JP5916968B2 - 防食鋼材及びその製造方法、鋼材の防食方法並びにバラストタンク - Google Patents
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Description
[3]前記鋼材中のCr含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式(1)を満たす、前記[1]に記載の防食鋼材。条件式(1):[Cr]≧{0.25×ln(モル比(Si/M))+0.5}×20(μm)/(前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚(μm))×a/b[条件式(1)中、[Cr]は、前記鋼材中のCr含有量(質量%)であり;モル比(Si/M)は、{前記塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表され;aは17であり、bは6である。]
[4]前記塗膜中には、ケイ素原子とアルカリ金属原子とが含まれる、前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の防食鋼材。
[18]前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする前記[16]または[17]に記載の防食鋼材の製造方法。
[21]前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする前記[19]または[20]に記載の鋼材の防食方法。
本発明の防食鋼材は、長期に亘る優れた耐食性を有する耐食鋼材であり、母材として用いられる所定の成分を含有する鋼材と、当該鋼材の表面に形成された塗膜とを備える。塗膜は、前記鋼材表面の一部又は全部に形成される。
母材として用いられる鋼材の成分について説明する。なお、以下の含有元素の説明において、「%」という表記は、質量%(すなわち重量%)を意味する。
Cは、鋼材の強度の向上に有効な元素である。本発明では、所要の強度を維持するため、C量は、0.001%以上とする。C量は、0.005%以上が好ましく、0.01%以上、0.03%以上又は0.05%以上とすることがより好ましい。一方、C量が0.20%を超えると、溶接性や靭性が低下することがあるため、上限を0.20%とする。C量は、溶接性を考慮すると、0.16%以下がより好ましく、加工性の点から、0.14%以下又は0.12%以下が更に好ましい。
Siは、脱酸剤として作用し、また、強度の向上に有効な元素である。Si量が0.01%未満では、脱酸が不充分になる場合があるため、本発明では、下限を0.01%とする。また、脱酸をより安定的に行うためには、Si量は0.05%以上又は0.10%以上がより好ましい。一方、Si量が3.0%を超えると、延性が低下するため、上限を3.0%とする。また、鋼材の溶接性や靭性を考慮すると、Si量は0.5%以下又は0.4%以下がより好ましい。
Mnは、鋼の組織制御に有効な元素であり、本発明では、Mn量は、0.1%以上とする。また、組織制御を安定的に行うためには、Mn量は、0.5%以上がより好ましい。一方、Mn量が3.0%を超えると、延性又は靭性が低下する場合があるため、上限を3.0%とする。また、圧延などの製造性や溶接性の改善のため、Mn量は2.5%以下がより好ましい。溶接性改善などのため、Mn量の上限を、2.0%、1.6%又は1.4%としても差し支えない。延性又は靭性の向上のため、Mn量の下限を0.6%、0.8%又は1.0%としてもよい。
Crは、鋼材の耐食性の向上に有効であり、重要な元素である。本発明では、塗膜として形成されたアルカリシリケート系無機ジンク塗膜と鋼材との相互作用によって顕著な耐食性向上効果を得るため、Cr量は、0.1%以上とする。耐食性向上のためには、Cr量は、0.2%以上、0.3%以上、0.5%以上又は0.7%以上が好ましく、1%以上がより好ましい。一方、Cr量が9.99%を超えると、鋳片の冷却過程で変態が起きず、フェライト単相組織となって、鋳片割れが生じるため、上限を9.99%とする。また、Cr量は、合金コスト低減のため、8.0%以下が好ましく、6.5%以下がより好ましい。Cr量は、溶接性等を考慮して、5.0%以下、4.0%以下、3.0%以下、2.0%以下、1.5%以下、1.2%以下又は1.0%以下に制限してもよい。
Alは、一般に脱酸剤として用いられるが、本発明では、鋼材の耐食性を更に向上させるために、鋼材はAlを必要に応じて含有してもよい。一方、Al量が2.0%を超えると、鋳片の冷却過程で変態が起きず、フェライト単相組織となって、鋳片割れが生じることがあるため、上限を2.0%とすることが好ましい。Al量は、より好ましくは1.5%以下である。Al系の介在物の低減のため、Al量の上限を、1.0%、0.5%、0.2%、0.1%又は0.08%としてもよい。Al量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の耐食性を更に向上させるためには、0.002%が好ましく、0.01%がより好ましい。また、Al量は、0.02%以上とすることが更に好ましい。
Cuは、鋼材の耐食性を向上させる元素であるため、鋼材はCuを必要に応じて含有してもよい。一方、Cu量が1.0%を超えると、鋼材が脆化することがあるため、上限を1.0%とすることが好ましい。Cu量は、より好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.3%以下である。Cu量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、0.05%が好ましい。また、Cuは、強度を改善するとともに、鋳片割れを防止する元素でもあるため、Cu量は、0.10%以上とすることがより好ましい。
