(57)【要約】【課題】電気的絶縁や完全な環境遮断を施さなくても異種金属接触腐食を安価で効果的に抑止できる鉄鋼材あるいはアルミニウム材を金属母材とする表面処理金属材及び及びその表面処理金属材を備えた異材接合体を提供する。【解決手段】本発明に係る表面処理金属材１は、鉄鋼材又はアルミニウム材で形成された金属母材２の表面に防食層３を備える。前記防食層３は、安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールからなる群より選択される１種または２種以上の物質を０．００１〜１ｇ／ｍ2 含む。前記安息香酸塩あるいはグルタミン酸塩としては、カリウム塩、ナトリウム塩又はアンモニウム塩のいずれかの塩が好ましい。また、本発明に係る異材接合体は、少なくとも一方の材料として前記表面処理金属材１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼材よりも腐食電位が卑である相手金属材と接合するための表面処理金属材であって、
前記鉄鋼材で形成された金属母材と、前記金属母材の表面に形成された防食層とを備え、
前記防食層は安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールからなる群より選択される１種または２種以上の物質を０．００１〜１ｇ／ｍ2 含む、異種金属接触腐食に対する耐食性に優れた表面処理金属材。
【請求項２】
前記防食層を形成する安息香酸塩あるいはグルタミン酸塩が、カリウム塩、ナトリウム塩又はアンモニウム塩のいずれかである、請求項１に記載した表面処理金属材。
【請求項３】
前記金属母材は、少なくとも一方の表面にＺｎを４０質量％以上含有する亜鉛含有めっき層が被覆された亜鉛含有めっき鉄鋼材であって、前記亜鉛含有めっき層の付着量が１〜１５０ｇ／ｍ2 とされ、前記亜鉛含有めっき層の上に前記防食層が形成された、請求項１又は２に記載した表面処理金属材。
【請求項４】
自動車部材用の素材として用いられる、請求項１から３のいずれか１項に記載した表面処理金属材。
【請求項５】
純アルミニウム材あるいはアルミニウム合金材よりも腐食電位が貴である相手金属材と接合するための表面処理金属材であって、
前記純アルミニウム材あるいはアルミニウム合金材で形成された金属母材と、前記金属母材の表面に形成された防食層とを備え、
前記防食層は安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールからなる群より選択される１種または２種以上の物質を０．００１〜１ｇ／ｍ2 含む、異種金属接触腐食に対する耐食性に優れた表面処理金属材。
【請求項６】
前記防食層を形成する安息香酸塩あるいはグルタミン酸塩が、カリウム塩、ナトリウム塩又はアンモニウム塩のいずれかである、請求項５に記載した表面処理金属材。
【請求項７】
自動車部材用の素材として用いられる、請求項５又は６に記載した表面処理金属材。
【請求項８】
表面処理金属材と、前記表面処理金属材に部分的に接合された相手金属材を備え、
前記表面処理金属材は請求項１から３のいずれか１項に記載された表面処理金属材であり、前記相手金属材は前記表面処理金属材の金属母材よりも腐食電位が卑である卑的金属材であり、
前記表面処理金属材の防食層側に前記相手金属材が隣接して配置され、前記表面処理金属材の金属母材と前記相手金属材とが電気的に導通した状態で接合された、異材接合体。
【請求項９】
前記卑的金属材が純アルミニウム材、アルミニウム合金材、マグネシウム合金材又は亜鉛合金材のいずれかである、請求項８に記載された異材接合体。
【請求項１０】
表面処理金属材と、前記表面処理金属材に部分的に接合された相手金属材を備え、
前記表面処理金属材は請求項５又は６に記載された表面処理金属材であり、前記相手金属材は前記表面処理金属材の金属母材よりも腐食電位が貴である貴的金属材であり、
前記表面処理金属材の防食層側に前記相手金属材が隣接して配置され、前記表面処理金属材の金属母材と前記相手金属材とが電気的に導通した状態で接合された、異材接合体。
【請求項１１】
前記貴的金属材がアルミニウム合金材又は鉄鋼材のいずれかである、請求項１０に記載された異材接合体。
【請求項１２】
第１表面処理金属材と、前記第１表面処理金属材に部分的に接合された第２表面処理金属材を備え、
前記第１表面処理金属材は請求項１から３のいずれか１項に記載された表面処理金属材であり、前記第２表面処理金属材は請求項５又は６に記載された表面処理金属材であり、
前記第１表面処理金属材の防食層側に前記第２表面処理金属材の防食層が接触または対向するように隣接して配置され、前記第１表面処理金属材の金属母材と前記第２表面処理金属材の金属母材とが電気的に導通した状態で接合された、異材接合体。
【請求項１３】
