JPH0570869A

JPH0570869A - 防汚構造体および防汚方法

Info

Publication number: JPH0570869A
Application number: JP4058128A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yoshioka; 俊雄吉岡; Tatsumi Hayakawa; 辰己早川; Kiichi Yamamoto; 喜一山本; Takashi Mitsui; 任三井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-03-23
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: US5415836A; JPH0823052B2; EP0510850B1; EP0510850A1

Abstract

(57)【要約】【目的】海生物に対する防汚性能を発揮し、かつこの
防汚性能を持続し、耐久性に優れ、また毒性がなく環境
の保全に貢献する防汚構造体および防汚方法を提供す
る。【構成】海水に接触する防汚構造体は、少なくとも表
面層が、ベリリウムの含有率０．２〜２．８重量％のベ
リリウム銅合金により構成される。この防汚構造体を海
水に浸すと、ベリリウム銅合金母材の表面層にベリリウ
ムまたは銅の酸化皮膜を形成するとともに、ベリリウム
銅合金母材の露出表面層からベリリウムイオンまたは銅
イオンが海水へ溶出する。経年変化が進行すると、ベリ
リウム銅合金母材から前記ベリリウムまたは銅の酸化皮
膜が剥離する。この酸化膜が不定期に剥離を繰り返すこ
とで、ベリリウム銅合金母材の露出表面層からからのベ
リリウムイオンまたは銅イオンの海水へ溶出を持続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ふじつぼ、紫い貝、藻
類のような海生物の付着を防止する機能を持つ防汚構造
体および防汚方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海水に接触している海洋構造体は、常に
海生物の付着による汚損に曝されている。そのため、通
常の海洋構造体は、外観が損なわれるのみならず、機能
的な障害を生ずることとなる。例えば船舶の場合、船体
の底面等への海生物の付着により抵抗が増加して船体の
推進速度が低下する。また火力発電所の場合、海水の取
水ピットに海生物が付着すると、冷却媒体である海水の
流通障害が発生し、発電を停止せざるを得ない事態に至
ることがある。

【０００３】このため、従来から多くの海生物付着防止
技術が研究されているが、そのうち現在実用化されてい
る海生物付着防止技術は、亜酸化銅あるいは有機スズを
含有する塗料を海洋構造体の海水との接触面に塗布する
方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の塗料を用いた防汚方法によると、塗料を厚塗りし
たとしても塗料が剥離しやすいため、顕著な防汚効果を
発揮する寿命は１年程度であり、毎年塗布し直す煩雑な
メンテナンス作業が必要となる。また有機スズを含有す
る塗料は、毒性が問題とされており、魚介類への堆積が
懸念され環境保全の観点から使用が望ましくない。更に
最近では、１０％ニッケル−９０％銅のキュープロニッ
ケルも実用化されつつあるが、これは耐久性に優れてい
るものの防汚性能は上記のような塗料に及ばないという
問題がある。

【０００５】本発明の目的は、前記した従来の問題点を
解消して、防汚性能および耐久性に優れ、メンテナンス
の必要がなく、また毒性についての問題もない防汚構造
体および防汚方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の第１発明の防汚構造体は、ベリリウム銅合金
よりなることを特徴とする。前記ベリリウム銅合金中の
ベリリウムの含有率は０．２〜２．８重量％とすること
が好ましい。本発明の第２発明の防汚構造体は、海水に
接触する部位に用いられる防汚構造体であって、少なく
ともその表面層がベリリウム銅合金からなり、このベリ
リウム銅合金中のベリリウム（Ｂｅ）の含有率が０．２
〜２．８重量％であることを特徴とする。

【０００７】前記ベリリウム銅中に選択的に含有される
コバルト、ニッケル、シリコンの含有率は、それぞれ次
の範囲が望ましい。コバルト（Ｃｏ）：０．２〜２．７重量％ニッケル（Ｎｉ）：１．４〜２．２重量％シリコン（Ｓｉ）：０．２〜０．３５重量％前記各元素の添加目的、添加範囲の上限および下限の限
定理由は、次のとおりである。

【０００８】ベリリウム（Ｂｅ）：０．２〜２．８重量％Ｂｅを添加するのは、海水中に防汚構造体を浸漬した
とき、Ｂｅを溶出させて防汚効果を発揮させ、ベリリ
ウム銅合金の強度、耐食性等の特性を向上し、熱処理
性、結晶粒度調整等の製造性を向上し、また、成形加
工性、および鋳造性を向上するためである。Ｂｅが０．
２重量％未満では前記〜の効果が十分に発揮されな
い。Ｂｅが２．８重量％を超えると、展伸加工性が低下
し、経済的にも高価になる。

