JP7853615B2 - Method and apparatus for forming a protective coating - Google Patents
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Description
本開示は、保護被膜形成方法および保護被膜形成装置に関する。This disclosure relates to a method for forming a protective coating and an apparatus for forming a protective coating.
亜鉛は鉄よりも腐食速度が遅いことから亜鉛めっき、亜鉛合金めっき、亜鉛合金ダイキャストなどが防食に広く使われている。亜鉛は腐食すると保護性の錆び（保護皮膜）が形成され、その後の腐食を抑制するという優れた機能を有している。Because zinc corrodes more slowly than iron, zinc plating, zinc alloy plating, and zinc alloy die casting are widely used for corrosion protection. Zinc has the excellent property of forming a protective rust (protective film) when it corrodes, which inhibits subsequent corrosion.
亜鉛めっきは、マイルドな環境における大気腐食では4.4-8.0 g/m2/年(0.6～1.1μｍ/年)程度の腐食速度、海岸地帯では19.6 g/m2/年(2.8μｍ/年)程度の腐食速度であると報告されているが（非特許文献1、２）、海岸エリアで強風時には直接海水飛沫がかかるような過酷な環境においてはより急速に腐食が進行する。 While it has been reported that zinc plating corrodes at a rate of approximately 4.4–8.0 g/ m² /year (0.6–1.1 μm/year) in mild atmospheric environments and approximately 19.6 g/ m² /year (2.8 μm/year) in coastal areas (Non-patent documents 1, 2), corrosion progresses much more rapidly in harsh environments such as coastal areas where seawater spray directly hits the surface during strong winds.
より良質な亜鉛の保護皮膜を形成し、腐食速度を低下させることで、亜鉛めっき、亜鉛合金めっき、亜鉛合金ダイキャストなどがなされた構造物をより長寿命にすることができる。亜鉛の腐食速度を低下させるために、アルミニウム、マグネシウム等の他の金属との合金を作る技術も普及しているが、合金は亜鉛単独に比べてコストがかかる。By forming a higher-quality zinc protective film and reducing the corrosion rate, structures that are zinc-plated, zinc alloy-plated, or zinc alloy die-cast can have a longer lifespan. While techniques for creating alloys with other metals such as aluminum and magnesium are becoming widespread to reduce the corrosion rate of zinc, alloys are more expensive than zinc alone.
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、亜鉛を主成分とした材料の腐食速度を低減可能な技術を提供することを目的とする。This disclosure is made in view of the above circumstances and aims to provide a technology capable of reducing the corrosion rate of materials mainly composed of zinc.
本開示の一態様の保護被膜形成方法は、海水に、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解して水溶液を生成し、前記水溶液を、亜鉛を主成分とした材料に噴霧して前記材料に保護皮膜を形成する。A protective coating formation method according to one aspect of the present disclosure involves dissolving at least one of a sulfate and a basic salt in seawater to produce an aqueous solution, and spraying the aqueous solution onto a material mainly composed of zinc to form a protective coating on the material.
本開示の一態様の保護被膜形成装置は、海水に、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解した水溶液を貯蔵する貯蔵部と、亜鉛を主成分とした材料に保護被膜を形成するために、前記材料に前記水溶液を噴霧する噴霧部と、を備え、前記貯蔵部は、前記海水と、前記硫酸塩および前記塩基性塩の少なくとも一種とを撹拌する撹拌部を備える。A protective coating forming apparatus according to one aspect of the present disclosure comprises a storage unit for storing an aqueous solution obtained by dissolving at least one of a sulfate and a basic salt in seawater, and a spraying unit for spraying the aqueous solution onto a material mainly composed of zinc in order to form a protective coating on the material, wherein the storage unit comprises a stirring unit for stirring the seawater and at least one of the sulfate and the basic salt.
本開示の一態様の保護被膜形成装置は、海水を貯蔵する第１貯蔵部と、水を貯蔵する第２貯蔵部と、第１貯蔵部の海水と、第２貯蔵部の水とが所定の割合で供給された混合液を保持する混合部と、前記混合液と、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種とを撹拌し、前記混合液に硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解させた水溶液を生成する撹拌部と、亜鉛を主成分とした材料に前記水溶液を噴霧する噴霧部と、を備える。A protective coating forming apparatus according to one aspect of the present disclosure comprises: a first storage section for storing seawater; a second storage section for storing water; a mixing section for holding a mixture of seawater from the first storage section and water from the second storage section supplied in a predetermined ratio; a stirring section for stirring the mixture with at least one of a sulfate and a basic salt to produce an aqueous solution in which at least one of the sulfate and basic salt is dissolved in the mixture; and a spraying section for spraying the aqueous solution onto a material mainly composed of zinc.
