JP6601259B2 - 耐候性塗装鋼材及び耐候性鋼材の防食方法 - Google Patents
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Description
しかし、本発明者らの検討により、耐候性鋼材の表面にSnイオンの供給源となる物質を含有させた塗膜を形成しても、局所的に塗装耐食性が不十分であることが確認された。
C :0.03〜0.15%、
Si:0.02〜1.0%、
Mn:0.05〜1.10%、
Cu:0.05〜1.0%、
Ni:0.5〜6.5%
を含有し、更に、
S :0.010%以下、
P :0.025%以下
に制限し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼材と、
前記鋼材の表面に接するSn含有層とを有し、
前記Sn含有層はSnイオン供給物質とバインダーとを含有し、
前記Snイオン供給物質の量は、前記Sn含有層の全固形分質量に対して金属Sn換算量で1〜54質量%であることを特徴とする耐候性塗装鋼材。
[2] 前記鋼材のMnの含有量[Mn]とSの含有量[S]とが、[Mn]×[S]≦0.005を満足することを特徴とする請求項1に記載の耐候性塗装鋼材。
[3] 更に、質量%で、
Cr:0.15%以下、
Al:1.0%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の耐候性塗装鋼材。
[4] 更に、質量%で、
Mo:1.0%以下、
W :1.0%以下、
V :1.0%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする上記[1]〜[3]の何れかに記載の耐候性塗装鋼材。
[5] 更に、質量%で、
Nb:0.20%以下、
Ti:0.30%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする上記[1]〜[4]の何れかに記載の耐候性塗装鋼材。
[6] 更に、質量%で、
Ca:0.020%以下、
Mg:0.010%以下、
REM:0.010%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする上記[1]〜[5]の何れかに記載の耐候性塗装鋼材。
[7] 前記Sn含有層が、更に、Cu2+イオン、Ni2+イオン、Cr3+イオンの1種又は2種以上を供給する1種以上の酸可溶性の金属イオン供給物質を含有し、
前記Snイオン供給物質及び前記金属イオン供給物質の量は、前記Sn含有層の全固形分質量に対して金属Sn換算量、金属Cu換算量、金属Ni換算量、金属Cr換算量の合計が65%以下であることを特徴とする上記[1]〜[6]の何れかに記載の耐候性塗装鋼材。
[8] 上記Sn含有層に接する有機樹脂層を有し、前記有機樹脂層は、10〜100μmの膜厚であることを特徴とする上記[1]〜[7]の何れかに記載の耐候性塗装鋼材。
[9] 前記Sn含有層は、5〜50μmの膜厚であることを特徴とする上記[1]〜[8]の何れか1項に記載の耐候性塗装鋼材。
[10] 質量%で、
C :0.03〜0.15%、
Si:0.02〜1.0%、
Mn:0.05〜1.10%、
Cu:0.05〜1.0%、
Ni:0.5〜6.5%
を含有し、更に、
S :0.010%以下、
P :0.025%以下
に制限し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼材を準備し、
全固形分質量に対して金属Sn換算量で1〜54質量%になるように、Snイオン供給物質をバインダーに混合してSn含有塗料を準備し、
前記Sn含有塗料を前記鋼材の表面の上に塗布してSn含有層を形成することを特徴とする耐候性鋼材の防食方法。
[11] 前記鋼材のMnの含有量[Mn]とSの含有量[S]とが、[Mn]×[S]≦0.005を満足することを特徴とする上記[10]に記載の耐候性鋼材の防食方法。
[12] 前記鋼材が、更に、質量%で、
Cr:0.15%以下、
Al:1.0%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする上記[10]又は[11]に記載の耐候性鋼材の防食方法。
[13] 前記鋼材が、更に、質量%で、
Mo:1.0%以下、
W :1.0%以下、
