JPH09302479A - 耐食性に優れた表面処理鋼材およびその表面処理方法 - Google Patents
耐食性に優れた表面処理鋼材およびその表面処理方法Info
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Abstract
性を高める。 【解決手段】 鋼材の表面に、下層としてα−Fe2 O
3 を皮膜固形分中8〜100重量%含有する第1の皮膜
層を設け、その上に酸化チタンを12〜100重量%含
有する第2の皮膜を設ける。
Description
理鋼材および鋼材の表面処理方法に関するものであり、
詳しく述べるならば、鋼材の表面に下層としてα−Fe
2 O3 を含有する第1の皮膜層を有し、その上層に酸化
チタンを含有する第2の皮膜層を有し、耐食性に優れた
鋼材を得る表面処理方法に関するものである。より詳し
く述べるならば、本発明は、建築材料及び構造材料用な
どの該表面処理鋼材の表面に光が照射された後には、酸
化チタンの光半導体作用が発揮されて、鋼材の耐食性を
飛躍的に向上させることが可能な表面処理方法に関する
ものである。
する技術は、現在までほとんどなく、僅かに次の2つが
あげられる。第1に、「材料と環境」第44巻、p.5
39、1995年に記載された、炭素鋼を500℃以上
に加熱し不特定な酸化皮膜を形成させ、上層にゾルゲル
法で酸化チタンを形成させ、電気化学的な方法により耐
食性向上を確認したものである。また第2は、特開平0
6−010153号公報にステンレス鋼からなる基材の
表面に、チタン含有量に換算して1mg/m2 以上のチ
タン酸化物を含有する皮膜層を形成して、光照射下にお
いて高い耐食性を有するステンレス鋼板を提供すること
が開示されている。しかしながら、従来の第1の技術
は、炭素鋼を高温で加熱焼成して酸化鉄皮膜を得ている
ため、酸化鉄皮膜層の形成効率が極端に悪いこと、並び
に酸化鉄皮膜層の組成中にα−Fe2 O3 が少ないため
に、耐食性が十分に得られていなかった。また、第2の
技術は、防食効果が得られるのは、実際にはステンレス
鋼材のみに限定されており、他の材料には適用できなか
った。また、酸化チタンのみの1層構造であることか
ら、防食効果が低いという問題点を有していた。
抱える問題点を解決し、ステンレス鋼以外の材料に対し
ても高い耐食性を有するような表面処理鋼材および鋼材
の表面処理法を提供することを目的とするものである。
を解決するための手段について鋭意検討した結果、表面
に酸化チタン皮膜を含有する皮膜を形成させた鋼材の特
性を調べる過程において、鋼材表面にα−Fe2 O3 を
含有する酸化物皮膜層を下層として形成させた後に、酸
化チタンを含有する皮膜を上層として形成させた2層構
造皮膜に、光を照射すると、該鋼材の耐食性が飛躍的に
向上することを新たに見い出し、本発明を完成するに至
った。
下層としてα−Fe2 O3 を皮膜固形分中8〜100重
量%含有する第1の皮膜層を有し、その上に酸化チタン
を12〜100重量%含有する第2の皮膜を有すること
を特徴とする耐食性に優れた表面処理鋼材であり、本発
明の第二は、鋼材表面に、酸化鉄またはオキシ水酸化鉄
を付着させた後、525〜950℃に加熱して、α−F
e2 O3 含有皮膜を形成させ、その上に酸化チタン皮膜
を形成させることを特徴とする鋼材の表面処理方法あ
り、また本発明の第三は、鋼材表面に、α−Fe2 O3
含量を8%以上含有する有機もしくは無機塗料を塗布
し、その上に酸化チタンを12〜100重量%含有する
酸化チタン含有皮膜を形成することを特徴とする鋼材の
表面処理方法である。
発明では、鋼材の表面に下層として形成されるα−Fe
2 O3 含有皮膜もしくは塗膜中の固形分に対してα−F
e2 O3 の含有量が8重量%未満であると、防食性の向
上効果が低いので8重量%以上が必要である。本発明の
第一および第二のにおいてはα−Fe2 O3 の含有量は
100重量%であることが最も好ましい。
層目の皮膜層には酸化チタンの含有量が12重量%未満
であると、防食性の向上効果が低くなるので好ましくな
く、防食性の向上効果を最大に引き出すには100重量
%が最も好ましい。
〜100重量%含有する下層皮膜の形成方法について
は、熱延鋼板に付着している酸化鉄(スケール、黒皮)
を利用して、これを525〜950℃に加熱することに
より、α−Fe2 O3 を効率良く生成させることができ
る。また、既に腐食した発錆鋼材を用いる場合でも、後