本開示によれば、亜鉛を主成分とした材料の腐食を軽減可能な技術を提供することができる。This disclosure provides a technology that can reduce the corrosion of materials primarily composed of zinc.
以下、本開示の実施形態について、図面を用いて説明する。The embodiments of this disclosure will be described below with reference to the drawings.
＜保護被膜の生成方法＞
本開示の本実施形態では、海水に、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解して水溶液を生成し、前記水溶液を、亜鉛を主成分とした材料に噴霧して前記材料に保護皮膜を形成する。
<Method for generating a protective coating>
In this embodiment of the disclosure, an aqueous solution is produced by dissolving at least one of a sulfate and a basic salt in seawater, and the aqueous solution is sprayed onto a material mainly composed of zinc to form a protective film on the material.
まず、実施形態に係る水溶液について説明する。本実施形態の水溶液は、海水に、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解したものである。海水は、塩化ナトリウムを主成分とした人工海水でもよい。海水は、水で希釈してもよい。First, the aqueous solution according to this embodiment will be described. The aqueous solution in this embodiment is prepared by dissolving at least one of a sulfate and a basic salt in seawater. The seawater may be artificial seawater mainly composed of sodium chloride. The seawater may be diluted with water.
通常、飛来塩分で海水が大気腐食する場合、亜鉛の腐食生成物において、gordaite以外の腐食生成物の割合が多い皮膜が形成されるため、その後の腐食の進行を抑制する効果が低い。gordaiteは、亜鉛が腐食する際に生成される物質であり、防食性が高く、その後の腐食の進行を抑制する効果が得られる。Normally, when seawater is corroded by airborne salt, a film is formed on zinc where corrosion products other than gordaite make up a large proportion of the corrosion products, resulting in a low effectiveness in suppressing subsequent corrosion. Gordaite is a substance produced when zinc corrodes, and it has high corrosion resistance, effectively suppressing subsequent corrosion.
本実施形態では、亜鉛を主成分とした材料に、前処理としてこのような水溶液をあらかじめ噴霧しておくことで、亜鉛を主成分とした材料の表面にgordaiteが多い良質な保護皮膜を形成する。この保護被膜をあらかじめ形成しておくことで、亜鉛を主成分とした材料の後の腐食の進行を抑制することができる。In this embodiment, a high-quality protective film rich in gordite is formed on the surface of a zinc-based material by pre-spraying such an aqueous solution as a pre-treatment. By pre-forming this protective film, the subsequent progression of corrosion of the zinc-based material can be suppressed.
具体的には、保護性の高いgordaiteは、通常は亜鉛めっき製品を海岸エリアに設置した後、海塩粒子による腐食により析出されるが、gordaite以外の保護性のそれほど高くない別の腐食生成物も多く析出される。本実施形態では、gordaiteの割合を多く、効率的に析出させる水溶液を噴霧して、海塩粒子による腐食よりもgordaiteの割合が多い保護皮膜を亜鉛めっき製品の表面にあらかじめ形成させておく。これにより、保護皮膜が形成された亜鉛めっき製品のその後の海塩粒子による腐食を抑制することができる。Specifically, while highly protective gordaite is typically deposited by corrosion from sea salt particles after zinc-plated products are installed in coastal areas, many other corrosion products with less protective properties also precipitate. In this embodiment, an aqueous solution that efficiently precipitates a high proportion of gordaite is sprayed to pre-form a protective film on the surface of the zinc-plated product with a higher proportion of gordaite than that caused by corrosion from sea salt particles. This suppresses subsequent corrosion of the zinc-plated product by sea salt particles after the protective film has been formed.
水溶液に海水のみを使用することも可能であるが、保護皮膜を形成させる際に過剰に亜鉛が腐食すること避けるために、海水を水で希釈することが望ましい。すなわち、海水と水とを混合した混合液を用いることが望ましい。腐食速度を低下させるために、海水は、水で２～１０倍に希釈するのが好ましく、４～８倍に希釈するのがより好ましい。後述する実験例では、海水を６倍に希釈した。While it is possible to use only seawater in the aqueous solution, it is preferable to dilute the seawater with water to avoid excessive zinc corrosion during the formation of the protective film. In other words, it is preferable to use a mixture of seawater and water. To reduce the corrosion rate, it is preferable to dilute the seawater with water 2 to 10 times, and more preferably 4 to 8 times. In the experimental example described later, the seawater was diluted 6 times.