自動車部材用の素材として用いられる、請求項８から１２のいずれか１項に記載した異材接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、鉄道車両などの輸送機分野、機械分野、土木建築プラント分野、エレクトロニクス分野等において、異種金属と接触させた状態で接合される鉄鋼材あるいはアルミニウム合金材などの表面処理金属材及びその表面処理金属材を備えた異材接合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や鉄道車両などの輸送分野を始めとして、鉄鋼材とアルミニウム合金材との組み合わせなど、異種の金属材を接触させた状態で、溶接などにより部分的に接合一体化した部材・部品を用いる要望が高揚している。しかしながら、異種の金属材を接触させた場合には、異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）が発生するケースが多いことが知られている。異種金属接触腐食は、腐食電位が卑な金属材がアノード、貴な金属材がカソードとなって電池を構成し、卑な金属材の方の腐食が促進される現象である。例えば、鉄鋼材とアルミニウム合金材とを接触させた場合には、アルミニウム合金材の腐食が促進される。その場合の腐食速度は、アルミニウム合金材を単独で使用する場合よりも極めて大きくなって、早期に穴あきなどの損傷を引き起こす。従って、異種の金属材を接触させた部材・部品を用いる場合には、このような異種金属接触腐食を防止する必要がある。
【０００３】
異種金属接触腐食を防止する方法としては、異種の金属材の間に絶縁物を介して電気的に絶縁することが有効である。しかし、この方法は、構造上や製造上の制約があって困難な場合が多いし、異種金属間の接合強度の面で優位な溶接による接合には適用できないという問題がある。
【０００４】
一方、腐食の進行に必須である水分が異種金属の接触部分に入らないように環境を遮断することも異種金属接触腐食防止方法として有効である。例えば、特開昭６０−５８２７２号公報（特許文献１）には、選択的アニオン透過膜と選択的カチオン透過膜の塗料を重ね塗りする方法などの塗装方法が提案されている。また、塗装による環境遮断と絶縁との両者を利用する方法も知られている。例えば、特開平６−１３６２９５号公報（特許文献２）には二硫化モリブデンを塗料中に添加することが提案されている。しかし、塗膜といえども幾分は水分を透過することや、屋外にて使用する場合には紫外線劣化や傷付きなどによる塗膜破壊などが生じて、異種金属接触部分への水分の侵入を長期間にわたって完全に防ぐことは現実的に困難である。
【０００５】
また、構造面から異種金属接触腐食を防止する技術も提案されている。例えば、特開２００１−１１６６５号公報（特許文献３）には、アルミニウム基複合材と鉄鋼材との間にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金材を介在させることにより、両材料間の異種金属接触腐食を効果的に防止することが提案されている。
【０００６】
一方、金属材料の腐食を防止する技術として、当該金属材が曝される腐食環境に少量ないし微量添加して、その腐食性を低減する薬剤（防食剤、腐食抑制剤、インヒビターなどと呼ばれる。）が知られている。一般的に良く知られているインヒビターとしては、非特許文献１に記載されているように、脱酸素剤として作用して腐食反応に必要な酸素を除去して腐食性を低減させる亜硫酸塩やヒドラジン、金属材の表面に炭酸カルシウムの沈殿被膜を形成して保護性を高めるカルシウムイオン、鉄鋼材の表面を不働態化して防食性に寄与するモリブデン酸塩、電気陰性度の大きなＮ、Ｏなどの元素を含んだ極性基が金属材の表面に吸着することにより防食効果を発現する吸着皮膜形成型インヒビター（アミン類、アニリンなど）、金属の溶解で生じた金属イオンと反応して金属材の表面に安定なキレート化合物を形成して防食効果を発現する沈殿皮膜形成型インヒビター（ベンゾトリアゾール、チオグリコール酸類など）、金属材の表面に酸化皮膜を形成するカルボン酸類などを挙げることができる。
【０００７】
上記のようなインヒビターの知見をベースとして、インヒビターを用いた異種金属接触腐食の防止方法としては、亜硝酸系インヒビターやオキシアニオン系インヒビターの使用が特開平４−１６０１６９号公報（特許文献４）に記載されている。しかしながら、このようなインヒビターは炭素系鉄鋼材よりも腐食電位が貴であるステンレス鋼材もしくはチタン材と炭素系鉄鋼材の接触腐食抑制には有効であるが、鉄鋼材よりも腐食電位が卑なアルミニウム材と鉄鋼材との接触腐食の抑制には適用できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−５８２７２号公報
【特許文献２】特開平６−１３６２９５号公報
【特許文献３】特開２００１−１１６６５号公報
