JPH01142088A - 耐候性鋼の表面処理方法 - Google Patents

耐候性鋼の表面処理方法

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JPH01142088A
JPH01142088A JP30187687A JP30187687A JPH01142088A JP H01142088 A JPH01142088 A JP H01142088A JP 30187687 A JP30187687 A JP 30187687A JP 30187687 A JP30187687 A JP 30187687A JP H01142088 A JPH01142088 A JP H01142088A
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JP
Japan
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rust
film
steel
ions
protective
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JP30187687A
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Arata Suda
新 須田
Masahiro Kanazawa
金沢 正博
Tsuneyasu Watanabe
渡辺 常安
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Nihon Parkerizing Co Ltd
Original Assignee
Nihon Parkerizing Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/78Pretreatment of the material to be coated

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、耐候性鋼の新規な表面処理方法に係り、更に
詳しくは耐候性鋼の表面に腐食に対する保護作用を持つ
錆を短期間で形成させる事を目的とした、耐候性鋼の新
規な表面処理方法に関するものである。
[従来の技術] 耐候性鋼は一般的にP、Cu、Cr、Ni等の元素を添
加した低合金鋼である。この鋼材は屋外に於て2〜3年
で腐食に対して保護作用のある錆(以下保護錆という)
を形成し以後防錆処理作業を不要とするいわゆるメンテ
ナンスフリーになるといった特性を有している。
この腐食に対して保護作用のある錆とはいわゆる錆をも
って錆を制するものであって、結晶水を多量に含む無定
型オキシ水酸化鉄が主体であり、これが緻密で密着性の
良い保護錆の形成に寄与するものと考えられる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、鋼材を無処理のままで使用すると保護錆
が形成されるまでの期間中に、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、周囲環境の汚染原因にもなると云う問題点を有し
ている。
又従来例において、耐候性鋼の表面に保護錆を得るため
の表面処理法としては、該鋼表面に塗膜を施す方法があ
るが、塗膜自体の防錆性が強く保護錆が形成されるまで
に士数年の極めて長い期間を要し、この間に塗膜自体の
白化、ふくれ、剥離といった問題点を引き起こしている
。また他の例として、耐候性鋼にリン酸塩皮膜と塗装を
組み合わせた処理方法もあるが、これも保護績が形成さ
れるまでに長い年数を要するのでメンテナンス上好まし
くないと云う問題点も有している。
[問題点を解決するだめの手段] 前記問題点を解決する具体的手段として本発明は、鋼材
表面を予めFeイオン0.1〜390.0g/9と、P
、Cu 、Cr 、Ni 、Mnイオンの一種又は二種
以上を01〜175.0g/ρとを含有する酸性水溶液
で処理を行って皮膜を形成させ、次いでリン酸塩皮膜を
形成させることを特徴とする耐候性鋼の表面処理法を提
供するものであり、鋼材の表面に短期間で安定した保護
績を形成できるのである。
[作  用コ (1)前処理皮膜 本発明におりる前処理により耐候性鋼表面に形成される
皮膜は黒色味のある皮膜(以下黒色皮膜と云う)であっ
て、該黒色皮膜は超微細結晶の黒色緻密な皮膜であり、
その皮膜は耐候性鋼の主要成分であるp、cu 、cr
を多く含み大気中における暴露に於て、皮膜の持つ物理
的、化学的作用によって腐食作用を軽減し、即ちFeイ
オンの溶出(浮き錆、流れ錆)を軽減し、かつ地鉄を保
護する作用のある保護績を促進、形成させる機能を有し
ている。すなわち、p、cuは鋼表面より溶出した第一
鉄イオンの酸化速度をはやめ、鋼表面に無定形オキシ水
蒙化鉄の錆層(保護錆層)の形成に寄与するものであり
、Pはまた前記の無定形物質をつくりやすくする性質を
有している。Orについては触媒的な作用よりコロイド
化学的作用により無定形銅の生成に寄与すると考えられ
る。
(2)  リン酸塩皮膜 本発明では前処理に続きリン酸塩処理をおこなうが、こ
れは前処理によって形成される黒色皮膜のみでは発錆が
早すぎるためにその作用効果が得られにくい。そこで前
処理に続きリン酸塩処理をおこなうと、黒色皮膜のピン
ボールを補うようにリン酸塩皮膜が形成される。かくし
て耐候性鋼の表面に黒色皮膜とリン酸塩皮膜の混成皮膜
が形成されるが、この混成皮膜を形成させた耐候性鋼は
屋外暴露において短期間で安定な保N錆を形成させる事
を見出したのである。
発明者等はその作用メカニズム解明の為゛に鋭意研究中
であるが、現時点における推□定として、リン酸塩皮膜
は黒色皮膜に対して付加的に形成さ゛れるのに加えて黒
色皮膜の素地鋼表面への゛密着性を高める即ち黒色皮膜
を固定イビする作用をなすので屋外暴露における素地鋼
表面の腐食を適度に抑制する。リン酸塩皮膜は屋外暴露
において徐々に消失しその際に素地の耐候性鋼表面層適
