JP6799513B2 - 流電陽極用アルミニウム合金 - Google Patents
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Description
A:マグネシウムを0.005質量%超0.20質量%未満
B:珪素を0.005質量%超0.10質量%未満
C:カルシウムを0.005質量%超0.10質量%未満
D:アンチモンを0.005質量%超0.30質量%未満
E:ジルコニウムを0.005質量%超0.35質量%未満
F:チタンを0.005質量%超0.50質量%未満
G:硼素を0.001質量%超0.20質量%未満
亜鉛は、アルミニウムを活性化する作用があり、その作用は錫よりも小さいが、陽極電位を卑方向に移行させると共に、アルミニウム合金に均一腐食性を付与し、発生電気量を増大させ得る。
第1実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、亜鉛の含有量は、該合金の全質量に対して、0.5質量%を超え10.0質量%未満、好ましくは1.0質量%を超え8.0質量%未満、さらに好ましくは1.5質量%を超え5.0質量%未満である。亜鉛の含有量が0.5質量%以下では、その効果が十分に得られず、亜鉛の含有量が10.0質量%以上であると、溶解の単位質量当たりの発生電気量が減少すると共に、鋳造性が低下するおそれがある。
錫は、アルミニウムを活性化する作用が大きく、陽極電位を卑方向に大きく移行させると共に、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第1実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、錫の含有量は、該合金の全質量に対して、0.05質量%を超え0.40質量%未満、好ましくは0.09質量%を超え0.36質量%未満、さらに好ましくは0.14質量%を超え0.31質量%未満である。錫の含有量が0.05質量%以下では、その効果が十分に得られず、錫の含有量が0.40質量%以上であると、溶解の単位質量当たりの発生電気量が減少するおそれがある。
マグネシウムは、他の添加成分の分散性を向上する作用を有することから、アルミニウム合金の腐食形態を改善し、均一腐食性を付与し得る。その結果として、陽極電位を卑方向に大きく移行させると共に、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第1実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、マグネシウムの含有量は、該合金の全質量に対して、0.005質量%を超え0.20質量%未満、好ましくは0.01質量%を超え0.19質量%未満、さらに好ましくは0.04質量%を超え0.18質量%未満である。マグネシウムの含有量が0.005質量%以下では、その効果が十分に得られず、マグネシウムの含有量が0.20質量%以上であると、陽極電位の卑側への移行が小さく、溶解の単位質量当たりの発生電気量も減少するおそれがある。
珪素は、アルミニウム地金中に不純物として含まれ得る鉄成分による、流電陽極の性能低下を抑制する作用がある。また特に、珪素はアルミニウム合金に均一腐食性を付与し、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第1実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、珪素の含有量は、該合金の全質量に対して、0.005質量%を超え0.10質量%未満、好ましくは0.01質量%を超え0.10質量%未満、さらに好ましくは0.03質量%を超え0.09質量%未満である。珪素の含有量が0.005質量%以下又は0.10質量%以上では、陽極電位が貴側に移行し、溶解の単位質量当たりの発生電気量も減少するおそれがある。