【特許文献４】特開平４−１６０１６９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】腐食防食協会編集：防食技術便覧、１９８６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、電気的絶縁や完全な環境遮断を施さなくても異種金属接触腐食を安価で効果的に抑止できる鉄鋼材あるいはアルミニウム合金材などを金属母材とする表面処理金属材及びその表面処理金属材を備えた異材接合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述のように、異種金属接触腐食は、卑な金属材がアノード、貴な金属材がカソードとなって電池を形成し、卑な金属材の方の腐食が促進される現象であり、卑な金属材はアノード側に分極された状態で腐食が進行する。本発明者は異種金属接触腐食の抑制について調査したところ、異種金属接触腐食は単独の場合と異なった電位状態で腐食が進行するため、通常知られている鉄鋼材やアルミニウム合金材などに対する防食剤では十分な防食効果が得られなかった。そこで、異種金属接触腐食に有効な防食剤を鋭意検討した結果、安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールを単独で、あるいは複合して異種の金属材の接触部表面に付着させることによって、顕著な防食効果が得られることを知見し、この知見を基に本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明に係る表面処理金属材は、鉄鋼材又は純アルミニウム材あるいはアルミニウム合金材（以下、純アルミニウム材及びアルミニウム合金材の両者をまとめて「アルミニウム材」という。）で形成された金属母材と、その表面に被覆された防食層を備え、前記防食層は安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールからなる群より選択される１種または２種以上の物質を０．００１〜１ｇ／ｍ2 含むものである。
【００１３】
上記表面処理金属材によると、安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールからなる群より選択される１種または２種以上の物質を０．００１〜１ｇ／ｍ2 含む防食層が形成されるため、表面処理金属材の金属母材と相手金属材との内、腐食電位が卑になり、アノード側に分極される金属材の表面に前記物質が作用して、酸化皮膜または沈殿被膜のいずれか、あるいはこれらの混合膜を形成して、卑な金属材の溶解速度を減少させることができる。例えば、表面処理金属材の金属母材が鉄鋼材の場合は前記鉄鋼材より腐食電位が卑になる相手金属材の表面に、また表面処理金属材の金属母材がアルミニウム材の場合で、相手金属材が前記アルミニウム材より腐食電位が貴になるものの場合は前記アルミニウム材の表面に酸化皮膜等が形成されて異種金属接触腐食が抑制される。さらに前記物質は、接触する金属材の電位差を小さくする作用も有する。このため、酸化皮膜等の形成効果との相乗作用により、接触した異種の金属材の間の腐食電流、ひいては異種金属接触腐食を効果的に抑制することができる。
【００１４】
上記表面処理金属材において、前記防食層を形成する安息香酸塩あるいはグルタミン酸塩としては、カリウム塩、ナトリウム塩又はアンモニウム塩のいずれかの塩が好ましい。これらのいずれかの塩で防食層を形成することにより、卑側の金属材の溶解速度の減少効果をより大きくすることができる。この理由は、カリウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩はカルシウム塩などの他の塩に比べて水に溶解しやすいため、より均質な酸化皮膜または沈殿被膜を形成することができるからである。
【００１５】
前記表面処理金属材において、前記金属母材を構成する鉄鋼材としては、少なくとも一方の表面に亜鉛含有めっき層が被覆された亜鉛含有めっき鉄鋼材を用いることができる。この場合、前記防食層は亜鉛含有めっき層の上に形成される。前記亜鉛含有めっき層はＺｎを４０％以上含有することが好ましく、またその付着量は１〜１５０ｇ／ｍ2 が好ましい。前記亜鉛含有めっき鉄鋼材を金属母材とすることにより、亜鉛含有めっき層が被覆されていない鉄鋼材よりも卑な相手金属材が接触したときの電位差をより小さくして、亜鉛含有めっき層と本発明に係る防食層との相乗効果により、異種金属接触による腐食速度をより低下させることができる。
【００１６】
一方、本発明に係る異材接合体は、表面処理金属材と、前記表面処理金属材に部分的に接合された相手金属材を備える。前記表面処理金属材は上記の本発明に係る表面処理金属材が用いられる。前記相手金属材は、前記表面処理金属材の金属母材が鉄鋼材の場合、その鉄鋼材よりも腐食電位が卑である卑的金属材が用いられる。また、前記表面処理金属材の金属母材がアルミニウム材の場合、そのアルミニウム材よりも腐食電位が貴である貴的金属材が用いられる。そして、前記表面処理金属材の防食層側に前記相手金属材が隣接して配置され、前記表面処理金属材の金属母材と前記相手金属材とが電気的に導通した状態で接合される。