V :1.0%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする上記[10]〜[12]の何れかに記載の耐候性鋼材の防食方法。
[14] 前記鋼材が、更に、質量%で、
Nb:0.20%以下、
Ti:0.30%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする上記[10]〜[13]の何れかに記載の耐候性鋼材の防食方法。
[15] 前記鋼材が、更に、質量%で、
Ca:0.020%以下、
Mg:0.010%以下、
REM:0.010%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする上記[10]〜[14]の何れかに記載の耐候性鋼材の防食方法。
[16] 全固形分質量に対して金属Sn換算量、金属Cu換算量、金属Ni換算量、金属Cr換算量の合計が65%以下になるように金属イオン供給物質をバインダーに混合してSn含有塗料を準備することを特徴とする上記[10]〜[15]の何れかに記載の耐候性鋼材の防食方法。
[17] 前記Sn含有層を形成した後、更に、厚みが10〜100μmの有機樹脂層を形成することを特徴とする上記[10]〜[16]の何れかに記載の耐候性鋼材の防食方法。
[18] 前記Sn含有層を5〜50μmの膜厚に形成することを特徴とする上記[10]〜[17]の何れかに記載の耐候性鋼材の防食方法。
C:Cは、鋼の強度を増加させる元素であり、効果を得るためにC量を0.03%以上とする。好ましくはC量を0.05%以上とする。一方、Cを過剰に含有させると、溶接性、靱性、耐候性が劣化するので、C量を0.15%以下とする。好ましくはC量を0.10%以下とする。
Si:Siは、脱酸剤であり、鋼の強度の増加にも有効な元素であり、効果を得るために、Si量を0.02%以上とする。好ましくはSi量を0.10%以上とする。一方、Siを過剰に含有させると靱性及び溶接性が劣化するので、Si量を1.0%以下とする。好ましくは0.75%以下、より好ましくは0.50%以下とする。
Mn:Mnは、腐食の起点となるMnSを形成し、塗膜下腐食を進行させるため、Mn量を1.10%以下に制限する。好ましくはMn量を1.00%以下とする。一方、Mnは鋼の強度と靱性の向上に寄与するため、下限を0.05%とする。好ましくはMn量を0.10%以上、より好ましくは0.20%以上とする。
Cu:Cuは、耐候性を向上させる元素であり、効果を得るために0.05%以上を添加する。好ましくは0.10%以上を添加する。一方、1.0 %を超えてCuを添加しても効果が飽和するため、Cu量の上限を1.0%以下とする。また、Cuは、脆化を起こす原因となる場合があるため、Cu量は0.90%以下が好ましく、より好ましくは0.80%以下とする。
Ni:Niを含有する鋼材のさびは、非晶質さび又は微細FeOOHであり、鋼の溶解反応を抑制する作用を有すると同時に、塩化物イオンの透過をある程度抑制する性質を持っている。したがって、Niは、飛来塩分量の多い環境において有効な添加元素であり、効果を得るためにNi量を0.5%とする。好ましくはNi量を1.0 %以上とする。一方、Niは高価な元素であり、多量に添加するとコストが増大するため、Ni量を6.5%以下とする。好ましくは6.0%以下、より好ましくは5.0%以下とする。
P:Pは不純物であり、過剰に添加すると溶接性が劣化するため、0.025%以下に制限する。好ましくは0.020%以下とする。一方、Pは、耐候性を向上させる元素であり、0.001%以上を含有させてもよい。好ましくはP量を0.002%以上、より好ましくは0.005%以上とする。
S:Sは、MnとMnS を形成し、塗膜下腐食を進行させる元素であり、極力少なくする必要があり、S量を0.010%以下に制限する。好ましくは0.005%以下、より好ましくは0.004%以下とする。S量の下限は、コストの観点から0.0001%以上としてもよく、0.001%以上としてもよい。
Mnの含有量[Mn]とSの含有量[S]の数値の積([Mn]×[S])を0.005以下にすることが好ましい。[Mn]×[S]を0.005以下とすることにより、MnSの生成が抑制され、塗膜欠陥部の腐食が顕著に抑制される。また、[Mn]×[S]は、好ましくは0.004以下、より好ましくは0.003以下である。
Cr:Crはさびを微細にし、耐食性を向上させる効果があるため、必要に応じて添加してもよく、Cr量は0.01%以上が好ましい。ただし、塩分が堆積するような環境においては、Crの添加により孔食が生じ易くなることがあるため、Cr量は0.15%以下が好ましい。より好ましくはCr量を0.10%以下とする。
