塗装耐食性に優れた船舶用鋼材
【課題】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、船舶設計寿命である２５年まで補修塗装を行う必要のない、塗装耐食性に優れた船舶用鋼材を提案することを目的とする。
【解決手段】 質量％で、鋼材の化学組成が、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Mｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．００５〜０．３％、Ｎ：０．００８％以下を含有し、さらに、Ｍｏ：０．００５〜３．０％、Ｗ：０．００５〜３．０％、Ｃｕ：０．００５〜２．０％、Ｃｒ：０．００５〜５．０％、Ｎｉ：０．００５〜５．０％、Ｓｂ：０．００５〜１．０％、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｖ：０．００１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％のうちから選ばれる１種以上の元素を含有し、特定のジンクプライマーからなることを特徴とする高耐食塗装鋼材。
【解決手段】 質量％で、鋼材の化学組成が、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Mｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．００５〜０．３％、Ｎ：０．００８％以下を含有し、さらに、Ｍｏ：０．００５〜３．０％、Ｗ：０．００５〜３．０％、Ｃｕ：０．００５〜２．０％、Ｃｒ：０．００５〜５．０％、Ｎｉ：０．００５〜５．０％、Ｓｂ：０．００５〜１．０％、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｖ：０．００１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％のうちから選ばれる１種以上の元素を含有し、特定のジンクプライマーからなることを特徴とする高耐食塗装鋼材。
【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、ばら積み船、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、石灰石専用船およびセメント専用船等に用いて好適な塗装耐食性に優れた塗装鋼材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶は厚鋼板、薄鋼板、形鋼や棒鋼等の鋼材を溶接して建造されており、その鋼材の表面には防食塗膜が施されて使用される。この防食塗膜は、一次防錆としてショッププライマー（例えば、亜鉛を含有するようなＪＩＳＫ５５５２に規定するジンクリッチプライマーや機能性ジンクプライマーが挙げられる。）を塗布し、小組み後あるいは大組み後に、二次塗装（本塗装）としてエポキシ系の塗装が施されるのが一般的である。したがって、船舶の鋼材表面の大部分は、ジンクプライマー塗膜とエポキシ系塗膜の２層構造となっている。
【０００３】
一方、原油タンカー等の船舶は、空荷の時でも船体が安定するようにバラストタンクに海水を積載している。バラストタンクは、高温多湿な極めて厳しい腐食環境下におかれている。このため、バラストタンクに用いられる鋼材の防食には、通常エポキシ系塗料などによる防食塗膜と電気防食とが併用されている。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状態は、依然として厳しい状態にあり、顕著な改善は認められない。
【０００４】
すなわち、バラストタンクに海水を注入したとき、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ので腐食の進行を抑えることができる。一方、バラストタンクの天井部付近、特に上甲板の裏側部分は海水に浸からず、海水の飛沫を常に浴びる状態におかれているため、電気防食が機能せず、さらに日中においては、太陽熱によって上甲板の温度が上昇するため、非常に過酷な腐食環境となっている。
【０００５】
また、バラストタンクの天井部付近以外の海水に没水する部位である側壁部、底辺部においても、バラストタンクに海水が注入されていない時には、バラストタンク全体で電気防食が全く機能しないため、残留付着塩分の作用によって激しい腐食を受けることとなる。
【０００６】
このような厳しい腐食環境下に長期間曝されたバラストタンクの防食塗膜は、塗膜損傷部、塗膜ピンホール、塗膜薄膜部を起点として大きな膨れを伴い、塗膜劣化が進行していく。その防食塗膜の寿命は、一般的に約１０〜１５年といわれており、船舶の寿命とされる２０〜２５年の約半分である。従って、残りの約１０年は、補修塗装をすることに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、上述した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期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、作業環境としても好ましいものではない。
【０００７】
このような船舶バラストタンクの防食を目的に、次のような技術が提案されている。
【０００８】
例えば、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％未満を添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【０００９】
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。特許文献３には、重量％でＣ：０．１％以下の鋼に、Ｃｒ：０．５０〜３．５０％を添加することによって耐食性を向上させる低合金鋼が開示されている。
【００１０】
さらに、特許文献４には、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、及びＳｂの含有量から算出されるαが、α＝Ｃｒ／（Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｓｎ＋Ｓｂ）≧０．４６で耐海水腐食性に優れた耐海水鋼について開示されている。
【００１１】
その他、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Ｐ：０．０３〜０．１０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．２〜１．０％を添加した低合金耐食鋼材に、タールエポキシ塗料、ピュアエポキシ塗料、無溶剤型エポキシ塗料およびウレタン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。
【００１２】
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技術が開示されている。特許文献７には、質量％でＣ：０．００１〜０．０２５％の鋼に、Ｎｉ：０．１〜４．０％を添加することによって耐塗膜損傷性を向上させ、補修塗装などの保守費用を軽減する船舶用鋼板が開示されている。
【００１３】
特許文献８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する比にして０．５以下とすることを特徴とするバラストタンクの防食方法が開示されている。
【００１４】
特許文献９には、低合金鋼に海水中における浸漬電位が基材よりも卑なる金属粒子（Ｚｎ、Ｍｇ粉末等）を含み、残部がシリケートからなるプライマー層からなる構造用鋼が開示され、また、特許文献１０には、質量％でＣ：０．００３〜０．２０％を添加した鋼にＣｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％が添加された鋼板に無機ジンクリッチプライマー層を有した防錆鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭４８−５０９２１号公報
【特許文献２】特開昭４８−５０９２２号公報
【特許文献３】特開平７−３１０１４１号公報
【特許文献４】特開２００５−２２０３９４号公報
【特許文献５】特開平７−３４１９７号公報
【特許文献６】特開平７−３４１９６号公報
【特許文献７】特開２００２−２６６０５２号公報
【特許文献８】特開平７−３４２７０号公報
【特許文献９】特開２００７−１９１７３０号公報
【特許文献１０】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】
【００１６】
しかしながら、上記の特許文献１〜４では、バラストタンク等を構成する鋼材に対して塗膜存在下での耐食性については検討がなされていない。また、特許文献５〜７では、エポキシ系塗料等の塗膜劣化について検討がなされているが、鋼材自体の腐食量ならびに板厚減少について検討されていない。
【００１７】
特許文献８では、バラストタンク内部の酸素ガス濃度管理のためには、膨大な設備投資が必要となる問題があり、実用化が困難である。
【００１８】
また、特許文献９および１０では、Ｚｎ、Ｍｇ粉末等を含んだプライマー層や無機ジンクリッチプライマーの存在による、犠牲防食作用や錆層中への塩化物トラップ等により、鋼材の腐食が抑制されることが開示されているが、プライマー塗膜の形成過程で発生したバラストタンク内で腐食の起点となる塗膜内空隙については検討がされていない。そのため、これら文献に開示された技術は、塗装耐食性の観点で、十分に満足する効果が認められない。なお、ここで、塗装耐食性とは、塗料を塗布してなる鋼材の上塗り塗膜であるエポキシ系塗膜において、塗膜の膨れ面積が低減し、同時に、鋼材の腐食量および最大板厚減少量が低減する性能をいう。