カルシウムは、アルミニウム地金中の不純物を緻細化且つ無害化し、アルミニウムを活性化する作用がある。また特に、カルシウムは陽極電位を卑方向に移行させると共に、アルミニウム合金に均一腐食性を付与し、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第1実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、カルシウムの含有量は、該合金の全質量に対して、0.005質量%を超え0.10質量%未満、好ましくは0.009質量%を超え0.09質量%未満、さらに好ましくは0.03質量%を超え0.09質量%未満である。カルシウムの含有量が0.005質量%以下又は0.10質量%以上では、溶解の単位質量当たりの発生電気量が減少するおそれがあり、また、カルシウムの含有量が0.10質量%以上では、鋳造性が著しく低下するおそれがある。
アンチモンは、陽極電位を卑にし、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第1実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、アンチモンの含有量は、該合金の全質量に対して、0.005質量%を超え0.30質量%未満、好ましくは0.006質量%を超え0.28質量%未満、さらに好ましくは0.009質量%を超え0.11質量%未満である。アンチモンの含有量が0.005質量%以下又は0.30質量%以上では、その効果が十分に得られないおそれがある。
ジルコニウムは、鋳造組織の結晶粒を微細化、均一化すると共に、均一腐食性を付与し得る。その結果、ジルコニウムは陽極電位を安定させ卑にし、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第2実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、ジルコニウムの含有量は、該合金の全質量に対して、0.005質量%を超え0.35質量%未満、好ましくは0.01質量%を超え0.30質量%未満、さらに好ましくは0.03質量%を超え0.25質量%未満である。ジルコニウムの含有量が0.005質量%以下では、鋳造組織の結晶粒を微細化する作用が不十分となるおそれがある。一方、ジルコニウムの含有量が0.35質量%以上であると、鋳造時のAl−Zr系金属間化合物が粗大化しやすく、陽極電位が貴側に移行し、溶解の単位質量当たりの発生電気量も低下し、また、鋳造性が低下すると共に、不均一で局部的な溶解となるおそれがある。
チタンは、ジルコニウムと同様の作用効果を奏し得る。即ちチタンは、鋳造組織の結晶粒を微細化、均一化すると共に、均一腐食性を付与し、結果として、陽極電位を安定させ卑にし、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第2実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、チタンの含有量は、該合金の全質量に対して、0.005質量%を超え0.50質量%未満、好ましくは0.005質量%を超え0.42質量%未満、さらに好ましくは0.005質量%を超え0.36質量%未満である。チタンの含有量が0.005質量%以下では、鋳造組織の結晶粒を微細化する作用が不十分となるおそれがある。一方、チタンの含有量が0.50質量%以上であると、鋳造時のAl3Tiの金属間化合物が粗大化しやすく、陽極電位が貴側に移行し、溶解の単位質量当たりの発生電気量も低下し、また、鋳造性が低下すると共に、不均一で局部的な溶解となるおそれがある。
硼素は、ジルコニウムと同様の作用効果を奏し得る。即ち硼素は、鋳造組織の結晶粒を微細化、均一化すると共に、均一な溶解を促進し、結果として、陽極電位を安定させ卑にし、溶解の単位質量当たりの発生電気量を増大させ得る。
第2実施形態の流電陽極用アルミニウム合金において、硼素の含有量は、該合金の全質量に対して、0.0010質量%を超え0.20質量%未満、好ましくは0.0015質量%を超え0.19質量%未満、さらに好ましくは0.0090質量%を超え0.18質量%未満である。硼素の含有量が0.0010質量%以下では、鋳造組織の結晶粒を微細化する作用が不十分となるおそれがある。一方、硼素の含有量が0.20質量%以上であると、鋳造時のAl2Bの金属間化合物が粗大化しやすく、陽極電位が貴側に移行し、溶解の単位質量当たりの発生電気量も低下し、また、鋳造性が低下すると共に、不均一で局部的な溶解となるおそれがある。