【００１７】
この異材接合体によると、異材接合体の一方が本発明に係る表面処理金属材で形成されるので、表面処理金属材の金属母材と相手金属材の内、他方に対して卑の金属材は前記表面処理金属材の防食層により接触腐食が生じ難くなり、防食性、耐久性に優れた構造体を提供することができる。
【００１８】
上記異材接合体において、前記卑的金属材として用いる金属材は特に限定されないが、例えばアルミニウム材、マグネシウム合金材又は亜鉛合金材を用いることができる。また、上記異材接合体において、前記貴的金属材として用いる金属材は特に限定されないが、例えばアルミニウム材又は鉄鋼材を用いることができる。
【００１９】
また、本発明に係る他の異材接合体は、第１表面処理金属材と、前記第１表面処理金属材に部分的に接合された第２表面処理金属材を備える。前記第１表面処理金属材は、上記本発明に係る金属母材が鉄鋼材の表面処理金属材が用いられ、前記第２表面処理金属材は上記本発明に係る金属母材がアルミニウム材の表面処理金属材が用いられる。そして、前記第１表面処理金属材の防食層側に第２表面処理金属材の防食層が接触または対向するように隣接して配置され、前記第１表面処理金属材の第１金属母材と第２表面処理金属材の第２金属母材とが電気的に導通した状態で接合される。
【００２０】
この他の異材接合体によれば、第１表面処理金属材の金属母材を構成する鉄鋼材に対して、腐食電位が卑である、第２表面処理金属材の金属母材を構成するアルミニウム材は第１、第２表面処理金属材の２重の防食層により接触腐食が防止されるので、優れた防食性、耐久性が得られる。
【００２１】
本発明に係る上記表面処理金属材及び異材接合体は、接触腐食に対する防食性、耐久性に優れるので、自動車部材用の素材として好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る表面処理金属材によれば、鉄鋼材あるいはアルミニウム材で形成された金属母材の表面に安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールからなる群より選択される１種または２種以上の物質を０．００１〜１ｇ／ｍ2 含む防食層が形成される。このため、前記防食層を形成する物質が前記金属母材あるいは当該表面処理金属材と接合される相手金属材の内、腐食電位が卑側の金属材すなわちアノード側に分極される金属材の表面に作用して、酸化皮膜、沈殿被膜あるいはこれらの混合膜を形成して、前記相手金属材あるいは金属母材の溶解速度を減少させることができる。また、本発明に係る異材接合体は、前記表面処理金属材を備えるので、表面処理金属材の金属母材と相手金属材の内、卑側の金属材の接触腐食が前記表面処理金属材の防食層により好適に防止される。このため、本発明によれば、異材接触腐食に対する防食性、耐久性に優れた表面処理金属材、異材接合体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る表面処理金属材の部分断面模式図である。
【図２】第１実施形態に係る異材接合体の部分断面模式図である。
【図３】第２実施形態に係る異材接合体の部分断面模式図である。
【図４】第３実施形態に係る異材接合体の部分断面模式図である。
【図５】腐食試験用組立体を示す断面説明図である。
【図６】図５におけるＣ線断面矢視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係る表面処理金属材を図面を参照して説明する。実施形態に係る表面処理金属材１は、図１に示すように、金属母材２の表面に防食層３が被覆されている。図例では、防食層３は金属母材２の片面のみを被覆するように形成されているが、両面に形成するようにしてもよい。
【００２５】
前記防食層３は安息香酸塩、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、キノリノールからなる群より選択される１種または２種以上の物質で形成される。また、前記防食層３を形成する安息香酸塩、グルタミン酸塩は、それぞれカリウム塩、ナトリウム塩又はアンモニウム塩のいずれかとすることが好ましい。これらの塩は、カルシウム塩などの他の塩に比べて水に溶解し易いため、より均質な酸化皮膜、沈殿被膜を形成することができる。このため、表面処理金属材１の金属母材２と、表面処理金属材１の防食層３側に隣接配置される相手金属材の内、卑側の金属材の溶解速度の減少効果をより大きくすることができる。
【００２６】
前記グルタミン酸には２種の光学異性体（Ｌ体、Ｄ体）が存在する。いずれも異種金属接触腐食に対する防食効果は同等であるが、一般的に入手しやすいＬ体の塩が推奨される。またアニシジンには、オルト（ｏ−）、メタ（ｍ−）、パラ（ｐ−）の３種の異性体が存在する。これらの異性体はいずれも同等の防食効果を有するが、コスト面からｐ−アニシジンが推奨される。キノリノールには、２−キノリノール、６−キノリノール、８−キノリノールなどが存在し、これらはいずれも同等の防食効果を有するが、安全性の観点から有害性少ない２−キノリノールが推奨される。