本実施形態では、このような海水に硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解して水溶液を生成する。この水溶液を用いることで、多種類の亜鉛の腐食生成物の中でも、特に保護性の高いgordaite（NaZn4(SO4)(OH)6Cl・6H2O）を、意図的に多く析出させる。 In this embodiment, an aqueous solution is prepared by dissolving at least one of a sulfate and a basic salt in such seawater. By using this aqueous solution, a particularly protective form of gordaite (NaZn 4 (SO 4 )(OH) 6 Cl・6H 2 O) is intentionally precipitated in large quantities among the various zinc corrosion products.
塩化物イオンおよびナトリウムイオンは、塩化ナトリウムを含む海水から供給される。
硫酸イオンと、水酸化物イオンは海水にも含まれているので、海水で亜鉛が腐食しただけでもGoradaiteは析出するが、海水の硫酸イオンと水酸化物イオンの含有量は少ない。本実施形態では、硫酸イオンを発生させる硫酸塩および／または水酸化物イオンを発生させる塩基性塩を海水に追加することで、より多くのGoradaiteを析出させて腐食を抑制することができる。
Chloride ions and sodium ions are supplied from seawater containing sodium chloride.
Since sulfate ions and hydroxide ions are also present in seawater, Goradaite will precipitate even if zinc simply corrodes in seawater; however, seawater contains low levels of sulfate and hydroxide ions. In this embodiment, by adding a sulfate that generates sulfate ions and/or a basic salt that generates hydroxide ions to seawater, more Goradaite can be precipitated and corrosion can be suppressed.
硫酸塩は、硫酸イオンを発生させる（供給する）物質であれば、何を用いてもよい。後述する実験例では、硫酸塩に水への溶解度が低い硫酸カルシウムを用いた。Any substance that generates (supplies) sulfate ions can be used as the sulfate. In the experimental example described later, calcium sulfate, which has low solubility in water, was used as the sulfate.
塩基性塩は、水溶液がアルカリ性を示す。塩基性塩には、例えば、炭酸塩、金属水酸化物、金属酸化物など、水酸化物イオンを発生させる物質を用いることができる。亜鉛は両性金属であり、高pH領域でも腐食が進む。このため、塩基性塩には、水への溶解度が低く、飽和溶液になってもpHが高くなりすぎない塩基性炭酸マグネシウムが好適である。ただし、pHが高くなりすぎないように、他の塩基性塩を少量用いても良い。後述する実験例では、塩基性塩に塩基性炭酸マグネシウムを用いた。 Basic salts produce alkaline solutions. Basic salts can include substances that generate hydroxide ions, such as carbonates, metal hydroxides, and metal oxides. Zinc is an amphoteric metal, and corrosion progresses even in high pH ranges. Therefore, basic magnesium carbonate, which has low solubility in water and does not cause the pH to become excessively high even in a saturated solution, is preferred as the basic salt. However, small amounts of other basic salts may be used to prevent the pH from becoming too high. In the experimental examples described later, basic magnesium carbonate was used as the basic salt.
水溶液に含まれる硫酸塩（例えば硫酸カルシウム）の濃度は、0.5以上5g/l以下が好ましい。水溶液に含まれる塩基性塩（例えば塩基性炭酸マグネシウム）の濃度は、塩基性炭酸マグネシウムの濃度は0.05g/L以上0.5g/l以下が好ましい。水溶液に溶解する以上の量を硫酸塩および塩基性塩を添加して撹拌し、この２つの塩の濃度は飽和させて用いても良い。後述する実験例では、硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウムの飽和溶液を用いた。The concentration of sulfate (e.g., calcium sulfate) in the aqueous solution is preferably between 0.5 g/L and 5 g/L. The concentration of basic salt (e.g., basic magnesium carbonate) in the aqueous solution is preferably between 0.05 g/L and 0.5 g/L. Alternatively, the sulfate and basic salts may be added in amounts greater than those that dissolve in the aqueous solution and stirred to saturate the solution. In the experimental examples described later, saturated solutions of calcium sulfate and basic magnesium carbonate were used.
＜実験例１＞
次に、本実施形態の実験例について説明する。
<Experimental Example 1>
Next, we will describe an experimental example of this embodiment.
海水と純水を１：６の体積比で混合した混合水に、溶け切らない量の塩基性炭酸マグネシウムおよび／または硫酸カルシウムの粉末を溶解（溶け切らない分は沈殿）させた複数の水溶液Ａ～Ｃを作成した。そして、この複数の水溶液をそれぞれ亜鉛板に噴霧（スプレー）し、乾燥させる作業を３回繰り返した。この作業を行う前に、亜鉛版の初期重量を測定しておく。Several aqueous solutions A to C were prepared by mixing seawater and pure water in a 1:6 volume ratio and dissolving an undissolved amount of basic magnesium carbonate and/or calcium sulfate powder in the mixture (the undissolved portion precipitated). Each of these solutions was then sprayed onto a zinc plate, and the drying process was repeated three times. The initial weight of the zinc plate was measured before this process.
水溶液Ａは、硫酸カルシウムと塩基性炭酸マグネシウムの両方を添加した水溶液である。水溶液Ｂは、硫酸カルシウムのみを添加したと水溶液である。水溶液Ｃは、塩基性炭酸マグネシウムのみを添加した水溶液である。比較例としての水溶液Ｄは、海水と純水を１：６の体積比で混合しただけの水溶液である。水溶液Ｄには、硫酸カルシウムと塩基性炭酸マグネシウムをいずれも添加されていない。Aqueous solution A is an aqueous solution to which both calcium sulfate and basic magnesium carbonate have been added. Aqueous solution B is an aqueous solution to which only calcium sulfate has been added. Aqueous solution C is an aqueous solution to which only basic magnesium carbonate has been added. Aqueous solution D, as a comparative example, is an aqueous solution to which seawater and pure water have been mixed in a volume ratio of 1:6. Neither calcium sulfate nor basic magnesium carbonate has been added to aqueous solution D.
各水溶液の噴霧および乾燥を繰り返した作業後の亜鉛板を、海岸線から10ｍの地点に1年間暴露し、その後回収した。回収した亜鉛板から腐食生成物を除去した後の重量を測定し、この除錆後の重量と初期重量との差から腐食速度を算出して比較した。ここでは、腐食速度を、比較例の水溶液Ｄの腐食速度を100とした場合の腐食速度に規格化した。After repeatedly spraying and drying each aqueous solution, zinc plates were exposed to a location 10 meters from the coastline for one year and then recovered. The weight of the recovered zinc plates after removing corrosion products was measured, and the corrosion rate was calculated and compared from the difference between the post-corrosion weight and the initial weight. Here, the corrosion rate was normalized to the corrosion rate of aqueous solution D in the comparative example, with the corrosion rate set to 100.
表１は、実験結果である、各水溶液の腐食速度（規格化後）を示すものである。Table 1 shows the experimental results, specifically the corrosion rates (after normalization) of each aqueous solution.
硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウムの両方を添加した水溶液Ａが、亜鉛の腐食速度を最も低下できていた。硫酸カルシウムのみを添加した水溶液Ｂと、塩基性炭酸マグネシウムのみを添加した水溶液Ｃも、硫酸カルシウムと塩基性炭酸マグネシウムのいずれも添加しない水溶液Ｄ（比較例）と比較して腐食速度を低下できていることがわかる。Aqueous solution A, containing both calcium sulfate and basic magnesium carbonate, showed the greatest reduction in the zinc corrosion rate. Aqueous solution B, containing only calcium sulfate, and aqueous solution C, containing only basic magnesium carbonate, also showed a reduction in corrosion rate compared to aqueous solution D (comparative example), which contained neither calcium sulfate nor basic magnesium carbonate.
このように、硫酸カルシウムまたは塩基性炭酸マグネシウムを用いた場合に効果が得られ、両方用いる場合にはより良好な結果が得られることがわかった。Thus, it was found that effects were obtained when using calcium sulfate or basic magnesium carbonate, and even better results were obtained when using both.
硫酸カルシウムは、gordaite析出に必要な硫酸イオンを供給するものである。塩基性炭酸マグネシウムは、gordaite析出に必要な水酸化イオンを供給するとともに、水溶液のpHを弱アルカリ性にする。これにより、本実施形態の水溶液は、両性金属である亜鉛が腐食しにくい条件に制御することができる。Calcium sulfate supplies the sulfate ions necessary for gordaite precipitation. Basic magnesium carbonate supplies hydroxide ions necessary for gordaite precipitation and also makes the pH of the aqueous solution weakly alkaline. As a result, the aqueous solution in this embodiment can be controlled to conditions that make the amphoteric metal zinc less susceptible to corrosion.
なお、gordaiteの化学式（NaZn4(SO4)(OH)6Cl・6H2O）からわかるように、硫酸カルシウム以外にも硫酸イオンを供給できる硫酸塩であれば、添加剤として好適に利用できる。塩基性炭酸マグネシウム以外にも、水酸化物イオンを供給して水溶液をアルカリ性にできる塩基性塩（例えば、炭酸塩、金属酸化物、金属水酸化物）であれば好適に利用できる。 Furthermore, as can be seen from the chemical formula of gordaite (NaZn 4 (SO 4 )(OH) 6 Cl・6H 2 O), any sulfate that can supply sulfate ions other than calcium sulfate can be suitably used as an additive. In addition to basic magnesium carbonate, any basic salt that can supply hydroxide ions and make the aqueous solution alkaline (e.g., carbonates, metal oxides, metal hydroxides) can be suitably used.