【０００９】コバルト（Ｃｏ）：０．２〜２．７重量％Ｃｏを添加するのは、微細なＣｏＢｅ化合物を形成して
合金中に分散して機械的特性、および熱処理性、結晶粒
度調整等の製造性を向上するためである。Ｃｏが０．２
重量％未満であると、前記効果が十分に発揮されない。
Ｃｏが２．７重量％を超えると、湯流れ性が低下し、前
記特性はほとんど向上しないし、経済的に高価になるか
らである。

【００１０】ニッケル（Ｎｉ）：１．４〜２．２重量％Ｎｉを添加するのは、微細なＮｉＢｅ化合物を形成して
合金中に分散して機械的特性、および熱処理性、結晶粒
度調整等の製造性を向上するためである。Ｎｉが１．４
重量％未満であると、前記効果が十分に発揮されない。
Ｎｉが２．２重量％を超えると湯流れ性が低下し、前記
特性はほとんど向上しないし、経済的に高価になるから
である。

【００１１】シリコン（Ｓｉ）：０．２〜０．３５重量％Ｓｉを添加するのは、ベリリウム合金の湯流れ性を向上
するために添加する。Ｓｉが０．２重量％未満では、そ
の効果が十分に発揮されず、Ｓｉが０．３５重量％を超
えると合金が脆くなり、靱性が低下する。前記防汚構造
体に使用するベリリウム銅合金の組成は、例えばＢ
ｅ：０．２〜１．０重量％、Ｃｏ：２．４〜２．７重量
％、残部Ｃｕおよび不可避不純物、Ｂｅ：０．２〜
１．０重量％、Ｎｉ：１．４〜２．２重量％、残部Ｃｕ
および不可避不純物、Ｂｅ：１．０〜２．０重量％、
Ｃｏ：０．２〜０．６重量％、残部Ｃｕおよび不可避不
純物、Ｂｅ：１．６〜２．８重量％、Ｃｏ：０．４〜
１．０重量％、Ｓｉ：０．２〜０．３５重量％、残部Ｃ
ｕおよび不可避不純物等である。

【００１２】本発明の防汚方法は、海水に接触するベリ
リウム銅合金母材の表面層にベリリウムまたは銅の酸化
皮膜を形成するとともに、ベリリウム銅合金母材の露出
表面層からベリリウムイオンまたは銅イオンが海水へ溶
出する第１の段階と、ベリリウム銅合金母材から前記ベ
リリウムまたは銅の酸化皮膜が剥離する第２の段階とか
らなり、前記第１の段階と前記第２の段階を繰り返すこ
とで、ベリリウム銅合金母材の露出表面層からのベリリ
ウムイオンまたは銅イオンの海水への溶出を持続するこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】一般に、銅に防汚性があることは従来から知ら
れており、銅イオンが海生物を忌避する忌避効果を発揮
するためと考えられている。しかし単に銅を海洋構造体
に使用しても実用上十分な防汚効果を得ることはできな
い。本発明者による長年の実験研究の結果、海洋構造体
にベリリウム銅合金を海洋構造体に使用すると、後述す
る実施例に示すように、極めて優れた防汚効果を得るこ
とができることが判明した。この理由は、ベリリウムイ
オンが銅イオンと相乗的に作用し、海生物に対して大き
な忌避効果を発揮し、また海生物の繁殖を防止するため
と推定される。

【００１４】すなわち、ベリリウム銅合金は、防汚機能
の発揮効果と、銅イオンの溶出の持続作用を有する。こ
の防汚機能の発揮効果と、銅イオンの溶出の持続作用を
詳述すると、次のとおりである。防汚機能の発揮効果ベリリウム、銅、ニッケルのイオン化傾向は、Ｂｅ＞Ｎ
ｉ＞Ｃｕであることが文献より知られており、左側の元
素の方が溶出しやすいことを示している。ベリリウム銅
の場合、ベリリウムが先に溶出し局部電池を形成し電流
効果により生物付着防止効果を発揮するとともに、ベリ
リウムイオンは内部酸化という酸化形態を取る。この内
部酸化は、例えば図１に示すように、内部にＢｅＯ皮膜
を形成するが、このＢｅＯ皮膜が多孔質のため、表面に
Ｃｕ₂ Ｏ＋ＢｅＯを形成すべく銅の溶出を許容する。こ
の銅イオンの海水への溶出により防汚機能が発揮される
ものと考えられる。