Niは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、また、鋼材がCuを含有する場合にはNiを同時に含有すると製造性の劣化を防止することができる。一方で、Niは高価な元素であり、上記の効果は鋼材が2.0%を超えてNiを含有すると飽和することから、上限を2.0%とすることが好ましい。Ni量は、より好ましくは0.5%以下であり、更に好ましくは0.3%以下である。また、Ni量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、上記の効果を安定的に得るためには、0.05%が好ましく、0.10%がより好ましい。
Mo及びWは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、鋼材はこれらの元素を必要に応じて含有してもよい。一方、Mo及びWは、鋼材が0.5%を超えて含有しても効果が飽和するため、上限を0.5%とすることが好ましい。Mo量及びW量は、より好ましくはそれぞれ0.1%以下である。Mo量及びW量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、それぞれ0.01%が好ましく、0.03%がより好ましい。
Snは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、鋼材はSnを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がSnを過剰に含有すると製造性や機械特性を損なう場合があるため、Sn量の上限を0.5%とすることが好ましい。Sn量は、より好ましくは0.2%以下である。Sn量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、0.01%が好ましく、0.05%がより好ましい。
Sbは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、鋼材はSbを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がSbを過剰に含有すると製造性や機械特性を損なう場合があるため、Sb量の上限を0.5%とすることが好ましい。Sb量は、より好ましくは0.2%以下である。Sb量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、0.01%が好ましく、0.05%がより好ましい。
Vは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はVを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がVを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、V量の上限を0.2%とすることが好ましい。V量は、より好ましくは0.05%以下である。V量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、0.005%が好ましく、0.01%がより好ましい。
Nbは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はNbを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がNbを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Nb量の上限を0.08%とすることが好ましい。Nb量は、より好ましくは0.03%以下である。Nb量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、0.002%が好ましく、0.005%がより好ましい。
Tiは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はTiを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がTiを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ti量の上限を0.1%とすることが好ましい。Ti量は、より好ましくは0.03%以下である。Ti量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、0.005%が好ましく、0.01%がより好ましい。
Mgは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はMgを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がMgを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Mg量の上限を0.01%とすることが好ましい。Mg量は、より好ましくは0.002%以下である。Mg量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、0.0001%が好ましく、0.0005%がより好ましい。
Zrは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はZrを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がZrを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Zr量の上限を0.05%とすることが好ましい。Zr量は、より好ましくは0.02%以下である。Zr量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、0.003%が好ましく、0.005%がより好ましい。
Bは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はBを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がBを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、B量の上限を0.0050%とすることが好ましい。B量は、より好ましくは0.002%以下である。B量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、0.0002%が好ましく、0.0005%がより好ましい。