【００２７】
前記防食層３において、上記物質の付着量は合計で０．００１〜１ｇ／ｍ2 とするのがよい。０．００１ｇ／ｍ2 未満の場合には、表面処理金属材と相手金属材との接触部において、水分の侵入などにより形成された溶液中の物質濃度が低くなるので、表面処理金属材の金属母材と相手金属材との関係で決まる卑側の金属材の表面に形成される酸化皮膜、沈殿被膜あるいはこれらの混合膜の防食作用が不十分となり、十分な防食特性が得られない。また、付着量が１ｇ／ｍ2 を超えると、防食特性は飽和し、また表面処理金属材に接触した状態で相手金属材を溶接する際の溶接性などに悪影響を及ぼす可能性がある。従って、付着量は０．００１〜１ｇ／ｍ2 とするのがよく、より好ましい下限は０．００５ｇ／ｍ2 であり、より好ましい上限は０．９ｇ／ｍ2 である。
【００２８】
前記防食層３は、前記各種の物質を金属母材に付着させることにより形成することができる。各種物質の付着方法としては、特に限定されず、各種物質を適当な溶媒と混合した溶液を用いて、適宜の塗布方法により塗布すればよい。塗布方法としては、例えば、浸漬塗装、スプレー塗装、シャワーコート、ロールコート、刷毛塗装を採ることができる。
【００２９】
前記金属母材２としては、鉄鋼材あるいはアルミニウム材が用いられる。前記鉄鋼材としては、鋼板用鋼材、機械構造用鋼材などの通常の鋼材のほか、後述する亜鉛含有めっき鉄鋼材などの各種鉄鋼材を用いることができる。またその形態も冷延鋼板や熱延鋼板などの板状、Ｃ形、Ｈ形、Ｉ形などの各種の形態を採ることができる。また、前記アルミニウム材としては、純アルミニウム材や、Ａｌ−Ｍｎ系合金材、Ａｌ−Ｍｇ系合金材、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金材、Ａｌ−Ｓｉ系合金材などの各種のアルミニウム合金材を用いることができる。前記金属母材２を構成する鉄鋼材やアルミニウム材は、無垢の金属材でもよいが、少なくとも防食層の形成側に適宜の表面処理などを施したものでもよい。
【００３０】
前記金属母材２として、少なくとも一方の表面（防食層を被覆する側の表面）に亜鉛含有めっき層が被覆された亜鉛含有めっき鉄鋼材を用いることができる。この場合、前記亜鉛含有めっき層中のＺｎの含有量は４０質量％以上とするのが好ましい。前記亜鉛含有めっき鉄鋼材を金属母材とする表面処理金属材を用いることにより、鉄鋼材よりも卑な金属材が接触したときの電位差をより小さくして、亜鉛含有めっき層と前記防食層との相乗効果により、異種金属接触による腐食速度をより低下させることができる。亜鉛含有めっき層中のＺｎが４０質量％に満たない場合には電位差の縮小効果が小さくなり、腐食速度の低減効果が減少するようになる。
【００３１】
前記亜鉛含有めっき層は、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっきのほか、Ｚｎ−Ａｌめっき、Ｚｎ−Ｆｅめっき、Ｚｎ−Ｎｉめっき、Ｚｎ−Ｃｒめっき、Ｚｎ−ＭｇめっきなどのＺｎを含む２元系以上の合金めっきを用いて形成することができる。また、亜鉛含有めっき層中に金属酸化物やポリマーなどを分散させた分散めっき、例えば、ＳｉＯ2 を分散させたＺｎめっきなどを用いることができる。また異種の亜鉛含有めっき層を２層以上積層させた複層めっきを適用してもよい。
【００３２】
また、前記亜鉛含有めっきの付着量は１〜１５０ｇ／ｍ2 とするのがよい。亜鉛含有めっき付着量が片面で１ｇ／ｍ2 に満たない場合、電位差の縮小効果が小さいため、腐食速度の低減が不十分である。また、亜鉛含有めっき付着量が片面で１５０ｇ／ｍ2 を超えた場合、異種金属接触腐食に対する耐食性の向上効果は飽和する。このような理由から、亜鉛含有めっき付着量は片面で１〜１５０ｇ／ｍ2 が好ましい。亜鉛含有めっき付着量のより好ましい下限は片面で３ｇ／ｍ2 であり、より好ましい上限は７０ｇ／ｍ2 である。
【００３３】
次に、本発明の異材接合体の第１実施形態を図２を参照して説明する。なお、第１実施形態の異材接合体６において、図１に示した表面処理金属材１と同部材は同符号を付して説明を簡略あるいは省略する。
【００３４】
第１実施形態に係る異材接合体６は、表面処理金属材１と、前記表面処理金属材１の防食層３の表面に接触するように相手金属材４が隣接配置されている。前記表面処理金属材１の金属母材２と相手金属材３とは溶接部７によって部分的に接合されており、この溶接部７を介して両者は電気的に導通した状態となっている。図例では、表面処理金属材１の金属母材２と相手金属材３とは溶接により部分的に接合されているが、部分接合方法としては、溶接のほか、ろう付けあるいは拡散接合でもよく、さらには図中の二点鎖線で示すようにリベット８やボルトなどの金属製の機械的連結部材を用いてもよい。もっとも、接合強度確保や信頼性の観点からは、アーク溶接やスポット溶接などの溶接が推奨される。