【００１５】銅イオン溶出の持続作用前記の防汚機能の発揮効果は、銅イオンを溶出する持
続作用がある。すなわち、ベリリウム銅は防汚機能を止
むこと無く持続する作用がある。海水に接触するベリリ
ウム銅は、その表面に緻密な表面酸化物（Ｃｕ₂ Ｏ）が
形成されるが、その表面酸化物の下層には、図１に示す
ように、多孔質のＢｅＯの内部酸化物の皮膜が形成され
る。そのため、海水中への銅の溶出が維持されるととも
に、酸化によりこの皮膜が体積増加する。この皮膜の体
積増加量がある程度の量になると、表面の酸化皮膜が多
孔質の内部酸化物層との間で剥離する。このため、電気
化学作用と銅の溶出が長期間維持されると考えられる。

【００１６】さらにベリリウム銅が発生する銅イオン溶
出の持続作用については、ベリリウム銅とキュープロニ
ッケルとを対比すると、図３に示す模式図を用いて次の
ように説明される。図３に示すように、ベリリウム銅
（ＢｅＣｕ）は腐食生成物（酸化物）の厚さがある厚さ
になると、この腐蝕生成物が剥離する。すると、ベリリ
ウム銅合金の表面が現われ、再び腐食の進行とともに腐
蝕生成物の厚さが増大する。そして、再び腐蝕生成物が
ある厚さになると剥離する、ということが繰り返され
る。一方、イオンの溶出は腐食生成物の厚さが増すと阻
害されるため次第に低下する。しかし、前述のように腐
食生成物が剥離すると、合金表面が現われるためイオン
溶出量は増大する。したがって、銅イオン溶出の増大と
低下が繰り返される。

【００１７】本発明の実施例のベリリウム銅では、酸化
皮膜の剥離によって銅イオンの溶出持続作用がある。こ
の結果、ベリリウム銅の表面にに付着する汚物の量が少
量であるか、あるいはほとんど付着しない。これに対
し、図２に示すように、比較例のキュープロニッケル
（ＣｕＮｉ）の場合、ある程度の経年によって表面層に
緻密な酸化ニッケルＮｉＯ₂ または酸化銅Ｃｕ₂ Ｏが形
成されることで、図３に示すように、銅イオンの溶出が
抑制されるからである。これは、イオン化傾向（Ｂｅ＞
Ｎｉ＞Ｃｕ）に従えば、キュープロニッケルの場合、ニ
ッケル（Ｎｉ）が優先的に溶出して局部電池を形成する
と考えられ、図２のように表面に緻密な酸化物を形成す
ることによる。そのため、図３に示すように、キュープ
ロニッケルの場合、腐食生成物の厚さは初期に時間とと
もに増大するが、次第に腐蝕生成物の成長速度は遅くな
る。それとともに銅イオンの溶出量はしだいに低下す
る。しかもキュープロニッケルでは腐食生成物の剥離が
ベリリウム銅ほど容易には起こらない。このため、イオ
ンの溶出量は低レベルのままとなり、防汚効果が減退す
る。

【００１８】なお、ベリリウム銅合金にこのような顕著
な前記防汚機能の発揮効果と銅イオン溶出の持続作用が
あることが判明したのは、本発明者が初めて見出したも
のであり、この点に言及したり指摘したりした従来の文
献を本発明者は知らない。実用的なベリリウム銅合金と
しては、ベリリウムの含有率が０．２〜０．６重量％の
１１合金やベリリウムの含有率が１．８〜２．０重量％
の２５合金等々の各種のものがＪＩＳで規定されている
が、防汚効果の点ではベリリウムの含有率が１．６％以
上のものが好ましい。ベリリウムの含有率が２．８％を
越えると、銅にベリリウムがそれ以上固溶しなくなるた
め、防汚効果は優れるものの展伸加工性が次第に低下す
る。したがって、高ベリリウム銅については鋳造により
製造するのがよい。

【００１９】またベリリウム銅合金は毒性の問題が全く
ないうえに、海水中においてもアルミ青銅や白銅と同等
の優れた耐久性があることが確認された。本発明の防汚
構造体の形状は板、管などの他、鋳造によって任意の形
状のものとすることができるので、用途に応じて種々な
形状を選択することができる。また本発明の防汚構造体
は全体をベリリウム銅合金製とする他に、海水との接触
部分のみをベリリウム銅合金としたクラッド材とするこ
ともできる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。実施例１表１に示される試料番号１〜９の各種の材料により厚さ
０．１〜０．５ｍｍ程度の板を作成し、海水中に浸漬し
た。これとともに従来の防汚塗料を鉄板の表面に塗布し
たものを試料番号１０、１１として、同様に海水中に浸
漬した。

