ジンクプライマー塗布耐食鋼材
【課題】耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｐを０．００３〜３ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｐを０．００３〜３ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭船、鉱石船、鉱炭兼用船、原油タンカー、ＬＰＧ船、ＬＮＧ船、ケミカルタンカー、コンテナ船、ばら積船、木材専用船、チップ専用船、冷凍運搬船、自動車専用船、重量物船、ＲＯＲＯ船、石灰石専用船、セメント専用船等の船舶に用いられる耐食鋼材に関し、特に、海水による厳しい腐食環境下にあるバラストタンク等においても、優れた耐食性を発揮するジンクプライマー処理が施された船舶用鋼材に関するものである。なお、本発明でいう船舶用耐食鋼材とは、厚鋼板、薄鋼板、形鋼、棒鋼を含むものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶のバラストタンクは、積荷がない時に、海水を注入して船舶の安定航行を可能にする役目を担うものであるため、非常に厳しい腐食環境下におかれている。そのため、バラストタンクに用いられる鋼材の防食には、通常、エポキシ樹脂系塗料による防食塗膜の形成と電気防食とが併用されている。
【０００３】
しかし、これらの防食対策を講じても、バラストタンクの腐食環境は依然として厳しい状態にある。すなわち、バラストタンクに海水を注入した時には、海水に完全に浸されている部分は、電気防食が機能している場合、腐食の進行を抑えることができる。しかし、バラストタンクの最上部付近、特に上甲板の裏側は、海水に漬からず、海水の飛沫を浴びる状態におかれているため、このような部位では、電気防食が機能しない。さらに、このような部位は、太陽光によって鋼板の温度が上昇するため、より厳しい腐食環境となり、激しい腐食を受ける。また、バラストタンクに海水が注入されていない場合、バラストタンク全体で、電気防食が全く働かず、残留付着塩分の作用によって、激しい腐食を受ける。
【０００４】
このような厳しい腐食環境下にあるバラストタンクの防食塗膜の寿命は、一般に約１０〜１５年といわれており、船舶の寿命（２０〜２５年）の約半分である。従って、残りの約１０年は、補修塗装を行うことよって、耐食性を維持しているのが実情である。しかし、バラストタンクは、上記のように厳しい腐食環境にあるため、補修塗装を行ってもその効果を長時間持続させることが難しい。また、補修塗装は狭い空間での作業となるため、作業環境としては好ましいものではない。
【０００５】
そこで、補修塗装までの期間をできる限り延長し、補修塗装作業をできるだけ軽減できる耐食性に優れた鋼材の開発が望まれている。
【０００６】
一方、船舶の建造に際しては、鋼材の一次防錆を主目的として、ジンクプライマーを表面に塗布することが行われている。そして、船舶ではジンクプライマーの表面に、上塗塗装を施して使用される場合が多い。
【０００７】
ところで、バラストタンク等の厳しい腐食環境にある部位に用いられる鋼材自体の耐食性を向上する技術が、いくつか提案されている。なお以下に記載する成分％は、全て質量％を意味する。たとえば、特許文献１には、Ｃ：０．２０％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜０．０５％未満を添加し、さらに、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂｅのうちの１種または２種以上を０．０１〜０．２％添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、Ｃ：０．２０％以下の鋼材に、耐食性改善元素として、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｗ：０．０５〜０．５％を添加し、さらに、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂｅのうちの１種もしくは２種以上を０．０１〜０．２％添加した耐食性低合金鋼が開示されている。また、特許文献３には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、Ｃｕ：０．０５〜０．１５％未満、Ｗ：０．０５〜０．５％を添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【０００９】
また、特許文献４には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｐ：０．０３〜０．１０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を添加した低合金耐食鋼材に、タールエポキシ樹脂塗料、ピュアエポキシ樹脂塗料、無溶剤型エポキシ樹脂塗料、ウレタン樹脂塗料等の防食塗料を塗布し、樹脂被覆したバラストタンクが開示されている。この技術は、鋼材自身の耐食性向上により防食塗装の寿命を延長し、船舶の使用期間である２０〜３０年に亘ってメンテナンスフリー化を実現しようとするものである。
【００１０】
また、特許文献５には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃr：０．２〜５％を添加して耐食性を向上し、船舶のメンテナンスフリー化を実現しようとする提案がなされている。さらに、特許文献６には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃr：０．２〜５％を添加した鋼材を構成材料として使用すると共に、バラストタンク内部の酸素ガス濃度を大気中の値に対して０．５以下の比率とすることを特徴とするバラストタンクの防食方法が提案されている。
【００１１】
また、特許文献７には、Ｃ：０．１％以下の鋼に、Ｃｒ：０．５〜３．５％を添加することで耐食性を向上し、船舶のメンテナンスフリー化を実現しようとする提案がなされている。さらに、特許文献８には、Ｃ：０．００１〜０．０２５％の鋼に、Ｎｉ：０．１〜４．０％を添加することで、耐塗膜損傷性を向上し、補修塗装などの保守費用を軽減する船舶用鋼材が開示されている。
【００１２】
また、特許文献９には、Ｃ：０．０１〜０．２５％の鋼に、Ｃｕ：０．０１〜２．００％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１５０％を添加することで、船舶外板、バラストタンク、カーゴオイルタンク、鉱炭石カーゴホールド等の使用環境において耐食性を有する船舶用鋼が開示されている。さらに、特許文献１０には、Ｃ：０．００１〜０．２％の鋼において、Ｍｏ、ＷとＣｕとを複合添加し、不純物であるＰ、Ｓの添加量を限定することにより、原油油槽で生じる全面腐食、局部腐食を抑制した鋼が開示されている。
【００１３】
特許文献１１には、鋼材成分がＷ：０．０１〜１．０％、Ｃｒ：０．０１%以上０．２０％未満で、海水による厳しい腐食環境下にあるバラストタンク等に用いられる耐食鋼材が開示されている。特許文献１２には、Ｚｎ系のプライマー塗膜の組成において、Ｚｎの付着量が５〜７０ｇ／ｍ２とし、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｇおよびＴｉのうちから選ばれる１種または２種以上をＺｎ含有量に対して０．１〜３５%含有することで、原油タンクやバラストタンクの耐食性を向上させるプライマーが開示されている。特許文献１３には、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％の鋼材に金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭４８−０５０９２１号公報
【特許文献２】特開昭４８−０５０９２２号公報
【特許文献３】特開昭４８−０５０９２４号公報
【特許文献４】特開平０７−０３４１９７号公報
【特許文献５】特開平０７−０３４１９６号公報
【特許文献６】特開平０７−０３４２７０号公報
【特許文献７】特開平０７−３１０１４１号公報
【特許文献８】特開２００２−２６６０５２号公報
【特許文献９】特開２０００−０１７３８１号公報
【特許文献１０】特開２００４−２０４３４４号公報
【特許文献１１】特開２００７−２５４８８１号公報
【特許文献１２】特開２００７−２２４３４４号公報
【特許文献１３】特開２００８−１４４２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の特許文献１〜３には、バラストタンク等を構成する鋼材に対して一般的に塗布されているエポキシ系塗料等の塗膜存在下での耐食性については、検討がなされておらず、従って、上記のような塗膜存在下での耐食性向上については、別途検討の必要がある。
【００１６】
また、特許文献４の鋼材は、下地金属の耐食性を向上させるために、Ｐを０．０３〜０．１０％と比較的多量に添加しており、溶接性および溶接部靭性の面からは問題がある。また、特許文献５および特許文献６の鋼材は、Ｃｒを０．２〜５％と、また、特許文献７の鋼材は、Ｃｒを０．５〜３．５％と、いずれもＣｒを比較的多く含有しており、いずれも溶接性および溶接部靭性に問題がある他、製造コストが高くなるという問題がある。また、特許文献８の鋼材は、Ｃ含有量が比較的低く、Ｎｉ含有量が比較的高いため、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１７】