【００３５】
前記表面処理金属材１の金属母材２として鉄鋼材を用いた場合、相手金属材４としては前記金属母材２を形成する鉄鋼材よりも腐食電位が卑である卑的金属材が用いられる。前記卑的金属材としては、例えばアルミニウム材、マグネシウム合金材、亜鉛合金材を用いることができる。
【００３６】
また、前記表面処理金属材１の金属母材２としてアルミニウム材を用いた場合、相手金属材４としては前記金属母材２を形成するアルミニウム材よりも腐食電位が貴である貴的金属材が用いられる。前記貴的金属材としては、例えば金属母材よりも貴のアルミニウム材、各種鉄鋼材を用いることができる。
【００３７】
この異材接合体６によると、一方の表面処理金属材１の金属母材２と相手金属材４とが電気的に導通した状態で接合され、表面処理金属材１と相手金属材４との間に水分が侵入しても、前記金属母材２と相手金属材４の内、腐食電位が卑となる側の金属材すなわちアノード側に分極される金属材の表面に前記防食層３を形成する物質が作用して、酸化皮膜または沈殿皮膜あるいはこれらの混合膜が卑側の金属材の表面に形成されるので、その金属材の溶解が抑制され、接触腐食が生じ難くなり、異材接合体６の防食性、耐久性が向上する。
【００３８】
次に、第２実施形態に係る異材接合体６Ａを、図３を参照して説明する。なお、図２に示した第１実施形態に係る異材接合体６と同部材は同符号を付して説明を省略することとし、相違点を中心に説明する。
【００３９】
第２実施形態に係る異材接合体６Ａは、表面処理金属材１に相手金属材４が隣接配置され、さらにその上に外側金属材５が隣接配置されており、これらが図例ではリベット８によって互いに連結されている。前記相手金属材４は、表面処理金属材１と外側金属材５との間に設けられた中間金属材ともいえるものであり、表面処理金属材１の防食層３と外側金属材５とに接触状態で配置されている。前記表面処理金属材１の金属母材２は前記リベット８を介して相手金属材４及び外側金属材５と電気的に導通状態となっている。なお、図例では接合方法としてリベットを用いたが、ボルトなどの連結部材を用いてもよく、あるいは溶接などを用いて各金属材同士を部分的に接合してもよい。
【００４０】
この第２実施形態の場合においても、表面処理金属材１の金属母材２と相手金属材４との接触腐食を効果的に防止することができる。もっとも、前記外側金属材５としては、相手金属材４との間で接触腐食が生じないように、両者は腐食電位が同じか、近似した材質のものを用いることが好ましい。
【００４１】
次に、第３実施形態に係る異材接合体６Ｂを、図４を参照して説明する。この異材接合体６Ｂは、第１実施形態の異材接合体６の相手金属材４として、他の表面処理金属材（図１の実施形態と同様のもの）が用いられたものであり、第１表面処理金属材１Ａとこれに隣接配置された第２表面処理金属材１Ｂを備える。第１表面処理金属材１Ａの防食層３Ａと第２表面処理金属材１Ｂの防食層３Ｂとが接触するように隣接配置され、第１表面処理金属材１Ａの金属母材２Ａと第２表面処理金属材１Ｂの金属部材２Ｂとが図例ではリベット８により部分的に接合され、第１金属母材２Ａと第２金属母材２Ｂとが電気的に導通した状態となっている。なお、図例では接合方法としてリベットを用いたが、ボルトなどの連結部材を用いてもよく、あるいは溶接などを用いて部分的に接合してもよい。
【００４２】
前記異材接合体６Ｂにおいて、第１表面処理金属材１Ａの金属母材２Ａは、鉄鋼材（亜鉛含有めっき鉄鋼材を含む。）で形成され、他方の第２表面処理金属材１Ｂの金属母材２Ｂは、アルミニウム材で形成されている。
【００４３】
第３実施形態に係る異材接合体６Ｂでは、第１金属母材２Ａと第２金属母材２Ｂの内、腐食電位が卑側となる第２金属母材２Ｂのアルミニウム材は、第１表面処理金属材１Ａの防食層２Ａと第２表面処理金属材１Ｂの防食層２Ｂとの２重の防食層により接触腐食が防止されるので、優れた防食性、耐久性が得られる。
【００４４】
また、第３実施形態に係る異材接合体６Ｂにおいて、第１，第２表面処理金属材１Ａ，１Ｂの間に中間金属材を隣接配置することができる。中間金属材は表面処理金属材１Ａ，１Ｂの金属母材２Ａ，２Ｂの腐食電位に対して貴、卑のいずれの材質でもよい。この場合、第１表面処理金属材１Ａと中間金属材、中間金属材と第２表面処理金属材１Ｂとは、それぞれ第１実施形態にかかる異材接合体６とみなすことができる。
【００４５】
次に、本発明に係る表面処理金属材及び異材接合体について具体的実施例を挙げて説明するが、本発明はかかる実施例によって限定的に解釈されるものではない。
【実施例】
【００４６】
［供試材の作製］
