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Info
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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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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C22/00—Chemical 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
- C23C22/78—Pretreatment of the material to be coated
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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’。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30187687A JPH01142088A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 耐候性鋼の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30187687A JPH01142088A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 耐候性鋼の表面処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01142088A true JPH01142088A (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=17902207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30187687A Pending JPH01142088A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 耐候性鋼の表面処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01142088A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05247663A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 錆安定化処理鋼材および錆安定化処理方法 |
JPH0693467A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-04-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐候性に優れた鋼材および錆層の形成方法 |
JPH07207455A (ja) * | 1994-01-14 | 1995-08-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐候性に優れた鋼材の表面処理方法 |
US6068712A (en) * | 1998-01-08 | 2000-05-30 | Kawasaki Steel Corporation | Steel products having superior weathering, method of producing the steel products, and method of forming weathering protective rust on steel product surfaces |
US6342554B1 (en) | 1997-01-27 | 2002-01-29 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Surface treatment agent for steel material |
US6488785B2 (en) | 1998-01-22 | 2002-12-03 | Hirofumi Kishikawa | Surface treated steel material |
JP2010280939A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Nippon Steel Corp | 早期錆熟成耐候性鋼材及びその製造方法 |
WO2014020665A1 (ja) | 2012-07-30 | 2014-02-06 | 株式会社京都マテリアルズ | 塗料及び被覆鋼材 |
KR20200064081A (ko) | 2017-10-06 | 2020-06-05 | 가부시키가이샤 교토 마테리아루즈 | 도료 및 피복 강재 |
KR20200064080A (ko) | 2017-10-06 | 2020-06-05 | 가부시키가이샤 교토 마테리아루즈 | 높은 내식성을 부여하는 강재용 반응성 도료 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP30187687A patent/JPH01142088A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20150040306A (ko) | 2012-07-30 | 2015-04-14 | 가부시키가이샤 교토 마테리아루즈 | 도료 및 피복 강재 |
KR20200064081A (ko) | 2017-10-06 | 2020-06-05 | 가부시키가이샤 교토 마테리아루즈 | 도료 및 피복 강재 |
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