【００１９】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、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、船舶設計寿命である２５年まで補修塗装を行う必要のない、塗装耐食性に優れた船舶用鋼材を提案することを目的とする。言うまでもなく、本塗装鋼材は、バラストタンクより腐食環境として緩やかな船側外板、上甲板等の海上から飛来塩分を受ける部位や、船底部等の海水との接触部に使用しても、優れた塗装耐食性を示す。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究し、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知見を得た。さらに、鋼材へ特定の耐食性金属成分を添加すると塗装耐食性が向上するものの、鋼材の溶接性、加工性、あるいは鋼材のコストが上昇する問題があることから、鋼材とジンクプライマーに同元素成分を含有している場合は、鋼材の成分を減少させ、その分プライマー中へある一定量の範囲で金属元素を添加することで、鋼材の溶接性等の問題と鋼材のコスト増を抑えることが可能となる知見を得た。
【００２１】
本発明は上記の知見に基づき、さらに検討を加えた末に完成されたもので、その要旨は次の通りである。
１） 質量％で、鋼材の化学組成が、
Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｐ：０．０３％以下
Ｓ：０．０１％以下
Ａｌ：０．００５〜０．３％
Ｎ：０．００８％以下を含有し、
さらに、
Ｍｏ：０．００５〜３．０％
Ｗ：０．００５〜３．０％
Ｃｕ：０．００５〜２．０％
Ｃｒ：０．００５〜５．０％
Ｎｉ：０．００５〜５．０％
Ｓｂ：０．００５〜１．０％
Ｓｎ：０．００５〜１．０％
Ｖ：０．００１〜０．５％
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％
のうちから選ばれる１種以上の元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記鋼材の表面にジンクプライマーが塗装してなり、さらに、該ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含有し、さらに、前記鋼材と前記ジンクプライマーとに共通の元素成分を含有している場合、前記鋼材中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＸとし、前記ジンクプライマー中の顔料中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＹとした場合、以下の関係を有することを特徴とする塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
Ｘ＜０．５％の場合、０．１≦Ｙ≦１０ｇ／ｍ２
０．５％≦Ｘ＜１．０％の場合、０．０５≦Ｙ≦５ｇ／ｍ２
１．０％≦Ｘ の場合、０．０１≦Ｙ≦１ｇ／ｍ２
（２）前記鋼材が、さらに、
Ｎｂ：０．００１〜０．２％
Ｔｉ：０．００２〜０．２％
Ｚｒ：０．００１〜０．５％
Ｂ：０．０００２〜０．００５％
Ｔａ：０．００５〜０．５％
Ｔｅ：０．００５〜０．５％
Ｃｏ：０．００５〜０．５％
の１種以上を含有することを特徴とする、（１）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（３）前記鋼材が、さらに、
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％
ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％
Ｙ：０．０００１〜０．１％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、（１）または（２）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（４）前記鋼材が、さらに、
Ｓｅ：０．００５〜０．５％
Ｐｂ：０．００５〜０．５％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（５）前記ジンクプライマーに含有される亜鉛末が２．０〜３０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（６）さらに、前記ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含み、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの量の合計が０．０１〜１０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、（５）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（７）前記ジンクプライマー塗膜層の表面に、さらにエポキシ樹脂系塗膜を有することを特徴とする（６）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、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優れた塗装耐食性を発揮して、船舶設計寿命である２５年まで補修塗装を行う必要のない、塗装耐食性に優れた船舶用鋼材を得ることができる。船舶の部位としては、船側外板、上甲板等の海上から飛来塩分を受ける部位や、船底部等の海水との接触部のみでなく、海水飛沫や海水接触期間と乾湿繰り返し環境の期間が交互となる船舶において最も腐食環境として厳しいバラストタンクにおいても、塗装耐食性に優れる船舶用鋼材に関するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の各構成要件の限定理由について説明する。
１．ジンクプライマーに添加されるＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの顔料
亜鉛（ジンク）による防錆性を補強する添加成分として、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの顔料の添加が有効である。添加される形態は、金属、化合物のいずれの形態でもよい。これらの成分を添加することによって、亜鉛の緻密な腐食生成物を形成したり、亜鉛とＦｅとの安定な複合酸化物を形成したりし、また、発生した錆中にこれらの顔料に起因する複合酸化物を形成することで、塗装耐食性が向上する。
【００２４】
Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖについては、塗膜中に水が浸透した際にこれら顔料がイオンとして溶出し、これらのインヒビター作用により、鋼材の腐食を抑制する。また、Ａｌ、Ｍｇは、海水中では鋼より卑なる金属であるため、犠牲防食作用を発現し、塗装耐食性が向上する。
【００２５】
Ｓｂ、Ｓｎの作用機構は、塗膜下にＳｂ、Ｓｎが存在することで、塗膜下の錆層が緻密になり、塗膜下の腐食が抑制されることで、塗装耐食性が向上すると考えている。
【００２６】
そして、これらの顔料に含まれるＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇが鋼材成分に含まれる場合、次の関係に従って、顔料中に配合する量を決定する。すなわち、鋼材中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＸとし、前記ジンクプライマー中の顔料中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＹとした場合、以下の関係とする。Ｙの値の下限以上では、耐食性向上効果が顕著となり、上限超では、耐食性向上効果が飽和する。
Ｘ＜０．５％ の場合、０．１≦Ｙ≦１０ｇ／ｍ２
０．５％≦Ｘ＜１．０％ の場合、０．０５≦Ｙ≦５ｇ／ｍ２
１．０％≦Ｘ の場合、０．０１≦Ｙ≦１ｇ／ｍ２
Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料としては、添加される形態は、金属、化合物のいずれの形態でもよく、例えば、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸等のリン酸塩系、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジン酸塩系の化合物のマグネシウム塩、カルシウム塩、亜鉛塩、アルミニウム塩、ストロンチウム塩のいずれかの化合物やもしくはリンモリブデン酸塩やリンタングステン酸系といった２種以上含むものが利用可能である。
【００２７】
これらの中では特にリン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸ストロンチウムの効果が優れる。また、銅塩、ニッケル塩、スズ塩系の化合物の硫酸塩、炭酸塩等の化合物も利用可能である。また、金属や酸化物でも効果がある。なお、金属顔料の純度は特に限定するものではないが、純度が９０％以上のものが望ましい。例えば、アルミニウム粉末のように通常ペースト状態で市販されているものは、これを用いるのが好ましい。もちろん、各元素に用いる顔料は、上記に限らない。
【００２８】
２．化学成分について
次に、本発明の鋼の化学成分を規定した理由を以下に説明する。なお、元素の組成において、％の表示は特に断りがない場合は質量％を表すものである。
Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｃは鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり、所望の強度を得るために０．０１％以上の添加が必要であるが、０．２０％を超えて添加すると、溶接熱影響部の靱性を低下させるため、Ｃ量は０．０１〜０．２０％の範囲とする。好ましくは、０．０５〜０．１５％の範囲である。
【００２９】
Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｓｉは脱酸剤として、また鋼材の強度向上を目的として添加される元素であり、０．０１％以上の添加が必要であるが、２．５％を超えて添加すると鋼の靱性を劣化させるので、Ｓｉ量は０．０１〜２．５％の範囲とする。好ましくは、０．０５〜０．５０％の範囲である。
【００３０】
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは熱間脆性を防止し鋼材の強度向上に有用な元素であるので、０．１％以上の添加が必要であるが、２．０％を超える添加は、鋼の靱性および溶接性を低下させるので、Ｍｎ量は０．１〜２．０％の範囲とする。
【００３１】
Ｐ：０．０３％以下
Ｐは鋼の母材靱性のみならず、溶接性および溶接部靱性を劣化させる有害な元素であるので極力低減することが望ましい。特にＰ量が０．０３％を超えると、母材靱性および溶接部靱性の低下が大きくなるのでＰ量は０．０３％以下とする。
【００３２】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは鋼の靱性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましく、Ｓ量は０．０１％以下とした。また、Ｓは耐食性の劣化元素であるため、好ましくは０．００５％以下とする。
【００３３】
Ａｌ：０．００５〜０．３％
Ａｌは脱酸剤として作用し、このためには０．００５％以上の添加を必要とするが、０．３％を超える添加は、溶接部靱性を低下させるので、Ａｌ量は０．００５〜０．３％の範囲とする。
【００３４】
Ｎ：０．００８％以下
Ｎは靱性に対して有害な成分であり、靱性の向上を図るためにはできるだけ低減することが望ましく、Ｎ量が０．００８％を超えると靱性の著しい劣化を招く。よってＮ量は０．００８％以下の範囲とした。
【００３５】
Ｍｏ：０．００５〜３．０％、Ｗ：０．００５〜３．０％、Ｃｕ：０．００５〜２．０％、Ｃｒ：０．００５〜５．０％、Ｎｉ：０．００５〜５．０％、Ｓｂ：０．００５〜１．０％、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｖ：０．００１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％のうちから選ばれる１種以上
ＭｏおよびＷは、耐食元素であり、これらは母材から溶出した際に酸素酸を形成し、これらが塩化物イオンを電気的に反発させ、塩化物イオンが地鉄表面にまで侵入することを防ぎ、耐食性を向上させる。この効果を得るには、これら元素をこの量の範囲で一種以上が必要である。ＭｏおよびＷは、ＦｅＭｏＯ４やＦｅＷＯ４といった難溶性の腐食生成物を形成することで、鋼材の耐食性が向上する。ジンクプライマー塗膜層が存在する場合には、塗膜中の空隙内や地鉄と塗膜の間に、塗装耐食性を向上させるのに十分な量の酸素酸あるいは腐食生成物を充填することができるため、優れた塗装耐食性が発揮される。
【００３６】
Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉは、耐食性を改善する元素であり、これらを含有すると鋼材自体の耐食性が向上し、また、保護性のある微細な腐食生成物を塗膜下に形成し、塗装耐食性が向上する。また、ジンクプライマー塗膜層がある場合には、その塗膜中に残存している空隙にＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉに起因して形成した微細な腐食生成物が充填されることで、さらなる優れた塗装耐食性が得られる。また、地鉄と塗膜の間に微細な腐食生成物が生成しても、塗装耐食性効果は発現する。その効果は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれも０．００５％以上含有すると発現する。また、これらＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれも、過度の添加は靱性や溶接性を悪化させるため、添加する場合には、上限はＣｕは２．０％、Ｃｒは５．０％、Ｎｉは５．０％とした。
【００３７】
ＳｂおよびＳｎは、耐食性元素であり、これらは鋼材表面のアノード部などｐＨが低い部位での腐食を抑制する効果がある。この効果は、いずれも０．００５％以上の添加で発現するが、１．０％を超えて添加すると母材靱性および溶接熱影響部を劣化させるため、添加する場合には、Ｓｂ量は０．００５〜１．０％、Ｓｎ量は０．００５〜１．０％の範囲とする。
【００３８】
Ｖに関しても上記と同様の機構にて、塗装耐食性が向上する。その効果はＭｏ、Ｗは０．００５％以上、Ｖは０．００１％以上含有すると発現する。また、これらＭｏ、Ｗは３．０％を超えて、Ｖは０．５％を超えて含有しても、耐食性効果が飽和するため、添加する場合には、Ｍｏは０．００５〜３．０％、Ｗは０．００５〜３．０％、Ｖは０．００１〜０．５％の範囲とした。なお、Ｖは鋼材の強度向上に効果のある元素であるため、その目的のために、鋼材中へ添加することができる。
【００３９】
Ｍｇは、耐食性を改善する元素であり、腐食反応が生じた際に、腐食部でＭｇＯＨとなることで地鉄部をアルカリ化し、その後の腐食反応を抑制する。また、Ｆｅとの複合酸化物が形成することで、塗装耐食性が向上する。また、Ｍｇは介在物の形態制御により鋼の延性向上、あるいは、溶接熱影響部の靱性向上にも効果のある元素である。それら効果を発現させるためには、Ｍｇは０．０００１％以上を添加する必要がある。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靱性の低下の原因となるため、添加する場合には、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％とする。
【００４０】
Ｎｂ：０．００１〜０．２％、Ｔｉ：０．００２〜０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．５％、Ｂ：０．０００２〜０．００５％、Ｔａ：０．００５〜０．５％、Ｔｅ：０．００５〜０．５％、Ｃｏ：０．００５〜０．５％のうちから選ばれる１種以上
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｃｏ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１種以上添加することができる。このような効果を得るためには、Ｎｂ、Ｚｒは０．００１％以上、Ｔｉは０．００２％以上、Ｂは０．０００２％以上、Ｔａ、Ｔｅ、Ｃｏは０．００５％以上を添加する必要がある。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靱性が劣化する。そのため、添加する場合には、Ｎｂは０．００１〜０．２％、Ｔｉは０．００２〜０．２％、Ｚｒは０．００１〜０．５％、Ｂは０．０００２〜０．００５％、Ｔａは０．００５〜０．５％、Ｔｅ：０．００５〜０．５％、Ｃｏ：０．００５〜０．５％の範囲とする。
【００４１】
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％のうちから選ばれる１種以上
Ｃａ、ＲＥＭ、Ｙは、介在物の形態制御により鋼の延性向上、あるいは、溶接熱影響部の靱性向上に寄与する元素であり、このような効果を発揮させるためには、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｙはいずれも０．０００１以上を１種以上添加することが好ましい。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靱性の低下の原因となるため、添加する場合には、Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％とする。なお、本発明において、ＲＥＭ（Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌｓ：希土類金属）とは、原子番号５７のＬａから７１のＬｕまでのいわゆるランタノイド元素から選択される１種または２種以上を指すものとする。ＲＥＭであれば、どの元素であっても、上記の効果は共通して得られる。ＲＥＭを含有させるにあたっては、たとえば、Ｃｅ、Ｌａなどの一種類のＲＥＭやその化合物を添加してもよく、また、複数種類のＲＥＭを含有する混合物として添加してもよい。混合物としては、たとえば、一般にミッシュメタルと呼ばれる、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄなどを主成分とする混合物を用いることができ、その混合物の組成によらず、上記の効果が得られる。
【００４２】
Ｓｅ：０．００５〜０．５％、Ｐｂ：０．００５〜０．５％のうちから選ばれる１種以上
ＳｅおよびＰｂは、いずれも鋼中に０．００５％以上含有することで塗装耐食性を向上させる元素であるが、過度の含有は、靱性の低下の原因となるため、添加する場合には、上限はいずれも０．５％とする。
【００４３】
本発明の鋼材は、上記記載した以外の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物であることが望ましい。ただし、本発明の効果を害し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ことは勿論である。
【００４４】
３．ジンクプライマーに含有される亜鉛末量
亜鉛は鋼より海水浸漬時の電位が卑となるため、犠牲防食作用があり、また亜鉛の腐食生成物は防食効果がある。その効果が発現するのは、ジンクプライマーに含有される亜鉛量が２．０ｇ／ｍ２以上の場合である。３０ｇ／ｍ２超であると、効果が飽和し、また、ジンクプライマー層に欠陥部が生じやすく、塗装耐食性が劣化する場合があるため、２．０〜３０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。
【００４５】
本発明において、ジンクプライマーの塗膜を形成する樹脂（ビヒクル）は、シリケート樹脂であることが望ましい。シリケート樹脂としては、アルキルシリケート樹脂やアルカリシリケート樹脂が好ましい。例えば、アルキルシリケート樹脂はシリケート化合物を反応させて得られる。シリケート化合物としては、例えば、テトラアルコキシシリケート、アルキルトリアルコキシシリケート、ジアルキルアルコキシシリケート、およびこれらの部分縮合物等を挙げることができる。
【００４６】
テトラアルコキシシリケートとしては、例えばテトラメトキシシリケート、テトラエトキシシリケート、テトラプロポキシシリケート、テトライソプロポキシシリケート、テトラブトキシシリケート、テトライソブトキシシリケート、エチルシリケート等が挙げられ、アルキルトリアルコキシシリケートとしては、例えばメチルトリメトキシシリケート、メチルトリエトキシシリケート、メチルトリプロポキシシリケート、エチルトリメトキシシリケート、エチルトリエトキシシリケート等が挙げられ、ジアルキルジアルコキシシリケートとしては、例えばジメチルジメトキシシリケート、ジメチルジエトキシシリケート、ジエチルジメトキシシリケート、ジエチルジエトキシシリケート等が挙げられる。これらは単独でまたは２種以上混合して使用できる。
