に防食電流が多量に流れることになり、遠方への防食電流の供給が阻害され、車両に対する防食効果を著しく低下させるという問題点があり、後者の従来技術においては、防食電流を流すと黒鉛化ゴム電極自ら発生した塩素ガスにより該電極を形成しているゴムが劣化するために、電極としての機能を損なうという問題点がある。
【００１０】
又、共に防食電流を通電すると、電気泳動により水分が陽極から離れる方向に移動するのが一般的であるため、車両などの大気中で薄い電解質の膜を介在させて電気防食するような場合には電極周囲が乾燥し易く、電気抵抗が上昇して防食電流が大幅に減少する結果、防食効果が著しく低下するという問題点がある。
本発明は、叙上の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、塗膜の劣化の解消と広い範囲への防食電流印加の確保と長期にわたっての電解質の維持とを達成し得る大気環境中の塗装金属体の電気防食装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の大気環境中の塗装金属体の電気防食装置は、大気環境中の塗装金属体表面の任意の部分に、塩化物イオンを含む電解液を電解した際に酸素発生が支配的な耐久性電極を該金属体と電気的に絶縁して装着し、該耐久性電極周囲の塗装金属体表面の任意の範囲を親水性層で被覆するとともに該耐久性電極周辺に該親水性層とに接する保水層を装着し、該耐久性電極を直流電源装置の正極に、該塗装金属体を該直流電源装置の負極に接続したものである。
【００１２】
酸素発生が支配的な耐久性電極としては、例えば特開昭５４−１５５１９７号公報に開示されている非晶質二酸化マンガンまたはデルタ二酸化マンガンのトップコートを有する酸素選択性陽極を使用することが好ましく、被防食金属体の寸法や形状に応じて、メッシュ状、ストリップ状、線状、シート状など種々の形状から最も適したものを選択して使用することが好ましい。
【００１３】
耐久性電極から発生する電流を広い範囲にわたって分布せしめるために耐久性電極周囲の金属体表面を被覆する親水性層として種々の既知の材料を適用することができるが、施工性、耐久性および経済性を考慮すれば、水酸基やカルボキシル基などを多く含む親水性塗料を使用することが好ましい。
酢酸ビニル系樹脂のような吸湿性を有する塗料も使用することができる。
【００１４】
保水層としては、親水性プラスチック多孔質材の他、スポンジなど公知の吸水性材料を使用することができるが、親水性層として使用する上述した親水性塗料を使用してもよい。
更に、外部電源方式電気防食装置の電源として通常は商用交流電源が用いられているが、自動車の足回りを防食するためには、積載している蓄電池を電源として使用することができる。また、商用電源を容易に引き込めない例えば山間地の鉄橋等を防食する場合には太陽電池を電源とすることが好ましい。更に、大気中の金属体の防食を最も必要とするのは、太陽電池が働かない降雨時であるので、晴天時に太陽電池から蓄電池に充電し、降雨時に蓄電池を電源として防食する構成とすることが好ましい。
【００１５】
【作用】
酸素発生効率の高い電極を使用することにより、電解反応による耐久性電極からの塩素ガス発生がほとんどないので、該電極周辺の金属体の塗膜等が劣化してこの部分に多量の電流が流入することがない。
また、電極周囲の金属体表面に親水性層を設けることにより、降雨時に表面に付着した水の連続性が広い範囲で確保できるので、広い面積の電気防食が可能となる。
【００１６】
更に、電極周辺に保水層を設けたために、電気泳動により該電極から水が離れる方向に移動しても絶えず水分が補給されるので、電気抵抗が上昇して防食電流が減少することもない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の具体的態様を図に基づいて説明する。
図１には本発明装置が示されている。
すなわち、エポキシ樹脂塗装鋼板１の片端に、チタンを基材とした金属酸化物被覆電極を塩化第一マンガンを含む酸性塩化物溶液中で電解して非晶質二酸化マンガンの触媒層を設けたデルタ二酸化マンガン電極２をエポキシ接着剤３を用いて取り付けた。
