(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールを除去した鋼材の表面にジンクリッチプライマーを塗布してなる鋼材であって、前記鋼材が、
Ｃ：０．０１〜０．２０ｍａｓｓ％
Ｓｉ：０．０５〜０．５０ｍａｓｓ％
Ｍｎ：０．１０〜２．００ｍａｓｓ％
Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下
Ｓ：０．０１００ｍａｓｓ％以下
Ａｌ：０．００５〜０．１００ｍａｓｓ％
Ｎ：０．００１０〜０．００８０ｍａｓｓ％を含有し、さらに、
Ｍｏ：０．０００４〜０.００８５ｍａｓｓ％であり、さらに、
Ｗ：０．００５〜０．５００ｍａｓｓ％
Ｓｂ：０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％
Ｓｎ：０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％
Ｃｕ：０．００１〜１．０００ｍａｓｓ％
Ｃｒ：０．００１〜３．０００ｍａｓｓ％
のうちから選ばれる１種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
さらに下記（１）式で示すＡＣＰ値が６．７５未満を満足することを特徴とする耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
ＡＣＰ＝１０−（３＋１０×Ｗ＋７×Ｓｂ＋９×Ｓｎ）×（１＋０．０４×（Ｃｕ＋Ｃｒ））×（０．９−Ｎｉ−Ｍｏ）    （１）式
【請求項２】
前記鋼材に加えて、さらに、
Ｎｉ：０．１００ｍａｓｓ％以下
であることを特徴とする請求項１に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【請求項３】
前記鋼材に加えて、
Ｔｉ：０．００１〜０．０３０ｍａｓｓ％
Ｎｂ：０．００１〜０．０３０ｍａｓｓ％
Ｚｒ：０．００１〜０．１００ｍａｓｓ％および
Ｖ：０．００２〜０．２００ｍａｓｓ％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のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【請求項４】
前記鋼材に加えて
Ｂ：０．０００２〜０．００３０ｍａｓｓ％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耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【請求項５】
前記鋼材に加えて
Ｃａ：０．０００５〜０．００４０ｍａｓｓ％
ＲＥＭ：０．０００１〜０．１０００ｍａｓｓ％
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１００ｍａｓｓ％および
Ｙ：０．０００１〜０．１０００ｍａｓｓ％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１〜４のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【請求項６】
前記鋼材に加えて
Ｓｅ：０．０００５〜０．５０００ｍａｓｓ％
Ｔｅ：０．０００５〜０．５０００ｍａｓｓ％および
Ｃｏ：０．０１０〜０．５００ｍａｓｓ％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１〜５のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【請求項７】
前記ジンクリッチプライマーが、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇの顔料のうちから選ばれる１種以上を亜鉛末含有量に対して０．１〜３５ｍａｓｓ％の範囲で含有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【請求項８】
前記鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を塗装してなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【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の船舶用の鋼材、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用いて好適な耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材に関するものであり、バラストタンクの側壁面や底面等の海水浸漬環境に曝される部位に用いる船舶用鋼材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶は、厚鋼板や薄鋼板、形鋼、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、一次防錆としてジンクプライマーを塗布し、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、ジンクプライマーとエポキシ塗装の２層構造となっている。
【０００３】
船舶で最も腐食の激しい部位は、バラストタンクであるが、バラストタンクにおける塗膜劣化は、塗膜損傷部、塗膜ピンホール、塗膜薄膜部からの腐食進行に起因する。ジンクプライマー＋エポキシ塗装の２層構造部位では、船舶就航後から数年は、ジンクプライマーの作用により、腐食進行を低下させ、塗膜劣化も軽微になる。しかしながら、ジンクプライマーの塗装方法が完全ではない場合、数年の塗装耐食性を得ることなく、本来の耐食性を発揮する前に、塗膜膨れが始まり、就航直後から補修塗装が必要となってくる。そのため、プライマーと船舶用鋼材の組合せで、耐食性に優れた船舶用鋼材の開発が求められている。
【０００４】
船舶のバラストタンクは、積荷がない時には、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り、極めて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、エポキシ系塗料による防食塗膜と電気防食とが併用されている。
【０００５】
しかしながら、そ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る。
【０００６】