Caは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はCaを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がCaを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ca量の上限を0.02%とすることが好ましい。Ca量は、より好ましくは0.003%以下である。Ca量の下限は、特に規定する必要はなく、0%でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、0.0002%が好ましく、0.0005%がより好ましい。
REMは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はREMを必要に応じて含有してもよい。REMは、希土類金属(Rare Earth Metals)を表しており、原子番号57のLaから原子番号71までの、いわゆるランタノイド元素に対応する。本実施形態では、鋼材は、REMに属する一種類の元素の単体や化合物を含有してもよいし、複数種類のREMを含有する混合物を含有してもよい。このような混合物としては、Ce、La、Nd等を主成分とするミッシュメタルを挙げることができる。
P量は、0.03%を超えると、靭性や延性が低下する場合があるため、上限を0.03%とすることが好ましい。より好ましいP量の上限は、0.02%又は0.01%である。一方、P量の下限を特に規定する必要はなく、P量の下限を0%としてもよいが、P量を0.001%未満に低減すると製造コストが上昇するため、P量は0.001%以上が好ましい。
S量は、0.01%を超えると、靭性や延性が低下したり、熱間加工性を損なったりする場合があるため、上限を0.01%とすることが好ましい。より好ましいS量の上限は、0.006%又は0.003%である。一方、S量の下限を特に規定する必要はなく、S量の下限を0%としてもよいが、S量を0.0001%未満に低減すると製造コストが上昇するため、S量は0.0001%以上が好ましい。
N量は、0.02%を超えると、靭性や延性が低下する場合があるため、上限を0.02%とすることが好ましい。より好ましいN量の上限は、0.01%であり、更に好ましくは0.006%である。一方、N量の下限を特に規定する必要はなく、N量の下限を0%としてもよいが、N量を0.001%未満に低減すると製造コストが上昇するため、N量は0.001%以上が好ましい。
本発明の防食鋼材を構成する塗膜は、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有するアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を硬化させて形成される。以下、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物の含有成分について、詳述する。
《アルカリシリケート》
本発明で使用するアルカリシリケートは、M12O・nSiO2[式中、M1はアルカリ金属又はアミン成分若しくはアンモニウム成分であり、nは正数であり、通常1〜100、好ましくは1〜70である。]という一般式で表される化合物である。
無水ケイ酸は、無機ジンク塗料組成物において、良好な自己硬化性を得るために用いることができる。また、無水ケイ酸は、後述するように、原子モル比(Si/M)を調整するために用いることができる。
亜鉛粒子は、鋼材への犠牲防食効果を得るために、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物に配合される。このような亜鉛粒子として、例えば、亜鉛粉末、亜鉛合金粉末又はこれらの混合物を用いることが可能である。亜鉛合金としては、例えば、アルミニウムやスズと亜鉛との合金を挙げることができる。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は自己硬化型組成物である。具体的には、前記塗料組成物が空気中の炭酸ガスと水分とを吸収することによって炭酸ナトリウムや炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム等の炭酸塩からなるアルカリ生成塩を析出し、組成物を硬化させるため、硬化速度も速い。このため、前記塗料組成物の乾燥硬化工程において、従来の後硬化型アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物に必要とされた酸処理、具体的には乾燥塗膜の表面に酸処理を行うことで中和反応を進行させて塗膜を硬化させる処理、を必要としない。加えて、前記塗料組成物に含まれるアルカリ成分と鋼材に含まれるCrとの相互作用による防食効果が存在する。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、通常、分散媒としての水を含有する。前記塗料組成物を調製する際には、例えば、アルカリシリケートの水溶液又は水性ゾル、及び無水ケイ酸の水性ゾルを混合することができる。分散媒としての水は、これらの各成分の水溶液・ゾル由来の水であってもよく、別途添加される水であってもよい。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、アルキルシリケート系結合剤及び有機溶剤を実質的に含有しないことが好ましい。すなわち、前記塗料組成物は、水性塗料組成物であることが好ましい。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、有機樹脂を実質的に含有しないことが好ましい。前記塗料組成物が有機樹脂を含有しないことで、亜鉛粒子の犠牲防食効果が向上する。