下記表１，表２に示すように、金属母材の素材として、冷延鋼板、各種めっき鋼板、各種のアルミニウム材、マグネシウム合金材、亜鉛合金材の板（厚さ１．２〜３．０ｍｍ）を準備した。それらの素材から５００×５００ｍｍの原板を採取し、一部を除き、後述するように、浸漬法により同表に示した各種の物質からなる防食層を被覆形成した表面処理金属材を製造し、これを供試材とした。なお、表２において、アルミニウム材、マグネシウム合金材及び亜鉛合金材の番号は、それぞれＪＩＳＨ４０００：１９９９年、ＪＩＳＨ４２０１：２００５年及びＪＩＳＨ５３０１：１９９０年にて規定されている合金番号を示す。
【００４７】
前記防食層は、前記原板をアセトン洗浄した後、各種の物質とイオン交換水との混合液に室温下で適当な時間浸漬し、引き上げて乾燥させることにより形成された。混合液への浸漬時には、添加物質が均一に前記原板に付着するように、混合液をマグネティックスターラーにより撹拌した。混合液から原板を引き上げ、乾燥後、浸漬前後の重量増加量を添加物質の付着量とした。表１及び表２には単位面積当たりの付着量も併せて示した。このようにして所定の物質が付着した原板から１５０×７０ｍｍの試験材を切り出して、下記の腐食試験に供した。同様に、防食層を形成しなかった金属母材についても、同寸法の試験材を作製した。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
【表２】
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【００５０】
［腐食試験方法］
表１および表２に示した試験材から表３の組み合わせとなるように２種を選び、図５及び図６に示すように、腐食試験用組立体の試料を準備し、これを用いてＪＡＳＯＭ６０９１−９１に規定されている方法に準じて複合サイクル腐食試験（ＣＣＴ）を行った。
【００５１】
前記腐食試験用組立体は、以下の要領で作製した。まず、一方の試験材Ａと他方の試験材Ｂの両端部に幅３０mm、長さ７０mm、厚さ０．３mmのテフロンシート（「テフロン」は登録商標です。）１１を挟んで、防食層を形成した面同士が向き合うように重ね合わせ、導電性テープ１２により固定し、両試験材の導通を確保して組み立てた。次に、組み立てた組立体に対して、試験材Ａ，Ｂの隙間１３を除き、他の部分をテフロンテープ及びシリコンシーラントで被覆した。
【００５２】
腐食試験は以下の要領で行った。前記腐食試験用組立体に対して、２ｈｒの塩水噴霧過程、その後、４ｈｒの乾燥過程、その後、２ｈｒの湿潤過程を１サイクル（合計８ｈｒ）として３０サイクル行った。前記塩水噴霧過程では温度３５℃において５％ＮａＣｌ水溶液を組立体に噴霧し、試験材Ａ，Ｂの隙間１３にＮａＣｌ溶液が浸入するようにした。前記乾燥過程では温度６０℃、相対湿度２５％ＲＨの下で乾燥した。前記湿潤過程では温度５０℃、相対湿度９８％ＲＨの下で保持した。各過程間の移行時間は１０分間とした。
【００５３】
試料の腐食試験用組立体は、試験材の組み合わせごとにそれぞれ３組準備された。各試料毎に腐食試験を行い、試験終了後、腐食試験用組立体を解体し、接触によって腐食が促進される、金属母材が卑な側の試験材（表３の試験材Ｂ）の方の侵食深さを測定した。そして３組の中で最も深いものを「最大侵食深さ」とした。なお、侵食深さ測定前に、腐食生成物を次の方法で除去した。母材が鉄鋼材のものについては、８０℃に加温した１０％クエン酸水素二アンモニウム水溶液中に浸漬して、腐食生成物を除去した。母材がアルミニウム材のものについては、室温の２０％硝酸中に浸漬して腐食生成物を除去した。母材がマグネシウム合金材および亜鉛合金材については、室温の３０％クロム酸水溶液中に浸漬して、腐食生成物を除去した。
【００５４】
［試験結果］
複合サイクル腐食試験の結果、得られた最大侵食深さを表３に併せて示す。表３には、防食性の評価結果も示した。防食性評価は、母材が鉄鋼材とアルミニウム材とを組合わせた試料（No. １〜３３、３８〜５５、５９〜６３）についてはNo. １の最大侵食深さを基準値として、また鉄鋼材とマグネシウム合金材とを組合わせた試料（No. ３４，３５）あるいは鉄鋼材と亜鉛合金材とを組合わせた試料（No. ３６，３７）についてはNo. ３４、No. ３６の最大侵食深さを基準値として、またアルミニウム材とアルミニウム材とを組合わせた試料（No. ５６〜５８）についてはNo. ５６の最大侵食深さを基準値として、それぞれ試料の最大深さが基準値の４／５以上では不可（×）、３／５以上，４／５未満では不十分（△）、２／５以上，３／５未満では良い（○）、１／５以上，２／５未満では優れる（◎）、１／５未満では非常に優れる（◎◎）とした。
【００５５】
【表３】
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【００５６】