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については、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。しかしながら、バラストタンクの最上部付近、特に上甲板の裏側は、海水に浸からず、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、この部位は、太陽光によって鋼材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には、バラストタンク全体で、電気防食作用が機能しないため、残留付着塩分の作用によって、激しい腐食を受ける。
【０００７】
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）の約半分程度である。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。しかしながら、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。
【０００８】
そのため、補修塗装までの期間をできる限り延長でき、かつ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。
【０００９】
そこで、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させる技術が、幾つか提案されている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、Ｃ：０．２０ｍａｓｓ％以下の鋼に、耐食性改善元素としてＣｕ：０．０５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｗ：０．０１〜０．０５ｍａｓｓ％未満を添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【００１１】
また、特許文献２には、Ｃ：０．２０ｍａｓｓ％以下の鋼材に、耐食性改善元素としてＣｕ：０．０５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｗ：０．０５〜０．５ｍａｓｓ％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０．０１〜０．２ｍａｓｓ％添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【００１２】
さらに、特許文献３には、Ｃ：０．１５ｍａｓｓ％以下の鋼に、Ｃｕ：０．０５〜０．１５ｍａｓｓ％未満、Ｗ：０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を添加した耐食性低合金鋼が開示されている。
【００１３】
その他、特許文献４には、Ｃ：０．１５ｍａｓｓ％以下の鋼に、耐食性改善元素としてＰ：０．０３〜０．１０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．１〜１．０ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．１〜１．０ｍａｓｓ％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。
【００１４】
特許文献５には、Ｃ：０．１５ｍａｓｓ％以下の鋼に、耐食性改善元素としてＣｒ：０．２〜５ｍａｓｓ％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。
【００１５】
特許文献６には、Ｃ：０．１５ｍａｓｓ％以下の鋼に、耐食性改善元素としてＣｒ：０．２〜５ｍａｓｓ％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５０％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。
【００１６】
また、特許文献７には、Ｃ：０．１ｍａｓｓ％以下の鋼に、Ｃｒ：０．５〜３．５ｍａｓｓ％を添加することによって耐食性を向上させ、補修塗装などの保守費用を軽減する船舶用鋼材が開示されている。
【００１７】
特許文献８には、Ｃ：０．０１〜０．０２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｎｉ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％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材が開示されている。
【００１８】
さらに、特許文献９には、Ｃ：０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｃｕ：０．０１〜２．００ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１５０ｍａｓｓ％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および鉱炭石カーゴホールド等の使用環境において耐食性を向上させた船舶用鋼が開示されている。
【００１９】
特許文献１０には、Ｃ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％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。特許文献１１には、海水浸漬と湿潤を繰り返した環境下での使用される鋼材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【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】特開昭４８−５０９２４号公報
【特許文献４】特開平７−３４１９７号公報
【特許文献５】特開平７−３４１９６号公報
【特許文献６】特開平７−３４２７０号公報
【特許文献７】特開平７−３１０１４１号公報
【特許文献８】特開２００２−２６６０５２号公報
【特許文献９】特開２０００−１７３８１号公報
【特許文献１０】特開２００４−２０４３４４号公報
【特許文献１１】特開２００７−１９１７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記の特許文献１〜３では、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、したがって、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った。
【００２２】