ただし、硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウム以外の硫酸塩および塩基性塩を使用する場合は、適量を水溶液に添加する必要がある。具体的には、硫酸塩は0.5～5g/l程度、添加する必要がある。塩基性塩は、水溶液のpHがpH12を超えないように添加する必要がある。硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウムの場合、常温での水への溶解度がそれぞれ2.4ｇ/Lおよび0.25g/Lで飽和溶液をそのまま使うことができるため、過剰な量の硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウムを投入しても問題ない。However, when using sulfates and basic salts other than calcium sulfate and basic magnesium carbonate, it is necessary to add an appropriate amount to the aqueous solution. Specifically, approximately 0.5 to 5 g/l of sulfate needs to be added. Basic salts should be added so that the pH of the aqueous solution does not exceed pH 12. In the case of calcium sulfate and basic magnesium carbonate, their solubility in water at room temperature is 2.4 g/L and 0.25 g/L, respectively, and saturated solutions can be used as is, so there is no problem even if an excess amount of calcium sulfate and basic magnesium carbonate is added.
例えば、過剰な量の硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウムを、あらかじめ後述する撹拌部に投入しておき、沈殿物が減ってきたら硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウムを補充するなどすれば、投入する粉末を計量する必要がないため、オペレーションを簡素化できる。これは他の硫酸塩や塩基にはない大きなメリットである。For example, by adding an excess amount of calcium sulfate and basic magnesium carbonate to the stirring section (described later) beforehand, and then replenishing the calcium sulfate and basic magnesium carbonate as the precipitate decreases, it becomes unnecessary to weigh the powders to be added, thus simplifying the operation. This is a significant advantage that other sulfates and bases do not have.
また、硫酸カルシウムおよび塩基性炭酸マグネシウムは、試薬グレードではなく工業用、または農業用のグレードを使っても問題ないため、調達コストが非常に低いという利点もある。Furthermore, since industrial or agricultural grades of calcium sulfate and basic magnesium carbonate can be used instead of reagent grade, there is the advantage of very low procurement costs.
実験例１では、純水を用いたが、雨水、水道水、井戸水、河川水、工業用水、農業用水など微量の不純物を含む水を用いてもよい。海水についても、塩化ナトリウムが主成分の塩を含む人工海水を用いてもよい。In Experimental Example 1, pure water was used, but water containing trace amounts of impurities, such as rainwater, tap water, well water, river water, industrial water, or agricultural water, may also be used. For seawater, artificial seawater containing salt primarily composed of sodium chloride may also be used.
なお、実験例１では、亜鉛板を用いた場合について説明しているが、亜鉛めっき、亜鉛合金めっき（亜鉛-アルミニウム合金めっき、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めっき、などめっきに用いる金属の主成分が亜鉛であるもの）、亜鉛合金ダイキャスト（合金に用いる金属の主成分が亜鉛であるもの）など、亜鉛が主成分の材料に対して良好な結果が得られることは容易に推測できる。Although Experimental Example 1 describes the case using a zinc plate, it can be easily inferred that good results can be obtained for materials where zinc is the main component, such as zinc plating, zinc alloy plating (zinc-aluminum alloy plating, zinc-aluminum-magnesium alloy plating, etc., where the main component of the metal used for plating is zinc), and zinc alloy die casting (where the main component of the metal used for the alloy is zinc).
＜保護被膜生成装置＞
次に、本実施形態の保護被膜生成装置について説明する。保護被膜生成装置は、上述した本実施形態の水溶液を生成し、亜鉛を主成分とした材料に前記水溶液を噴霧することで、前記材料の表面に良質な保護皮膜をあらかじめ形成させる装置である。
<Protective film generation device>
Next, the protective coating forming apparatus of this embodiment will be described. The protective coating forming apparatus is a device that generates the aqueous solution of this embodiment described above and sprays the aqueous solution onto a material mainly composed of zinc, thereby forming a high-quality protective coating on the surface of the material in advance.
図１は、第１実施例の保護被膜生成装置１の構成を示す図である。図示する保護皮膜形成装置１は、海水に、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解した水溶液を貯蔵するタンク部１０（貯蔵部）と、亜鉛を主成分とした材料３０に保護被膜を形成するために、前記材料に前記水溶液を噴霧するスプレー部２０（噴霧部）と、を備える。タンク部１０は、海水と、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を撹拌とする撹拌部１４を備える。Figure 1 shows the configuration of the protective film forming apparatus 1 of the first embodiment. The illustrated protective film forming apparatus 1 comprises a tank section 10 (storage section) for storing an aqueous solution obtained by dissolving at least one of sulfate and basic salt in seawater, and a spray section 20 (spraying section) for spraying the aqueous solution onto a material 30 mainly composed of zinc in order to form a protective film on the material. The tank section 10 includes a stirring section 14 for stirring seawater and at least one of sulfate and basic salt.
