JPS6029478A - アルミニウム材の陰極防食法 - Google Patents

アルミニウム材の陰極防食法

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JPS6029478A
JPS6029478A JP58122274A JP12227483A JPS6029478A JP S6029478 A JPS6029478 A JP S6029478A JP 58122274 A JP58122274 A JP 58122274A JP 12227483 A JP12227483 A JP 12227483A JP S6029478 A JPS6029478 A JP S6029478A
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Teruo Miyashita
輝雄 宮下
Koichi Yoshida
幸一 吉田
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合金材(以
下アルミニウム材という)の陰極防食方法に関するもの
である。
アルミニウム材は、軽量にして熱伝導性がよく、シかも
中性環境においては比較的腐食を受け難い金属材料であ
るので、近時、化学機器などの構造材として広く使用さ
れているのであるが1例えばこれを熱交換器や貯液槽な
どの海水や工業用水(以下水という°)に直接触れる箇
所に使用した場合、しばしば孔食や粒界腐食などの所謂
電気化学的原因に基づく不均一腐食を生ずることが知ら
れている。
このような水に触れる箇所に使用されたアル −ミニラ
ム材の電気化学的腐食を防ぐ方法として。
アルミニウム材表面に陽極酸化皮膜を施すか。
または塗料などで塗装するととも行われているが、この
ような皮膜処理や塗装のみによったのでは、皮膜や塗装
面に存在する潜在的な欠陥や。
使用中における皮膜の劣化や塗装面の別離などによって
、必ずしも腐食性環境下において長期に渉って十分な防
食効果を期待することができなかった。
従来、このような水中に浸漬された金属材の電気化学的
腐食を防止する方法として、金属材に水中においてその
金属材よシ卑な自然電位を示す他の金属材を取付けて、
水中における防食しようとする金用材の電位を常に孔食
電位よシ低く抑制する所謂犠牲陽極法や、水中に設けた
対極と金属材との間に、外部電源を使用して継続的に微
弱な防食電流を流すことによって、水中における金属材
の電位を孔食電位以下になるように抑制する所謂陰極防
食法が知られておシ。
鋼材などの腐食防止に広く用いられて効果を挙げている
本発明者らは、水中に浸漬したアルミニウム材に上記し
た損性陽極や外部電源を使用する陰極防食法を適用すべ
く種々実験を重ねた。しかしながら、アルミニウム材の
場合、単に上記したような従来の損性陽極や外部電源を
使用した陰極防食法を適用したのでは、必ずしも鋼材に
おけるごとき満足すべき防食効果を発揮させることがで
きなかった。この理由は、アルミニウム材は鋼材とは異
なって、酸およびアルカリに溶ける所謂両性金属である
ととによるものである。
すなわち、アルミニウム材が水中において実質的に腐食
を受けないで長期間安定して存在するためには、アルミ
ニウム材の合金の種類や浸漬環境などによっても幾分異
なるのであるが。
その水中における電位が孔食電位を上限として。
それよI)o、bないし0.4v程度低い狭い巾の電位
域内に保たれねばならないことが知られている。したが
って2例えば損性陽極を使用してアルミニウム材を防食
するためには、被防食材としてのアルミニウム材全体に
渉って、その陰極電位が可及的に上記安定電位域内に保
たれるように抑制する必要があるのであるが、損性陽極
として水中におけるアルミニウム材の自然電位に比較的
近い電位をもった金属材を使用した場合、アルミニウム
材の損性陽極に近接した箇所においては、アルミニウム
材と損性陽極との間に流れる陰極電流によって適正な電
位抑制が行われるのであるが、アルミニウム材の損性陽
極と距離的に離れている箇所は、水の電気抵抗に起因し
て陰極電流の流れが少なくなるために。
十分な電位抑制を行うことができず、この部分において
孔食や粒界腐食の発生することが避は難く、また、アル
ミニウム材の損性陽極から距離的に離れた箇所にまで電
位抑制をしようとして、アルミニウム材に対して十分に
卑な自然電位をもった金属材を損性陽極として使用する
と。
アルオニウム材の損性陽極に近い箇所においては過度の
電位抑制が行われ、この部分に所謂アルカリ腐食を起し
勝ちとなるのであった。このことは微性@極の代シに外
部電源を使用する陰極防食法においても全く同様であっ
て、アルミニウム材の対極に近接した箇所の陰極電位を
適正に保つごとくに外部電源の電圧を調節すると。
対極から距離的に離れた箇所の電位抑制が不十分となシ
、また。アルミニウム材の対極から離れた箇所まで十分
に電位抑制をしようとすると。
対極に近い部分において過度の電位抑制が行われ、この
箇所にアルカリ腐食を起すのでおった。
このように従来の損性陽極や外部電源を使用した陰極防
食法によったのでは、アルミニウム材全体に渉ってその
陰極電位を適正に保つことが礫しく、このために陰極防
食法のアルミニウム材への適用の範囲を著しく狭めてい