また、特許文献９の鋼材は、Ｍｇの添加を必須としているが、製鋼歩留りが安定しないため、鋼材の機械的特性が安定しないという問題がある。さらに、特許文献１０の鋼材は、原油油槽内というＨ２Ｓが存在する環境下で使用される耐食鋼であり、Ｈ２Ｓが存在しないバラストタンクでの耐食性は不明であり、さらにバラストタンク用鋼材に一般的に使用されているエポキシ樹脂系塗料が塗布された状態での耐食性については検討がなされていないため、バラストタンクに適用するには、別途検討の必要がある。特許文献１１では、ジンクプライマーの組成までは言及されておらず、さらなる耐食性向上の余地が残されている。特許文献１２では、鋼材との組合せによる耐食性向上の観点から検討の余地が残されている。特許文献１３では、ジンクリッチプライマーの組成による耐食性向上の観点から検討の余地が残されている。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、船舶のバラストタンク等の厳しい海水腐食環境下においても、耐食性を発揮して、補修塗装までの期間の延長が可能となり、ひいては補修塗装の作業軽減を図ることができる耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
発明者らは上記の要請に応えるために、塗装耐食性の向上について、鋭意研究、検討を重ねた結果、 鋼材成分を規定し、さらにジンクプライマーに特定の金属成分を特定の範囲で添加することにより、塗装傷などの損傷部からの塗膜劣化を効果的に抑制でき、船舶の耐食寿命を著しく改善できることを知見した。
【００２０】
本発明は上記の知見に基づき、さらに検討を加えてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２１】
第一の発明は、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｐを０．００３〜３ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２２】
第二の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする第一の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２３】
第三の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする第一または第二の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２４】
第四の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする第一乃至第三の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２５】
第五の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする第一乃至第四の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２６】
第六の発明は、前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする第一乃至第五の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２７】
第七の発明は、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｖを０．００５〜５ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２８】
第八の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする第七の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２９】
第九の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする第七または第八の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００３０】
第十の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする第七乃至第九の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００３１】
第十一の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする第七乃至第十の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００３２】
第十二の発明は、前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする第七乃至第十一の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の鋼材は、鋼の成分および塗膜の組成を吟味した、すなわち、鋼成分の適正化と同時に塗膜の組成をも適正化したので、これらのいわば「合わせ技」の効果として、石炭船等の船舶に用いられる耐食性鋼材、特に、海水による厳しい腐食環境下にあるバラストタンク等においても優れた耐食性を発揮する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に本発明の各構成要件の限定理由について説明する。
【００３５】
１．化学成分について
はじめに、本発明の鋼材の化学成分を規定した理由について説明する。なお、成分％は、全て質量％を意味する。
【００３６】
Ｃ：０．０１〜０．２５％
Ｃは、鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり、本発明では所望の強度を得るために０．０１％以上の含有を必要とする。一方、０．２５％を超える含有は、溶接熱影響部の靭性を低下させる。よって、Ｃ量は０．０１〜０．２５％の範囲とする。なお、好ましくは、０．０３〜０．２０％の範囲であり、さらに好ましくは、０．０５〜０．１６％の範囲である。
【００３７】
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％
Ｓｉは、脱酸剤として、また、鋼材の強度を高めるために添加される元素であり、本発明では、０．０５％以上を含有させる。しかしながら、０．５０％を超える添加は、鋼の靭性を劣化させるので、Ｓｉ量の上限は０．５０％とする。
【００３８】
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは、熱間脆性を防止し、鋼材の強度を高める効果がある元素であり、０．１％以上添加する。しかしながら、２．０％を超えるＭｎの添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させるため、Ｍｎ量は０．１〜２．０％の範囲とする。好ましくは、０．９〜１．６％の範囲である。
【００３９】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは、鋼の母材靭性、さらに溶接性および溶接部靭性を劣化させる有害な元素であり、できるだけ低減するのが好ましい。特に、Ｐの含有量が０．０３５％を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、Ｐ量は０．０３５％以下とする。好ましくは、０．０２５％以下である。
【００４０】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害元素であるので極力低減することが望ましい。特に、Ｓの含有量が０．０１％を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、Ｓ量は０．０１％以下とする。好ましくは、０．００６％以下である。
【００４１】
Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌは、脱酸剤として添加するが、０．１０％を超える含有は、溶接部靭性に悪影響を及ぼすので、Ａｌ量は０．１０％以下に制限した。
【００４２】
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％
Ｔｉは、Ｎとの親和力が強くＴｉＮとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭性化に寄与する。このような効果は、０．００５％以上の含有で認められるが、０．０３０％を超えて含有するとＴｉＮ粒子が粗大化して前記効果が期待できなくなる。このため、Ｔｉ量は０．００５〜０．０３０％の範囲とする。
【００４３】
Ｎ：０．００１０〜０．００７０％
Ｎは、Ｔｉと結合してＴｉＮとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭化に寄与する。このような効果を有するＴｉＮの必要量を確保するためにはＮ量は０．００１０％以上含有する必要がある。一方、０．００７０％を超えて含有すると、溶接熱によってＴｉＮが溶解する温度まで加熱される領域では固溶Ｎ量が増加し、靭性の著しい低下を招く。このため、Ｎ量は０．００１０〜０．００７０％の範囲とする。
【００４４】
Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から1種または２種