Al:Alはさびを微細にし、耐食性を向上させる効果があるため、必要に応じて添加してもよい。Alは、脱酸元素であり、また、Feの一部がAlに置換したα−FeOOHからなる保護性さび層を形成し、耐候性を向上させることから、0.01%以上を添加してもよい。一方、Al量が過剰になると介在物が増加して耐食性が低下するため、1.0%以下が好ましい。より好ましくは0.10%以下、更に好ましくは0.05%以下とする。
Mo:Moはさび層中に酸素酸イオン(MoO4 2− )として存在し、さび層が陽イオン選択性を有するため、Moの添加によって、塩化物イオンの侵入を抑制する効果が得られる。Mo量は0.05%以上が好ましく、より好ましくは0.10%以上とする。一方、1.0%を超えてMoを添加しても効果が飽和するため、コストの観点から、Mo量は1.0%以下が好ましい。より好ましくはMo量を0.50%以下とする。
W:Moと同様、酸素酸イオン(WO4 −)を形成し、さび層への塩化物イオンの侵入を抑制する。効果を得るために、W量は0.05%以上が好ましく、より好ましくは0.10%以上とする。一方、1.0 %を超えてWを添加しても効果が飽和するため、コストの観点から、W量は1.0 %以下が好ましい。より好ましくはW量を0.50%以下とする。
V:MoやWと同様、酸素酸イオン(VO4 −) を形成し、さび層への塩化物イオンの侵入を抑制する。効果を得るために、V量は0.01%以上が好ましく、より好ましくは0.05%以上とする。一方、1.0 %を超えて添加すると、析出物を生じて機械特性に悪影響を及ぼすことがあるため、V量は1.0%以下が好ましい。より好ましくは0.5%以下、更に好ましくは0.1%以下とする。
Nb:Nbは炭化物や窒化物を形成して強度を高め、また、Crと同時に添加する場合は、Cr炭化物の形成を抑制して耐食性の向上に寄与する。Nb量は0.001 %以上が好ましく、より好ましくは0.005%以上とする。一方、Nbを過剰に添加すると、析出物を生じて機械特性に悪影響を及ぼすことがあるため、Nb量は0.20%以下が好ましい。より好ましくは0.10%以下、更に好ましくは0.05%以下とする。
Ti:Tiは炭化物や窒化物を形成して強度を高め、硫化物や炭硫化物を形成して、腐食の起点となるMnSの形成を抑え耐候性を改善する効果がある。また、Crと同時に添加する場合は、Cr炭化物の形成を抑制して耐食性の向上に寄与する。Ti量は0.001%以上が好ましく、より好ましくは0.005%以上とする。一方、Tiを過剰に添加すると、析出物を生じて機械特性に悪影響を及ぼすことがあるため、Ti量は0.30%以下が好ましい。より好ましくは0.10%以下、更に好ましくは0.05%以下とする。
(Mg:0.010%以下)
(REM:0.010%以下)
Ca、Mg、REM:Ca、Mg、REMは、酸化物や硫化物の制御に用いられる元素であり、また、さび粒子の微細析出、凝集を促進し、耐候性の改善にも寄与する。Ca、Mg、REMの含有量は、それぞれ、0.0001%以上が好ましく、より好ましくは0.0002%以上とする。Ca、Mg、REMは、過剰に添加すると機械特性が損なわれる場合があるため、Ca量は0.020%以下、Mg量は0.010%以下、REM量は0.0010%を上限とするのが好ましい。より好ましくは、Ca量、Mg量、REM量を0.005%以下とする。
Claims (18)
- 質量%で、
C :0.03〜0.15%、
Si:0.02〜1.0%、
Mn:0.05〜1.10%、
Cu:0.05〜1.0%、
Ni:0.5〜6.5%
を含有し、更に、
S :0.010%以下、
P :0.025%以下
に制限し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼材と、
前記鋼材の表面に接するSn含有層とを有し、
前記Sn含有層はSnイオン供給物質とバインダーとを含有し、
前記Snイオン供給物質の量は、前記Sn含有層の全固形分質量に対して金属Sn換算量で1〜54質量%であることを特徴とする耐候性塗装鋼材。 - 前記鋼材のMnの含有量[Mn]とSの含有量[S]とが、[Mn]×[S]≦0.005を満足することを特徴とする請求項1に記載の耐候性塗装鋼材。
- 更に、質量%で、
Cr:0.15%以下、