【００１８】
電極２の両側に、保水層４として親水性プラスチック多孔質機能材料（商品名：サンファインＡＱ，旭化成工業（株）製）のシートを幅５０ｍｍにわたって張りつけ、鋼板１の残りの表面に親水性塗料５（熱硬化型水溶性アクリル系樹脂塗料）を塗布した後、電極２から約７０ｃｍ離れた箇所に模擬欠陥６として、塗膜に直径約２ｍｍの穴をあけて試験体とした。
【００１９】
風などの影響により後述する水膜の急激な乾燥を防止するために、上部を開放した箱７に上述の試験体を入れて水平に設置した後、試験体全面に海水を噴霧して水膜を形成し、腐食環境を与え、その後自然乾燥させた。この水膜の形成と自然乾燥を毎日１回１ヶ月間繰り返した。
直流電源装置８の正極に電極２を接続し、負極に塗装鋼板１を接続して１ヶ月間連続して５Ｖの電圧をかけて防食電流の変化、欠陥部の防食状況、水膜の状態および保水層４の水分の変化ならびに電極周囲の塗膜の劣化状況を観察した。
【００２０】
比較例１として、
実施例の構成のうち、保水層４を除いたものに実施例と同一の腐食環境および防食電圧を与えて比較観察を行った。
比較例２として、
電極２として、チタン基体に白金をメッキした電極を用い、保水層４および親水性塗料６は設けずに実施例と同一の腐食環境および防食電圧を与えて実施例との比較観察を行った。
【００２１】
従来例として、
電気防食装置を全く取り付けないエポキシ樹脂塗装鋼板１に実施例と同一の腐食環境を与えて実施例および比較例との比較観察を行った。
試験結果は次の通りである。
（１）防食電流の低減。
【００２２】
水膜形成後自然乾燥中における実施例と比較例１および２との防食電流の低減傾向の一例を図２に示す。
実施例では防食電流の低減が比較的緩慢であるのに対し、比較例では防食電流の低減傾向が大きく、特に、比較例２は通電開始約６０分で防食電流はほとんど流れなくなることが多かった。
（２）塗膜上の水膜の形成。
【００２３】
海水噴霧直後、実施例と比較例１の親水性塗料６上の全面に均一な水膜が形成されたが、比較例２の塗装表面には水膜がない箇所が所々に点在し、水膜の連続性が損なわれていた。
また、直流電源装置運転から約１時間経過後の比較例１および２の電極周囲はかなり乾燥していたが、実施例の保水層４は水分を十分に含んでいた。
（３）模擬欠陥の腐食状態。
【００２４】
試験開始１ヶ月経過後、従来例の模擬欠陥部には錆こぶができ、これを除去した後の金属素地に浸食の跡がみられたが、実施例の模擬欠陥部には軽微な腐食が観察された程度であり、金属素地の侵食も観察されず十分な防食効果が確認できた。なお、比較例１および２の模擬欠陥部には、従来例ほどではないが赤錆及び金属素地の浸食の跡が見られた。
（４）電極周囲の塗膜の劣化。
【００２５】
実施例および比較例１の電極周辺の塗膜には試験開始１ヶ月経過後も劣化は観察されなかったが、比較例２の電極周辺の塗膜には塩素ガス発生によるとみられる変色が観察された。
【００２６】
【発明の効果】
上述の如く本発明は構成されるので、電気防食装置の電極からの塩素ガス発生による塗膜の劣化はほとんどなく、親水性層に付着した水分のイオン伝導によって塗装構造物の広い範囲に防食電流を到達させることができ、また、電極周囲の保水層により電極周囲の乾燥を防ぐことができ、長期にわたって大気中の塗装鋼構造物の防食を達成できるという産業上優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の試験装置の概略図である。
【図２】本発明と比較例の防食電流の経時変化を示したグラフである。
【符号の説明】
１塗装鋼板
２電極
３エポキシ接着剤
４保水層
５親水性塗料
６模擬欠陥
７箱
８直流電源装置

Claims

大気環境中の塗装金属体表面の任意の部分に、塩化物イオンを含む電解液を電解した際に酸素発生が支配的な耐久性電極を該金属体と電気的に絶縁して装着し、該耐久性電極周囲の塗装金属体表面の任意の範囲を親水性層で被覆するとともに該耐久性電極周辺に該親水性層に接する保水層を装着し、該耐久性電極を直流電源装置の正極に、該塗装金属体を該直流電源装置の負極に接続して構成したことを特徴とする大気環境中の塗装金属体の電気防食装置。