工程で525〜950℃に加熱すれば良い。さらに、電
解法などにより酸化鉄やオキシ酸化鉄を付着させた鋼材
を525〜950℃に加熱してもα−Fe2 O3 含有皮
膜を得ることが可能である。電解法以外にも強アルカ
リ、高温浴中に鋼材を浸漬する黒染め法をはじめとし
て、PVD法、CVD法などいかなる方法で酸化鉄やオ
キシ酸化鉄を鋼材表面に付着させても良い。
シ水酸化鉄を付着させた鋼材を525〜950℃に加熱
することを特徴としているが、これは、発明者らによる
分析の結果、通常の酸化鉄やオキシ水酸化鉄は、525
〜950℃に加熱することにより、一部がα−Fe2 O
3 に変化するためである。効率よくα−Fe2 O3 を得
るための加熱温度として525〜950℃以上が望まし
く、525℃以下であるとほとんどα−Fe2 O3 を得
られず、950℃以上では鋼材の変質を引き起こすこと
や、大量の加熱エネルギーが必要で、経済的に不利であ
る。
料を8重量%以上含有する有機樹脂あるいは無機バイン
ダー塗料などを塗布して下層皮膜を形成する。
法については、特定するものではなく、例えばPVD法
やCVD法などいかなる方法によるものでも良い。また
チタン酸化物の粉末を含有する有機あるいは無機の樹脂
塗料や、チタン酸化物ゾルを塗布乾燥して用いても良
い。
はなく、炭素鋼、ステンレス鋼の他に、亜鉛めっき、亜
鉛合金めっき鋼などのめっき鋼材などに対しても有効で
ある。本発明により処理されたステンレス鋼は直接酸化
チタン系被膜を形成したものよりも防食性が一層向上す
る。さらに本発明は銅、アルミニウム、チタン、マグネ
シウムなどの金属にも適用できる。さらにTiO2 の量
は鋼板表面積当たり1.0〜6g/m2 の範囲において
優れた防食性が達成される。
にその防食性が向上するが、特に波長が400nm以下
の紫外線を多く含む500ルクス以上の照射時において
耐食性の向上効果をもたらすものである。
するのは、酸化チタンのn型半導体電極としての光電気
化学的性質によるものと考えられる。すなわち、チタン
酸化物は光照射を受けると光電気化学的性質により、素
材の鋼材がカソード、チタン酸化物(例えばTiO2 )
がアノードになり、鋼材をカソード防食することによ
り、耐食性を向上させるのである。さらに、この際のア
ノード反応はチタン酸化物表面で起こる、 2H2 O→O2 +4H+ +4e- で示される水の電気分解反応であるために、チタン酸化
物は全く消費されず、劣化しない。このことから本発明
による効果は光の存在下で半永久的に持続する。また、
この光電気化学反応は、一時的に光が照射された後であ
れば、記憶効果により、光照射の無い暗い環境でもカソ
ード防食能を維持することができる。これらの作用は、
(上層)皮膜中に酸化チタンを12〜100重量%含有
する場合にその防食作用が著しく向上する。下層のα−
Fe2 O3 を含有する皮膜の作用については、現在、詳
細は不明であり、発明者らは鋭意検討中であるが、素材
金属と上層チタン酸化物皮膜の中間層として、α−Fe
2 O3 を含有する皮膜を設けると、この中間層が無いも
のと比較して、飛躍的に向上する現象は確認されてい
る。
を比較例とともに挙げて具体的に説明する。さらに、そ
の耐食性の評価結果を表1に示す。
C鋼材を、第1層の下層として、Metal Finishing Guid
e Book, Nathanial Hall,p.474(1961)記載の黒染め法
により酸化鉄皮膜を形成させた後に、加熱炉で530℃
で20分間加熱したところ、下層中のα−Fe2 O3 含
有量は12重量%以上であった。次に、上層として、日
本金属学会報、第28巻、第3号、p.176に開示さ
れたゾル- ゲル法により酸化チタン皮膜を約150mg
/m2 塗布し、320℃で5分乾燥して成膜した。上層
中の酸化チタン含有量は97重量%であった。この試片
を神奈川県平塚市の工業地帯に1年間屋外曝露試験に供
し、腐食外観を観察した。
材に元々付着していたスケール(黒皮、酸化鉄皮膜)を
下層として、これを加熱炉で600℃で15分間加熱し
たところ、下層スケール皮膜中のα−Fe2 O3 含有量
は14重量%以上であった。上層は実施例1同様とし
た。この試片を神奈川県平塚市の工業地帯に1年間屋外
曝露試験に供し、腐食外観を観察した。
亜鉛めっき鋼板に、下層として、和光純薬製の一級試薬
α−Fe2 O3 を、旭電化工業社製溶剤系エポキシ樹脂
の固形分に対し、35重量%添加した塗料を塗布した。
次に、上層として、石原産業社製のTiO2 顔料を、旭
