被覆钢材及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供能够较长期地维持优异耐盐水性的被覆钢材。本发明专利技术的被覆钢材，其特征在于，其是具备基体钢材和形成于该基体钢材表面的被覆层的被覆钢材，其中，被覆层具有8μm以上且105μm以下的平均厚度，并且含有Al化合物、Cr化合物、Cu化合物及Fe化合物，上述化合物为氧化物、羟基氧化物或它们的组合。被覆层优选含有Al氧化物、羟基氧化Al或它们的组合0.08质量％以上且10.5质量％以下、Cr氧化物0.08质量％以上且10.5质量％以下、Cu氧化物0.08质量％以上且10.5质量％以下、以及作为Fe氧化物及羟基氧化Fe的Fe3O4及α－FeOOH共计29.5质量％以上。另外，作为Fe3O4及α－FeOOH的平均粒径，分别优选为4.5nm以上且22nm以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及被覆钢材及其制造方法。
技术介绍
钢材大多被用作各种结构物的构件，当用于在海水和/或飞来海盐粒子成为主要原因的腐蚀环境下中所使用的船舶、海洋结构物、桥梁等海滨、海水中的结构物时，有时会因产生板厚的减少、腐蚀孔的形成等而使强度降低。尤其已知船舶的压载舱(ballasttank)被曝露于严酷的腐蚀环境中。另外，近年来，从保全地球环境的观点出发，作为不排出温室效应气体二氧化碳的清洁能源生成技术，海洋上的风力发电、波浪发电、潮流发电、海流发电、温度差发电、太阳光发电等发电技术受到注目。可以设想此种海洋上的结构物也存在曝露于比以往的海滨、海水中的结构物更严酷的腐蚀环境的可能性。因此，对于它们的钢材需要通过防腐蚀技术提高耐盐水性。作为防腐蚀技术，可列举例如电防腐蚀、表面处理等。作为上述表面处理，可列举通过涂装而形成被覆的防腐蚀涂装、通过喷镀形成被覆的防腐蚀喷镀等。另外，公知的是形成于钢材表面的锈作为提高耐盐水性的保护皮膜发挥作用，因此还考虑在钢材的表面处理中利用锈的方法。进而，还提出了钢材本身的改良以及将钢材本身的改良与表面处理组合的方法。作为防腐蚀技术之一的电防腐蚀是在电极电位的操作中抑制腐蚀的方法，其对提高时常浸渍于海水的钢材的耐盐水性是有效的，而其对提高并不时常浸渍于海水的钢材的耐盐水性不那么有效。作为利用电防腐蚀对耐盐水性的提高并不有效的钢材的具体例，可列举例如曝露于由海水的飞沫等所致的腐蚀环境的海洋上结构物的海上部的钢材、尤其海面附近区域的钢材、应对船舶的装载载荷而反复进行海水的注入及排水的压载舱的内表面的钢材等。另外，作为其他的具体例，还可列举曝露于由来自海水的盐分形成的微粒即海盐粒子的飞来、且与重复干燥环境及湿润环境的海岸接近的铁桥梁等结构物的钢材等。这样，电防腐蚀对用于船舶的压载舱、海洋上的结构物的钢材并不那么有效。另外，作为其他的防腐蚀技术的防腐蚀涂装为如下方法：为了应对环境而使用以环氧树脂、氯化橡胶、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、氟树脂等各种树脂作为主成分的防腐蚀涂料，并在钢材上形成单层或多层的涂膜，由此提高耐盐水性。但是，上述涂膜因由紫外线所致的经时劣化、由任意的外界机械作用所致的损伤等而容易产生瑕疵、剥离，结果存在钢材露出而促进腐蚀的风险。例如，有时还会使1年的腐蚀摩耗量在船舶的压载舱的涂膜剥离的部位达到1mm。因此，防腐蚀涂装需要在涂装后进行定期的检查、再涂装等维护，但是，再涂装需要耗费很高的成本、工期。另外，对于船舶、海洋结构物、桥梁等结构物而言，由于难以接近海中、无立足点和难以接近的高处、结构错综复杂的部位等，因此无法容易地进行上述的检查、维护的部位也较多。因此，从维持耐盐水性的期间短的观点出发，防腐蚀涂装有时对用于船舶的压载舱、海洋上的结构物的钢材也并不实用。进而，作为其他的防腐蚀技术的防腐蚀喷镀使用锌、铝、镁等比钢廉价的金属或合金作为喷镀材料而在钢材表面形成喷镀被膜、并利用该喷镀被膜的牺牲阳极作用得到防腐蚀作用。但是，该防腐蚀喷镀通过喷镀被膜的消耗而发挥防腐蚀作用，因此需要通过定期的再喷镀来维持喷镀被膜的平均厚度，这样一来，由于难以与结构物接近，因此不容易进行再喷镀的部位也多。因此，与防腐蚀涂装同样，从维持耐盐水性的期间短的观点出发，防腐蚀喷镀有时也对用于船舶的压载舱、海洋上的结构物的钢材并不实用。另一方面，公知的是：在海水腐蚀环境中形成于钢材表面的包含α―FeOOH、β―FeOOH、γ－FeOOH、Fe3O4等Fe化合物的锈作为抑制腐蚀性物质侵入的保护被膜发挥作用，略微抑制钢材的腐蚀。然而，对于通常的钢材中所形成的锈而言，由于Fe化合物的粒径较大，致密性欠缺，因此腐蚀性物质的侵入抑制效果小，无法大幅地提高耐盐水性。另外，就上述锈而言，由于与钢材的密合性较低，因此容易剥离及脱落。因此，在钢材的表面处理中利用锈的方法也称不上那么实用。进而，除上述的对钢材的表面处理外，还提出了将钢材本身的改良、钢材本身的改良和表面处理组合的防腐蚀技术。具体而言，提出了例如使用具有特定组成的涂装用钢材的方法(参照日本特开2012－122117号公报)、使用被含有特定金属的保护性锈层覆盖的具有特定化学组成的钢材的方法(参照日本特开2014－5499号公报)等。