本発明では、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物より形成された塗膜中には、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも1種の原子とが含まれる。ここで、アルカリ金属原子及び窒素原子を総称して、「M」とも記す。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物では、「結合剤成分の固形分質量/亜鉛粒子の質量」で表される質量比が、0.01〜0.35であり、好ましくは0.02〜0.25である。結合剤成分の固形分とは、例えば、アルカリシリケートと、必要に応じて用いられる無水ケイ酸とを意味する。
後述する[実施例]に記載したように、人工海水を用いたCCT試験(後述の腐食試験3)の結果を示す図1及び図2から、1年間(365日)且つ加速率6倍のCCT試験において発錆を防止するためには、鋼材及び塗膜は、実験式(1):[Cr]≧{0.25×ln(モル比(Si/M))+0.5}×20(μm)/(上記鋼材の表面に形成された上記塗膜の膜厚(μm))を満足することが好ましい。
条件式(1)中、[Cr]は、上記鋼材中のCr含有量(質量%)である。モル比(Si/M)は、上記塗膜中のケイ素原子Siのモル数と、上記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数との比である。ここで、aおよびbは、それぞれ発錆防止期間およびCCT試験における加速率に基づき決定され、15年間の上記耐食性実現の場合はa=7、b=6とする。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、上記の各成分を攪拌・混合等することにより製造することができる。攪拌・混合するにあたり、電動攪拌機、サンドミルなど、公知の混合・攪拌装置及び分散機を適宜用いることができる。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物からなる塗膜は、その液性(例えば、腐食生成物形成前の前記塗膜と接触した水により測定することができる。)がアルカリ性となる。母材となる鋼材にCrを含む各種合金元素が添加されることにより、アルカリ条件下で鋼材界面に不動態皮膜が形成されることとなり、長期に亘る鋼材の耐食性を向上させることが可能となる。
本発明では、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、エアスプレーやエアレススプレー等といった公知の方法により鋼材表面に塗装して乾燥前塗膜を形成し、前記塗膜を乾燥させることにより硬化させて、塗膜を形成することができる。前記硬化条件は、例えば、温度が通常5〜30℃、好ましくは常温であり、相対湿度は通常5〜85%、好ましくは10〜60%であり、硬化時間は通常1〜30日、好ましくは2〜15日である。前記乾燥により、乾燥前塗膜は自己硬化する。このようにして、鋼材と、前記鋼材の表面に形成された厚さ10μm以上の塗膜とを備える防食鋼材を得ることができる。
本発明のバラストタンクは、本発明の防食鋼材を用いて構成される。このバラストタンクは、上記アルカリシリケート系無機ジンク塗膜上に更なる上塗り塗膜を必要とせずに、優れた長期耐食性を有している。
表1に成分組成を示した鋼を溶製し、熱間圧延、焼きならし熱処理等の通常の製造工程によって、板厚14mmの鋼板とした。また、表1に示した成分に関して、残部はFe及び不可避的不純物である。なお、表1において、鋼種No.A−1〜A−22は、本発明で用いられる鋼(本発明鋼)に対応しており、鋼種No.B−1〜B−2は、従来鋼に対応している。
[調製例2]
ケイ酸リチウム水溶液「リチウムシリケート1:4」(商品名;モル比(SiO2/Li2O)=4.0(カタログ値);固形分濃度=22.6質量%;本荘ケミカル(株)製)75部と、水性コロイダルシリカ「スノーテックス20」(商品名;固形分濃度=20質量%;日産化学(株)製)22.5部とを攪拌しながら容器に仕込んだ。得られた混合物を主剤とした。この主剤に、亜鉛粉末として亜鉛末「F−2000」(商品名;平均粒径:4μm;本荘ケミカル(株)製)325部を添加した。得られた組成物を塗料C−1とした。
調製例2において、各成分の配合量を表2−1及び2−2に記載したとおりに変更したこと以外は調製例2と同様にして、各塗料を得た。なお、表2−1及び2−2において、塗料No.C−1〜C−25は、本発明で用いられるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物に対応しており、塗料No.D−1〜D−11は、比較対象の塗料組成物に対応している。
・ケイ酸リチウム水溶液:「リチウムシリケート1:4」(商品名;モル比(SiO2/Li2O)=4.0;固形分濃度=22.6質量%;本荘ケミカル(株)製)
・ケイ酸ナトリウム水溶液1:「J珪酸ソーダ3号」(商品名;モル比(SiO2/Na2O)=3.2;固形分濃度=40質量%;日本化学工業(株)製)
・ケイ酸ナトリウム水溶液2:「J珪酸ソーダ4号」(商品名;モル比(SiO2/Na2O)=3.4;固形分濃度=35質量%;日本化学工業(株)製)
・ケイ酸カリウム水溶液:「2K珪酸カリ」(商品名;モル比(SiO2/K2O)=3.6;固形分濃度=30質量%;日本化学工業(株)製)
・第4級アンモニウムシリケート:「QAS−25」(商品名;第4級アンモニウム成分を使用;固形分濃度=25質量%;日産化学(株)製)
なお、上記モル比(SiO2/M2O)はカタログ値である。
・水性コロイダルシリカ:商品名称「スノーテックス20」
(商品名;固形分濃度=20質量%;日産化学(株)製)
・亜鉛粉末:亜鉛末「F−2000」
(商品名;平均粒径:4μm;本荘ケミカル(株)製)
・亜鉛合金粉末:「Zinc flake ZnAl7」(商品名;平均粒径:18μm;亜鉛93質量%、アルミニウム7質量%の合金粉末;ECKART GmbH製)