電化工業社製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し、40
重量%添加した塗料を塗布した。この試片を神奈川県平
塚市の工業地帯に1年間屋外曝露試験に供し、腐食外観
を観察した。
CC鋼材に、第1層の下層として、和光純薬製の一級試
薬α−Fe2 O3 を、旭電化工業社製溶剤系エポキシ樹
脂の固形分に対して25重量%添加した塗料を塗布し
た。次に、上層として、石原産業社製のTiO2 顔料
を、旭電化工業社製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し
て35重量%添加した塗料を塗布した。この試片を神奈
川県平塚市の工業地帯に1年間屋外曝露試験に供し、腐
食外観を観察した。
C鋼材を、第1層の下層として、Metal Finishing Guid
e Book, Nathanial Hall,p.474(1961)記載の黒染め法
により酸化鉄皮膜を形成させた後に、加熱炉で450℃
で20分間加熱した。これにより、下層中のα−Fe2
O3 含有量は5重量%であった。次に、上層として、日
本金属学会報、第28巻、第3号、p.176に記載さ
れたゾル- ゲル法により酸化チタン皮膜を150mg/
m2 塗布し、320℃で5分乾燥して成膜した。上層中
の酸化チタン含有量は約97重量%であった。この試片
を神奈川県平塚市の工業地帯に1年間屋外曝露試験に供
し、腐食外観を観察した。
材に元々付着していたスケール(黒皮、酸化鉄皮膜)を
下層として、これを加熱炉で420℃で15分間加熱し
た。下層スケール皮膜中のα−Fe2 O3 含有量は4重
量%以上であった。上層は実施例1と同様とした。この
試片を神奈川県平塚市の工業地帯に1年間屋外曝露試験
に供し、腐食外観を観察した。
亜鉛めっき鋼板に、第1層の下層として、和光純薬製の
一級試薬α−Fe2 O3 を、旭電化工業社製溶剤系エポ
キシ樹脂に固形分に対して5重量%添加した塗料を塗布
した。次に、下層として、石原産業社製のTiO2 顔料
を、旭電化工業社製溶剤系エポキシ樹脂に固形分に対し
て7重量%添加した塗料を塗布した。この試片を神奈川
県平塚市の工業地帯に1年間屋外曝露試験に供し、腐食
外観を観察した。
CC鋼材に、第1層の下層として、和光純薬製の一級試
薬α−Fe2 O3 を、旭電化工業社製溶剤系エポキシ樹
脂の固形分に対して5重量%添加した塗料を塗布した。
続く、第2層の下層として、石原産業社製のTiO2 顔
料を、旭電化工業社製溶剤系エポキシ樹脂に固形分に対
して7重量%添加した塗料を塗布した。この試片を神奈
川県平塚市の工業地帯に1年間屋外曝露試験に供し、目
視により腐食外観を観察した。 (以下余白)
表面処理鋼材を用いた実施例1〜4については腐食がわ
ずかであるが、本発明の範囲外である比較例1〜4は腐
食面積が大きいことがわかる。
鋼材などに対して本発明を適用することにより、塗料の
使用量を大幅に減らすことが可能になった。また、従
来、スケールの付着した鋼材は、酸洗などにより、その
スケール皮膜を除去した後に使用していたが、本発明に
より、スケール付着鋼材をそのまま利用することが可能
となり、実用上の価値がかなり大きくなったのである。
Claims (7)
- 【請求項1】 鋼材の表面に、下層としてα−Fe2 O
3 を皮膜固形分中8〜100重量%含有する第1の皮膜
層を有し、その上に酸化チタンを12〜100重量%含
有する第2の皮膜を有することを特徴とする耐食性に優
れた表面処理鋼材。 - 【請求項2】 鋼材表面に、酸化鉄またはオキシ水酸化
鉄を付着させた後、525〜950℃に加熱して、α−
Fe2 O3 含有皮膜を形成させ、その上に酸化チタン皮
膜を形成させることを特徴とする鋼材の表面処理方法。 - 【請求項3】 前記鋼材が表面にスケールを有する熱間
圧延鋼材である請求項2記載の鋼材の表面処理方法。 - 【請求項4】 前記酸化鉄またはオキシ水酸化鉄を鋼材
の表面に電解法で付着させる請求項2記載の鋼材の表面
処理方法。 - 【請求項5】 前記酸化鉄またはオキシ水酸化鉄が鋼材
の表面に生成した腐食生成物である請求項2記載の鋼材
の表面処理方法。 - 【請求項6】 鋼材表面に、α−Fe2 O3 含量を8%
以上含有する有機もしくは無機塗料を塗布し、その上に
酸化チタンを12〜100重量%含有する酸化チタン含
有皮膜を形成することを特徴とする鋼材の表面処理方
法。 - 【請求項7】 前記鋼材がステンレス鋼以外の鋼材であ