【００４７】
さらに、上記シリケート類に水分散型コロイダルシリカ、溶剤分散型コロイダルシリカを併用してもよい。また、シリケート樹脂に限らず、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂としても良い。また、有機溶剤系の塗料とする必要はなく、水性塗料であってもかまわない。
【００４８】
次に、本発明にかかわる鋼材の好適な製造方法について説明する。
上記した好適成分組成になる溶鋼を、転炉や電気炉等の公知の炉で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の鋳造方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶鋼に、取鍋精錬や真空脱ガス等の処理を付加しても良いことは言うまでもない。
【００４９】
ついで、上記鋼素材を、好ましくは１０５０〜１２５０℃の温度に加熱したのち所望の寸法形状に熱間圧延するか、あるいは鋼素材の温度が熱間圧延可能な程度に高温である場合には再加熱することなく、あるいは均熱する程度で直ちに所望の寸法形状の鋼材に熱間圧延することができる。
【００５０】
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を適正化することが好ましく、熱間仕上圧延終了温度は、７００℃以上、熱間仕上圧延終了後の冷却は、放冷または冷却速度１０℃／ｓｅｃ以上の加速冷却を行うことが好ましい。なお、冷却後に再加熱処理を施してもよい。
【００５１】
次に、本発明にかかわるジンクプライマーの塗装方法について説明する。
【００５２】
ジンクプライマーは、鋼材表面のスケールをサンドブラスト、ショットブラスト等で除去した後に、鋼材表面へエアスプレー、エアレススプレー、刷毛塗り等の方法が適用できる。
【００５３】
次に、本発明にかかわるエポキシ系塗膜の塗装方法について説明する。
【００５４】
エポキシ系塗膜は、鋼材上層に塗布されたジンクプライマー層の上層、あるいは、鋼材表面のスケールをサンドブラスト、ショットブラスト等で除去した後に、エアスプレー、エアレススプレー、刷毛塗り等の方法が適用できる。
【実施例】
【００５５】
表１に示す成分を有する溶鋼を、真空溶解炉で溶製または転炉溶製後、連続鋳造によりスラブとした。なお、表１において、ＲＥＭと表示したものは市販のミッシュメタルを添加したものである。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。ここで、熱延仕上終了温度は、８００℃、熱延後の冷却は放冷とした。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
これらの鋼板から、４ｍｍｔ×１００ｍｍＷ×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て、表面のスケールや油分を除去したのち、試験片表面に表２に示すジンクプライマーを所定の膜厚となるようにエアスプレー塗装を施し、さらにその上層にエアスプレー塗装にてエポキシ系塗膜を施した。ジンクプライマー層が無い供試材の場合は、試験片のショットブラストされた面に、所定の膜厚となるようにエポキシ系塗膜をエアスプレー塗装で施した。
【００５９】
ジンクプライマーは中国塗料製セラボンド２０００をベースとし、その塗料中に顔料を添加し、よく攪拌した後に、塗装に用いた。また、エポキシ系塗膜には、変性エポキシ塗料である中国塗料製ノバ２０００を用いた。なおエポキシ系塗膜は、約３２０μｍの膜厚となるよう塗装をおこなった。
【００６０】
耐食性の評価は、試験片に塗膜欠陥を模擬することを目的にスクラッチを付加し、その試験片を腐食試験に供した。スクラッチ付加方法は、塗膜の上からカッターナイフで地鉄表面まで達する８０ｍｍ長さの直線のスクラッチ疵を付加した。なお、塗膜欠陥としてスクラッチを付加することは、試験による評価の促進性を目的としており、事前実験にて、スクラッチの有無による、鋼種・塗装種の優位順や相対的な腐食割合の評価には影響しないことを確認している。
【００６１】
腐食試験は３種類の試験を実施した。第一の試験方法は、実船のバラストタンクの上甲板裏や船側外板（非没水部）、上甲板に相当する腐食環境を模擬した（３５℃、５％ＮａＣｌ溶液噴霧、２Ｈｒ）→（６０℃、２５％ＲＨ、４Ｈｒ）→（５０℃、９５％ＲＨ、２Ｈｒ）を１サイクルとする試験を最大で１０９５サイクル行った（これを腐食試験Ａとする）。ここで、ＲＨは相対湿度を意味する。耐食性の評価項目は、相対塗膜膨れ面積率、相対腐食減量と相対最大板厚減少量とした。相対塗膜膨れ面積率は、表３−１に示す比較例Ｙ１（従来鋼に相当）の塗膜膨れ面積を１００％とした場合の相対値である。相対腐食減量は、表３−１に示す比較例Ｙ１（従来鋼に相当）の腐食減量を１００％とした場合の相対値であり、相対最大板厚減少量とは、同様にＹ１の最大板厚減少量を１００％とした場合の相対値である。
【００６２】
第二の腐食試験方法は、実船のバラストタンクで海水に没水する側壁部に相当する腐食環境を模擬した、海水浸漬（５０℃人工海水浸漬）７日間→乾湿繰り返し（６０℃、２５％ＲＨ、４Ｈｒ）→（５０℃、９５％ＲＨ、２Ｈｒ）７日間を１サイクルとする試験を５２サイクル行った（これを腐食試験Ｂとする）。評価方法は、第一の腐食試験と同様の項目に対しておこなった。
【００６３】
第三の腐食試験方法は、海水に常に接触する船底部やバラストタンク底面部に相当する腐食環境を模擬した、海水浸漬試験（５０℃人工海水浸漬）を１年間行った（これを腐食試験Ｃとする）。なお、本試験に関しては、「電気防食有り」と「電気防食無し」の２種の試験を行っており、「電気防食有り」では、試験片にリード線を介して犠牲アノード合金を取付けた試験片を用いた。結果は表３−２に示す通りである。
【００６４】
なお、相対腐食減量と相対最大板厚減少量は、腐食試験後に試験片表面に残存している塗膜と錆を完全に除去したのちに、腐食減量および板厚減少量を測定している。
【００６５】
腐食試験の結果を、表３−１、表３−２に示す。
【００６６】
実施例のうち、本発明の要件を満足している本発明例Ｘ１〜Ｘ３２は全て、相対塗膜膨れ面積率、相対腐食減量および相対最大板厚減少量の特性について、比較例のＹ１と比較して、いずれも４０％未満まで大幅に低減している。このことから、本発明で得られた船舶用鋼材は優れた塗装耐食性を発揮することが明らかである。
【００６７】
【表３−１】
【００６８】
【表３−２】
【００６９】
なお、本結果は、上塗り塗膜がエポキシ系樹脂のものであるが、上塗り塗料がアクリル系、フタル酸系、フッ素系樹脂のどれをもちいても、耐食鋼材とジンクプライマーの効果で支配されるため、各試験水準の相対順位付けはかわらないことを確認している。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の技術は、船舶用鋼材に限られるものではなく、海水腐食環境下において塗装耐食性を求められる部材用途に適用でき、更に、橋梁や建築物などの鋼構造物で塩分（飛来塩分等）が多い腐食環境の厳しい分野で用いられる鋼材にも適用することができる。
【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、ばら積み船、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、石灰石専用船およびセメント専用船等に用いて好適な塗装耐食性に優れた塗装鋼材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶は厚鋼板、薄鋼板、形鋼や棒鋼等の鋼材を溶接して建造されており、その鋼材の表面には防食塗膜が施されて使用される。この防食塗膜は、一次防錆としてショッププライマー（例えば、亜鉛を含有するようなＪＩＳＫ５５５２に規定するジンクリッチプライマーや機能性ジンクプライマーが挙げられる。）を塗布し、小組み後あるいは大組み後に、二次塗装（本塗装）としてエポキシ系の塗装が施されるのが一般的である。したがって、船舶の鋼材表面の大部分は、ジンクプライマー塗膜とエポキシ系塗膜の２層構造となっている。
【０００３】
一方、原油タンカー等の船舶は、空荷の時でも船体が安定するようにバラストタンクに海水を積載している。バラストタンクは、高温多湿な極めて厳しい腐食環境下におかれている。このため、バラストタンクに用いられる鋼材の防食には、通常エポキシ系塗料などによる防食塗膜と電気防食とが併用されている。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状態は、依然として厳しい状態にあり、顕著な改善は認められない。
【０００４】
すなわち、バラストタンクに海水を注入したとき、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ので腐食の進行を抑えることができる。一方、バラストタンクの天井部付近、特に上甲板の裏側部分は海水に浸からず、海水の飛沫を常に浴びる状態におかれているため、電気防食が機能せず、さらに日中においては、太陽熱によって上甲板の温度が上昇するため、非常に過酷な腐食環境となっている。
【０００５】
また、バラストタンクの天井部付近以外の海水に没水する部位である側壁部、底辺部においても、バラストタンクに海水が注入されていない時には、バラストタンク全体で電気防食が全く機能しないため、残留付着塩分の作用によって激しい腐食を受けることとなる。
【０００６】
このような厳しい腐食環境下に長期間曝されたバラストタンクの防食塗膜は、塗膜損傷部、塗膜ピンホール、塗膜薄膜部を起点として大きな膨れを伴い、塗膜劣化が進行していく。その防食塗膜の寿命は、一般的に約１０〜１５年といわれており、船舶の寿命とされる２０〜２５年の約半分である。従って、残りの約１０年は、補修塗装をすることに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、上述した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期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、作業環境としても好ましいものではない。
【０００７】
このような船舶バラストタンクの防食を目的に、次のような技術が提案されている。