<塗膜の形成>
表1に示した鋼板から、幅:70mm、長さ:150mm、厚さ:3mmの試験片を採取して、脱脂、ISO 8501−1における除せい度Sa2 1/2以上に相当する条件で、ブラスト処理を行った。試験片の表面に対し、表2−1及び2−2に示したアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を塗装して、次いで温度23℃、相対湿度50%の恒温室内に1週間放置し自己硬化させ、塗膜を形成した。塗膜中の原子モル比(Si/M)は、乾燥硬化した塗膜を採取し、ICP発光分析装置としてはCIROS CCD((株)リガク製)、微量全窒素分析装置としてはTN−110型((株)三菱化学アナリテック製)を用いてSi量およびM量を測定して求めた。なお、鋼板及びアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物の組み合わせ、並びに塗膜の厚さは、以下の表3(表3−1、表3−2)、表4〜表8に示した通りである。
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物からなる塗膜の形成された試験片に、試験面以外の被覆等の試験前処理を施し、以下の試験を行った。
実施した腐食試験1は、複合腐食試験である。人工海水を用いて35℃で噴霧1h→乾燥60℃、RH(相対湿度)15〜25%、2h→湿潤50℃、RH98%以上、1hを1サイクルとして、1080サイクルまで試験、すなわち人工海水噴霧工程、乾燥工程及び湿潤工程を順次繰り返す腐食試験(複合サイクル試験;CCT試験)を実施した。
腐食試験2では、上記<塗膜の形成>と同様にして、塗膜の厚さを15μmとして試験片上に塗膜を形成し、840サイクルの複合サイクル試験を行い、塗膜中の原子モル比(Si/M)が腐食試験結果に与える影響を評価した。腐食試験2の評価は、腐食試験1と同様の基準で行った。得られた結果を以下の表6に記載した。
腐食試験3では、腐食試験1と同様の複合サイクル試験を2190サイクルまで実施し、目視にて耐発錆性を評価した。腐食試験3では、発錆が抑制されているかを判断する観点から、JIS Z2371(塩水噴霧試験方法)のレイティンングナンバ法で9.8−1までをA、9.8−1を超えて5−2までをB、5−3以上をCとした。得られた結果を以下の表3〜表8に記載した。
Claims (21)
- 鋼材と、
前記鋼材の表面に形成された厚さ10μm以上の塗膜と
を備える防食鋼材であり;
前記鋼材が、質量%で、
C:0.001%〜0.20%
Si:0.01%〜3.0%
Mn:0.1%〜3.0%
Cr:0.1%〜9.99%
をそれぞれ含有し;
前記塗膜が、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を硬化させて形成され、前記塗膜中には、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも1種の原子とが含まれ、{前記塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表されるモル比が、2.0〜125であり;
前記無機ジンク塗料組成物が、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量/亜鉛粒子の質量」で表される質量比が、0.01〜0.35である
ことを特徴とする防食鋼材。 - 前記鋼材中のCr含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式(1)を満たす、請求項1に記載の防食鋼材。
条件式(1):[Cr]≧{0.25×ln(モル比(Si/M))+0.5}×20(μm)/(前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚(μm))×a/b
[条件式(1)中、[Cr]は、前記鋼材中のCr含有量(質量%)であり;モル比(Si/M)は、{前記塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表され;aは7であり、bは6である。] - 前記鋼材中のCr含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式(1)を満たす、請求項1に記載の防食鋼材。
条件式(1):[Cr]≧{0.25×ln(モル比(Si/M))+0.5}×20(μm)/(前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚(μm))×a/b
[条件式(1)中、[Cr]は、前記鋼材中のCr含有量(質量%)であり;モル比(Si/M)は、{前記塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表され;aは17であり、bは6である。] - 前記塗膜中には、ケイ素原子とアルカリ金属原子とが含まれる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の防食鋼材。
- 前記塗膜中には、ケイ素原子と窒素原子とが含まれる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の防食鋼材。
- 前記アルカリシリケートが、M12O・nSiO2[式中、M1はアルカリ金属又はアミン成分若しくはアンモニウム成分であり、nは正数である。]で表される化合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の防食鋼材。
- 前記アルカリシリケートが、リチウムシリケート、ナトリウムシリケートおよびカリウムシリケートから選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の防食鋼材。
- 前記アルカリシリケートが、第1級アミン、第2級アミン又は第3級アミンとケイ酸とからなるアンモニウムシリケート、および第4級アンモニウムとケイ酸とからなる第4級アンモニウムシリケートから選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の防食鋼材。