但是，通过上述以往的方法，维持优异的耐盐水性的期间也不充分。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012－122117号公报专利文献2：日本特开2014－5499号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术基于如上所述的情况完成，其技术问题在于提供能够较长期地维持优异耐盐水性的被覆钢材及其制造方法。用于解决技术问题的手段本专利技术人等对海水腐蚀环境中的钢材的促进腐蚀的机制进行详查，并对与以往的防腐蚀涂装等表面处理不同的新型防腐蚀技术进行了研究。结果：如上所述，在海水腐蚀环境中形成于钢材表面的由Fe化合物形成的锈不会大幅提高耐盐水性，并且容易从钢材剥离及脱落，因此就作为钢材的表面处理而言还称不上是实用的。然而，发现在基体钢材的表面形成有含有Fe化合物且具有适当的平均厚度的被覆层的被覆钢材能够较长期地维持耐盐水性。另外，发现：通过使上述被覆层含有Cu化合物，从而使上述被覆层的致密性提高，并且通过含有Al化合物及Cr化合物，从而能够使腐蚀性物质无害化，这些结果为：使腐蚀性物质对基体钢材的侵入受到显著抑制，从而能够提高耐盐水性。即，为了解决上述技术问题而完成的专利技术为一种被覆钢材，其特征在于，其具备基体钢材和形成于该基体钢材表面的被覆层，其中，上述被覆层具有8μm以上且105μm以下的平均厚度，并且含有Al化合物、Cr化合物、Cu化合物及Fe化合物，上述化合物为氧化物、羟基氧化物或它们的组合。该被覆钢材通过使被覆层含有与基体钢材的密合性优异的Fe化合物，从而能够提高被覆层及基体钢材的密合性。另外，通过使被覆层具有上述范围的平均厚度，从而可以抑制腐蚀性物质对基体钢材的侵入。结果可以长期维持优异的耐盐水性。另外，就该被覆钢材而言，被覆层所含有的Al化合物会固定腐蚀性的氯化物而无害化，Cr化合物会固定腐蚀性的硫酸盐而无害化，而且Cu化合物会提高被覆层的致密性，由此使腐蚀性物质对基体钢材的侵入受到显著抑制，因此可以提高耐盐水性。上述被覆层优选含有：Al氧化物、羟基氧化Al或它们的组合；Cr氧化物；Cu氧化物；以及作为上述Fe氧化物及羟基氧化Fe的Fe3O4及α－FeOOH。此时，作为Al氧化物、羟基氧化Al或它们的组合的含量，优选为0.08质量％以上且10.5质量％以下。另外，作为Cr氧化物的含量，优选为0.08质量％以上且10.5质量％以下。进而，作为Cu氧化物的含量，优选为0.08质量％以上且10.5质量％以下。进而，作为Fe3O4及α－FeOOH的总含量，优选为29.5质量％以上。进而，作为上述Fe3O4及α－FeOOH的平均粒径，优选分别为4.5nm以上且22nm以下。通过使被覆层含有Al氧化物和/或羟基氧化Al作为Al化合物，从而可以进一步促进腐蚀性的氯化物的固定。另外，通过使被覆层含有Cr氧化物作为Cr化合物，从而可以进一步促进腐蚀性的硫酸盐的固定。进而，通过使被覆层含有Cu氧化物作为Cu化合物，从而可以使被覆层更致密。这些结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被覆钢材，其特征在于，是具备基体钢材和形成于该基体钢材表面的被覆层的被覆钢材，其中，所述被覆层具有8μm以上且105μm以下的平均厚度，并且含有Al化合物、Cr化合物、Cu化合物及Fe化合物，所述化合物为氧化物、羟基氧化物或它们的组合。

【技术特征摘要】
2015.08.19 JP 2015-1623361.一种被覆钢材，其特征在于，是具备基体钢材和形成于该基体钢材表面的被覆层的被覆钢材，其中，所述被覆层具有8μm以上且105μm以下的平均厚度，并且含有Al化合物、Cr化合物、Cu化合物及Fe化合物，所述化合物为氧化物、羟基氧化物或它们的组合。2.根据权利要求1所述的被覆钢材，其中，所述被覆层含有：Al氧化物、羟基氧化Al或它们的组合：0.08质量％以上且10.5质量％以下、Cr氧化物：0.08质量％以上且10.5质量％以下、Cu氧化物：0.08质量％以上且10.5质量％以下、以及作为所述Fe氧化物及羟基氧化Fe的Fe3O4及α－FeOOH：共计29.5质量％以上，所述Fe3O4及α－FeOOH的平均粒径分别为4.5nm以上且22nm以下。3.根据权利要求1或2所述的被覆钢材，其中，所述基体钢材具有如下组成：C：0.008质量％以上且0.32质量％以下、Si：0.05质量％以上且2.0质量％以下、Mn：0.08质量％以上且3.0质量％以下、P：0.001质量％以上且0.05质量％以下、S：0.05质量％以下、Al：0.001质量％以上且1.6质量％以下、N：0.001质量％以上且0.015质量％以下、以及余量：Fe及不可避免的杂质。4.根据权利要求3所述的被覆钢材，其中，所述基体钢材具有P：0.004质量％以上且0.05质量％以下、及Al：0.008质量％以上且1.6质量％以下的组成，还含有Cu：0.08质量％以上且2.2质量％以下、及Cr：0.08质量％以上且3...

【专利技术属性】
技术研发人员：阪下真司，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP