JP4652247B2 - Steel protection method - Google Patents

Description

本発明は、外部に露出する鋼材の保護方法の技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of protecting method of steel material you exposed.

こんにち、海岸に近いところや地下水面、海面より低い位置にトンネルやボックスカルバート等の各種構造物を築造することが頻繁に行われ、このような構造物に鋼材がそのまま外部に露出する状態で設けられることがある。そしてこのような鋼材のなかには、例えば地下水に海水を含有する漏水が継続的に付着するものがあり、このような場合、鋼材は、漏水含有物である海水が付着することにより、さらに詳しくは、海水中の塩分の付着により劣化（腐食）していくことになる。そして塩分が鋼材に付着した場合における腐食の電気化学的な仕組みは次のものと考えられる。まず鋼材が腐食するには、付着溶液中に酸化剤である溶存酸素の存在が前提で、該存在する溶存酸素により水が付着している部分の鋼材の表面に電気的な偏りが生じ、付着している水によって電子が輸送され、これにより鉄イオン（鉄（ＩＩ）イオン（Ｆｅ^２＋）、鉄（ＩＩＩ）イオン（Ｆｅ^３＋））が鋼材表面に生成する。ここで付着水に塩分が含まれると、塩分中の塩化物イオンがが前記生成した鉄イオンに配位して鉄のクロロコンプレックスを生成することになって水に溶けにくい鉄の水酸化物の生成を妨害する。鉄のクロロコンプレックスは水に溶け易く、かつ、水に安定的に存在することから、前記生成した鉄のクロロコンプレックスは付着水に溶け出していくことになり、この結果、鋼材は、鉄の水酸化物により表面被覆がなされて保護されるようなことがなく、常に新鮮な腐食表面が腐食環境中に暴露され続けることになる。そして通常の環境下では付着水中には溶存酸素が十分に存在していることから、結果的に、塩分を含有する水に曝露され続ける鋼材は、前記生成した鉄のクロロコンプレックスが継続的（連続的）に漏水に溶け出すことになって痩せ細り状態で腐食し、劣化が進行していくことになる。
そこで鋼材の表面処理について、例えば鍍金による金属被覆や防錆塗料の被覆が従来から知られている（非特許文献１）。
「金属表面工学」、昭和３７年４月２７日、日刊工業新聞社、初版発行 Today, various structures such as tunnels and box culverts are frequently built near the coast, underground water surface, and below the sea level, and steel is exposed to such structures as they are. May be provided. And in such steel materials, for example, there are those in which water leaking containing seawater continuously adheres to groundwater, and in such a case, steel materials adhere to the seawater, which is a water leakage containing material, in more detail, Deterioration (corrosion) due to adhesion of salt in seawater. And the electrochemical mechanism of corrosion when salinity adheres to steel is considered as follows. First, in order for steel materials to corrode, it is premised on the presence of dissolved oxygen, which is an oxidizing agent, in the adhesion solution. Electrons are transported by the flowing water, and iron ions (iron (II) ions (Fe ²⁺ ), iron (III) ions (Fe ³⁺ )) are generated on the steel surface. Here, if the adhering water contains salt, the chloride ions in the salinity coordinate with the generated iron ions to form an iron chlorocomplex, which makes the iron hydroxide difficult to dissolve in water. Interfere with production. Since the iron chlorocomplex is easily soluble in water and stably present in water, the iron chlorocomplex produced above will be dissolved in the adhering water. The surface coating is not protected by oxides, and fresh corroded surfaces will always be exposed to the corrosive environment. And under normal circumstances, there is sufficient dissolved oxygen in the adhering water. As a result, steel products that continue to be exposed to salt-containing water have a continuous (continuous) chlorocomplex of the iron produced. Will be dissolved in the leaked water and corroded in a thin and thin state, and the deterioration will proceed.
Therefore, as for the surface treatment of steel materials, for example, metal coating by plating and coating of rust preventive paint are conventionally known (Non-patent Document 1).
"Metal Surface Engineering", April 27, 1957, Nikkan Kogyo Shimbun, first edition issued

ところが、前記金属を被覆した場合、該被覆には鍍金や溶射等の面倒、かつ、煩雑な処理が必要になるだけでなく、該被覆した金属が塩化物イオンと反応して溶解してしまうため、長時間の保護効果を期待できないという問題がある。また塗料を塗膜した場合、鋼材が、擦過、振動、あるいは打撃等の負荷が働くものである場合、塗料が早期のうちに剥離したり破損してしまうことになって、鋼材の有効な保護手段にはなり得ないという問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。   However, when the metal is coated, the coating requires not only troublesome and complicated treatment such as plating and thermal spraying, but also the coated metal reacts with chloride ions and dissolves. There is a problem that a long-term protective effect cannot be expected. In addition, when the paint is coated, if the steel material is subject to a load such as abrasion, vibration, or impact, the paint will be peeled off or damaged at an early stage, thereby effectively protecting the steel material. There is a problem that it cannot be used as a means, and there are problems to be solved by the present invention.

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、鋼材表面を銀鏡反応により銀で被覆して耐塩化物イオン処理を施したことを特徴とする鋼材の保護方法である。 The present invention, which was created for the purpose of solving these problems in view of the such circumstances above, a first aspect of the invention, salt hydride ion to coat the steel material surface with silver by silver mirror reaction A steel material protecting method characterized in that a treatment is performed.

請求項１の発明とすることにより、高い耐塩化物イオンの効果が、鍍金等の面倒な処理をすることなく簡単に得られることになる。 By setting it as invention of Claim 1, the effect of a high chloride-resistant ion is easily acquired, without performing troublesome processes, such as plating.

本発明は、塩化銀は、その溶解度が３０ｍｇ／ｄｍ^３（ミリグラム デシメートルのマイナス３乗）と難溶性であり、しかも銀は、鉄（鋼）よりもイオン化傾向が小さいため、例えば硝酸銀水溶液として銀イオンを鋼材表面に塗布しておくと酸化還元による銀鏡反応が容易に促進して銀が鋼材表面に鏡状に析出し、これによって鋼材表面が銀で被覆されることになる。そして該鋼材表面を被覆する銀が、海水含有水に接触すると前記難溶の塩化銀となって鋼材表面を覆う状態となり、これによって鋼材の塩化物イオンとの直接的な接触を回避して鋼材の保護がなされ鋼材劣化を防止できることになる。 In the present invention, silver chloride has a solubility of 30 mg / dm ³ (minus the third power of milligram decimeter) and is hardly soluble, and silver has a lower ionization tendency than iron (steel). When silver ions are applied to the surface of the steel material, the silver mirror reaction by oxidation and reduction is easily promoted, and silver is deposited in a mirror shape on the surface of the steel material, whereby the surface of the steel material is coated with silver. When the silver covering the surface of the steel material comes into contact with seawater-containing water, it becomes the hardly soluble silver chloride so as to cover the surface of the steel material, thereby avoiding direct contact with the steel chloride ions. Thus, steel material deterioration can be prevented.

鋼材表面への銀の被覆作業は、鋼材を現場施工する前に施しても良いが、施工後に施しても良く、また被覆している銀の消費状態をみて再塗布することもできる。銀イオンを得るための銀塩としては、水溶性である硝酸銀が入手しやすく一般的である。そしてこのような銀塩の鋼材表面への付着は、刷毛による塗布、スプレーによる噴霧が例示される。また銀塩は、水溶液として用いることが簡便であるが、エタノールやグリセリン等の極性溶媒に溶解させたものを用いることができ、さらにはポリビニルアルコールのような極性ポリマーに溶解させたものを用いることもできる。   The coating of silver on the steel material surface may be performed before the steel material is applied on-site, or may be performed after the application, or may be reapplied in view of the consumption state of the coated silver. As a silver salt for obtaining silver ions, water-soluble silver nitrate is generally easily available. Such adhesion of the silver salt to the steel material surface is exemplified by application with a brush or spraying with a spray. The silver salt is easy to use as an aqueous solution, but it can be dissolved in a polar solvent such as ethanol or glycerin, and further used in a polar polymer such as polyvinyl alcohol. You can also.