Al:1.0%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の耐候性塗装鋼材。 - 更に、質量%で、
Mo:1.0%以下、
W :1.0%以下、
V :1.0%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の耐候性塗装鋼材。 - 更に、質量%で、
Nb:0.20%以下、
Ti:0.30%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の耐候性塗装鋼材。 - 更に、質量%で、
Ca:0.020%以下、
Mg:0.010%以下、
REM:0.010%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の耐候性塗装鋼材。 - 前記Sn含有層が、更に、Cu2+イオン、Ni2+イオン、Cr3+イオンの1種又は2種以上を供給する1種以上の酸可溶性の金属イオン供給物質を含有し、
前記Snイオン供給物質及び前記金属イオン供給物質の量は、前記Sn含有層の全固形分質量に対して金属Sn換算量、金属Cu換算量、金属Ni換算量、金属Cr換算量の合計が65%以下であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の耐候性塗装鋼材。 - 上記Sn含有層に接する有機樹脂層を有し、前記有機樹脂層は、10〜100μmの膜厚であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の耐候性塗装鋼材。
- 前記Sn含有層は、5〜50μmの膜厚であることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の耐候性塗装鋼材。
- 質量%で、
C :0.03〜0.15%、
Si:0.02〜1.0%、
Mn:0.05〜1.10%、
Cu:0.05〜1.0%、
Ni:0.5〜6.5%
を含有し、更に、
S :0.010%以下、
P :0.025%以下
に制限し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼材を準備し、
全固形分質量に対して金属Sn換算量で1〜54質量%になるように、Snイオン供給物質をバインダーに混合してSn含有塗料を準備し、
前記Sn含有塗料を前記鋼材の表面の上に塗布してSn含有層を形成することを特徴とする耐候性鋼材の防食方法。 - 前記鋼材のMnの含有量[Mn]とSの含有量[S]とが、[Mn]×[S]≦0.005を満足することを特徴とする請求項10に記載の耐候性鋼材の防食方法。
- 前記鋼材が、更に、質量%で、
Cr:0.15%以下、
Al:1.0%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする請求項10又は11に記載の耐候性鋼材の防食方法。 - 前記鋼材が、更に、質量%で、
Mo:1.0%以下、
W :1.0%以下、
V :1.0%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項10〜12の何れか1項に記載の耐候性鋼材の防食方法。 - 前記鋼材が、更に、質量%で、
Nb:0.20%以下、
Ti:0.30%以下
の一方又は両方を含有することを特徴とする請求項10〜13の何れか1項に記載の耐候性鋼材の防食方法。 - 前記鋼材が、更に、質量%で、
Ca:0.020%以下、
Mg:0.010%以下、
REM:0.010%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項10〜14の何れか1項に記載の耐候性鋼材の防食方法。 - 全固形分質量に対して金属Sn換算量、金属Cu換算量、金属Ni換算量、金属Cr換算量の合計が65%以下になるように金属イオン供給物質をバインダーに混合してSn含有塗料を準備することを特徴とする請求項10〜15の何れか1項に記載の耐候性鋼材の防食方法。
- 前記Sn含有層を形成した後、更に、厚みが10〜100μmの有機樹脂層を形成することを特徴とする請求項10〜16の何れか1項に記載の耐候性鋼材の防食方法。
- 前記Sn含有層を5〜50μmの膜厚に形成することを特徴とする請求項10〜17の何れか1項に記載の耐候性鋼材の防食方法。
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