タンク部１０に、海水と、硫酸塩および／または塩基性塩とを供給する。海水を希釈するために、さらに水をタンク部１０に供給してもよい。撹拌部１４がこれらの材料を撹拌することで、粉末状の硫酸塩および／または塩基性塩が海水に溶解して本実施形態の水溶液が生成される。Seawater and sulfate and/or basic salt are supplied to the tank section 10. Further water may be supplied to the tank section 10 to dilute the seawater. The stirring section 14 stirs these materials, causing the powdered sulfate and/or basic salt to dissolve in the seawater, thereby producing the aqueous solution of this embodiment.
スプレー部２０は、タンク部１０内で生成された水溶液を、亜鉛を主成分とした材料３０に噴霧する。これにより、亜鉛を主成分とした材料３０の表面に良質な保護皮膜を形成させることができる。The spray unit 20 sprays the aqueous solution generated in the tank unit 10 onto the zinc-based material 30. This allows a high-quality protective film to be formed on the surface of the zinc-based material 30.
図２は、第２実施例の保護被膜生成装置１Ａの構成を示す図である。図示する保護被膜生成装置１Ａは、海水を貯蔵する海水タンク部１１（第１貯蔵部）と、水を貯蔵する水タンク部１２（第２貯蔵部）と、混合部１３と、撹拌部１４と、スプレー部２０（噴霧部）と、を備える。混合部１３は、海水タンク部１１の海水と、水タンク部１２の水とが所定の割合で供給された混合液を保持する。撹拌部１４は、混合液と、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種とを撹拌し、前記混合液に硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解させた水溶液を生成する。スプレー部２０は、亜鉛を主成分とした材料３０に生成した水溶液を噴霧する。Figure 2 shows the configuration of the protective coating generating apparatus 1A of the second embodiment. The illustrated protective coating generating apparatus 1A comprises a seawater tank section 11 (first storage section) for storing seawater, a water tank section 12 (second storage section) for storing water, a mixing section 13, a stirring section 14, and a spray section 20 (spraying section). The mixing section 13 holds a mixed liquid in which seawater from the seawater tank section 11 and water from the water tank section 12 are supplied in a predetermined ratio. The stirring section 14 stirs the mixed liquid with at least one of sulfate and basic salt to produce an aqueous solution in which at least one of sulfate and basic salt is dissolved in the mixed liquid. The spray section 20 sprays the produced aqueous solution onto a material 30 mainly composed of zinc.
海水タンク部１１に海水を入れ、水タンク部１２に水を入れ、撹拌部１４に硫酸塩および／または塩基性塩を入れる。混合部１３は、海水タンク部１１から供給される海水と、水タンク部１２から供給される水とが所定の割合で混合された混合液を保持する。撹拌部１４は、混合部１３に保持された混合液と、当該撹拌部１４に投入された硫酸塩および／または塩基性塩とを撹拌することで、粉末状の硫酸塩および／または塩基性塩を混合液に溶解させて本実施形態の水溶液を生成する。スプレー部２０は、生成された水溶液を、亜鉛を主成分とした材料３０に噴霧する。これにより、亜鉛を主成分とした材料３０の表面に良質な保護皮膜を形成させることができる。Seawater is placed in the seawater tank section 11, water is placed in the water tank section 12, and sulfate and/or basic salts are placed in the stirring section 14. The mixing section 13 holds a mixture of seawater supplied from the seawater tank section 11 and water supplied from the water tank section 12 in a predetermined ratio. The stirring section 14 stirs the mixture held in the mixing section 13 with the sulfate and/or basic salts added to the stirring section 14, thereby dissolving the powdered sulfate and/or basic salts in the mixture to produce the aqueous solution of this embodiment. The spray section 20 sprays the produced aqueous solution onto a material 30 mainly composed of zinc. This allows a high-quality protective film to be formed on the surface of the material 30 mainly composed of zinc.
図１の保護被膜生成装置１では、海水を水で希釈する場合、ユーザは、自分で海水と水とをそれぞれ計量して混合する必要がある。一方、図２の保護被膜生成装置１Ａでは、海水タンク部１１と、水タンク部１２と、混合部１３とを備えることで、混合部１３が所定の割合で海水および水を、海水タンク部１１および水タンク部１２から投入することで、海水と水の混合液を自動で生成することができる。In the protective coating generating device 1 shown in Figure 1, when diluting seawater with water, the user needs to measure and mix the seawater and water themselves. On the other hand, the protective coating generating device 1A shown in Figure 2 is equipped with a seawater tank section 11, a water tank section 12, and a mixing section 13. The mixing section 13 automatically generates a mixture of seawater and water by supplying seawater and water from the seawater tank section 11 and the water tank section 12 in a predetermined ratio.
