JPS62177190A

JPS62177190A - 防食方法

Info

Publication number: JPS62177190A
Application number: JP1856586A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogawa; 小川　絋史
Original assignee: OGAWA TAEKO
Current assignee: OGAWA TAEKO
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-04
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JP2788967B2

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〕本発明は腐食性物質の防食方法に関する。さらに詳しく
は、加圧、加熱等の力学的エネルギーが電気的エネルギ
ーとなることによって発生する圧電気または焦電気が腐
食の誘因となる腐食性物質の腐食防止方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、腐食を防止する方法としては、腐食の原因である
酸素、ｐＨ１溶解溶解環の化学反応自体を阻止すること
を考慮した対策がなされているのが実情である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、かかる化学反応自体を阻止する対策、たとえ
ば防錆塗料の塗布等を行っても、依然として腐食は進行
するのが実情である。

従って、本発明の目的は腐食性の物質の新規防食方法を
提供することである。

ｃ問題点を解決するための手段〕本発明はかかる状況の下に腐食のメカニズムについて研
究を重ねてきたところ、物質は加圧、加熱といったあら
ゆる種類の外部応力を受けるものであるが、この外部応
力による力学的エネルギーが電気的エネルギーに変換さ
れ、これによって腐食が生起すること、さらに当該腐食
の原因となる電気的エネルギーを、その物質に対して低
エネルギーの交流電界または交流磁界（場）を作用させ
て制御することによって、物品の腐食が防止されること
を見出した。

第１−１図に示す電気回路は、本実験を行うために外部
電界を遮断するように製作したステンレス類のシールド
ボックス（Ｓ）の中で試料綱体を絶縁固定したもの（ガ
ラス、ゴム等の試料綱体は絶縁固定せずに接地固定をし
たもの、すなわち試料綱体の一端を抵抗を介さずに接地
し、他端にオシロスコープを接続したもの）であり、こ
の回路はシールドボックス（Ｓ）を用いない場合には第
１−２図のように置き替えることが出来る。そして、第
１−２図に示すように、接地電極（１）から空間ｄを隔
てて試料金属（２）が配置され、空間ｄには空気層が存
在する。試料金属（２）で発生した圧電気、焦電気はこ
の空気層を伝播して電気回路が形成される。第１−２図
では、空間ｄは接近しているように図示されているが、
実際にはかなりの距離が存在している。このことは、当
該空気層をイオン化し、その結果として腐食性物質中に
発生する圧電気、焦電気が伝播することを意味し、この
ような二相性の電気現象に依って酸素イオンが吸着され
、また、極性が反転して水素放出が起こり、腐食に係わ
ることを意味する。

（註）第１−１１１ｆｆｌおよび第１−２図に起こる電
気現象が第１−３図及び第１−４図でも起こることを確
認した。

さらに本発明者は、当該圧電気および焦電気は、結晶構
造を有するもののみならず、非結晶構造のものでも発生
するものであることを見出した。

本発明はかかる知見に基づいて完成されたものであり、
圧電気および／または焦電気を発生しうる腐食性物質に
おいて生じた圧電気および／または焦電気を制御するこ
とを特徴とする当該腐食性物質の防食方法に関する。

物品に応力をかけた場合、分子レベルでの位置変化の運
動量が電気エネルギーに変わったものが圧電気または焦
電気であり、本発明はこれらの発生電気が局部的に腐食
を起こすのを外部より交流電界または交流磁界（場）を
作用させて当該電気エネルギーを制御し、防食効果を発
揮せしめるものである。

圧電気または焦電気の発生オーダーは発生体から同軸ケ
ーブル等で導引し、オシロスコープ等にて観測しようと
する結果、途中の減衰が大きく、このため確かに小さく
ても発生している中心点での発生オーダーは実際は大き
いものである。このことについては第１−１図および第
１−２図に依って示すことができるし、さらに第１−３
図及び第１−４図に依って確認できる。従って中心点に
連続的な電気を発生しうる外力をかけた場合に発生して
くる圧電気または焦電気は無視できないものであり、腐
食性物質の表面に限らず深部に発生しうる０ｇ食性物質
内部に発生した圧電気または焦電気は表面が腐食状態で
なくても、発生した電気が腐食性物質とその臨界面にて
接触する気体、液体、固体をイオン化し、その結果、電
気的反応、電気的化学的反応が起こり、腐食の引金とな
る。