【００２１】１年間経過後にその表面への貝類、藻類の
付着状況を観察し、ほとんど付着の認められないものを
◎、少ないものを○、普通程度のものを●、付着の多い
ものを△、付着の極めて多いものを×として５段階で評
価し、表中に記入した。また腐食状況を観察し、同様に
５段階で評価した。なお試料番号１０、１１については
塗料の状態を観察して耐久性を評価した。

【００２２】この他に展伸加工性、鋳造加工性、毒性に
ついて総合評価を行った。評価記号の意味を表２に示し
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】実施例２グラスファイバー製のボートの外板の表面にベリリウム
を１．６〜１．８重量％含有するベリリウム銅合金（１
６５合金）からなる厚さ０．１ｍｍの板を張りつけたと
ころ、２年以上を経過しても目立った海生物の付着はな
く、その間に一度も洗浄することなく使用することがで
きた。

【００２６】実施例３火力発電所の取水口ピットのコンクリート表面にベリリ
ウムを１．８〜２．０％含有するベリリウム銅合金（２
５合金）からなる厚さ０．５ｍｍの板を張りつけたとこ
ろ、海生物の付着はほとんどなく、２年以上を経過して
も一度も洗浄を行う必要がなかった。なお、コンクリー
トのままの場合には３月毎に海生物を除去する必要があ
る。

【００２７】実施例４高ベリリウム材については鋳造により製作した。外径１
２０ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの管を海水中
に浸漬し、長期間その管の径面変化を観察した。ここで
用いた管の組成は、第１の管について、Ｂｅ：２．２重
量％、Ｃｏ：０．７２重量％、Ｓｉ：０．２９重量％、
残部Ｃｕおよび不可避不純物であり、また第２の管につ
いてはＢｅ：２．７重量％、Ｃｏ：０．８０重量％、Ｓ
ｉ：０．２８重量％、残部Ｃｕおよび不可避不純物であ
った。この結果、２年経過後、この管には、目立った海
生物の付着は見られなかった。

【００２８】以上のように、特に前記実施例のように船
舶に使用すれば推進エネルギーを節減することができ、
また発電所の取水ピットに適用すれば発電プラントの停
止を無くすることができる等の大きな経済的な効果を発
揮することができる。本発明は、上記した他にも、潜水
艦の外装板、海洋発電所の外装板、魚生け簀の網止め
杭、養殖用いかだ、火力発電所の復水器等の広い用途を
持つものであり、広い分野にわたり産業の発展に寄与す
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の防汚構造
体および防汚方法によれば、海生物の付着を長期間にわ
たり防止でき、耐久性に優れ、メンテナンスの手数が簡
便で、毒性の問題がなく環境の保全に貢献するなどの多
くの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるベリリウム銅合金の酸化
皮膜の状態を示す模式図である。

【図２】比較例のキュープロニッケルの酸化皮膜状態を
示す模式図である。

【図３】ベリリウム銅とキュープロニッケルについて銅
イオン溶出量および腐蝕生成物の厚さの経時的変化を対
比した模式説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベリリウム銅合金よりなることを特徴と
する防汚構造体。
【請求項２】ベリリウム銅合金中のベリリウムの含有
率が０．２〜２．８重量％であることを特徴とする請求
項１記載の防汚構造体。
【請求項３】ベリリウム銅合金中のコバルトの含有率
が０．２〜２．７重量％であることを特徴とする請求項
２記載の防汚構造体。
【請求項４】ベリリウム銅合金中のニッケルの含有率
が１．４〜２．２重量％であることを特徴とする請求項
２記載の防汚構造体。
【請求項５】ベリリウム銅合金中のシリコンの含有率
が０．２〜０．３５重量％であることを特徴とする請求
項３記載の防汚構造体。
【請求項６】海水に接触する部位に用いられる防汚構
造体であって、少なくともその表面層がベリリウム銅合
金からなり、このベリリウム銅合金中のベリリウム含有
率が０．２〜２．８重量％であることを特徴とする防汚
構造体。
【請求項７】海水に接触するベリリウム銅合金母材の
表面層にベリリウムまたは銅の酸化皮膜を形成するとと
もに、ベリリウム銅合金母材の露出表面層からベリリウ
ムイオンまたは銅イオンが海水へ溶出する第１の段階
と、ベリリウム銅合金母材から前記ベリリウムまたは銅の酸
化皮膜が剥離する第２の段階とからなり、前記第１の段階と前記第２の段階を繰り返すことで、ベ
リリウム銅合金母材の露出表面層からのベリリウムイオ
ンまたは銅イオンの海水への溶出を持続することを特徴
とする防汚方法。