図３は、図２の変形例１の保護被膜生成装置１Ｂの構成を示す図である。図示する保護被膜生成装置１Ｂは、図２の混合部１３と撹拌部１４を一体化した混合・撹拌部１５を有する。このように、混合部１３と撹拌部１４は、独立したものであっても、一体化したものであってもよい。Figure 3 shows the configuration of the protective coating generating apparatus 1B of modification 1 of Figure 2. The protective coating generating apparatus 1B shown has a mixing and stirring unit 15 that integrates the mixing unit 13 and stirring unit 14 of Figure 2. Thus, the mixing unit 13 and stirring unit 14 may be separate or integrated.
図４は、図２の変形例２の保護被膜生成装置１Ｃの構成を示す図である。図示する保護被膜生成装置１Ｃは、水タンク部１２の中に撹拌部１４を備える。Figure 4 shows the configuration of the protective coating generating apparatus 1C, which is a modified example 2 of Figure 2. The protective coating generating apparatus 1C shown in the figure is equipped with a stirring unit 14 inside the water tank 12.
硫酸塩および／または塩基性塩の粉末を溶解させるのは、海水と水との混合液でなくてもよい。図４では、水タンク１２と撹拌部１４とを一体化し、撹拌部１４は、水タンク１２の水と、硫酸塩および／または塩基性塩とを撹拌して、水タンク１２の水に硫酸塩および／または塩基性塩を溶解させる。この場合、混合部１３は、海水タンク部１１の海水と、水タンク部１２の硫酸塩および／または塩基性塩が溶解した水とを混合して本実施形態の水溶液を生成する。The solution used to dissolve the sulfate and/or basic salt powder does not necessarily have to be a mixture of seawater and water. In Figure 4, the water tank 12 and the stirring unit 14 are integrated, and the stirring unit 14 stirs the water in the water tank 12 with the sulfate and/or basic salt to dissolve the sulfate and/or basic salt in the water in the water tank 12. In this case, the mixing unit 13 mixes the seawater in the seawater tank 11 with the water in the water tank 12 in which the sulfate and/or basic salt has dissolved to produce the aqueous solution of this embodiment.
また、図５に示す変形例３の保護被膜生成装置１Ｄのように、海水タンク部１１の中に撹拌部１４を備えてもよい。図５では、海水タンク１１と撹拌部１４とを一体化し、撹拌部１４は、海水タンク１１の海水と、硫酸塩および／または塩基性塩とを撹拌して、海水タンク１１の海水に硫酸塩および／または塩基性塩を溶解させる。この場合、混合部１３は、海水タンク部１１の硫酸塩および／または塩基性塩が溶解した海水と、水タンク部１２の水とを混合して本実施形態の水溶液を生成する。Furthermore, as shown in the modified example 3 of the protective coating generating apparatus 1D in Figure 5, the seawater tank section 11 may be equipped with a stirring section 14. In Figure 5, the seawater tank 11 and the stirring section 14 are integrated, and the stirring section 14 stirs the seawater in the seawater tank 11 with sulfate and/or basic salt to dissolve the sulfate and/or basic salt in the seawater in the seawater tank 11. In this case, the mixing section 13 mixes the seawater in which the sulfate and/or basic salt has been dissolved in the seawater tank section 11 with the water in the water tank section 12 to produce the aqueous solution of this embodiment.
ただし、図４の保護被膜生成装置１Ｃのように、水タンク１２と撹拌部１４を一体化して、海水に含まれる塩化物イオンのモル数に対する、水タンク１２中の水に含まれる硫酸イオンのモル数を多くさせることが好ましい。そのため、図４のように、海水と、硫酸塩および／または塩基性塩を溶解させた水とを混合部１３で混合させる方が、良質な保護皮膜ができるため好ましい。However, as shown in the protective coating generating apparatus 1C in Figure 4, it is preferable to integrate the water tank 12 and the stirring unit 14 to increase the number of moles of sulfate ions in the water in the water tank 12 relative to the number of moles of chloride ions in the seawater. Therefore, as shown in Figure 4, it is preferable to mix seawater with water in which sulfate and/or basic salts have been dissolved in the mixing unit 13, as this produces a higher quality protective coating.