アルミニウム地金(アルミニウム純度99.909%)をアルゴンガス雰囲気中で黒鉛るつぼを用いて溶解した後、他の合金成分を下記表1及び表2に示す所定量添加し、750℃に再溶解させ、アルミニウム合金溶湯を調製した。このアルミニウム合金溶湯を鋳型に注湯し、直径φ20mm×長さ300mmの丸棒に鋳造し、その鋳造物をさらに550℃で6時間加熱した後、50℃/min以上の冷却速度で水焼き入れし、流電陽極用アルミニウム合金を製造した。
各実施例及び比較例の流電陽極用アルミニウム合金について、腐食防食協会規格「JSCE S−9301流電陽極試験法」に準拠して、陽極電位及び発生電気量をそれぞれ測定した。具体的には、測定対象の流電陽極用アルミニウム合金を天然海水中に浸漬し、陽極電流密度1.0mA/cm2の条件で定電流試験を行い、参照電極には飽和銀・塩化銀電極(SSE)を用い、陽極電位及び発生電気量をそれぞれ測定した。尚、前記腐食防食協会規格の試験法では、陽極電位及び発生電気量の測定時点は試験開始7日後と規定されているが、本評価試験では、長期安定性も評価するために、試験開始7日後及び63日後の両方で測定を行い、その際、試験溶液(天然海水)を7日おきに交換した。
測定結果を下記表3及び表4に示す。下記表3及び表4に示す陽極電位及び発生電気量の測定値は、それぞれ、3本以上の複数の試料についての測定値の平均値である。
表3に示す通り、本発明の第1実施形態に属する実施例1〜28は、複数の成分の含有量がそれぞれ前記特定範囲にあるため、少なくとも1つの成分の含有量が前記特定範囲に無い比較例1〜18に比して、陽極電位及び発生電気量の両方が長期に亘って安定して良好であり、流電陽極特性に優れていた。
また表4に示す通り、本発明の第2実施形態に属する実施例29〜44は、複数の成分の含有量がそれぞれ前記特定範囲にあるため、少なくとも1つの成分の含有量が前記特定範囲に無い比較例19〜25に比して、陽極電位及び発生電気量の両方が長期に亘って安定して良好であり、流電陽極特性に優れていた。
また、実施例1〜44の中でも特に実施例29〜44は発生電気量が高く、優れた流電陽極特性を示したことから、本発明の第2実施形態が特に有効であることがわかる。
また、実施例37〜41どうしの対比から、本発明の第2実施形態においてチタン及び硼素をそれぞれ前記特定量含有させた場合に、チタン含有量に対する硼素含有量の比率としては、実施例37、実施例39及び実施例40が包含される範囲である、1/40を超えて1/3未満が、発生電気量が特に高く有効であることがわかる。
以上の結果から、本発明の流電陽極用アルミニウム合金は、高価なインジウムを含有せずとも流電陽極特性に優れ、比較的低コストでありながら、鉄系材料の被防食体の耐用年数を大幅に延長し得るものであることが明白である。
Claims (4)
- 亜鉛を0.6質量%以上9.7質量%以下と、錫を0.06質量%以上0.38質量%以下と、下記A,C及びDからなる群から選択される1種とを含有し、且つ残部がアルミニウムと不可避不純物とからなる、流電陽極用アルミニウム合金。
A:マグネシウムを0.006質量%以上0.18質量%以下
C:カルシウムを0.006質量%以上0.08質量%以下
D:アンチモンを0.006質量%以上0.28質量%以下 - さらに珪素を0.006質量%以上0.05質量%以下含有する、請求項1に記載の流電陽極用アルミニウム合金。
- 亜鉛を0.6質量%以上9.7質量%以下と、錫を0.06質量%以上0.38質量%以下と、マグネシウムを0.006質量%以上0.18質量%以下と、珪素を0.006質量%以上0.05質量%以下と、下記E〜Gからなる群から選択される1種とを含有し、且つ残部がアルミニウムと不可避不純物とからなる、流電陽極用アルミニウム合金。
E:ジルコニウムを0.05質量%以上0.20質量%以下
F:チタンを0.006質量%以上0.40質量%以下
G:硼素を0.002質量%以上0.18質量%以下 - 亜鉛を0.6質量%以上9.7質量%以下と、錫を0.06質量%以上0.38質量%以下と、マグネシウムを0.006質量%以上0.18質量%以下と、珪素を0.006質量%以上0.05質量%以下と、チタンを0.006質量%以上0.40質量%以下と、硼素を0.002質量%以上0.18質量%以下とを含有し、且つ残部がアルミニウムと不可避不純物とからなり、
チタンの含有量に対する硼素の含有量の比率が、1/40以上1/3以下である、流電陽極用アルミニウム合金。
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