【０００８】
例えば、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％未満を添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【０００９】
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。特許文献３には、重量％でＣ：０．１％以下の鋼に、Ｃｒ：０．５０〜３．５０％を添加することによって耐食性を向上させる低合金鋼が開示されている。
【００１０】
さらに、特許文献４には、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、及びＳｂの含有量から算出されるαが、α＝Ｃｒ／（Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｓｎ＋Ｓｂ）≧０．４６で耐海水腐食性に優れた耐海水鋼について開示されている。
【００１１】
その他、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Ｐ：０．０３〜０．１０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．２〜１．０％を添加した低合金耐食鋼材に、タールエポキシ塗料、ピュアエポキシ塗料、無溶剤型エポキシ塗料およびウレタン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。
【００１２】
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技術が開示されている。特許文献７には、質量％でＣ：０．００１〜０．０２５％の鋼に、Ｎｉ：０．１〜４．０％を添加することによって耐塗膜損傷性を向上させ、補修塗装などの保守費用を軽減する船舶用鋼板が開示されている。
【００１３】
特許文献８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する比にして０．５以下とすることを特徴とするバラストタンクの防食方法が開示されている。
【００１４】
特許文献９には、低合金鋼に海水中における浸漬電位が基材よりも卑なる金属粒子（Ｚｎ、Ｍｇ粉末等）を含み、残部がシリケートからなるプライマー層からなる構造用鋼が開示され、また、特許文献１０には、質量％でＣ：０．００３〜０．２０％を添加した鋼にＣｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％が添加された鋼板に無機ジンクリッチプライマー層を有した防錆鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭４８−５０９２１号公報
【特許文献２】特開昭４８−５０９２２号公報
【特許文献３】特開平７−３１０１４１号公報
【特許文献４】特開２００５−２２０３９４号公報
【特許文献５】特開平７−３４１９７号公報
【特許文献６】特開平７−３４１９６号公報
【特許文献７】特開２００２−２６６０５２号公報
【特許文献８】特開平７−３４２７０号公報
【特許文献９】特開２００７−１９１７３０号公報
【特許文献１０】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】
【００１６】
しかしながら、上記の特許文献１〜４では、バラストタンク等を構成する鋼材に対して塗膜存在下での耐食性については検討がなされていない。また、特許文献５〜７では、エポキシ系塗料等の塗膜劣化について検討がなされているが、鋼材自体の腐食量ならびに板厚減少について検討されていない。
【００１７】
特許文献８では、バラストタンク内部の酸素ガス濃度管理のためには、膨大な設備投資が必要となる問題があり、実用化が困難である。
【００１８】
また、特許文献９および１０では、Ｚｎ、Ｍｇ粉末等を含んだプライマー層や無機ジンクリッチプライマーの存在による、犠牲防食作用や錆層中への塩化物トラップ等により、鋼材の腐食が抑制されることが開示されているが、プライマー塗膜の形成過程で発生したバラストタンク内で腐食の起点となる塗膜内空隙については検討がされていない。そのため、これら文献に開示された技術は、塗装耐食性の観点で、十分に満足する効果が認められない。なお、ここで、塗装耐食性とは、塗料を塗布してなる鋼材の上塗り塗膜であるエポキシ系塗膜において、塗膜の膨れ面積が低減し、同時に、鋼材の腐食量および最大板厚減少量が低減する性能をいう。
【００１９】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、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、船舶設計寿命である２５年まで補修塗装を行う必要のない、塗装耐食性に優れた船舶用鋼材を提案することを目的とする。言うまでもなく、本塗装鋼材は、バラストタンクより腐食環境として緩やかな船側外板、上甲板等の海上から飛来塩分を受ける部位や、船底部等の海水との接触部に使用しても、優れた塗装耐食性を示す。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究し、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知見を得た。さらに、鋼材へ特定の耐食性金属成分を添加すると塗装耐食性が向上するものの、鋼材の溶接性、加工性、あるいは鋼材のコストが上昇する問題があることから、鋼材とジンクプライマーに同元素成分を含有している場合は、鋼材の成分を減少させ、その分プライマー中へある一定量の範囲で金属元素を添加することで、鋼材の溶接性等の問題と鋼材のコスト増を抑えることが可能となる知見を得た。
【００２１】
本発明は上記の知見に基づき、さらに検討を加えた末に完成されたもので、その要旨は次の通りである。
１） 質量％で、鋼材の化学組成が、
Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｐ：０．０３％以下
Ｓ：０．０１％以下
Ａｌ：０．００５〜０．３％
Ｎ：０．００８％以下を含有し、
さらに、
Ｍｏ：０．００５〜３．０％
Ｗ：０．００５〜３．０％
Ｃｕ：０．００５〜２．０％
Ｃｒ：０．００５〜５．０％
Ｎｉ：０．００５〜５．０％
Ｓｂ：０．００５〜１．０％
Ｓｎ：０．００５〜１．０％
Ｖ：０．００１〜０．５％
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％
のうちから選ばれる１種以上の元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記鋼材の表面にジンクプライマーが塗装してなり、さらに、該ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含有し、さらに、前記鋼材と前記ジンクプライマーとに共通の元素成分を含有している場合、前記鋼材中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＸとし、前記ジンクプライマー中の顔料中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＹとした場合、以下の関係を有することを特徴とする塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
Ｘ＜０．５％の場合、０．１≦Ｙ≦１０ｇ／ｍ２
０．５％≦Ｘ＜１．０％の場合、０．０５≦Ｙ≦５ｇ／ｍ２
１．０％≦Ｘ の場合、０．０１≦Ｙ≦１ｇ／ｍ２
（２）前記鋼材が、さらに、
Ｎｂ：０．００１〜０．２％
Ｔｉ：０．００２〜０．２％
Ｚｒ：０．００１〜０．５％
Ｂ：０．０００２〜０．００５％
Ｔａ：０．００５〜０．５％
Ｔｅ：０．００５〜０．５％
Ｃｏ：０．００５〜０．５％
の１種以上を含有することを特徴とする、（１）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（３）前記鋼材が、さらに、
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％
ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％
Ｙ：０．０００１〜０．１％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、（１）または（２）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（４）前記鋼材が、さらに、
Ｓｅ：０．００５〜０．５％
Ｐｂ：０．００５〜０．５％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（５）前記ジンクプライマーに含有される亜鉛末が２．０〜３０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（６）さらに、前記ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含み、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの量の合計が０．０１〜１０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、（５）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
（７）前記ジンクプライマー塗膜層の表面に、さらにエポキシ樹脂系塗膜を有することを特徴とする（６）に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、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優れた塗装耐食性を発揮して、船舶設計寿命である２５年まで補修塗装を行う必要のない、塗装耐食性に優れた船舶用鋼材を得ることができる。船舶の部位としては、船側外板、上甲板等の海上から飛来塩分を受ける部位や、船底部等の海水との接触部のみでなく、海水飛沫や海水接触期間と乾湿繰り返し環境の期間が交互となる船舶において最も腐食環境として厳しいバラストタンクにおいても、塗装耐食性に優れる船舶用鋼材に関するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の各構成要件の限定理由について説明する。