Ｗは、本発明の鋼材においては、重要な耐食性向上元素の１つである。上記効果は、Ｗ量が０．０１％以上の含有で発現する。しかし、０．５％を超えると、鋼の靭性に悪影響を及ぼす。よって、Ｗ量は０．０１〜０．５％の範囲とする。
【００４５】
Ｗが、上記の耐食性向上効果を有する理由は、鋼板が腐食するのに伴って、生成する錆の中にＷＯ４２−が生成し、このＷＯ４２−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、さらに、鋼板表面のアノード部などで、難溶性のＦｅＷＯ４が生成し、このＦｅＷＯ４の存在によっても、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食が効果的に抑制されるからである。また、ＷＯ４２−の鋼材表面への吸着によるインヒビター作用によっても、鋼の腐食が抑制されるからである。
【００４６】
Ｍｏは、本発明の鋼材においては、重要な耐食性向上元素の１つである。上記効果は、Ｍｏが０．０２％以上の含有で発現する。しかし、０．５％を超えると、鋼の靭性に悪影響を及ぼす。よって、Ｍｏ量は０．０２〜０．５％の範囲とする。
【００４７】
Ｍｏが、上記の耐食性向上効果を有する理由は、鋼板が腐食するのに伴って、生成する錆の中にＭｏＯ４２−が生成し、このＭｏＯ４２−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食が効果的に抑制されるからである。
【００４８】
ＷとＭｏは、酸素酸を形成する点において一致するので、両元素のうちいずれか一方を含有するか、あるいは両方を含有することができる。一方、Ｍｏに対し、Ｗは難溶性のＦｅＷＯ４が生成する点、および、鋼材表面への吸着によるインヒビター効果が高いという利点があり、そのため、ＷはＭｏよりもその含有量が少なくても耐食性を発揮する。
【００４９】
Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から１種または２種
Ｓｎ、Ｓｂは、耐食性を向上させる効果があるので、両元素のうちいずれか一方を含有するか、あるいは両方を含有することができる。Ｓｎ、Ｓｂの本効果は、鋼板表面のアノード部など、ｐＨが下がった部位での腐食を抑制するためである。この効果は、Ｓｎで０．００１％以上の含有で、Ｓｂで０．０１％以上の含有で発現するが、０．２％超えでは、母材靭性および溶接熱影響部靭性を劣化させるため、Ｓｎ量は０．００１〜０．２％、Ｓｂ量は０．０１〜０．２％の範囲とする。
【００５０】
Ｃｕ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．２０％未満、Ｃｒ：０．２０％未満、Ｃｏ：０．２０％未満
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏは長期塗装耐食性を劣化させるため、これらの含有量をできるだけ低減するのが好ましい。しかしながら、スクラップ等を使用した場合の不可避的不純物としての混入が避けられない元素である。そこで、本発明者らは、これらの元素の許容範囲について検討したところ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ量はいずれも０．２０％未満であれば、塗装耐食性に対する悪影響がほとんどなく、許容できることが判明した。より好ましくは、いずれも０．１５％以下、さらに好ましくはいずれも０．１０％以下である。
【００５１】
Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から１種または２種以上
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖは、いずれも、鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有することができる。このような効果を得るためには、Ｎｂ、Ｚｒはそれぞれ０．００１％以上、Ｖは０．００２％以上含有することが好ましい。しかし、Ｎｂ、Ｚｒは０．１％、Ｖは０．２％を超えて含有すると、靭性が低下するため、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖを含有する場合には、上記値を上限として含有するのが好ましい。
【００５２】
Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％
Ｃａは、硫化物の形態を制御して鋼の溶接部靭性向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためには、少なくとも０．０００５%含有することが必要である。一方、０．００３０％を超えて含有しても、その効果は飽和する。このため、Ｃａを含有する場合には、その量を０．０００５〜０．００３０％の範囲とするのが好ましい。
【００５３】
Ｂ：０．０００２〜０．００３％
Ｂは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有することができる。上記効果を得るためには、０．０００２％以上含有することが好ましいが、０．００３％を超えて含有すると、靭性が劣化する。よって、Ｂを含有する場合には、その量を０．０００２〜０．００３％の範囲とするのが好ましい。
【００５４】
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から１種または２種以上
ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙは、いずれも、溶接熱影響部の靭性向上に効果のある元素であり、必要に応じて選択して含有することができる。この効果は、ＲＥＭ：０．０００１％以上、Ｍｇ：０．０００１%以上、Ｙ：０．０００１％以上の含有で得られるが、ＲＥＭ：０．０１５％を超えて、Ｍｇ：０．０１％を超えて、Ｙ：０．１％を超えてそれぞれ含有させると、却って靭性の低下を招くので、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙを含有する場合には、その量は、それぞれ上記の値を上限とするのが好ましい。
【００５５】
本発明の鋼材において、上記以外の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。但し、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、上記以外の成分の含有を拒むものではない。
【００５６】
２．製造方法について
次に、本発明鋼材の製造方法について説明する。
上記した好適成分組成からなる溶鋼を、転炉、電気炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶製に際して、真空脱ガス精錬等を実施してもよい。溶鋼の成分調整方法は、公知の鋼精錬方法に従えばよい。
【００５７】
ついで、上記の鋼素材を所望の寸法形状に熱間圧延する際には、結晶粒粗大化防止の観点から、鋼素材を１０５０〜１２５０℃の温度に加熱するのが好ましい。なお、鋼素材の温度が、熱間圧延が可能な程度に高温である場合は、そのまま熱間圧延をしてよい。
【００５８】
なお、熱間圧延では、強度を確保するために、熱間仕上圧延終了温度および熱間仕上圧延終了後の冷却速度、冷却停止温度を適正化することが好ましく、熱間仕上圧延終了温度を７００℃以上、熱間仕上圧延終了後の冷却は、空冷または冷却速度１５０℃／ｓ以下の加速冷却を行うことが好ましい。加速冷却する場合の冷却停止温度は３００〜６００℃の範囲とすることが好ましい。なお、冷却後、再加熱処理を施してもよい。
【００５９】
３．ジンクプライマーについて
次に、上記鋼材の表面に形成するジンクプライマーについて説明する。
【００６０】
本発明において、上記鋼材の表面に形成されるジンクプライマー塗膜は、付着量でＺｎ：５〜３０ｇ／ｍ２とともに、Ｐ：０．００３〜３ｇ／ｍ２またはＶ：０．００５〜５ｇ／ｍ２を含む。
【００６１】
Ｚｎ：５〜３０ｇ／ｍ２
Ｚｎは、犠牲防食により、塗布した鋼板の耐食性を著しく改善する元素である。この効果を得るためには、鋼材の表面に形成した塗膜中に含まれるＺｎは５ｇ／ｍ２以上であることが必要である。一方、Ｚｎの含有量は、犠牲防食による耐食性改善の観点からは、多ければ多いほど好ましいが、３０ｇ／ｍ２より多くなると、溶接性や溶断性などの基本特性が劣化するため、上限は３０ｇ／ｍ２とする必要がある。
【００６２】
Ｐ：０．００３〜３ｇ／ｍ２
Ｐは、溶解によりＰＯ４３−を生成し、このＰＯ４３−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食を効果的に抑制する元素である。鋼へのＰ添加は、多すぎると鋼靭性への悪影響があるため、その上限は制限される。そこで、上述したＰの腐食抑制効果を発揮させる場合には、Ｐをジンクプライマー中に添加することとした。ジンクプライマー中へのＰの添加下限は０．００３ｇ／ｍ２としたが、これは、ジンクプライマー中でＰを均一に分散させるための最低限必要な量である。一方、ジンクプライマー中に３ｇ／ｍ２を超えて含有させると、ジンクプライマー膜の鋼板への密着性が低下する。そこで、上限を３ｇ／ｍ２とした。
【００６３】
Ｖ：０．００５〜５ｇ／ｍ２
Ｖは、溶解によりＶＯ４３−および／またはＶＯ３−を生成し、このＶＯ４３−および／またはＶＯ３−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食を効果的に抑制する元素である。鋼へのＶ添加は、多すぎると鋼靭性への悪影響があるため、その上限は制限される。そこで、上述したＶの腐食抑制効果を発揮させる場合には、Ｖをジンクプライマー中に添加することとした。ジンクプライマー中へのＶの添加下限は０．００５ｇ／ｍ２としたが、これは、ジンクプライマー中でＶを均一に分散させるための最低限必要な量である。一方、ジンクプライマー中に５ｇ／ｍ２を超えて含有させると、ジンクプライマー膜の鋼板への密着性が低下する。そこで、上限を５ｇ／ｍ２とした。
【００６４】
４．エポキシ樹脂塗膜について
以上のような鋼材の表面にエポキシ樹脂塗膜を形成すると、従来の船舶用鋼材の表面にエポキシ樹脂塗膜を形成した場合と比較して、船舶用として、特に海水による厳しい環境下にあるバラストタンクなどに用いて、より好適な塗装耐食性を有する耐食鋼材が得られる。
【実施例１】
【００６５】
表１、表２に示す成分組成からなる溶鋼を、真空溶解炉で溶製または転炉溶製・連続鋳造によりスラブとした。ついで、スラブを加熱炉に装入して１１５０℃に加熱後、熱間圧延により３０ｍｍ厚の鋼板とした。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
これらの鋼板について、母材の引張特性（ＹＳ、ＴＳ、ＥＬ）および衝撃特性（シャルピー衝撃試験による−４０℃での吸収エネルギー：vＥ-４０）を調査した。また、大入熱溶接部靭性として、入熱２００ｋＪ／ｃｍの溶接熱影響部１ｍｍ（ヒュージョンラインから母材側に１ｍｍ入った箇所）相当の再現熱サイクルを付与し、シャルピー衝撃試験により、−２０℃での吸収エネルギー（vＥ-２０）を測定した。
【００６９】
さらに、上記の鋼板から、３ｍｍｔ×１５０ｍｍＷ×１５０ｍｍＬの試験片を採取し、その試験片の表面をショットブラストしたのち、試験片表面にジンクプライマーを約１５μｍ塗布した。その後ジンクプライマーの表面に変性エポキシ樹脂塗料を約３５０μｍ塗布した。
【００７０】
耐食性は、上記塗膜の上からカッターナイフで、地鉄表面まで達する８０ｍｍ長さのスクラッチ疵を、一文字状に付与しておき、以下の条件の腐食試験後にスクラッチ疵の周囲に発生した塗膜膨れ面積により評価した。
【００７１】
腐食試験は、実船のバラストタンクの上甲板裏に相当する腐食環境を模擬した、（３５℃、５％ＮａＣｌ溶液噴霧、２Ｈｒ）→（６０℃、ＲＨ２５％、４Ｈｒ）→（５０℃、ＲＨ９５％、２Ｈｒ）を1サイクルとする試験を９９０サイクル行った。表３に腐食試験結果と機械的特性の調査結果を示す。
【００７２】
【表３】
【００７３】
表３から本発明の鋼材成分組成およびジンクプライマーの成分組成を満たす発明例鋼Ｎｏ．Ａ１〜Ａ２３は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ａ２４に対し、塗膜膨れ面積が５０％以下であり、良好な塗装耐食性を有している。これに対して、本発明の鋼材成分組成またはジンクプライマーの成分組成を満たさない比較例鋼Ｎｏ．Ａ２５〜Ａ３８の塗膜膨れ面積は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ａ２４に対して、小さくなっているとはいえ、その面積はベース鋼に対して５０％超えであり、十分な塗装耐食性を有しているとは言えない。
【００７４】
比較例鋼Ｎｏ．Ａ２５〜Ａ３６は、鋼材成分組成が外れているため、比較例鋼Ｎｏ．Ａ３７はジンクプライマー中のＰ量が下限値未満であるため、鋼Ｎｏ．Ａ３８はジンクプライマー中のＺｎ量が下限値未満であるためである。比較例鋼Ｎｏ．Ａ３９は、本発明の耐食性に関係する鋼材成分組成、ジンクプライマー成分組成とも基準範囲内であるため、十分な塗装耐食性を有するが、Ｎ量が上限を超えているため、溶接部靭性は、２５Ｊと十分な衝撃特性が得られていない。
【実施例２】
【００７５】
表４、表５に示す成分組成からなる溶鋼を、真空溶解炉で溶製または転炉溶製・連続鋳造によりスラブとした。ついで、スラブを加熱炉に装入して１１５０℃に加熱後、熱間圧延により３０ｍｍ厚の鋼板とした。
【００７６】
【表４】
【００７７】
【表５】
【００７８】
これらの鋼板について、母材の引張特性（ＹＳ、ＴＳ、ＥＬ）および衝撃特性（シャルピー衝撃試験による−４０℃での吸収エネルギー：vＥ-４０）を調査した。また、大入熱溶接部靭性として、入熱２００ｋＪ／ｃｍの溶接熱影響部１ｍｍ（ヒュージョンラインから母材側に１ｍｍ入った箇所）相当の再現熱サイクルを付与し、シャルピー衝撃試験により、−２０℃での吸収エネルギー（vＥ-２０）を測定した。
【００７９】
さらに、上記の鋼板から、３ｍｍｔ×１５０ｍｍＷ×１５０ｍｍＬの試験片を採取し、その試験片の表面をショットブラストしたのち、試験片表面にジンクプライマーを約１５μｍ塗布した。その後ジンクプライマーの表面に変性エポキシ樹脂塗料を約３５０μｍ塗布した。
【００８０】
耐食性は、上記塗膜の上からカッターナイフで、地鉄表面まで達する８０ｍｍ長さのスクラッチ疵を、一文字状に付与しておき、以下の条件の腐食試験後にスクラッチ疵の周囲に発生した塗膜膨れ面積により評価した。
【００８１】
腐食試験は、実船のバラストタンクの上甲板裏に相当する腐食環境を模擬した、（３５℃、５％ＮａＣｌ溶液噴霧、２Ｈｒ）→（６０℃、ＲＨ２５％、４Ｈｒ）→（５０℃、ＲＨ９５％、２Ｈｒ）を1サイクルとする試験を９９０サイクル行った。表６に腐食試験結果と機械的特性の調査結果を示す。
【００８２】
【表６】
【００８３】
表６から本発明の鋼材成分組成およびジンクプライマーの成分組成を満たす発明例鋼Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ２３は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ｂ２４に対し、塗膜膨れ面積が５０％以下であり、良好な塗装耐食性を有している。これに対して、本発明の鋼材成分組成またはジンクプライマーの成分組成を満たさない比較例鋼Ｎｏ．Ｂ２５〜Ｂ３８の塗膜膨れ面積は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ｂ２４に対して、小さくなっているとはいえ、その面積はベース鋼に対して５０％超えであり、十分な塗装耐食性を有しているとは言えない。
【００８４】
比較例鋼Ｎｏ．Ｂ２５〜Ｂ３６は、鋼材成分組成が外れているため、比較例鋼Ｎｏ．Ｂ３７はジンクプライマー中のＶ量が下限値未満であるため、鋼Ｎｏ．Ｂ３８はジンクプライマー中のＺｎ量が下限値未満であるためである。比較例鋼Ｎｏ．Ｂ３９は、本発明の耐食性に関係する鋼材成分組成、ジンクプライマー成分組成とも基準範囲内であるため、十分な塗装耐食性を有するが、Ｎ量が上限を超えているため、溶接部靭性は、２５Ｊと十分な衝撃特性が得られていない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭船、鉱石船、鉱炭兼用船、原油タンカー、ＬＰＧ船、ＬＮＧ船、ケミカルタンカー、コンテナ船、ばら積船、木材専用船、チップ専用船、冷凍運搬船、自動車専用船、重量物船、ＲＯＲＯ船、石灰石専用船、セメント専用船等の船舶に用いられる耐食鋼材に関し、特に、海水による厳しい腐食環境下にあるバラストタンク等においても、優れた耐食性を発揮するジンクプライマー処理が施された船舶用鋼材に関するものである。なお、本発明でいう船舶用耐食鋼材とは、厚鋼板、薄鋼板、形鋼、棒鋼を含むものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶のバラストタンクは、積荷がない時に、海水を注入して船舶の安定航行を可能にする役目を担うものであるため、非常に厳しい腐食環境下におかれている。そのため、バラストタンクに用いられる鋼材の防食には、通常、エポキシ樹脂系塗料による防食塗膜の形成と電気防食とが併用されている。
【０００３】
しかし、これらの防食対策を講じても、バラストタンクの腐食環境は依然として厳しい状態にある。すなわち、バラストタンクに海水を注入した時には、海水に完全に浸されている部分は、電気防食が機能している場合、腐食の進行を抑えることができる。しかし、バラストタンクの最上部付近、特に上甲板の裏側は、海水に漬からず、海水の飛沫を浴びる状態におかれているため、このような部位では、電気防食が機能しない。さらに、このような部位は、太陽光によって鋼板の温度が上昇するため、より厳しい腐食環境となり、激しい腐食を受ける。また、バラストタンクに海水が注入されていない場合、バラストタンク全体で、電気防食が全く働かず、残留付着塩分の作用によって、激しい腐食を受ける。
【０００４】
このような厳しい腐食環境下にあるバラストタンクの防食塗膜の寿命は、一般に約１０〜１５年といわれており、船舶の寿命（２０〜２５年）の約半分である。従って、残りの約１０年は、補修塗装を行うことよって、耐食性を維持しているのが実情である。しかし、バラストタンクは、上記のように厳しい腐食環境にあるため、補修塗装を行ってもその効果を長時間持続させることが難しい。また、補修塗装は狭い空間での作業となるため、作業環境としては好ましいものではない。
【０００５】
そこで、補修塗装までの期間をできる限り延長し、補修塗装作業をできるだけ軽減できる耐食性に優れた鋼材の開発が望まれている。
【０００６】
一方、船舶の建造に際しては、鋼材の一次防錆を主目的として、ジンクプライマーを表面に塗布することが行われている。そして、船舶ではジンクプライマーの表面に、上塗塗装を施して使用される場合が多い。
【０００７】
ところで、バラストタンク等の厳しい腐食環境にある部位に用いられる鋼材自体の耐食性を向上する技術が、いくつか提案されている。なお以下に記載する成分％は、全て質量％を意味する。たとえば、特許文献１には、Ｃ：０．２０％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜０．０５％未満を添加し、さらに、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂｅのうちの１種または２種以上を０．０１〜０．２％添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、Ｃ：０．２０％以下の鋼材に、耐食性改善元素として、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｗ：０．０５〜０．５％を添加し、さらに、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂｅのうちの１種もしくは２種以上を０．０１〜０．２％添加した耐食性低合金鋼が開示されている。また、特許文献３には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、Ｃｕ：０．０５〜０．１５％未満、Ｗ：０．０５〜０．５％を添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【０００９】
また、特許文献４には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｐ：０．０３〜０．１０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を添加した低合金耐食鋼材に、タールエポキシ樹脂塗料、ピュアエポキシ樹脂塗料、無溶剤型エポキシ樹脂塗料、ウレタン樹脂塗料等の防食塗料を塗布し、樹脂被覆したバラストタンクが開示されている。この技術は、鋼材自身の耐食性向上により防食塗装の寿命を延長し、船舶の使用期間である２０〜３０年に亘ってメンテナンスフリー化を実現しようとするものである。
【００１０】
また、特許文献５には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃr：０．２〜５％を添加して耐食性を向上し、船舶のメンテナンスフリー化を実現しようとする提案がなされている。さらに、特許文献６には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃr：０．２〜５％を添加した鋼材を構成材料として使用すると共に、バラストタンク内部の酸素ガス濃度を大気中の値に対して０．５以下の比率とすることを特徴とするバラストタンクの防食方法が提案されている。
【００１１】
また、特許文献７には、Ｃ：０．１％以下の鋼に、Ｃｒ：０．５〜３．５％を添加することで耐食性を向上し、船舶のメンテナンスフリー化を実現しようとする提案がなされている。さらに、特許文献８には、Ｃ：０．００１〜０．０２５％の鋼に、Ｎｉ：０．１〜４．０％を添加することで、耐塗膜損傷性を向上し、補修塗装などの保守費用を軽減する船舶用鋼材が開示されている。
【００１２】
また、特許文献９には、Ｃ：０．０１〜０．２５％の鋼に、Ｃｕ：０．０１〜２．００％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１５０％を添加することで、船舶外板、バラストタンク、カーゴオイルタンク、鉱炭石カーゴホールド等の使用環境において耐食性を有する船舶用鋼が開示されている。さらに、特許文献１０には、Ｃ：０．００１〜０．２％の鋼において、Ｍｏ、ＷとＣｕとを複合添加し、不純物であるＰ、Ｓの添加量を限定することにより、原油油槽で生じる全面腐食、局部腐食を抑制した鋼が開示されている。
【００１３】
特許文献１１には、鋼材成分がＷ：０．０１〜１．０％、Ｃｒ：０．０１%以上０．２０％未満で、海水による厳しい腐食環境下にあるバラストタンク等に用いられる耐食鋼材が開示されている。特許文献１２には、Ｚｎ系のプライマー塗膜の組成において、Ｚｎの付着量が５〜７０ｇ／ｍ２とし、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｇおよびＴｉのうちから選ばれる１種または２種以上をＺｎ含有量に対して０．１〜３５%含有することで、原油タンクやバラストタンクの耐食性を向上させるプライマーが開示されている。特許文献１３には、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％の鋼材に金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭４８−０５０９２１号公報
【特許文献２】特開昭４８−０５０９２２号公報
【特許文献３】特開昭４８−０５０９２４号公報
【特許文献４】特開平０７−０３４１９７号公報
【特許文献５】特開平０７−０３４１９６号公報
【特許文献６】特開平０７−０３４２７０号公報
【特許文献７】特開平０７−３１０１４１号公報
【特許文献８】特開２００２−２６６０５２号公報
【特許文献９】特開２０００−０１７３８１号公報
【特許文献１０】特開２００４−２０４３４４号公報
【特許文献１１】特開２００７−２５４８８１号公報
【特許文献１２】特開２００７−２２４３４４号公報
【特許文献１３】特開２００８−１４４２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の特許文献１〜３には、バラストタンク等を構成する鋼材に対して一般的に塗布されているエポキシ系塗料等の塗膜存在下での耐食性については、検討がなされておらず、従って、上記のような塗膜存在下での耐食性向上については、別途検討の必要がある。
【００１６】
また、特許文献４の鋼材は、下地金属の耐食性を向上させるために、Ｐを０．０３〜０．１０％と比較的多量に添加しており、溶接性および溶接部靭性の面からは問題がある。また、特許文献５および特許文献６の鋼材は、Ｃｒを０．２〜５％と、また、特許文献７の鋼材は、Ｃｒを０．５〜３．５％と、いずれもＣｒを比較的多く含有しており、いずれも溶接性および溶接部靭性に問題がある他、製造コストが高くなるという問題がある。また、特許文献８の鋼材は、Ｃ含有量が比較的低く、Ｎｉ含有量が比較的高いため、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１７】
また、特許文献９の鋼材は、Ｍｇの添加を必須としているが、製鋼歩留りが安定しないため、鋼材の機械的特性が安定しないという問題がある。さらに、特許文献１０の鋼材は、原油油槽内というＨ２Ｓが存在する環境下で使用される耐食鋼であり、Ｈ２Ｓが存在しないバラストタンクでの耐食性は不明であり、さらにバラストタンク用鋼材に一般的に使用されているエポキシ樹脂系塗料が塗布された状態での耐食性については検討がなされていないため、バラストタンクに適用するには、別途検討の必要がある。特許文献１１では、ジンクプライマーの組成までは言及されておらず、さらなる耐食性向上の余地が残されている。特許文献１２では、鋼材との組合せによる耐食性向上の観点から検討の余地が残されている。特許文献１３では、ジンクリッチプライマーの組成による耐食性向上の観点から検討の余地が残されている。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、船舶のバラストタンク等の厳しい海水腐食環境下においても、耐食性を発揮して、補修塗装までの期間の延長が可能となり、ひいては補修塗装の作業軽減を図ることができる耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
発明者らは上記の要請に応えるために、塗装耐食性の向上について、鋭意研究、検討を重ねた結果、 鋼材成分を規定し、さらにジンクプライマーに特定の金属成分を特定の範囲で添加することにより、塗装傷などの損傷部からの塗膜劣化を効果的に抑制でき、船舶の耐食寿命を著しく改善できることを知見した。
【００２０】
本発明は上記の知見に基づき、さらに検討を加えてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２１】
第一の発明は、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｐを０．００３〜３ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２２】
第二の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする第一の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２３】
第三の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする第一または第二の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２４】
第四の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする第一乃至第三の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２５】
第五の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする第一乃至第四の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２６】