また、同時に電気現象と腐食性物質の構成分子等の間に
電気的反応もしくは電気的化学的反応が起こり、同様に
して腐食の引金となる。

本発明において、腐食性物質とは、圧電気、焦電気等の
電気的エネルギーによって、腐食を生起するものであり
、たとえば鉄、ステンレス鋼、ハンダ、真鍮、アルミニ
ウム、銅等の金属、タイル等の陶磁器、ガラス等、ゴム
、プラスチック、塗料等の高分子等の、外部応力によっ
て構成分子が機械的に変形して電気的エネルギーが発生
するものをいう。特に、今回本発明者は非結晶性の物質
が外力、加熱によって圧電気または焦電気を発生するこ
とを見出したものであり、かかる非結晶性物質中、特に
腐食を生起し易い金属類に対して本発明の方法を適用す
ることが好ましい。

焦電気、圧電気等の発生原因となる外部応力としては、
橋梁、建築架構造物、埋設配管系、工作物、工場等付帯
設備、建築物付帯設備、輸送運搬機器等で、例えば次の
ようなものが例示される。

■　通過車輛の荷重、振動、走行振動が地盤に影響を及
ぼしその結果地盤から伝達される振動■　風圧（積載荷
重を無視し自己の固定荷重だけを考えた場合でも風圧の
影響を受ける）■　工作機械、加工業、製造業等の機械
振動■　ポンプ圧送中の圧力の微少変化（配管系または
圧力容器等） ■　配管途上のエアーハンマーショック■　大気、水中
におけるキャビテーション■　大気圧、水圧、油圧の与
圧状態下の圧力変化■　モーター、エンジン等の振動ま
たは熱本発明に関して、腐食の種類としては、たとえば
次のようなものが例示される： ■全面腐食 ■局部腐食（孔線を含む） ■機械作用腐食しかして、これらいずれの場合においても圧電気、焦電
気が腐食に関与し、これらの電気現象と腐食現象の関係
は何時も単一的である。

一般的に腐食面で腐食電池を形成した電気状態について
腐食電圧、電流と腐食回路の抵抗の関係は、電流を■と
し、アノード電位ＥＡ５カソード電位Ｅ。、電位差間に
存在する抵抗Ｒおよび金属の固有抵抗ｒの間でＩ　　（
Ｒ＋ｒ）＝ＥＡ−ＥＣとなる。

このような電気的な手続のちとに腐食が進行するのであ
るが、もっとも腐食を起こさせる環境条件としてはいま
までは水、湿度を多量に含んだ空気（これは腐食の量に
関係すると思われる）、酸素の存在が必要条件であり、
これらの環境と金属の界面で電気的化学的反応が起こり
、腐食電池が形成される。一般的に以上の腐食の形態と
しては酸素消費形、水素発生形があり、液体配管系等で
は現在までに腐食の因果関係において溶存酸素、ｐｌ＋
、溶解成分、温度差、流速等の影響が認められているが
、たとえば温度差、流速の影響について説明する。

温度差に依る場合として、たとえば、鉄は高温部が低温
部に対して陽極となり、濃度が０．１２５％〜３％の食
塩水中では２５℃と１００℃との間に最大２４ｍＶの電
位差を生じ、一方流速の場合は、液体の中に溶存酸素が
豊富に存在する場合は、鉄、アルミニウム等の金属では
高流速の表面は高電位の陰極となり、低流速の表面が陽
極となって腐食する傾向があるが、銅および銅合金では
常に高流速の表面が腐食を受ける。

ここで、温度差、流速に関する上記の電気現象について
考えてみると、まず、温度差の場合についてはオシロス
コープ観察の結果の焦電気は、例えば２４ｍＶの電位差
が発生した中にあって、管壁面に同時的に存在し、２４
ｍＶの分極にも微妙に関与しながら、また先行的単独で
働く事になる。また、流速の場合には圧電気として管壁
面に同時的に存在し、温度差の場合と同じことが言える
。