１．ジンクプライマーに添加されるＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの顔料
亜鉛（ジンク）による防錆性を補強する添加成分として、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの顔料の添加が有効である。添加される形態は、金属、化合物のいずれの形態でもよい。これらの成分を添加することによって、亜鉛の緻密な腐食生成物を形成したり、亜鉛とＦｅとの安定な複合酸化物を形成したりし、また、発生した錆中にこれらの顔料に起因する複合酸化物を形成することで、塗装耐食性が向上する。
【００２４】
Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖについては、塗膜中に水が浸透した際にこれら顔料がイオンとして溶出し、これらのインヒビター作用により、鋼材の腐食を抑制する。また、Ａｌ、Ｍｇは、海水中では鋼より卑なる金属であるため、犠牲防食作用を発現し、塗装耐食性が向上する。
【００２５】
Ｓｂ、Ｓｎの作用機構は、塗膜下にＳｂ、Ｓｎが存在することで、塗膜下の錆層が緻密になり、塗膜下の腐食が抑制されることで、塗装耐食性が向上すると考えている。
【００２６】
そして、これらの顔料に含まれるＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇが鋼材成分に含まれる場合、次の関係に従って、顔料中に配合する量を決定する。すなわち、鋼材中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＸとし、前記ジンクプライマー中の顔料中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＹとした場合、以下の関係とする。Ｙの値の下限以上では、耐食性向上効果が顕著となり、上限超では、耐食性向上効果が飽和する。
Ｘ＜０．５％ の場合、０．１≦Ｙ≦１０ｇ／ｍ２
０．５％≦Ｘ＜１．０％ の場合、０．０５≦Ｙ≦５ｇ／ｍ２
１．０％≦Ｘ の場合、０．０１≦Ｙ≦１ｇ／ｍ２
Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料としては、添加される形態は、金属、化合物のいずれの形態でもよく、例えば、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸等のリン酸塩系、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジン酸塩系の化合物のマグネシウム塩、カルシウム塩、亜鉛塩、アルミニウム塩、ストロンチウム塩のいずれかの化合物やもしくはリンモリブデン酸塩やリンタングステン酸系といった２種以上含むものが利用可能である。
【００２７】
これらの中では特にリン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸ストロンチウムの効果が優れる。また、銅塩、ニッケル塩、スズ塩系の化合物の硫酸塩、炭酸塩等の化合物も利用可能である。また、金属や酸化物でも効果がある。なお、金属顔料の純度は特に限定するものではないが、純度が９０％以上のものが望ましい。例えば、アルミニウム粉末のように通常ペースト状態で市販されているものは、これを用いるのが好ましい。もちろん、各元素に用いる顔料は、上記に限らない。
【００２８】
２．化学成分について
次に、本発明の鋼の化学成分を規定した理由を以下に説明する。なお、元素の組成において、％の表示は特に断りがない場合は質量％を表すものである。
Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｃは鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり、所望の強度を得るために０．０１％以上の添加が必要であるが、０．２０％を超えて添加すると、溶接熱影響部の靱性を低下させるため、Ｃ量は０．０１〜０．２０％の範囲とする。好ましくは、０．０５〜０．１５％の範囲である。
【００２９】
Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｓｉは脱酸剤として、また鋼材の強度向上を目的として添加される元素であり、０．０１％以上の添加が必要であるが、２．５％を超えて添加すると鋼の靱性を劣化させるので、Ｓｉ量は０．０１〜２．５％の範囲とする。好ましくは、０．０５〜０．５０％の範囲である。
【００３０】
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは熱間脆性を防止し鋼材の強度向上に有用な元素であるので、０．１％以上の添加が必要であるが、２．０％を超える添加は、鋼の靱性および溶接性を低下させるので、Ｍｎ量は０．１〜２．０％の範囲とする。
【００３１】
Ｐ：０．０３％以下
Ｐは鋼の母材靱性のみならず、溶接性および溶接部靱性を劣化させる有害な元素であるので極力低減することが望ましい。特にＰ量が０．０３％を超えると、母材靱性および溶接部靱性の低下が大きくなるのでＰ量は０．０３％以下とする。
【００３２】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは鋼の靱性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましく、Ｓ量は０．０１％以下とした。また、Ｓは耐食性の劣化元素であるため、好ましくは０．００５％以下とする。
【００３３】
Ａｌ：０．００５〜０．３％
Ａｌは脱酸剤として作用し、このためには０．００５％以上の添加を必要とするが、０．３％を超える添加は、溶接部靱性を低下させるので、Ａｌ量は０．００５〜０．３％の範囲とする。
【００３４】
Ｎ：０．００８％以下
Ｎは靱性に対して有害な成分であり、靱性の向上を図るためにはできるだけ低減することが望ましく、Ｎ量が０．００８％を超えると靱性の著しい劣化を招く。よってＮ量は０．００８％以下の範囲とした。
【００３５】
Ｍｏ：０．００５〜３．０％、Ｗ：０．００５〜３．０％、Ｃｕ：０．００５〜２．０％、Ｃｒ：０．００５〜５．０％、Ｎｉ：０．００５〜５．０％、Ｓｂ：０．００５〜１．０％、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｖ：０．００１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％のうちから選ばれる１種以上
ＭｏおよびＷは、耐食元素であり、これらは母材から溶出した際に酸素酸を形成し、これらが塩化物イオンを電気的に反発させ、塩化物イオンが地鉄表面にまで侵入することを防ぎ、耐食性を向上させる。この効果を得るには、これら元素をこの量の範囲で一種以上が必要である。ＭｏおよびＷは、ＦｅＭｏＯ４やＦｅＷＯ４といった難溶性の腐食生成物を形成することで、鋼材の耐食性が向上する。ジンクプライマー塗膜層が存在する場合には、塗膜中の空隙内や地鉄と塗膜の間に、塗装耐食性を向上させるのに十分な量の酸素酸あるいは腐食生成物を充填することができるため、優れた塗装耐食性が発揮される。
【００３６】
Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉは、耐食性を改善する元素であり、これらを含有すると鋼材自体の耐食性が向上し、また、保護性のある微細な腐食生成物を塗膜下に形成し、塗装耐食性が向上する。また、ジンクプライマー塗膜層がある場合には、その塗膜中に残存している空隙にＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉに起因して形成した微細な腐食生成物が充填されることで、さらなる優れた塗装耐食性が得られる。また、地鉄と塗膜の間に微細な腐食生成物が生成しても、塗装耐食性効果は発現する。その効果は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれも０．００５％以上含有すると発現する。また、これらＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれも、過度の添加は靱性や溶接性を悪化させるため、添加する場合には、上限はＣｕは２．０％、Ｃｒは５．０％、Ｎｉは５．０％とした。
【００３７】
ＳｂおよびＳｎは、耐食性元素であり、これらは鋼材表面のアノード部などｐＨが低い部位での腐食を抑制する効果がある。この効果は、いずれも０．００５％以上の添加で発現するが、１．０％を超えて添加すると母材靱性および溶接熱影響部を劣化させるため、添加する場合には、Ｓｂ量は０．００５〜１．０％、Ｓｎ量は０．００５〜１．０％の範囲とする。
【００３８】
Ｖに関しても上記と同様の機構にて、塗装耐食性が向上する。その効果はＭｏ、Ｗは０．００５％以上、Ｖは０．００１％以上含有すると発現する。また、これらＭｏ、Ｗは３．０％を超えて、Ｖは０．５％を超えて含有しても、耐食性効果が飽和するため、添加する場合には、Ｍｏは０．００５〜３．０％、Ｗは０．００５〜３．０％、Ｖは０．００１〜０．５％の範囲とした。なお、Ｖは鋼材の強度向上に効果のある元素であるため、その目的のために、鋼材中へ添加することができる。
【００３９】
Ｍｇは、耐食性を改善する元素であり、腐食反応が生じた際に、腐食部でＭｇＯＨとなることで地鉄部をアルカリ化し、その後の腐食反応を抑制する。また、Ｆｅとの複合酸化物が形成することで、塗装耐食性が向上する。また、Ｍｇは介在物の形態制御により鋼の延性向上、あるいは、溶接熱影響部の靱性向上にも効果のある元素である。それら効果を発現させるためには、Ｍｇは０．０００１％以上を添加する必要がある。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靱性の低下の原因となるため、添加する場合には、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％とする。
【００４０】
Ｎｂ：０．００１〜０．２％、Ｔｉ：０．００２〜０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．５％、Ｂ：０．０００２〜０．００５％、Ｔａ：０．００５〜０．５％、Ｔｅ：０．００５〜０．５％、Ｃｏ：０．００５〜０．５％のうちから選ばれる１種以上