＜実験例１＞
１００ｍｌの水に硝酸銀５０ｇを溶解させて硝酸銀水溶液を作成する。該作成した硝酸銀水溶液を、縦、横および高さが１０ｍｍ、１０ｍｍおよび２ｍｍの鋼板の１表面のみに刷毛を用いて塗布して放置しておくと、鋼板表面に銀鏡が生じた。このように表面に銀鏡が生じた鋼板を飽和食塩水に３０分間浸漬した。銀鏡が生じている表面は銀色になっていたが、裏面は赤錆が発生した状態になっていた。表面の銀色部分の一部を軽く擦って除去すると、再び銀鏡が露出し、銀皮膜による保護状態であることが確認された。 <Experimental example 1>
An aqueous silver nitrate solution is prepared by dissolving 50 g of silver nitrate in 100 ml of water. When the prepared silver nitrate aqueous solution was applied to only one surface of steel plates having lengths, widths and heights of 10 mm, 10 mm, and 2 mm using a brush and left to stand, a silver mirror was formed on the steel plate surface. Thus, the steel plate with the silver mirror formed on the surface was immersed in saturated saline for 30 minutes. The surface on which the silver mirror occurred was silver, but the back surface was red rusted. When a part of the silver portion on the surface was removed by light rubbing, the silver mirror was exposed again, and it was confirmed that the surface was protected by the silver film.

＜実験例２＞
次に、０．４重量％の食塩水と、該食塩水を１０倍および１０００倍に希釈したものとの３種類の食塩水を用意した。そしてこれらの食塩水に、縦、横および高さが何れも１０ｍｍの鋼材について、前記実験例１で作成したと同じ濃度の硝酸銀水溶液に１昼夜（２４時間）浸漬して全面に銀鏡を施した試料（以下「銀鏡処理試料」という）と、銀鏡処理をしていない試料（以下「無処理試料」という）とをそれぞれ浸漬して重量の減少割合について経時的な観察をした。その結果を図１の表図に示す。これによると、銀鏡処理試料は、何れの濃度の食塩水に浸漬したものについて、６０日を経過しても重量の減少は何れも認められなかった（重量減少が何れの濃度の食塩水に浸漬しても認められなかったので、図面では一つの線で纏めて記載した）が、無処理試料は何れの濃度の食塩水に浸漬したものについて重量減少が認められ、本発明の鋼材を銀鏡処理して銀で被覆したものは、その耐塩化物イオン特性が優れていて、塩化物イオンを含有する水に触れて痩せ細ってしまうことを防止できることが確認された。 <Experimental example 2>
Next, three types of saline solutions of 0.4 wt% saline solution and those obtained by diluting the saline solution 10 times and 1000 times were prepared. And in these salt solution, about 10 mm in length, breadth, and height, all were immersed in the silver nitrate aqueous solution of the same density | concentration as produced in the said Experimental example 1 day and night (24 hours), and the silver mirror was given to the whole surface. A sample (hereinafter referred to as “silver mirror treated sample”) and a sample not subjected to silver mirror treatment (hereinafter referred to as “non-treated sample”) were dipped, and the weight reduction rate was observed over time. The result is shown in the table of FIG. According to this, the silver mirror treated sample was immersed in any concentration of saline solution, and no decrease in weight was observed even after 60 days (the weight decrease was immersed in any concentration of saline solution). However, since it was not recognized, it was described as a single line in the drawing), but the untreated sample was found to be reduced in weight when immersed in saline solution of any concentration, and the steel material of the present invention was treated with a silver mirror. Thus, it was confirmed that the silver-coated material has excellent chloride ion resistance and can prevent thinning due to contact with water containing chloride ions.

鋼材を食塩水に浸漬したときの重量減少割合を示す表図である。It is a table | surface figure which shows the weight reduction | decrease rate when a steel material is immersed in salt solution.

Claims (1)

鋼材表面を銀鏡反応により銀で被覆して耐塩化物イオン処理を施したことを特徴とする鋼材の保護方法。 A method for protecting a steel material, characterized in that the surface of the steel material is coated with silver by a silver mirror reaction and subjected to chloride ion treatment.

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