度に抑制されながら腐食が進行し、比□校内短期間で均
一で緻密な保護績になるものと推察される。
[組成の説明] 前処理溶液にFe及びP、Cu 、Cr 、Ni 。
Mn等を添加することにより耐候性−の前処理にお【ノ
るエツチング量を減らし黒色皮膜をより多く付着させ、
かつ黒色皮膜にこれらの元素を濃縮、沈着させ、さらに
リン酸塩化成処理した後に大気暴露で生成する保護績の
性質を向上させるためである。
以下、本発明における黒色皮膜を形成させるための前処
理液のpHは2.3超であると耐候性鋼の前処理におけ
るエツチングが起こらず黒色皮膜は殆ど形成されない。
また前処理液中のFeイオン量が390g/II超では
前処理液の粘度が高くなり過ざるので作業性が悪くなる
。Feイオン量の下限を0.1g/lとした理由は保護
績を生成させるための黒色皮膜の生成が不十分となるか
らである。
また本処理法においてH2SO4をpH2,3以下の範
囲内で添加すると黒色皮膜の形成をいっそう促進する事
が出来る。またH S04の添加範囲は0.1〜365
.0g/j!であることが望ましい。その理由は0.1
g/ρ未満であるどH2SO4添加の促進効果が認めら
れず365.0g/、Qより多くなると水素が多量に発
生し酸霧を飛散させるので環境上実用に適さない為であ
る。P、Cu 、Or’。
Ni、Mn等の化合物を前記元素イオン量として一種以
上0.1〜175.Oi7/、11を前処理液に添加す
ることにより良好に黒色皮膜を形成させることができる
。0.1g/J1未満では黒色皮膜が形成せず、175
.09/、G超では前処理液のコストが以上に高くなる
ので経済的に好ましくない。
[実 施 例] 次に本発明に係る実施例を示す。
(1)試験片の化学成分 C:0.09%  3i  :  0.42%Mn :
  0.38%  p  :  0.101%S  :
  0.012%  Cl :  0.29%Cr :
  0.61%  Ni  :  0.18%残部 F
e 試験片のサイズ 150 X 70x 1.2m  耐候性鋼磨き鋼板(
2)処理方法 本発明の処理方法による実施例を表−1及び表−2に示
す。表−1のA〜F及び表−2のH〜Jはそれぞれ本発
明の処理方法によるものであり、表−1のF、G及び表
−2のKはそれぞれ比較例である。尚、試験片は実施例
比較例ごとに各−枚を使用した。又これら実施において
前処理を行ったものは全て水洗いした後リン酸塩処理を
行った。
以上の試験片は最後に全て同一条件のもとに工業地帯に
屋外暴露した。
[評  価] (1)屋外暴露による鉄溶出量 暴露開始日より60日間の流れ調流出量を測定した。そ
の結果、本発明による実施例A−Eの処理を施した耐候
性鋼のFe流出量は39〜78■Fe’/ρの範囲内に
あったが、比較例G(無処理の耐候性鋼)のFe流出量
は262〜Fe/lであった。
また浮き銅量の目視観察による比較においても、本発明
の処理(A−E)の浮き銅量は比較例Gの場合よりもは
るかに少なかった。また実施例A〜Fと比較例F(リン
酸塩皮膜のみ)とのそれぞれの60日問屋外暴露後の比
較では、実施例の方が明らかに緻密で均一な保護錆が目
視や断面偏光顕微鏡像においては非偏光層として、また
錆のX線回折の分析結果により保護錆が早期に形成され
たことを確認できたのに対し比較例の場合には流れ錆が
認められ保護錆の形成は甚だ不完全であった。
尚、実施例H〜J及び比較例にの屋外暴露後の比較は表
−2に示した通りである。
(2)保護錆の機能 保護錆による地鉄の腐食からの保護性をイオン透過抵抗
を測定することによって評価した結果を表−3に示す。
イオン透過抵抗とは錆層中のイオン透過抵抗を地鉄の保
護機能としてとらえられることにもとすくもので、図−
1のごとく電解液保持室と電極からなる検出子2本を被
測定物に押しあて、錆層を微少交流間接電解してイオン
透過抵抗を求めるものである。
図−1において■電解液保持室 ■電極 ■錆層 ■地
鉄 EM:エレクトロメーター、CPG :直流成分打
ち消し装置、PSD:位相検波器、A/D :アナログ
デジタル変換器、INT:インターラプトリクエスト、
cpu :中央演算処理装置、PRT:プリ”ンター、
DSP:デイスプレィとなっている。
表−3保護錆のイオン透過抵抗 (単位二にΩ) 表中のA−Gは表−1の処理方法A−Gと同一である。
U発明の効果] 本発明による処理をしたA〜Fは暴露60日口重48〜
6.2にΩ、90日1で87〜13.5にΩであったが
、これに対しリン酸塩皮膜のみのFは60日で2、OK
Ω、無処理のGは0.1にΩ、90日では、Fは2.2
にΩ、Gは0.9にΩであった。錆皮膜のイオン透過抵
抗が1OKΩ前後において、その皮膜は地鉄を保護する
作用があると判断されるので、本発明による処理を行い
その後90日間の暴露後に形成された保護錆は、すでに
その保護機能を始めている事が分かった。
120日間の暴露では実施例(A−E)の全てにおいて
茶褐色の保護錆の生成した面積の割合が目視で75%以
上となり、約6ケ月経過後にはほぼ完全な保護錆を形成
した。これに対しリン酸塩皮膜のみのもの(比較例F)
や、無処理の耐候性鋼(比較例G)は保護錆を形成する
迄には至っていない。その時点で本発明の処理材の保護
錆は非常に緻密で、均一に生成していた。それ以後にお
いても浮き錆も生じず、はとんど地鉄の腐食も進行して
いないことを認めた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鋼材表面を予めFeイオン0.1〜390.0g/lと
    、P、Cu、Cr、Ni、Mnイオンの一種又は二種以
    上を0.1〜175.0g/lとを含有するpH2.3
    以下の酸性水溶液で処理を行って皮膜を形成させ、続い
    てリン酸塩皮膜を形成させる事を特徴とする耐候性鋼の
    表面処理方法。
JP30187687A 1987-11-30 1987-11-30 耐候性鋼の表面処理方法 Pending JPH01142088A (ja)

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