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｃｏ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１種以上添加することができる。このような効果を得るためには、Ｎｂ、Ｚｒは０．００１％以上、Ｔｉは０．００２％以上、Ｂは０．０００２％以上、Ｔａ、Ｔｅ、Ｃｏは０．００５％以上を添加する必要がある。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靱性が劣化する。そのため、添加する場合には、Ｎｂは０．００１〜０．２％、Ｔｉは０．００２〜０．２％、Ｚｒは０．００１〜０．５％、Ｂは０．０００２〜０．００５％、Ｔａは０．００５〜０．５％、Ｔｅ：０．００５〜０．５％、Ｃｏ：０．００５〜０．５％の範囲とする。
【００４１】
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％のうちから選ばれる１種以上
Ｃａ、ＲＥＭ、Ｙは、介在物の形態制御により鋼の延性向上、あるいは、溶接熱影響部の靱性向上に寄与する元素であり、このような効果を発揮させるためには、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｙはいずれも０．０００１以上を１種以上添加することが好ましい。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靱性の低下の原因となるため、添加する場合には、Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％とする。なお、本発明において、ＲＥＭ（Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌｓ：希土類金属）とは、原子番号５７のＬａから７１のＬｕまでのいわゆるランタノイド元素から選択される１種または２種以上を指すものとする。ＲＥＭであれば、どの元素であっても、上記の効果は共通して得られる。ＲＥＭを含有させるにあたっては、たとえば、Ｃｅ、Ｌａなどの一種類のＲＥＭやその化合物を添加してもよく、また、複数種類のＲＥＭを含有する混合物として添加してもよい。混合物としては、たとえば、一般にミッシュメタルと呼ばれる、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄなどを主成分とする混合物を用いることができ、その混合物の組成によらず、上記の効果が得られる。
【００４２】
Ｓｅ：０．００５〜０．５％、Ｐｂ：０．００５〜０．５％のうちから選ばれる１種以上
ＳｅおよびＰｂは、いずれも鋼中に０．００５％以上含有することで塗装耐食性を向上させる元素であるが、過度の含有は、靱性の低下の原因となるため、添加する場合には、上限はいずれも０．５％とする。
【００４３】
本発明の鋼材は、上記記載した以外の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物であることが望ましい。ただし、本発明の効果を害し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ことは勿論である。
【００４４】
３．ジンクプライマーに含有される亜鉛末量
亜鉛は鋼より海水浸漬時の電位が卑となるため、犠牲防食作用があり、また亜鉛の腐食生成物は防食効果がある。その効果が発現するのは、ジンクプライマーに含有される亜鉛量が２．０ｇ／ｍ２以上の場合である。３０ｇ／ｍ２超であると、効果が飽和し、また、ジンクプライマー層に欠陥部が生じやすく、塗装耐食性が劣化する場合があるため、２．０〜３０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。
【００４５】
本発明において、ジンクプライマーの塗膜を形成する樹脂（ビヒクル）は、シリケート樹脂であることが望ましい。シリケート樹脂としては、アルキルシリケート樹脂やアルカリシリケート樹脂が好ましい。例えば、アルキルシリケート樹脂はシリケート化合物を反応させて得られる。シリケート化合物としては、例えば、テトラアルコキシシリケート、アルキルトリアルコキシシリケート、ジアルキルアルコキシシリケート、およびこれらの部分縮合物等を挙げることができる。
【００４６】
テトラアルコキシシリケートとしては、例えばテトラメトキシシリケート、テトラエトキシシリケート、テトラプロポキシシリケート、テトライソプロポキシシリケート、テトラブトキシシリケート、テトライソブトキシシリケート、エチルシリケート等が挙げられ、アルキルトリアルコキシシリケートとしては、例えばメチルトリメトキシシリケート、メチルトリエトキシシリケート、メチルトリプロポキシシリケート、エチルトリメトキシシリケート、エチルトリエトキシシリケート等が挙げられ、ジアルキルジアルコキシシリケートとしては、例えばジメチルジメトキシシリケート、ジメチルジエトキシシリケート、ジエチルジメトキシシリケート、ジエチルジエトキシシリケート等が挙げられる。これらは単独でまたは２種以上混合して使用できる。
【００４７】
さらに、上記シリケート類に水分散型コロイダルシリカ、溶剤分散型コロイダルシリカを併用してもよい。また、シリケート樹脂に限らず、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂としても良い。また、有機溶剤系の塗料とする必要はなく、水性塗料であってもかまわない。
【００４８】
次に、本発明にかかわる鋼材の好適な製造方法について説明する。
上記した好適成分組成になる溶鋼を、転炉や電気炉等の公知の炉で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の鋳造方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶鋼に、取鍋精錬や真空脱ガス等の処理を付加しても良いことは言うまでもない。
【００４９】
ついで、上記鋼素材を、好ましくは１０５０〜１２５０℃の温度に加熱したのち所望の寸法形状に熱間圧延するか、あるいは鋼素材の温度が熱間圧延可能な程度に高温である場合には再加熱することなく、あるいは均熱する程度で直ちに所望の寸法形状の鋼材に熱間圧延することができる。
【００５０】
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を適正化することが好ましく、熱間仕上圧延終了温度は、７００℃以上、熱間仕上圧延終了後の冷却は、放冷または冷却速度１０℃／ｓｅｃ以上の加速冷却を行うことが好ましい。なお、冷却後に再加熱処理を施してもよい。
【００５１】
次に、本発明にかかわるジンクプライマーの塗装方法について説明する。
【００５２】
ジンクプライマーは、鋼材表面のスケールをサンドブラスト、ショットブラスト等で除去した後に、鋼材表面へエアスプレー、エアレススプレー、刷毛塗り等の方法が適用できる。
【００５３】
次に、本発明にかかわるエポキシ系塗膜の塗装方法について説明する。
【００５４】
エポキシ系塗膜は、鋼材上層に塗布されたジンクプライマー層の上層、あるいは、鋼材表面のスケールをサンドブラスト、ショットブラスト等で除去した後に、エアスプレー、エアレススプレー、刷毛塗り等の方法が適用できる。
【実施例】
【００５５】
表１に示す成分を有する溶鋼を、真空溶解炉で溶製または転炉溶製後、連続鋳造によりスラブとした。なお、表１において、ＲＥＭと表示したものは市販のミッシュメタルを添加したものである。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。ここで、熱延仕上終了温度は、８００℃、熱延後の冷却は放冷とした。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
これらの鋼板から、４ｍｍｔ×１００ｍｍＷ×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て、表面のスケールや油分を除去したのち、試験片表面に表２に示すジンクプライマーを所定の膜厚となるようにエアスプレー塗装を施し、さらにその上層にエアスプレー塗装にてエポキシ系塗膜を施した。ジンクプライマー層が無い供試材の場合は、試験片のショットブラストされた面に、所定の膜厚となるようにエポキシ系塗膜をエアスプレー塗装で施した。
【００５９】
ジンクプライマーは中国塗料製セラボンド２０００をベースとし、その塗料中に顔料を添加し、よく攪拌した後に、塗装に用いた。また、エポキシ系塗膜には、変性エポキシ塗料である中国塗料製ノバ２０００を用いた。なおエポキシ系塗膜は、約３２０μｍの膜厚となるよう塗装をおこなった。
【００６０】
耐食性の評価は、試験片に塗膜欠陥を模擬することを目的にスクラッチを付加し、その試験片を腐食試験に供した。スクラッチ付加方法は、塗膜の上からカッターナイフで地鉄表面まで達する８０ｍｍ長さの直線のスクラッチ疵を付加した。なお、塗膜欠陥としてスクラッチを付加することは、試験による評価の促進性を目的としており、事前実験にて、スクラッチの有無による、鋼種・塗装種の優位順や相対的な腐食割合の評価には影響しないことを確認している。
【００６１】
腐食試験は３種類の試験を実施した。第一の試験方法は、実船のバラストタンクの上甲板裏や船側外板（非没水部）、上甲板に相当する腐食環境を模擬した（３５℃、５％ＮａＣｌ溶液噴霧、２Ｈｒ）→（６０℃、２５％ＲＨ、４Ｈｒ）→（５０℃、９５％ＲＨ、２Ｈｒ）を１サイクルとする試験を最大で１０９５サイクル行った（これを腐食試験Ａとする）。ここで、ＲＨは相対湿度を意味する。耐食性の評価項目は、相対塗膜膨れ面積率、相対腐食減量と相対最大板厚減少量とした。相対塗膜膨れ面積率は、表３−１に示す比較例Ｙ１（従来鋼に相当）の塗膜膨れ面積を１００％とした場合の相対値である。相対腐食減量は、表３−１に示す比較例Ｙ１（従来鋼に相当）の腐食減量を１００％とした場合の相対値であり、相対最大板厚減少量とは、同様にＹ１の最大板厚減少量を１００％とした場合の相対値である。
【００６２】
第二の腐食試験方法は、実船のバラストタンクで海水に没水する側壁部に相当する腐食環境を模擬した、海水浸漬（５０℃人工海水浸漬）７日間→乾湿繰り返し（６０℃、２５％ＲＨ、４Ｈｒ）→（５０℃、９５％ＲＨ、２Ｈｒ）７日間を１サイクルとする試験を５２サイクル行った（これを腐食試験Ｂとする）。評価方法は、第一の腐食試験と同様の項目に対しておこなった。