- 前記アルカリシリケートが、第4級アンモニウムとケイ酸とからなる第4級アンモニウムシリケートを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の防食鋼材。
- 前記無機ジンク塗料組成物において、組成物全量に対して、アルキルシリケート系結合剤の含有量が1質量%以下であり、有機溶剤の含有量が0.5質量%以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の防食鋼材。
- 前記塗膜の厚さが、200μm以下である
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の防食鋼材。 - 前記鋼材と前記塗膜とからなり、前記塗膜上に上塗り塗膜を備えず、
バラストタンク用である
ことを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の防食鋼材。 - 前記鋼材が、質量%で
Cr:0.3%〜3.0%
を含有することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の防食鋼材。 - 前記鋼材において、C、Si、Mn及びCrの他、質量%で
Al:2.0%以下
Cu:1.0%以下
Ni:2.0%以下
Mo:0.5%以下
W:0.5%以下
Sn:0.5%以下
Sb:0.5%以下
V:0.2%以下
Nb:0.08%以下
Ti:0.1%以下
Mg:0.01%以下
Zr:0.05%以下
B:0.0050%以下
Ca:0.02%以下
REM:0.02%以下
P:0.03%以下
S:0.01%以下
N:0.02%以下
残部:鉄及び不可避的不純物
であることを特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の防食鋼材。 - 請求項1〜14の何れか1項に記載の防食鋼材を用いて構成されたバラストタンク。
- 質量%で、
C:0.001%〜0.20%
Si:0.01%〜3.0%
Mn:0.1%〜3.0%
Cr:0.1%〜9.99%
をそれぞれ含有する鋼材の表面に対し、
アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量/亜鉛粒子の質量」で表される質量比が0.01〜0.35であるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、硬化後の塗膜の厚さが10μm以上となるように塗布して、
ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも1種の原子とが含まれ、かつ、{塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表されるモル比が、2.0〜125である塗膜を形成する工程
を含むことを特徴とする防食鋼材の製造方法。 - 前記鋼材中のCr含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式(1)を満たす、請求項16に記載の防食鋼材の製造方法。
条件式(1):[Cr]≧{0.25×ln(モル比(Si/M))+0.5}×20(μm)/(前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚(μm))×a/b
[条件式(1)中、[Cr]は、前記鋼材中のCr含有量(質量%)であり;モル比(Si/M)は、{前記塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表され;aは7であり、bは6である。] - 前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする請求項16または17に記載の防食鋼材の製造方法。
- 質量%で、
C:0.001%〜0.20%
Si:0.01%〜3.0%
Mn:0.1%〜3.0%
Cr:0.1%〜9.99%
をそれぞれ含有する鋼材の表面に対し、
アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量/亜鉛粒子の質量」で表される質量比が0.01〜0.35であるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、硬化後の塗膜の厚さが10μm以上となるように塗布して、
ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも1種の原子とが含まれ、かつ、{塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表されるモル比が、2.0〜125である塗膜を形成する工程
を含むことを特徴とする鋼材の防食方法。 - 前記鋼材中のCr含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式(1)を満たす、請求項19に記載の鋼材の防食方法。
条件式(1):[Cr]≧{0.25×ln(モル比(Si/M))+0.5}×20(μm)/(前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚(μm))×a/b
[条件式(1)中、[Cr]は、前記鋼材中のCr含有量(質量%)であり;モル比(Si/M)は、{前記塗膜中のケイ素原子Siのモル数}/{前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数}で表され;aは7であり、bは6である。] - 前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする請求項19または20に記載の鋼材の防食方法。
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