る請求項2から6までのいずれか1項記載の鋼材の表面
処理方法。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2003066934A1 (fr) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. | Structure a base de matiere metallique resistant a la corrosion et procede de traitement en surface de cette matiere metallique |
US6882459B2 (en) | 2000-09-01 | 2005-04-19 | Akira Fujishima | Photoreactive devices, translucent members, ornaments, anticorrosive devices, devices for reducing oxygen and devices for controlling growth of microorganisms |
JP2015223736A (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 株式会社デンソー | 金属構造体およびその製造方法 |
CN112310428A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 罗伯特·博世有限公司 | 耐腐蚀氧化物膜和用于燃料电池的双极板的应用 |
CN115612973A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-01-17 | 上海大陆天瑞激光表面工程有限公司 | 钢铁材料表面氧化膜的激光高温闪速形成方法 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP11992096A patent/JP3686472B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-09 TW TW085113720A patent/TW338070B/zh active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6882459B2 (en) | 2000-09-01 | 2005-04-19 | Akira Fujishima | Photoreactive devices, translucent members, ornaments, anticorrosive devices, devices for reducing oxygen and devices for controlling growth of microorganisms |
WO2003066934A1 (fr) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. | Structure a base de matiere metallique resistant a la corrosion et procede de traitement en surface de cette matiere metallique |
JP2015223736A (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 株式会社デンソー | 金属構造体およびその製造方法 |
CN112310428A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 罗伯特·博世有限公司 | 耐腐蚀氧化物膜和用于燃料电池的双极板的应用 |
CN115612973A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-01-17 | 上海大陆天瑞激光表面工程有限公司 | 钢铁材料表面氧化膜的激光高温闪速形成方法 |
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TW338070B (en) | 1998-08-11 |
JP3686472B2 (ja) | 2005-08-24 |
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