表３より、以下の結果が得られた。比較例に係る試料No. １は、共に防食層を有しない冷延鋼板の試験材（Ｎ１）とＡ１−Ｍｇ−Ｓｉ合金板の試験材（Ｌ５）との組み合わせであるが、最大侵食深さ４０μm を超える侵食がＬ５側に認められた。また比較例に係る試料No. ２は、共に防食層を有しない合金化溶融亜鉛めっき鋼板の試験材（Ｎ５）と前記Ｌ５との組み合わせであるが、この組み合わせも同様に深さ４０μmを超える侵食がＬ５側に認められた。また、試料No. ３は一般的に知られている防食剤であるベンゾトリアゾールを塗布した冷延鋼板の試験材（Ｎ７）と前記Ｌ５との組み合わせであり、またNo. ４は本発明の物質付着量が規定値に満たない試験材と前記Ｌ５との組み合わせであるが、試料No. ３およびNo. ４はともにＬ５側の最大侵食深さはやや小さくなるが、耐食性が不十分である。
【００５７】
これに対して、発明例に係る試料（No. ５〜No. ３３）は、いずれも試験材Ａとして鉄鋼材に防食層を形成した例であり、いずれも最大侵食深さは試料No. １やNo. ２の場合に比して１／２以下に低下しており、有効な防食効果が認められた。
【００５８】
また、試料No. ３４およびNo. ３６は、それぞれ防食層を有しない合金化溶融亜鉛めっき鋼板とマグネシウム合金板あるいは亜鉛合金板の試験材を組み合わせた場合であるが、両者とも１００μmを超える侵食が認められた。これに対して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板に防食層を形成させた試験材を用いた試料No. ３５およびNo. ３７は、マグネシウム合金板および亜鉛合金板の最大侵食深さがそれぞれNo. ３４あるいはNo. ３６の２／５未満に低下しており、優れた防食効果が認められた。
【００５９】
さらに、試料No. ３９〜No. ５５は、所定量の防食層を形成したアルミニウム材の試験材と防食層を有しない鉄鋼材の試験材とを接触させた例であるが、いずれもアルミニウム材の最大侵食深さは１／２以下に抑制された。また、試験材Ａ，Ｂの母材が共にアルミニウム材の試料No. ５６〜No. ５８の場合、一方あるいは両方を防食層を形成した試験材とすることにより、優れた防食効果が得られた。特に共に防食層を備えた試験材を用いたNo. ５８では、共に防食層を有しないNo. ５６に比して最大侵食深さが１／４程度に低下した。同様に、共に防食層を形成した試験材の試料No. ５９〜No. ６３は、最大侵食深さが試料Ｎｏ．１やＮｏ．２の１／５未満と顕著な防食効果が認められた。
【００６０】
また、試験材Ａとして安息香酸カルシウムを冷延鋼板に付着させた試料No. ５と同アンモニウムを付着させた試料No. １７との比較から、カルシウム塩よりもアンモニウム塩の方が最大侵食深さは小さく、防食効果は大きいことが分かる。同様に、試験材ＡとしてＬ−グルタミン酸カルシウムを冷延鋼板に付着させた試料No. ６と同ナトリウムを付着させたNo. １８との比較から、カルシウム塩よりもナトリウム塩の方が最大侵食深さは小さく、防食効果は大きいことが分かる。同様に、試験材Ａとして安息香酸カルシウムあるいは安息香酸マグネシウムを合金化溶融亜鉛めっき鋼板に付着させた試料No. １７あるいはNo. １８よりも、ナトリウム塩あるいはカリウム塩を合金化溶融亜鉛めっき鋼板に付着させた試料No. ２４やNo. ３１の方が最大侵食深さは小さく、防食効果は大きいことが分かる。こららの例から明らかなように、安息香酸塩およびＬ−グルタミン酸塩を防食層として形成する場合には、カリウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩が好ましい。
【００６１】
また、金属母材としてめっき層が被覆された鋼板を用いる場合、母材に同じ安息香酸ナトリウムを付着させた場合でも、試験材Ａが溶融アルミニウムめっき鋼板の試料No. １２に比べて、試験材Ａとして溶融Ｚｎ−Ａｌめっき鋼板（Ｚｎ：４５％）を用いた試料No. ３０あるいは合金化溶融亜鉛めっき鋼板（Ｚｎ：９０％）を用いた試料No. ２４の方が最大侵食深さが大きく抑制される傾向にあり、めっき層にはＺｎが４０％以上含有されることが好ましいことが分かる。
【００６２】
以上のとおり、本発明に係る表面処理金属材はいずれも接触腐食に対する防食特性に優れており、異種金属と接触させた状態で用いられる鉄鋼材あるいはアルミニウム材を母材とする表面処理金属材として好適であり、それらを用いた異材接合体についても接触腐食に対する防食特性に優れる。
【符号の説明】
【００６３】
１  表面処理金属材、  １Ａ  第１表面処理金属材、  １Ｂ  第２表面処理金属材
２，２Ａ，２Ｂ  金属母材
３，３Ａ，３Ｂ  防食層
４  相手金属材
６，６Ａ，６Ｂ  異材接合体
【図１】
2010242195.tif 000006
【図２】
2010242195.tif 000007
【図３】
2010242195.tif 000008
【図４】
2010242195.tif 000009
【図５】
2010242195.tif 000010
【図６】
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