JPS60141890A - 錆安定化耐候性低合金鋼材 - Google Patents

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】 この発明は、耐候性低合金鋼の表面に特殊なメッキ被覆
層を設けることによシ安定な錆層の形成を可能とした、
銅安定化耐候性低合金鋼材に関するものである。

〈産業上の利用分野〉 １− 一般に、普通鋼を大気曝露状態で使用する場合には、防
錆対策としての表面塗装を欠くことができず、しかも塗
料層の経時変化のために数年毎の再塗装が必須なものと
なっている。

これに対して、炭素鋼に少量のＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐ等
を単独又は複合で添加含有させたものは、大気中に曝露
した場合、表面に緻密な安定錆が形成されて腐食の進行
が抑えられ、普通鋼に比較して数倍の耐候性を示すよう
になることから所謂“耐候性低合金鋼”と言う名称で知
られており、屋外構造物材料として無塗装で使用するこ
とが可能であるので、この特徴を生かし、゛メンテナン
スフリー鋼”としてビルの外装材や橋梁等、各種建築物
、構造物を中心に広く採用されるようにガってきた。

ところが、このような状況を背景として、一方では、耐
候性低合金鋼における次のような問題点が強く認識され
るようにもなってきたのである。

即ち、耐候性低合金鋼に上述のような安定錆を形成させ
るためには大気曝露状態での数年の年月がどうしても必
要であるが、その間に錆層が流出したシ、錆層が剥離し
たシするトラブルを避けることが困難で、 ０　建築物や構築物の基礎等の汚染を招く、０　錆層が
斑模様となって外観を損う、０　腐食減肉が無視できな
い大きさになる、等の不都合が問題視されるようになっ
たのである。

く従来技術〉 そこで、従来、かかる難点を克服すべく耐候性低合金鋼
の錆を安定化するための様々な手段が検討されてきてお
９、一部工業化もなされるようになってきた。例えば、
耐候性低合金鋼表面を特定条件でυん酸塩処理した後、
更に特定の有機樹脂コーティング皮膜を施して錆の安定
化を図ると言う、特公昭４８−９７００号公報に掲載さ
れている方法がそれである。

そして、これら錆安定化処理法によれば、耐候性低合金
鋼に生ずる錆が安定化されるばかシでなく、グリーンや
チョコレート色の着色が可能であって、環境に適合した
落着いた調和がもたらされることから、好ましい手段と
して好評を博している。

しかしながら、これら従来の錆安定化処理法には、鋼帯
状素材に対する高速連続処理が不可能であって、単板状
の素材か、或いは建築物や構築物等に組立てられたもの
に対してしか当該処理を実施することができないと言う
大きな難点があった。

従って、前記従来の錆安定化処理法は、（ａ）　現在、
建築物として５０ｍにも及ぶ長尺屋根も稀ではないが、
この場合の鋼板製屋根材には銅帯を現地で冷間ロール成
形して製造されたものが使用され、これを組立てると言
う工法が取られている。従って、従来の錆安定化処理材
では、このような長尺屋根の素材として供給することが
できない、 （ｂ）　建築物等に組立てられた後の鋼材に錆安定化処
理を施す場合には、露出面が処理されるのみであって、
腐食の起シ易い合せ目や裏面を処理することができない
、 （０）　鋼板の場合には単板状での処理に制限されてし
まうので、煩雑な手間を要する上、コスト高　３− をも招く、 との問題を抱えていたのである。

〈発明の目的〉 本発明者等は、上述のような現状に鑑み、塗装等の保守
管理を必要とせず、しかも所望の安定錆が発生するまで
の間に多葉の錆層を流出したシ、錆層の剥離を招いたシ
することもなく、安定して良好な外観を保持し続ける上
、帯状素材の高速連続処理による量産もが可能な錆安定
化耐候性低合金鋼材をコスト安く実現するために、種々
の観点からの実験・検討を繰シ返した過程で、大気中に
おける一般鋼材の腐食防止手段であって、しかも帯状素
材を対象とした高速連続処理が可能なものの代表である
Ｚｎメッキを施した銅材は、大気中に曝庭されると、 （１）　まず、表面メッキ被覆層のＺｎが徐々に溶出し
、その犠牲防食作用によって、地金の全面的な腐食が一
定の期間有効に防止される、（ＩＩ）　このとき、　Ｚ
ｎの溶出が不均一に進行するため、Ｚｎメッキ層が完全
に溶損する前に徐々に地　４− 鉄の腐食が進行し始める、 （１１０一定期間の後、Ｚｎメッキ層が溶出してしまう
と今度は地鉄に全面腐食が進行する。

なる順序で腐食されて行くと言う事実に目が止まり、「
耐候性低合金鋼材の錆安定化法としてＺｎメッキ処理が
有効ではないだろうか」との推論を、立てるに至ったの
である。

そこで、早速、耐候性低合金にＺｎメッキ被覆層を施し
た上で大気中曝露を行うと言う試験を試みたところ、こ
の方法は確かに耐候性鋼に徐々に安定な錆を形成するに
は良好な手段ではあるが、ｏ　Ｚｎメッキした鋼材表面
は、Ｚｎが溶損してしまうまでは灰色を呈しているが、
その後は地鉄の赤錆色となる、 ０　ところが、前述のようにＺｎの溶出は不均一に進行
するので、灰色のＺｎ残存部と地鉄の赤錆部が斑模様を
呈するようになって著しく外観が損われる、 ０　従って、外観を重視する建物の屋根等では補修塗装
が必要とな夛、所鞘“メンテナンスフリ−鋼”とは言え
なくなる、 と言う外観上の大きな問題を有していることが明らかと
なった。

そこで、本発明者等は、上記研究結果をふまえた上で、
耐候性低合金鋼に安定錆層が形成されるまでの間の不安
定腐食状態が生み出す不都合を抑制すると言う、亜鉛メ
ッキの有する好ましい作用を生かしつつ、前記安定錯形
成途中における斑模様の発生を防止する手段を見出すべ
く更に研究を重ねた結果、以下■及び■に示す如き知見
を得るに至ったのである。

〈知見事項〉 ■　大気曝露下でＺｎと類似の挙動を示す鋼のメッキ金
属としてＦｅ　−Ｚｎ合金が知られているが、Ｚｎの腐
食生成物が灰色を呈するのに対して、Ｆｅ−Ｚｎ合金が
腐食すると合金中に含まれるＦｅのために赤錆色を呈す
るようになる。従って、耐候性低合金鋼の表面にＦｅ−
Ｚｎ合金をメッキして大気中に＠露した場合、Ｆｅ−Ｚ
ｎ合金層の腐食生成物と地鉄の腐食生成物との色相が類
似しているので、Ｚｎ単独メッキを採用したときのよう
に腐食初期の外観上の見苦しさが緩和されること。

■　更に、この場合、Ｆｅ　−Ｚｎメッキ合金中のＦｅ
含有量及びメッキの目付量を特定の値に調整すると、Ｆ
ｅ−Ｚｎ合金層の腐食生成物の色相が地鉄の腐食生成物
のそれとほとんど変らなくなって、大気曝露後の腐食過
程においても、常に一様な、異和感のない良好な外観を
呈するようになる上、耐候性低合金鋼における安定錆の
形成も一層着実に進行するようになること。

〈発明の構成〉 この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 耐候性低合金鋼の少なくとも大気曝露面に、Ｆｅ　：　
１５〜８０．３重量俤 を含有するとともに残部が実質的にＺｎから成る成分組
成のＦｅ−Ｚｎ合金メッキ被覆層を、５〜４５〜施して
鋼材を構成することにより、使用途中で外観が損われる
等の不都合を米たすことなく安定な錆層が形成され、か
つ再塗装等の保守・管理が不　７− 要な、腐食に対して極めて安定な耐候性低合金鋼材を実
現した点、 に特徴を有するものである。

なお、ここで言う「耐候性低合金鋼」とは、耐候性賦与
のためにＮｉ　、　Ｃｕ　、　Ｃｒ及びＰのうちの１種
又は２種以上を含有するか、或いは更にｃ、ｓｉ。

Ｍｎ　、　Ｎｉ　、　Ｎｂ　、　Ｖ等の強度向上成分の
１種又は２種以上の適量を併せて含有するところの、従
来から所謂「耐候性低合金鋼」と呼ばれる範躊に入る鋼
のいずれをも意味するものでｓｂ、格別に特定されるも
のではない。そして、これら耐候性低合金鋼の耐候性賦
与成分含有量は、所望の耐候性確保と鋼材コストとの関
係から、通常、０．１〜２．０重量％程度の値に調整さ
れている。

次に、この発明の錆安定化耐候性低合金鋼材において、
Ｆｅ−Ｚｎ合金メッキ被覆層のＦｅ含有量、及びメッキ
量を前記の如くに数値限定した理由を説明する。

（（）　Ｆｅ含有量 メッキ被覆層を構成するＦ’ｅ　−Ｚｎ合金のＦｅ含有
量　８− が１５重量係未満では、初期の錆面積に占める白錆比率
が５０％以上と麦って外観を極めて悪くする上、腐食進
行後も赤錆部が浮き錆層となｐ、１年経過後も安定錆の
生成をみることができなくなる。一方、Ｆｅ含有量が８
０％を越えるとメッキ被覆層の溶出速度が早くなυ過ぎ
、合金被覆層が溶出してしまった時点においても地鉄に
未だ安定錆が形成されていないと言う事態を招くことか
ら、Ｆｅ−Ｚｎ合金のＦｅ含有量を１５〜８０重−Ｊｉ
φと定めた。

（ロ）　メッキ量 メッキ量が５９未滴の場合には、メッキ被覆層が溶出し
てしまった時点においても地鉄に未だ安定錆層が形成さ
れていないと言う不都合を来たし、一方４５り％を越え
るメッキ量ではメッキ被覆層の溶出に２年以上の歳月を
要することとな如、安定錆の形成そのものには不都合で
はないが経済的には不利であることから、メッキ量を５
〜４５ｆ／ｄと定めた。もちろん、安定錯形成には環境
因子が大きく左右するので、必要メッキ量を一律に規定
することはできないが、５〜４．５　ｒＡｒ？のメッキ
量であれば本発明の目的を十分に達成できるのである。

中でも、メッキ量を１０〜３０　Ｆ／；げに調整するこ
とは、よ多安定・確実な効果につガがるので好ましいこ
とである。

そして、Ｆｅ−Ｚｎ合金メッキ被覆層は、従来実施され
ている合金電気メツキ法により直接形成するのが最適で
はあるが、まず、電気メツキ法が溶融メッキ法にてＺｎ
メッキ層を得、その後の熱処理で基体のＦｅを拡散浸透
させてＦｅ−Ｚｎ合金層に転化する方法によって形成し
ても良いことはもちろんである。

また、Ｆｅ　−Ｚｎ合金層は、必ずしも単一成分の層か
ら形成されている必要はなく、面積１−当シの平均Ｆｅ
含有率が１５〜８０重量％であシさえすれば、多層から
成り立っていてもその効果には何ら変るところがない。

〈作　用〉 上述のように構成された本発明の耐候性低合金鋼材を大
気中に曝鯵すると、メッキ被覆層中のＺｎはそれ自身の
腐食生成物により不働態化すると共に、その犠牲防食作
用によってメッキ被膜中のＦｅの溶出を抑えることとな
る。従って、メッキ被覆層は、腐食の初期から既に赤錆
色を呈しているが、その腐食速度が遅く、しかも極めて
緻密な腐食生成物を形成しながら溶出する。

メッキ被覆層が錆層へ転化し終ると、遂には地鉄表面か
らのＦｅの溶出が開始するが、との時点では既に地鉄表
面に緻密な腐食生成物が形成されておシ、地鉄表面から
のＦｅイオンの溶出速度が極めて低い水準に抑えられる
。

そして、このような環境下では、地鉄合金成分中のＣｒ
＋Ｐ等の働きにより所謂“安定錆”が形成され、地鉄を
十分に保験することとなるのである。

〈実施例〉 次いで、この発明を実施例によシ比較例と対比しながら
説明する。

実施例　１ 常法にて、Ｃ：　０．１２重量％、Ｓｉ：０．０５重量
％　、Ｍｎ：　０．４５重量％　、　Ｐ　：　０．１０
５重量Ｓ、Ｓ：　０．０１９重量％　、Ｃｕ　：　０−
３５重量％、Ｃｒ：０８３重ｉ％　、Ａｚ：　０．０４
７重量％を含み、残部がＦｅ及びその他の不可避不純物
から成る低炭素アルキルド鋼を、厚さ：０．８ｍの冷延
鋼板とし、実生産ライン及び実験室において第１表に示
される各種メッキ法でメッキ処理し、同じく第１表に示
す成分組成とメッキｌ゛（付着量）のメッキ被覆層を施
した。