また、この場合に圧電気、焦電気の相乗作用も見逃せな
い。

さらに、第３図のような断面的なものについて考えてみ
ると、ある金属の断面内にまだ腐食が形成されていない
箇所で応力、熱応力に依る圧電気、焦電気が発生した場
合（もっとも、これらは金属材質の不均一に依る応力分
布の不均一も考えに入れての圧電気、焦電気が発生した
場合のことであるが）、この電気現象が金属とその金属
の臨界面で接触する気体、液体、固体との間で電位差を
生じる結果となる。

この結果まだ腐食状態になっていない場合であっても、
発生する圧電気、焦電気の極点発生値は容量的には小さ
くでも位置的には非常に高い。これはオシロスコープ観
察の第１−２図に示すような回路で観測した。このこと
から、圧電気、焦電気が発生源の金属の臨界面と接触し
ている接触体の気体、液体、固体のイオン化に関与して
、電気的化学的反応が起こり、即ち、腐食への引金とな
る。

これと環境との相乗作用がさらに腐食を進行させる結果
となる。

もう少しこの第１−２図の現象を具体例とＴｌ　ｔ’Ａ
して考えてみると、例えば、第２図のように長尺の金属
体でこの金属体上の任意の点Ｐで圧電気、焦電気が発生
するとその近傍の箇所が発生した圧電気、焦電気に対し
て相対的に異符号となり、５ｇ界面にて接触する接触体
、例えば気体、液体、固体をイオン化して腐食が始まる
ことになる。即ち、接触体の無限遠点までイオン化して
腐食が始まるのではない。

今度は既に腐食が進んだ状態を保持している金属の断面
という点で考えてみると、図としては前述と同様の第３
図であるが、第３図について前述の金属表面と内断面の
関係の腐食について点Ａ、Ｂ間の電位差をＥｖとすると
、ＥＶ　＝ＥＡ−ＥｌまたはＥｖ　＝Ｅｓ　　ＥＡで可
逆的である（どのような関与の仕方をするかは別として
、当然腐食点の腐食塊の中にも別の圧電気、焦電気は起
こる）。

また、第３図に示すような断面関係でその材質の断面の
材質不均一部を含めた応力電位点Ｂ付近に鋳巣が存在し
た場合等のケースでは、表面に発生した腐食点が多くの
場合この鋳巣に向かって腐食の先を進行させ、やがてこ
の鋳巣に達し材質の断面において応力限界が起こり、破
断事故が起こることになる。

また、別の態様を挙げてみる。応力、熱応力に依る腐食
の場合にあって、次の場合が例示される。

ｆａｌ水車、タービン、スクリエウ、プロペラ等（ｂｌ
ポンプ（Ｃ）回転軸受部分、摺動部分、軸受スリーブ部分子ｄ
ｌ振動機械、回転機械の取り付は部分ｔｅｌエンジンの
シリンダ内面上記の＋ａｌの場合、水車バケットの張らみの裏側等、
（ｂｌの場合はポンプケーシングの張らみの部分、これ
らの場合製作時の残留応力があり、これに依る圧縮、引
張が働いているが、これをさらに刺激する状態で使用時
の応力が働く結果、断面的に圧縮と引張応力をさらに増
幅している状態にある。

この結果圧電気を発生する。

（Ｃ）、（ｄｌの場合、単純な回転振動または非常な偏
心性を伴う回転に依るもので、腐食の状況は放射状に周
囲に拡散している。この場合もまた圧電気、焦電気の影
響を受けるものと思われる。

（ｅ）の場合は焦電気となる。

以上のような箇所がいままでに腐食の多発、好発箇所と
して報告されている。そしてこれらの箇所に前述のよう
に圧電気、焦電気が同時的に存在し、かつ腐食に関与し
ている。

ゴム、プラスチック、塗装鋼板等にも圧電気、焦電気が
起こる（圧電性があれば焦電性があることは電気物性上
認められている）ので、本来防錆材、美観仕上材として
用いられる塗料自身にも金属の内部に起こる圧電気、焦
電気とは別の圧電気、焦電気が起こる。ここで塗装被膜
にピンホールや割れが存在した場合、これに依ってさら
に腐食を助長することになる。

また、反対に塗装面に損傷箇所が存在しない場合でも腐
食は起こるものと考える。

これらのこうした微妙な圧電気、焦電気現象がやがて後
日の本格的な腐食への備えとなり、いわゆる引金、助剤
として働くことになる。本来の防錆塗料が腐食亢進の助
剤として働くと述べたが、これは決して一既には言えな
い面がある。

それは両者間に起こる圧電気、焦電気は互いに関係しあ
って電気的に塗料の電気的立場が金属の仕事関数に関し
て制御する方向に働けばこの場合は防食効果がある。従
って、塗料自身にも金属と相反した圧電気、焦電気が別
々に起こり全く別の働きをするのではなく金属と塗料と
の接触界面で、電気的働きが常に防食方向にあることが
必要である０例えば、塗料のエレクトレフト化を行い、
これを金属表面に塗布すると、塗料はエレクトレフト化
に依って常に電気的に分極していて、さらに応力に依っ
て電気変化を塗布面に働きかけることになり、結果とし
て金属の仕事関数に関与し防食効果を得ることになる。

また同じように塗料の磁性化も効果を得ることになる。

なお、既に一定の酸化が進んだ箇所でその後酸化先進が
認められない箇所、即ち、酸化の既応歴があって何等か
の被膜を作って現状は安定している箇所のことであるが
、ある時突然酸化が再起される現象が見られる。この再
起現象も圧電気、焦電気が関与していると考えられる。

酸化既応歴があって現在は電気的に安定している箇所の
酸化被膜を力学的、熱力学的環境条件が変わって発生す
る圧電気、焦電気が酸化被膜と圧電気、焦電気の関係で
電気的演算の結果、同じ被膜の外側臨界面まで達して拡
散し、酸化を再起することになる。

本発明における圧電気および／または焦電気の制御方法
には特に制限を要せず、たとえば発生した圧電気、焦電
気を打ち消すこと（たとえば、当該圧電気および／また
は焦電気を制御するために、■外部より交流電界を作用
させる方法、■交流磁界を作用させる方法、■エレクト
レット化した塗料の塗布または貼付塗料のエレクトレッ
ト化、■磁性体塗料の塗布または磁性体の貼付等が例示
される）等によって達成される。

交流電界を作用する回路は少なくとも１つあればよく、
電気発生源の数、発生位置等によって適宜増減すればよ
い。発注源の数が不明の場合には予め数箇所を想定して
設置する。複数の印加装置を使用する場合には外部電源
は等圧でなければならず、これに電位差があると、外部
電源の両端に電位差があられれる。また交流の外部電源
と直流の外部電源を同時に印加してもそれぞれの防食効
果を発揮することになる。この場合の交直流の外部電源
はその関係において等圧にしなくてもよいし、また電源
の分布数はその交直流の電源成分が異なる上で印加目的
も違うので各々の印加電源の分布数も違ってもよい。

使用する交流電流は、周波数１０　ｆｌｚ〜６０００１
１ｚで電圧０．０１Ｖ７−６００Ｖ、好ましくは周波数
１０１１ｚ　〜６００１１ｚで電圧０．ＯＩＶ〜１■を
流電する。外部より交流を通電する場合の一態様は第４
図に示す如き装置を使用して実施される。

第４図に示す電気回路において印加する交流電源出力を
少ない状態から多い状態に連続的に変化させ、かつこの
間に試料綱体に打撃、熱を加えながらオシロスコープを
観測すると、最初少ない状態では印加交流波形上に圧電
気、焦電気波形が観測できるが、印加電源出力を多くす
ると、圧電気、焦電気は消滅し、あとに印加交流波形の
み観測する結果になる。

印加交流電源出力については綱体金属に発生する応力の
程度に依って当然相対的に変化させる必要があり、この
ような事情から交流電源の電圧、電流の関係について、
同時的あるいは可逆的に増減変化対応させる必要がある
。

また、塗料、特に防錆塗料等においても圧電気、焦電気
が原因で腐食が生起し、防錆塗料の役目を果たさなくな
る。かかる塗料に対しては、■エレクトレフト化した塗
料の塗布または貼付塗料のエレクトレット化、■磁性体
塗料の塗布または磁性体の貼付を行うことが好ましい。

その際使用する塗料としては、誘電性の高いもの、たと
えばエポキシ系、油性、ウレタン系等の塗料を用いるこ
とが好ましく、エレクトレフト化は自体既知の手段で行
えばよい。前者■の方法では、塗料を金属体に塗布する
前または後で正負の電荷に分極させれば圧電気、焦電気
を制御することができる。また後者■の方法では、塗料
に磁性粉末を混入すればよ（、その混入量は金属体の応
力に応じて増減すればよい。

〔作用・効果〕

本発明は綱体の表面に限らず深部で発生する焦電気およ
び圧電気を制御することによって腐食を防止できる。こ
の方法は圧電気、焦電気の発生の機会の多い大型プラン
ト、建築、これに付帯する設備、土木工事、橋梁等、内
燃機関、車輌車体、船舶、航空機、通過荷重・土圧等の
影響を受ける埋設配管等、コンクリート中の鉄筋・鉄骨
等、力学的または熱力学的に影響を受は腐食するものに
対して有効である。

〔実施例〕

圧電気あるいは焦電気を前述の〔発明が解決しようとす
る問題点〕で記述したように、第１−１図に示したもの
を第１−２図、第１−３図または第１−４図のように電
気回路上、同等に置き替えることができる。そして観測
し得る圧電気、焦電気が二相性を呈し、空間を伝搬する
。このようなことから、環境中に存在する酸化物に限ら
ず、水酸化物、炭酸塩、亜硝酸塩、亜硫酸塩等を含み、
発生する圧電気、焦電気が正領域にあるときは、環境中
から０２−等の（−）イオンを吸着し、逆に負領域にあ
るときは、Ｈ２Ｏ”、ヒドロニウム等の（＋）イオンを
吸着することになる。従来より自然腐食の機序として、
環境条件にも依るが、酸素消費形、あるいは水素放出形
等に依る腐食が広く認められている。それで本研究のよ
うに圧電気、焦電気が発生すれば即く、腐食への引金に
なるということである。

従って、この圧電気またはφ電気を制御することにより
腐食を防止することが可能となるわけである。

以下、本発明の防食方法の実施例を用いて説明する。

実施例１圧電気または焦電気の発生源が１つの場合の制御する回
路を第６図に示す。Ｅｌは発生源、Ｌ。

は回路、Ｍは金属板を示す。電気発生源（Ｅ、）で発生
した電気は回路（Ｌｌ）に配された交流電源によって印
加された電流によって制御される。

実施例２発生源が２つの場合の制御する回路を第７図に示す。Ｅ
、　、Ｅｌは発生源、Ｌｌ　、Ｌｘは回路、Ｍは金属板
を示す。電気発生′ＦＡ（Ｅｌ）及び（Ｅ２）で発生し
た電気は、回路（Ｌｌ）及び（Ｌ：）にそれぞれ配され
た交流電源によって印加された電流によって制御される
。この場合、印加電圧は等しい。

発生源がｎの場合にはｎ個の回路を組めばよい。

実施例３発生源が３つの場合の制御する回路を第８図に示す。Ｅ
ｌ　、Ｅ２、Ｅユは発生源、Ｌｌは回路、Ｒは抵抗、Ｍ
は金属板を示す。金属板（Ｍ）に接点（Ａ１）、　（Ａ
４）、　（Ａ３）をとり、それに対応する接点（Ａ’、
）、（Ａ’２）、（Ａ’３）をとる。第３図に示すよう
な回路（Ｌｌ）に配された交流電源によって印加された
電流は発生１（Ｅｌ）、（Ｅ２）、（ＥＺ）で発生した
電気を制御する。発生源がｎの場合には金属板（Ｍ）上
にＡ、〜Ａ７接点のそれに対応するＡ　’　＋〜Ａ　’
７の接点を取ればよい。