第六の発明は、前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする第一乃至第五の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２７】
第七の発明は、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｖを０．００５〜５ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２８】
第八の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする第七の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００２９】
第九の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする第七または第八の発明に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００３０】
第十の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする第七乃至第九の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００３１】
第十一の発明は、前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする第七乃至第十の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【００３２】
第十二の発明は、前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする第七乃至第十一の発明の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の鋼材は、鋼の成分および塗膜の組成を吟味した、すなわち、鋼成分の適正化と同時に塗膜の組成をも適正化したので、これらのいわば「合わせ技」の効果として、石炭船等の船舶に用いられる耐食性鋼材、特に、海水による厳しい腐食環境下にあるバラストタンク等においても優れた耐食性を発揮する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に本発明の各構成要件の限定理由について説明する。
【００３５】
１．化学成分について
はじめに、本発明の鋼材の化学成分を規定した理由について説明する。なお、成分％は、全て質量％を意味する。
【００３６】
Ｃ：０．０１〜０．２５％
Ｃは、鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり、本発明では所望の強度を得るために０．０１％以上の含有を必要とする。一方、０．２５％を超える含有は、溶接熱影響部の靭性を低下させる。よって、Ｃ量は０．０１〜０．２５％の範囲とする。なお、好ましくは、０．０３〜０．２０％の範囲であり、さらに好ましくは、０．０５〜０．１６％の範囲である。
【００３７】
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％
Ｓｉは、脱酸剤として、また、鋼材の強度を高めるために添加される元素であり、本発明では、０．０５％以上を含有させる。しかしながら、０．５０％を超える添加は、鋼の靭性を劣化させるので、Ｓｉ量の上限は０．５０％とする。
【００３８】
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは、熱間脆性を防止し、鋼材の強度を高める効果がある元素であり、０．１％以上添加する。しかしながら、２．０％を超えるＭｎの添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させるため、Ｍｎ量は０．１〜２．０％の範囲とする。好ましくは、０．９〜１．６％の範囲である。
【００３９】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは、鋼の母材靭性、さらに溶接性および溶接部靭性を劣化させる有害な元素であり、できるだけ低減するのが好ましい。特に、Ｐの含有量が０．０３５％を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、Ｐ量は０．０３５％以下とする。好ましくは、０．０２５％以下である。
【００４０】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害元素であるので極力低減することが望ましい。特に、Ｓの含有量が０．０１％を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、Ｓ量は０．０１％以下とする。好ましくは、０．００６％以下である。
【００４１】
Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌは、脱酸剤として添加するが、０．１０％を超える含有は、溶接部靭性に悪影響を及ぼすので、Ａｌ量は０．１０％以下に制限した。
【００４２】
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％
Ｔｉは、Ｎとの親和力が強くＴｉＮとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭性化に寄与する。このような効果は、０．００５％以上の含有で認められるが、０．０３０％を超えて含有するとＴｉＮ粒子が粗大化して前記効果が期待できなくなる。このため、Ｔｉ量は０．００５〜０．０３０％の範囲とする。
【００４３】
Ｎ：０．００１０〜０．００７０％
Ｎは、Ｔｉと結合してＴｉＮとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭化に寄与する。このような効果を有するＴｉＮの必要量を確保するためにはＮ量は０．００１０％以上含有する必要がある。一方、０．００７０％を超えて含有すると、溶接熱によってＴｉＮが溶解する温度まで加熱される領域では固溶Ｎ量が増加し、靭性の著しい低下を招く。このため、Ｎ量は０．００１０〜０．００７０％の範囲とする。
【００４４】
Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から1種または２種
Ｗは、本発明の鋼材においては、重要な耐食性向上元素の１つである。上記効果は、Ｗ量が０．０１％以上の含有で発現する。しかし、０．５％を超えると、鋼の靭性に悪影響を及ぼす。よって、Ｗ量は０．０１〜０．５％の範囲とする。
【００４５】
Ｗが、上記の耐食性向上効果を有する理由は、鋼板が腐食するのに伴って、生成する錆の中にＷＯ４２−が生成し、このＷＯ４２−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、さらに、鋼板表面のアノード部などで、難溶性のＦｅＷＯ４が生成し、このＦｅＷＯ４の存在によっても、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食が効果的に抑制されるからである。また、ＷＯ４２−の鋼材表面への吸着によるインヒビター作用によっても、鋼の腐食が抑制されるからである。
【００４６】
Ｍｏは、本発明の鋼材においては、重要な耐食性向上元素の１つである。上記効果は、Ｍｏが０．０２％以上の含有で発現する。しかし、０．５％を超えると、鋼の靭性に悪影響を及ぼす。よって、Ｍｏ量は０．０２〜０．５％の範囲とする。
【００４７】
Ｍｏが、上記の耐食性向上効果を有する理由は、鋼板が腐食するのに伴って、生成する錆の中にＭｏＯ４２−が生成し、このＭｏＯ４２−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食が効果的に抑制されるからである。
【００４８】
ＷとＭｏは、酸素酸を形成する点において一致するので、両元素のうちいずれか一方を含有するか、あるいは両方を含有することができる。一方、Ｍｏに対し、Ｗは難溶性のＦｅＷＯ４が生成する点、および、鋼材表面への吸着によるインヒビター効果が高いという利点があり、そのため、ＷはＭｏよりもその含有量が少なくても耐食性を発揮する。
【００４９】
Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から１種または２種
Ｓｎ、Ｓｂは、耐食性を向上させる効果があるので、両元素のうちいずれか一方を含有するか、あるいは両方を含有することができる。Ｓｎ、Ｓｂの本効果は、鋼板表面のアノード部など、ｐＨが下がった部位での腐食を抑制するためである。この効果は、Ｓｎで０．００１％以上の含有で、Ｓｂで０．０１％以上の含有で発現するが、０．２％超えでは、母材靭性および溶接熱影響部靭性を劣化させるため、Ｓｎ量は０．００１〜０．２％、Ｓｂ量は０．０１〜０．２％の範囲とする。
【００５０】
Ｃｕ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．２０％未満、Ｃｒ：０．２０％未満、Ｃｏ：０．２０％未満