【００６３】
第三の腐食試験方法は、海水に常に接触する船底部やバラストタンク底面部に相当する腐食環境を模擬した、海水浸漬試験（５０℃人工海水浸漬）を１年間行った（これを腐食試験Ｃとする）。なお、本試験に関しては、「電気防食有り」と「電気防食無し」の２種の試験を行っており、「電気防食有り」では、試験片にリード線を介して犠牲アノード合金を取付けた試験片を用いた。結果は表３−２に示す通りである。
【００６４】
なお、相対腐食減量と相対最大板厚減少量は、腐食試験後に試験片表面に残存している塗膜と錆を完全に除去したのちに、腐食減量および板厚減少量を測定している。
【００６５】
腐食試験の結果を、表３−１、表３−２に示す。
【００６６】
実施例のうち、本発明の要件を満足している本発明例Ｘ１〜Ｘ３２は全て、相対塗膜膨れ面積率、相対腐食減量および相対最大板厚減少量の特性について、比較例のＹ１と比較して、いずれも４０％未満まで大幅に低減している。このことから、本発明で得られた船舶用鋼材は優れた塗装耐食性を発揮することが明らかである。
【００６７】
【表３−１】
【００６８】
【表３−２】
【００６９】
なお、本結果は、上塗り塗膜がエポキシ系樹脂のものであるが、上塗り塗料がアクリル系、フタル酸系、フッ素系樹脂のどれをもちいても、耐食鋼材とジンクプライマーの効果で支配されるため、各試験水準の相対順位付けはかわらないことを確認している。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の技術は、船舶用鋼材に限られるものではなく、海水腐食環境下において塗装耐食性を求められる部材用途に適用でき、更に、橋梁や建築物などの鋼構造物で塩分（飛来塩分等）が多い腐食環境の厳しい分野で用いられる鋼材にも適用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、鋼材の化学組成が、
Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｐ：０．０３％以下
Ｓ：０．０１％以下
Ａｌ：０．００５〜０．３％
Ｎ：０．００８％以下を含有し、
さらに、
Ｍｏ：０．００５〜３．０％
Ｗ：０．００５〜３．０％
Ｃｕ：０．００５〜２．０％
Ｃｒ：０．００５〜５．０％
Ｎｉ：０．００５〜５．０％
Ｓｂ：０．００５〜１．０％
Ｓｎ：０．００５〜１．０％
Ｖ：０．００１〜０．５％
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％
のうちから選ばれる１種以上の元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記鋼材の表面にジンクプライマーが塗装してなり、さらに、該ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含有し、さらに、前記鋼材と前記ジンクプライマーとに共通の元素成分を含有している場合、前記鋼材中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＸとし、前記ジンクプライマー中の顔料中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＹとした場合、以下の関係を有することを特徴とする塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
Ｘ＜０．５％ の場合、０．１≦Ｙ≦１０ｇ／ｍ２
０．５％≦Ｘ＜１．０％ の場合、０．０５≦Ｙ≦５ｇ／ｍ２
１．０％≦Ｘ の場合、０．０１≦Ｙ≦１ｇ／ｍ２
【請求項２】
前記鋼材が、さらに、
Ｎｂ：０．００１〜０．２％
Ｔｉ：０．００２〜０．２％
Ｚｒ：０．００１〜０．５％
Ｂ：０．０００２〜０．００５％
Ｔａ：０．００５〜０．５％
Ｔｅ：０．００５〜０．５％
Ｃｏ：０．００５〜０．５％
の１種以上を含有することを特徴とする、請求項１に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項３】
前記鋼材が、さらに、
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％
ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％
Ｙ：０．０００１〜０．１％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項４】
前記鋼材が、さらに、
Ｓｅ：０．００５〜０．５％
Ｐｂ：０．００５〜０．５％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項５】
前記ジンクプライマーに含有される亜鉛末が２．０〜３０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項６】
さらに、前記ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含み、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの量の合計が０．０１〜１０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、請求項５に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項７】
前記ジンクプライマー塗膜層の表面に、さらにエポキシ樹脂系塗膜を有することを特徴とする請求項６に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項１】
質量％で、鋼材の化学組成が、
Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｐ：０．０３％以下
Ｓ：０．０１％以下
Ａｌ：０．００５〜０．３％
Ｎ：０．００８％以下を含有し、
さらに、
Ｍｏ：０．００５〜３．０％
Ｗ：０．００５〜３．０％
Ｃｕ：０．００５〜２．０％
Ｃｒ：０．００５〜５．０％
Ｎｉ：０．００５〜５．０％
Ｓｂ：０．００５〜１．０％
Ｓｎ：０．００５〜１．０％
Ｖ：０．００１〜０．５％
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％
のうちから選ばれる１種以上の元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記鋼材の表面にジンクプライマーが塗装してなり、さらに、該ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含有し、さらに、前記鋼材と前記ジンクプライマーとに共通の元素成分を含有している場合、前記鋼材中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＸとし、前記ジンクプライマー中の顔料中のＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの元素成分の合計量をＹとした場合、以下の関係を有することを特徴とする塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
Ｘ＜０．５％ の場合、０．１≦Ｙ≦１０ｇ／ｍ２
０．５％≦Ｘ＜１．０％ の場合、０．０５≦Ｙ≦５ｇ／ｍ２
１．０％≦Ｘ の場合、０．０１≦Ｙ≦１ｇ／ｍ２
【請求項２】
前記鋼材が、さらに、
Ｎｂ：０．００１〜０．２％
Ｔｉ：０．００２〜０．２％
Ｚｒ：０．００１〜０．５％
Ｂ：０．０００２〜０．００５％
Ｔａ：０．００５〜０．５％
Ｔｅ：０．００５〜０．５％
Ｃｏ：０．００５〜０．５％
の１種以上を含有することを特徴とする、請求項１に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項３】
前記鋼材が、さらに、
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％
ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％
Ｙ：０．０００１〜０．１％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項４】
前記鋼材が、さらに、
Ｓｅ：０．００５〜０．５％
Ｐｂ：０．００５〜０．５％
のうちから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項５】
前記ジンクプライマーに含有される亜鉛末が２．０〜３０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項６】
さらに、前記ジンクプライマーにＰ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇのうちから選ばれる１種以上を含む顔料のうちから選ばれる１種以上を含み、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｇの量の合計が０．０１〜１０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、請求項５に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項７】
前記ジンクプライマー塗膜層の表面に、さらにエポキシ樹脂系塗膜を有することを特徴とする請求項６に記載の塗装耐食性に優れた船舶用鋼材。
【公開番号】特開２０１２−９２４０４（Ｐ２０１２−９２４０４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１６７４（Ｐ２０１０−２４１６７４）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【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２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【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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