実施例４発生源が局部的にばらついている場合には第９図に示す
ような回路を組み制御することができる。

Ｅｌ　、ＥＸは発生源、Ｌ２、Ｌｔは回路、Ｒは抵抗、
Ｍは金属板を示す。

実施例５発生源に対して磁場を作用させる場合は第１０＝１図及
び第１０−２図のように実施して、発生した電気を制御
する。発生源に依っては直接コイル（５）を巻き交流電
流を流すことに依って発生源体に磁場を作る（第１０−
１図参照）。あるいは発生源体に永久磁石（６）を貼付
作用させる（第１０＝２図参照）。

参考例１第５図に示す回路を作製し、試料綱体を加圧または加熱
したときの圧電気または焦電気発生の様子をオシロスコ
ープで調べた。その結果を下記表に示す。図中Ｍは試料
綱体片、Ｒは抵抗またはコンデンサ、Ｏ２０はオシロス
コープを示し、表中○印は圧電気または焦電気が生じた
ことを示す。また、加圧は医科用検診ゴムハンマにて打
撃を与えること（連続加圧はハンマで連続に打撃を与え
ること）により、加熱は１００〜１５００℃に加熱する
ことにより行った。

（以下余白）

【図面の簡単な説明】

第１−１図、第１−２図、第１−３図及び第１−４図は
腐食の要因である電気現象を確認するための実験装置の
概略図、第２図及び第３図は金属体に圧電気や焦電気が
発生した時の状態を示す概略図、第４図は綱体金属に交
流を通電し圧電気や焦電気の発生を確認するための電気
回路図、第５図は試料綱体に圧電気や焦電気が発生する
様子を調べるための電気回路図、第６図は腐食の要因で
ある電気現象の発生源が１つの場合の制御回路図、第７
図は腐食の要因である電気現象の発生源が２つの場合の
制御回路図、第８図は腐食の要因である電気現象の発生
源が３つの場合の制御回路図、第９図は腐食の要因であ
る電気現象の発生源が局部的にばらついている場合の制
御回路図、第１０−１図は腐食の要因である電気現象を
コイルに流した交流電流の磁場によって制御する回路図
、第１〇−２図は腐食の要因である電気現象を永久磁石
による磁場によって制御する回路図を示す。Ｍ　　　　　　　　：試料金属Ｅ＋　、Ｅｚ　、Ｅｘ　　　：発生源Ｒ：抵抗り、Ｉ−Ｌ−ｚ　　　　　　：回路特許出願人　　　　　小　川　紘　史小用妙子：イ−７・ｌ第４図第１０−２図手続主甫正書印発）昭和６１年２り／ゾ日１、事件の表示　　　６／−ρ／／′瘍τ昭和６１年１
月３０日付差出の特許側２、発明の名称防食方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人氏名　　小川鉱史小川炒子４、代理人■５４１住所　大阪市東区平野町４丁目５３番地３ニューライフ
平野町４０６号電話（０６）　２２７−１１５６明細書の「発明の詳細な説明」の欄および図面６、補正の内容（１１明細書第２頁、下から第２行の「交流電界または
交流磁界（場）」を「交流電界（場）、交流磁界（場）
または静磁界（場）」に訂正する。（２）明細書第３頁、第９〜１０行の「第１−２図」を
「第１−３図及び第１−４図」に訂正する。（３）明細書第４頁、下から第４〜３行の「交流電界ま
たは交流磁界（場）」を「交流電界（場）、交流磁界（
場）または静磁界（場）」に訂正する。（４）図面の第１−１図および第１−２図を別紙のとお
りに訂正する。葛／−１図（別紙）手続’？ｔｉｆ↑正書く自発）昭和６１年４月２６日・ｊン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電気および／または焦電気を発生しうる腐食性
物質において生じる圧電気および／または焦電気を制御
することを特徴とする当該腐食性物質の防食方法。
（２）腐食性物質に外部より二相性の電気を印加して発
生した圧電気および／または焦電気を制御することを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の腐食性物質の
防食方法。