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏは長期塗装耐食性を劣化させるため、これらの含有量をできるだけ低減するのが好ましい。しかしながら、スクラップ等を使用した場合の不可避的不純物としての混入が避けられない元素である。そこで、本発明者らは、これらの元素の許容範囲について検討したところ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ量はいずれも０．２０％未満であれば、塗装耐食性に対する悪影響がほとんどなく、許容できることが判明した。より好ましくは、いずれも０．１５％以下、さらに好ましくはいずれも０．１０％以下である。
【００５１】
Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から１種または２種以上
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖは、いずれも、鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有することができる。このような効果を得るためには、Ｎｂ、Ｚｒはそれぞれ０．００１％以上、Ｖは０．００２％以上含有することが好ましい。しかし、Ｎｂ、Ｚｒは０．１％、Ｖは０．２％を超えて含有すると、靭性が低下するため、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖを含有する場合には、上記値を上限として含有するのが好ましい。
【００５２】
Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％
Ｃａは、硫化物の形態を制御して鋼の溶接部靭性向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためには、少なくとも０．０００５%含有することが必要である。一方、０．００３０％を超えて含有しても、その効果は飽和する。このため、Ｃａを含有する場合には、その量を０．０００５〜０．００３０％の範囲とするのが好ましい。
【００５３】
Ｂ：０．０００２〜０．００３％
Ｂは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有することができる。上記効果を得るためには、０．０００２％以上含有することが好ましいが、０．００３％を超えて含有すると、靭性が劣化する。よって、Ｂを含有する場合には、その量を０．０００２〜０．００３％の範囲とするのが好ましい。
【００５４】
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から１種または２種以上
ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙは、いずれも、溶接熱影響部の靭性向上に効果のある元素であり、必要に応じて選択して含有することができる。この効果は、ＲＥＭ：０．０００１％以上、Ｍｇ：０．０００１%以上、Ｙ：０．０００１％以上の含有で得られるが、ＲＥＭ：０．０１５％を超えて、Ｍｇ：０．０１％を超えて、Ｙ：０．１％を超えてそれぞれ含有させると、却って靭性の低下を招くので、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙを含有する場合には、その量は、それぞれ上記の値を上限とするのが好ましい。
【００５５】
本発明の鋼材において、上記以外の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。但し、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、上記以外の成分の含有を拒むものではない。
【００５６】
２．製造方法について
次に、本発明鋼材の製造方法について説明する。
上記した好適成分組成からなる溶鋼を、転炉、電気炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶製に際して、真空脱ガス精錬等を実施してもよい。溶鋼の成分調整方法は、公知の鋼精錬方法に従えばよい。
【００５７】
ついで、上記の鋼素材を所望の寸法形状に熱間圧延する際には、結晶粒粗大化防止の観点から、鋼素材を１０５０〜１２５０℃の温度に加熱するのが好ましい。なお、鋼素材の温度が、熱間圧延が可能な程度に高温である場合は、そのまま熱間圧延をしてよい。
【００５８】
なお、熱間圧延では、強度を確保するために、熱間仕上圧延終了温度および熱間仕上圧延終了後の冷却速度、冷却停止温度を適正化することが好ましく、熱間仕上圧延終了温度を７００℃以上、熱間仕上圧延終了後の冷却は、空冷または冷却速度１５０℃／ｓ以下の加速冷却を行うことが好ましい。加速冷却する場合の冷却停止温度は３００〜６００℃の範囲とすることが好ましい。なお、冷却後、再加熱処理を施してもよい。
【００５９】
３．ジンクプライマーについて
次に、上記鋼材の表面に形成するジンクプライマーについて説明する。
【００６０】
本発明において、上記鋼材の表面に形成されるジンクプライマー塗膜は、付着量でＺｎ：５〜３０ｇ／ｍ２とともに、Ｐ：０．００３〜３ｇ／ｍ２またはＶ：０．００５〜５ｇ／ｍ２を含む。
【００６１】
Ｚｎ：５〜３０ｇ／ｍ２
Ｚｎは、犠牲防食により、塗布した鋼板の耐食性を著しく改善する元素である。この効果を得るためには、鋼材の表面に形成した塗膜中に含まれるＺｎは５ｇ／ｍ２以上であることが必要である。一方、Ｚｎの含有量は、犠牲防食による耐食性改善の観点からは、多ければ多いほど好ましいが、３０ｇ／ｍ２より多くなると、溶接性や溶断性などの基本特性が劣化するため、上限は３０ｇ／ｍ２とする必要がある。
【００６２】
Ｐ：０．００３〜３ｇ／ｍ２
Ｐは、溶解によりＰＯ４３−を生成し、このＰＯ４３−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食を効果的に抑制する元素である。鋼へのＰ添加は、多すぎると鋼靭性への悪影響があるため、その上限は制限される。そこで、上述したＰの腐食抑制効果を発揮させる場合には、Ｐをジンクプライマー中に添加することとした。ジンクプライマー中へのＰの添加下限は０．００３ｇ／ｍ２としたが、これは、ジンクプライマー中でＰを均一に分散させるための最低限必要な量である。一方、ジンクプライマー中に３ｇ／ｍ２を超えて含有させると、ジンクプライマー膜の鋼板への密着性が低下する。そこで、上限を３ｇ／ｍ２とした。
【００６３】
Ｖ：０．００５〜５ｇ／ｍ２
Ｖは、溶解によりＶＯ４３−および／またはＶＯ３−を生成し、このＶＯ４３−および／またはＶＯ３−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制され、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されることによって、鋼板の腐食を効果的に抑制する元素である。鋼へのＶ添加は、多すぎると鋼靭性への悪影響があるため、その上限は制限される。そこで、上述したＶの腐食抑制効果を発揮させる場合には、Ｖをジンクプライマー中に添加することとした。ジンクプライマー中へのＶの添加下限は０．００５ｇ／ｍ２としたが、これは、ジンクプライマー中でＶを均一に分散させるための最低限必要な量である。一方、ジンクプライマー中に５ｇ／ｍ２を超えて含有させると、ジンクプライマー膜の鋼板への密着性が低下する。そこで、上限を５ｇ／ｍ２とした。
【００６４】
４．エポキシ樹脂塗膜について
以上のような鋼材の表面にエポキシ樹脂塗膜を形成すると、従来の船舶用鋼材の表面にエポキシ樹脂塗膜を形成した場合と比較して、船舶用として、特に海水による厳しい環境下にあるバラストタンクなどに用いて、より好適な塗装耐食性を有する耐食鋼材が得られる。
【実施例１】
【００６５】
表１、表２に示す成分組成からなる溶鋼を、真空溶解炉で溶製または転炉溶製・連続鋳造によりスラブとした。ついで、スラブを加熱炉に装入して１１５０℃に加熱後、熱間圧延により３０ｍｍ厚の鋼板とした。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
これらの鋼板について、母材の引張特性（ＹＳ、ＴＳ、ＥＬ）および衝撃特性（シャルピー衝撃試験による−４０℃での吸収エネルギー：vＥ-４０）を調査した。また、大入熱溶接部靭性として、入熱２００ｋＪ／ｃｍの溶接熱影響部１ｍｍ（ヒュージョンラインから母材側に１ｍｍ入った箇所）相当の再現熱サイクルを付与し、シャルピー衝撃試験により、−２０℃での吸収エネルギー（vＥ-２０）を測定した。
【００６９】
さらに、上記の鋼板から、３ｍｍｔ×１５０ｍｍＷ×１５０ｍｍＬの試験片を採取し、その試験片の表面をショットブラストしたのち、試験片表面にジンクプライマーを約１５μｍ塗布した。その後ジンクプライマーの表面に変性エポキシ樹脂塗料を約３５０μｍ塗布した。
【００７０】
耐食性は、上記塗膜の上からカッターナイフで、地鉄表面まで達する８０ｍｍ長さのスクラッチ疵を、一文字状に付与しておき、以下の条件の腐食試験後にスクラッチ疵の周囲に発生した塗膜膨れ面積により評価した。
【００７１】
腐食試験は、実船のバラストタンクの上甲板裏に相当する腐食環境を模擬した、（３５℃、５％ＮａＣｌ溶液噴霧、２Ｈｒ）→（６０℃、ＲＨ２５％、４Ｈｒ）→（５０℃、ＲＨ９５％、２Ｈｒ）を1サイクルとする試験を９９０サイクル行った。表３に腐食試験結果と機械的特性の調査結果を示す。
【００７２】
【表３】
【００７３】
表３から本発明の鋼材成分組成およびジンクプライマーの成分組成を満たす発明例鋼Ｎｏ．Ａ１〜Ａ２３は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ａ２４に対し、塗膜膨れ面積が５０％以下であり、良好な塗装耐食性を有している。これに対して、本発明の鋼材成分組成またはジンクプライマーの成分組成を満たさない比較例鋼Ｎｏ．Ａ２５〜Ａ３８の塗膜膨れ面積は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ａ２４に対して、小さくなっているとはいえ、その面積はベース鋼に対して５０％超えであり、十分な塗装耐食性を有しているとは言えない。
【００７４】
比較例鋼Ｎｏ．Ａ２５〜Ａ３６は、鋼材成分組成が外れているため、比較例鋼Ｎｏ．Ａ３７はジンクプライマー中のＰ量が下限値未満であるため、鋼Ｎｏ．Ａ３８はジンクプライマー中のＺｎ量が下限値未満であるためである。比較例鋼Ｎｏ．Ａ３９は、本発明の耐食性に関係する鋼材成分組成、ジンクプライマー成分組成とも基準範囲内であるため、十分な塗装耐食性を有するが、Ｎ量が上限を超えているため、溶接部靭性は、２５Ｊと十分な衝撃特性が得られていない。
【実施例２】
【００７５】
表４、表５に示す成分組成からなる溶鋼を、真空溶解炉で溶製または転炉溶製・連続鋳造によりスラブとした。ついで、スラブを加熱炉に装入して１１５０℃に加熱後、熱間圧延により３０ｍｍ厚の鋼板とした。
【００７６】
【表４】
【００７７】
【表５】
【００７８】
これらの鋼板について、母材の引張特性（ＹＳ、ＴＳ、ＥＬ）および衝撃特性（シャルピー衝撃試験による−４０℃での吸収エネルギー：vＥ-４０）を調査した。また、大入熱溶接部靭性として、入熱２００ｋＪ／ｃｍの溶接熱影響部１ｍｍ（ヒュージョンラインから母材側に１ｍｍ入った箇所）相当の再現熱サイクルを付与し、シャルピー衝撃試験により、−２０℃での吸収エネルギー（vＥ-２０）を測定した。
【００７９】
さらに、上記の鋼板から、３ｍｍｔ×１５０ｍｍＷ×１５０ｍｍＬの試験片を採取し、その試験片の表面をショットブラストしたのち、試験片表面にジンクプライマーを約１５μｍ塗布した。その後ジンクプライマーの表面に変性エポキシ樹脂塗料を約３５０μｍ塗布した。
【００８０】
耐食性は、上記塗膜の上からカッターナイフで、地鉄表面まで達する８０ｍｍ長さのスクラッチ疵を、一文字状に付与しておき、以下の条件の腐食試験後にスクラッチ疵の周囲に発生した塗膜膨れ面積により評価した。
【００８１】
腐食試験は、実船のバラストタンクの上甲板裏に相当する腐食環境を模擬した、（３５℃、５％ＮａＣｌ溶液噴霧、２Ｈｒ）→（６０℃、ＲＨ２５％、４Ｈｒ）→（５０℃、ＲＨ９５％、２Ｈｒ）を1サイクルとする試験を９９０サイクル行った。表６に腐食試験結果と機械的特性の調査結果を示す。
【００８２】
【表６】
【００８３】
表６から本発明の鋼材成分組成およびジンクプライマーの成分組成を満たす発明例鋼Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ２３は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ｂ２４に対し、塗膜膨れ面積が５０％以下であり、良好な塗装耐食性を有している。これに対して、本発明の鋼材成分組成またはジンクプライマーの成分組成を満たさない比較例鋼Ｎｏ．Ｂ２５〜Ｂ３８の塗膜膨れ面積は、ベース鋼である鋼Ｎｏ．Ｂ２４に対して、小さくなっているとはいえ、その面積はベース鋼に対して５０％超えであり、十分な塗装耐食性を有しているとは言えない。
【００８４】
比較例鋼Ｎｏ．Ｂ２５〜Ｂ３６は、鋼材成分組成が外れているため、比較例鋼Ｎｏ．Ｂ３７はジンクプライマー中のＶ量が下限値未満であるため、鋼Ｎｏ．Ｂ３８はジンクプライマー中のＺｎ量が下限値未満であるためである。比較例鋼Ｎｏ．Ｂ３９は、本発明の耐食性に関係する鋼材成分組成、ジンクプライマー成分組成とも基準範囲内であるため、十分な塗装耐食性を有するが、Ｎ量が上限を超えているため、溶接部靭性は、２５Ｊと十分な衝撃特性が得られていない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｐを０．００３〜３ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項２】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項３】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項４】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項５】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項６】
前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項７】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｖを０．００５〜５ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項８】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項７に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項９】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする請求項７または８に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項１０】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項１１】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項１２】
前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｐを０．００３〜３ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項２】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項３】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項４】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項５】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項６】
前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項７】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．００７０％を含有し、さらに、Ｗ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％の中から選ばれる1種または２種を含有し、さらに、Ｓｎ：０．００１〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれる１種または２種を含有し、且つＣｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｏの混入量を、それぞれ０．２０％未満とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材の表面に、付着量でＺｎを５〜３０ｇ／ｍ２、Ｖを０．００５〜５ｇ／ｍ２含むジンクプライマー塗膜を形成したことを特徴とする耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項８】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項７に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項９】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％を含有することを特徴とする請求項７または８に記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項１０】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００３％を含有することを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項１１】
前記鋼材成分に、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の中から選ばれる1種または２種以上を含有することを特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【請求項１２】
前記ジンクプライマー塗布耐食鋼材の表面に、さらにエポキシ樹脂塗膜を形成することを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の耐食性に優れるジンクプライマー塗布耐食鋼材。
【公開番号】特開２０１１−１６２８４９（Ｐ２０１１−１６２８４９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５５５（Ｐ２０１０−２７５５５）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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