たのであった。
本発明者らは、損性陽極や外部電源を使用した陰極防食
法をアルミニウム材に適用した場合に生ずる上記したよ
うな欠点を防止すべく、更に研究を重ねた結果、水中に
浸漬されたアルミニウム材に負のパルス電圧を断続的に
0返して印加して、その陰極電位を間欠的に抑制するこ
とによって、損性陽極(外部電流法によるときは対極)
に近い箇所において過防食によるアルカリ腐食を起させ
ることなしに、アルミニウム材全体に渉って広範囲に孔
食または粒界腐食を防止し得ることを見出した。
本発明は、上記発見に基づいてなされたものである。
すなわち1本発明は、水中に浸漬された被防食材として
のアルオニウム材に、損性陽極または外部電源を使用し
て負のパルス電圧を断続的に緑返して印加することによ
って陰極電位を間欠的に抑制するアルミニウム材の陰極
防食法である。
以下2本発明の方法を更に具体的に説明する。
第1図は2本発明の方法を実施するだめの装置の態様を
示す説明図である。第1図(、)は。
電源として犠牲陽極を使用した場合の例であって1図に
おいて、(1)は水中に浸漬された被防食材としてのア
ルミニウム材、(2)は、アルミニウム材(1)に近接
して水中に設けられた犠牲陽極であって、犠牲陽極(2
)としては亜鉛やマグネシウムまたはこれらの合金材の
ように水中における自然電位がアルミニウム材に比べて
低い金欄極を使用する。アルミニウム材(1)と犠牲陽
極(2)とは導線によって電流断続装置(8)に結ばれ
て、陰極電流回路(4) (4)が形成されている。電
流断続装置(8)は、陰極電流回路(4)(→を断続的
に開閉して。
アルミニウム材(1)に負のパルス電圧が繰返して印加
され、アルミニウム材(1)の陰極電位Vが間欠的に抑
制されるごとくに構成されている。(6)は、水中に浸
漬された標準参照電極、(6)は電圧波形観察のだめの
オツシロスコープであって。
導線によってアルミニウム材(1)に結ばれて1作動中
におけるアルミニウム°材(1)の陰極電位の変化を観
測し得るごとくになっている。
第1図(b)は、外部電源を使用して本発明の方法を実
施する場合を例示したものであって。
図において、(2’)は、第1図(、)における犠性陽
極伐)の代シに水中に設けられた対極であって。
対極(2つは、その使用環境において比較的腐食を受け
難い金属または炭素材のごときで製られている。(7)
は、陰極回路(4) (4)に挿入された直流電源装置
であって、電流断続装置(8)の作動に応じて、アルミ
ニウム材(1)と対極(2)との間に直流電源装置(7
)からの陰極電流が断続的に流され。
これによってアルミニウム材(1)の陰極電位Vが間欠
的に抑制されるごとくに構成されている。
第2図は、第1図の装置によって、犠牲陽極を用いて本
発明の方法を実施した場合の被防食材としてのアルミニ
ウム材の比較的根性陽極に近い部分における陰極電位の
時間的変化を例示したものである。図において、縦軸は
アルミニウム材(1)の陰極電位(飽和カロメル電極を
基準とした電位)、横軸は時間の経過を表わす。すなわ
ち、アルミニウム材(1)の電位は、はじめはその環境
における自然電位である111点を示しているが、電流
断続装置(8)が作動して、陰極電流回路(4)((1
)が短時間閉ざされると、犠牲陽極(j2)とアルミニ
ウム材(1)とが電気的に短絡して、アルミニウム材(
1)に犠牲陽極(支))から負のパルス電圧が印加され
て、その陰極電位Vはアルカリ腐食域内のb1点にまで
急速に引下げられる。次いで陰極電流回路(4) (4
)が開かれると、アルミニウム材(1)の陰極電位Vは
直ちに上昇に転する。このときの陰極電位Vの上昇は1
曲線b1→a2に示されるように、初期においては急速
に回復するが。
その後ゆるやかな上昇を続けて、その自然電位付近の3
2点にまで上昇する。次いで電流断続装置(8)によっ
て再び閉ざされてアルミニウム材(1)に負のパルス電
圧が印加されると、アルミニウム材(1)の陰極電位V
は32点から再びアルカリ腐食域のb2点にまで急速に
引下げられ、その後。
曲線b2→a3に治っての上昇が繰返される。上記は、
アルミニウム材(1)に印)口するパルス電源として犠
性陽極偉)を使用した場合であるが、犠牲陽極0)の代
シに外部電源装置(7)を使用してアルミニウム材(1
)にパルス電圧を印加する場合においても、アルミニウ
ム@(1)の陰極電位Vは*’fa。
性陽極伐)を使用した場合におけると全く同様の時間的
変化を示す。
上記から判るように1本発明は、アルミニウム材に犠牲
陽極または外部電源を使用して負のパルス電圧を断続的
に繰返して印加することによって、アルミニウム材の陰
極電位を間欠的に抑制するアルミニウム材の陰極防食法
であるが。
上記本発明の方法におけるアルミニウム材に印加するパ
ルス電圧の大きさは、一般的にはそれによってアルミニ
ウム材の陰極電位がその自然電位よシロ。3〜0.8v
低下する程度であれば十分であるが、特にアルカリ腐食
を起し難い環境においては1v程度の低下をも許容し得
る。アルミニウム材に印加する1回のパルス電圧の印加
時間tは、負電圧の大きさや腐食環境によっても幾分具
なるのであるが、アルミニウム材が電位低下によるアル
カリ腐食域に長時間曝されることを避けるために少なく
とも数秒以内に留めることが望ましく、一般的には0.