続いて、これらの鋼板を大気曝露台に取シ付け、１年間
の曝雑試験を行った。

大気曝露試験によって得られた結果を第１表に併せて示
した。

第１表に示される結果からも明らかなように、耐候性低
合金鋼に本発明条件のＦｅ−Ｚｎ合金被覆層を施した鋼
板は、１ケ年の大気曝露によシ、それ以上の腐食進行を
抑制するに十分な、褐色の緻密な安定錆層を形成してい
るのに対して、メッキ被覆層中のＦｅ含有量が本発明の
条件から外れているものは、外観が極めて悪化している
か、或いは腐食の進行を抑制するのに有効な緻密な錆層
の形成１４開口Ｈ６０−１４１８９０（５） が認められず、従って有利な耐候性低合金鋼材とれ言え
ないことがわかる。

実施例　２ 実施例１におけると同様の低合金アルミキルド鋼を常法
によって冷延鋼板とし、続いてこれに、液組成が、 ＺｎＳＯ４−１００７Ａ　。

ＦｅＳＯ４−１５０’／７　。

ＮａｔＳＯ４８０’／ｌ　。

で、−が２のメッキ液中にて電気メッキを行い、Ｆｅ含
有量が２３チで残部が実質的にＺｎであるメッキ被覆層
を、メッキ量：３，１０．２０，３０゜４０及び５０ｖ
、々でそれぞれ形成した６種類のＦｅ−Ｚｎ合金メッキ
鋼板を得た。

次に、これら鋼板にＪＩＳ　Ｇ　３３０２に規定の波板
２号の小波付けを行い、モデルハウスの屋根に施工して
色錆の変化及び錆層発生の有無を観察した。

更に、これとは別に、比較材の１つとして蟲該Ｆｅ　−
Ｚｎ合金電気メッキを施す前の冷延鋼板と、該メッキ処
理前の冷延鋼板を前記のような波板２号に成形してから
市販の錆安定化処理材と同様の処理〔素地調整（ショッ
トシラスト）→ウエザコー）１０００（５０℃液を吹き
付け）→水洗→湿式ケレン→プレノ９レンｐｓｉｏμ（
室温で１２時間放置）→プレバレン８２０μ（室温で１
２時間放置）：但し、薬品名は全て日本パーカライソン
グ社商品名〕 を施したものを用意し、上述と同様にモデルハウスの屋
根に施工して外観の変化を観察した。

施工１年後の外観状況を第２表に示す。

第２表に示される結果からも、本発明の範囲のＦｅ−Ｚ
ｎ合金メッキ量を有する鋼材であれば、外観の劣化を伴
うことなく良好な安定錆層が形成されるのに対して、メ
ッキ量が本発明の範囲から外れるものは、外観の悪化を
招くか、或いは緻密な錆層の形成が不十分でちることが
明らかである。

〈実施の態様〉　１ 本発明による錆安定化耐候性低合金鋼材を、屋根材等の
ように片面は大気に曝露されるが他の片１５− 面は大気曝露とは異なると言う腐食環境で使用する場合
には、当然それに応じた防錆対策が必要になるが、この
場合には耐候性低合金鋼板の片面のみに本発明条件のＦ
ｅ−Ｚｎ合金メッキ被覆層を設け、他面にはその他の公
知の各種メッキ被覆層（例えば通常のＺｎメッキ被覆層
）や塗装被覆層等を施して錆安定化耐候性低合金鋼材を
構成しても良い。

〈総括的な効果〉 上述のように、この発明によれば、所望の安定錆が発生
するまでの間に多量の錆層を流出したシ、錆層の剥離を
生じたシして外観を悪化することがなく、しかも再塗装
等の保守管理をも必要とせず、また帯状素材の高速連続
処理による量産もが可能な錆安定化耐候性低合金鋼材を
低コストで得ることができ、各種建築物や構造物におけ
る大胆な設計が可能になるなど、産業上極めて有用な効
果がもたらされるのである。

出願人　住友金属工業株式会社 代理人　富　１）和　夫ほか１名 １６一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 耐候性低合金鋼の少なくとも大気曝露面に、Ｆｅ：１５
   〜８０重童チ を含有するとともに残部が実質的にＺｎから取る成分組
   成のＦｅ−Ｚｎ合金メッキ被覆層を、５〜４５脅施した
   ことを特徴とする銅安定化耐候性低合金鋼材。