以上に説明したように、本実施形態の保護被膜生成および保護被膜生成装置によれば、低コストで亜鉛に良好な保護皮膜を形成できるようになる。具体的には、海水または海水と水の混合液に、硫酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウムなどの安価な添加剤を溶解しただけの水溶液を、前処理として亜鉛を主成分とする材料の表面にスプレーするだけで、簡単に良好な保護皮膜を前記材料の表面に付与できるという優れた効果が得られる。As described above, the protective film formation and protective film formation apparatus of this embodiment make it possible to form a good protective film on zinc at low cost. Specifically, by simply spraying an aqueous solution, which consists of seawater or a mixture of seawater and water with inexpensive additives such as calcium sulfate and basic magnesium carbonate, onto the surface of a material mainly composed of zinc as a pretreatment, an excellent effect can be obtained in which a good protective film can be easily applied to the surface of the material.
すなわち、この良質な保護被膜を形成することで、亜鉛を主成分とする材料におけるその後の腐食速度を大幅に低減することのでき、亜鉛を主成分とする材料を用いた屋外の構造物の長寿命化を実現することができる。In other words, by forming this high-quality protective coating, the subsequent corrosion rate of zinc-based materials can be significantly reduced, thereby extending the lifespan of outdoor structures made of zinc-based materials.
なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想内で、様々な変形および組み合わせが可能である。Furthermore, this disclosure is not limited to the embodiments described above, and various modifications and combinations are possible within the technical concept of this disclosure.
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ：保護被膜生成装置
１０：タンク部（貯蔵部）
１１：海水タンク部（第１貯蔵部）
１２：水タンク部（第２貯蔵部）
１３：混合部
１４；撹拌部
１５：混合・撹拌部
２０：スプレー部（噴霧部）
３０：亜鉛を主成分とする材料
1, 1A, 1B, 1C, 1D: Protective coating generating device 10: Tank section (storage section)
11: Seawater Tank Section (First Storage Section)
12: Water tank section (second storage section)
13: Mixing section 14: Stirring section 15: Mixing and stirring section 20: Spray section (atomizing section)
30: Materials with zinc as the main component
Claims (5)
前記水溶液を、亜鉛を主成分とした材料に噴霧して前記材料に保護皮膜を形成する
保護被膜形成方法。 Dissolve at least one of a sulfate and a basic salt in seawater to produce an aqueous solution.
A method for forming a protective film, comprising spraying the aforementioned aqueous solution onto a material mainly composed of zinc to form a protective film on the material.
請求項１に記載の保護被膜形成方法。 The method for forming a protective film according to claim 1, wherein the seawater is diluted with pure water.
前記塩基性塩は塩基性炭酸マグネシウムであり、前記水溶液における前記塩基性塩の濃度は0.05g/L以上度である
請求項１または２に記載の保護被膜形成方法。 The sulfate is calcium sulfate, and the concentration of the sulfate in the aqueous solution is 0.5 g/L or more.
The method for forming a protective film according to claim 1 or 2, wherein the basic salt is basic magnesium carbonate, and the concentration of the basic salt in the aqueous solution is 0.05 g/L or more.
亜鉛を主成分とした材料に保護被膜を形成するために、前記材料に前記水溶液を噴霧する噴霧部と、を備え、
前記貯蔵部は、前記海水と、前記硫酸塩および前記塩基性塩の少なくとも一種とを撹拌する撹拌部を備える
保護皮膜形成装置。 A storage section for storing an aqueous solution in which at least one of a sulfate and a basic salt is dissolved in seawater,
The apparatus comprises a spray unit for spraying the aqueous solution onto a material mainly composed of zinc in order to form a protective film on the material,
The protective film forming apparatus comprises a storage unit which includes a stirring unit for stirring the seawater with at least one of the sulfate and the basic salt.
水を貯蔵する第２貯蔵部と、
第１貯蔵部の海水と、第２貯蔵部の水とが所定の割合で供給された混合液を保持する混合部と、
前記混合液と、硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種とを撹拌し、前記混合液に硫酸塩および塩基性塩の少なくとも一種を溶解させた水溶液を生成する撹拌部と、
亜鉛を主成分とした材料に保護被膜を形成するために、前記材料に前記水溶液を噴霧する噴霧部と、を備える
保護皮膜形成装置。
The first storage section stores seawater,
A second storage section for storing water,
A mixing unit that holds a mixture of seawater from the first storage unit and water from the second storage unit supplied in a predetermined ratio,
A stirring unit stirs the aforementioned mixture with at least one of a sulfate and a basic salt to produce an aqueous solution in which at least one of the sulfate and the basic salt is dissolved in the mixture.
A protective coating forming apparatus comprising a spray unit for spraying the aqueous solution onto a material mainly composed of zinc, in order to form a protective coating on the material.
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