01〜2秒程度であることが適当である。また、パルス
電圧の印加から1次の印加までの間隔Tは、然程厳格に
規定する必要はないが、一般的には0.5〜60秒程度
(但し’r>t )であるが、陽極酸化皮膜を施したア
ルミニウム材に対しては10分程度をも許容し得る。
上述のように、従来の陰極防食法においては。
根性陽極または外部電源を使用して、被防食材としての
アルミニウム材の陰極電位を常に狭い安定域内に保つよ
うに調節するのであるのに対して2本発明の方法におい
ては、アルミニウム材に負のパルス電圧を断続的に印加
するのであって、このパルス電圧の印加によって、アル
ミニウム材の陰極電位は一時的にはアルカリ腐食域にま
で低下するのであるが、パルス電圧の印加が解かれると
アルミニウム材の電位ははじめは速やかに回復し、その
後°ゆるやかに上昇するのであるから2.アルミニウム
材が実質的にアルカリ腐食域にある時間はごく短時間で
あって。
かつ、アルカリ腐食の開始には誘導期間があるので、こ
の間において腐食を受けることはほとんどない。したが
って、常時連続的に陰極電流を流す従来の陰極防食法に
比べて、アルミニウム材に印加する負電圧を十分に大き
くしても過防食によるアルカリ腐食を起させる恐れがな
いので、苛酷外使用東件においてもアルミニウム材全体
に渉って広範囲に防食効果を発揮させることができるの
である。
次に1本発明の実施例を示す。
実施例1゜ 被防食材試片としてA1100アルミニウム板材(80
0m長X1005m巾×1朔厚)を使用し実験に供した
試片の両側の長手方向に沿って流路巾約5mの水路をつ
くシ、板の一方の端からほぼ10cm離れた位置に防食
用の巾4011+++1×長さ70咽×厚さ15w*の
根性陽極(材質A26B合金1Mg−6,0%At−3
,0%Zn −0,2% Mn)を設け、根性陽極と試
片の間に、根性陽極と試片が間欠的に短絡できるような
電流断続装置を備えた陰極電流回路を設けた。使用水は
天然海水(水温約20℃)とし、はぼ20 C1+L 
/ Sacの流速で流路に溢って流した。
試片に印加するパルス電圧の印加条件として。
1回のパルス電圧の印加時間tを0.2秒とし。
印加間隔Tが5秒となるように電流断続装置を調節して
、試片の電位の間欠的制御を行った。
このようにして10力月の継続して試験を行ったが、こ
の間における孔食の発生は全くなく。
アルカリ腐食も認められなかった。
実施例2 被防食材試片としてA1100アルミニウム板材(寸法
実施例1と同じ)を使用した。
試片の両側に実施例1におけると同様の水路をつ<シ、
水路の一方の端からほぼ10cm離れた位置に防食用の
径10■X長さ10圏の対極(材質フェライト)を設置
す、この対極と試片の間に間欠的に試片が陰極となるよ
うに通電できるように直流電源装置と電流断続装置とを
備えた陰極電流回路を設けた。使用水は実施例1と同様
に天然海水とし、はぼ20 Cm / Seeの流速で
流した。
試片に印加するパルス電圧は、ノクルス電圧の印加時に
おける試片の電位が水中に浸漬された標準参照電極(飽
和カロメル電極)を基準として0.8v程度低下するよ
うに、また、1回のノ(ルス電圧の印加時間tが0.0
6秒、印加間隔Tが10秒となるように、オツシロスコ
ープを観察しながら、直流電源装置および電流断続装置
を調節し、この設定条件で試片電位の間欠制御を行った
このようにして5力月の連続試験を行った結果、この間
における孔食腐食の発生は皆無であシ、tた。アルカリ
腐食も認められなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図(麿)および(b)は1本発明の実施態様を例示
する説明図、第2図は1本発明方法によった場合のアル
ミニウム材の陰極電位の時間変化を例示したものでおる
。 図において、(1)・・・アルミニウム材、C2)・・
・犠性陽極、(2つ・・・対極、(8)・・・電流断続
装置、(4)(4)・・・陰極電流回路、(5)・・・
標準参照電極、(6)・・・オツシロスコープ、(η・
・・直流電源装置。 特許出願人 日本軽金爲株式会社 第1図 (aン (b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水中に浸漬された被防食材としてのアルミニウム材に、
    犠牲陽極または外部電源を使用して負のパルス電圧を断
    続的に繰返して印加することによって陰極電位を間欠的
    に抑制することを特徴とするアルミニウム材の陰極防食
    法。
JP58122274A 1983-07-05 1983-07-05 アルミニウム材の陰極防食法 Granted JPS6029478A (ja)

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