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０．０３〜０．１０ｍａｓｓ％と比較的多量に添加しているため、溶接性および溶接部靱性の面から問題が残る。
【００２３】
さらに、特許文献５および６の鋼材はＣｒを０．２〜５ｍａｓｓ％、特許文献７の鋼材はＣｒを０．５〜３．５ｍａｓｓ％と比較的多く含有しているため、いずれも溶接性および溶接部靱性に問題がある他、製造コストが高くなるという問題があった。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った。
【００２４】
また、特許文献９の鋼材は、Ｍｇの添加を必須としているが、Ｍｇは製鋼歩留りが安定していないため、鋼材の機械的特性が安定しないという問題があった。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るため、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った。また、特許文献１１で開示の鋼材は、海水浸漬と乾湿環境の繰り返した環境での耐食性は不明であり、別途検討の必要があった。
【００２５】
さらに、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部材の耐食性を向上させるためには、鋼材の表面に塗装されるジンクプライマーと鋼材との組合せで、耐食性向上が必要となる。ジンクプライマー塗装鋼材は、ショットブラスト工程後の鋼材表面の清浄度が劣悪な場合、プライマーの本来の耐食性が発揮されず、清浄度に劣っている部分から腐食が進行し、最終的に腐食が広い領域にまで進行していくという問題があった。
【００２６】
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、優れた塗装耐食性を発揮して、補修塗装までの期間の延長が可能で、しかも補修塗装の作業軽減を図ることができる耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するため、海水浸漬環境と乾湿繰り返し環境が組み合わさった環境において、優れた耐食性を示す鋼材の開発に向けて鋭意研究を重ねた。バラストタンクの側壁面や底面等の場合、海水浸漬環境と乾湿繰り返し環境が組み合わさった環境のなかで、海水浸漬時間が占める割合は、一般に３０〜６０％程度が想定される。
【００２８】
これまで、バラストタンクの側壁面や底面等の海水浸漬＋乾湿繰り返しに曝される環境において、バラストタンク上甲板のような海水飛沫＋乾湿繰り返し環境に曝されて有効な塗装耐食性を発揮する耐食鋼を用いればよいと考えられていた。しかしながら、本発明者らの研究において、海水浸漬＋乾湿繰り返し環境と海水飛沫＋乾湿繰り返し環境とでは、鋼中への添加元素の効果には違いがあることを見出した。
【００２９】
その結果、大気腐食、海水飛沫環境、あるいは高塩分で乾湿が繰り返される環境等でこれまで耐食性に有効だと言われていたＭｏの添加が、バラストタンク側壁部のような海水浸漬環境と乾湿繰り返し環境が組み合わさった環境において、塗装耐食性にとって有害な元素であることを見出した。さらに、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｒの鋼への添加で塗装耐食性が向上し、それらとＭｏの添加量を適正範囲内でおさめ、さらに下記式で示すＡＣＰ値が６．７５未満を満足することで、さらなる塗装耐食性を有することを見出した。
ＡＣＰ＝１０−（３＋１０×Ｗ＋７×Ｓｂ＋９×Ｓｎ）×（１＋０．０４×（Ｃｕ＋Ｃｒ））×（０．９−Ｎｉ−Ｍｏ）    （１）
これに加えて、ジンクリッチプライマー中に特定元素を含有させることにより防錆性が補強され、塗装耐食性がいっそう向上することをも見出した。ここで、塗装耐食性とは、ジンクリッチプライマーとエポキシ塗料を塗布して表面に塗膜を形成した鋼材において、その表面に存在する塗膜欠陥部から発生する塗膜膨れを低減する性能をいう。
【００３０】
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．スケールを除去した鋼材の表面にジンクリッチプライマーを塗布してなる鋼材であって、前記鋼材が、Ｃ：０．０１〜０．２０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１０〜２．００ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１００ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１００ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００１０〜０．００８０ｍａｓｓ％を含有し、さらに、Ｍｏ：０．０１００ｍａｓｓ％以下であり、さらに、Ｗ：０．００５〜０．５００ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００１〜１．０００ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．００１〜３．０００ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種以上を含有し、さらに残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、さらに下記（１）式で示すＡＣＰ値が６．７５未満を満足することを特徴とする耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
ＡＣＰ＝１０−（３＋１０×Ｗ＋７×Ｓｂ＋９×Ｓｎ）×（１＋０．０４×（Ｃｕ＋Ｃｒ））×（０．９−Ｎｉ−Ｍｏ）    （１）
２．前記鋼材に加えて、さらに、Ｎｉ：０．１００ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする１に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
３．前記鋼材に加えて、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００１〜０．０３０ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１〜０．１００ｍａｓｓ％およびＶ：０．００２〜０．２００ｍａｓｓ％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のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
４．前記鋼材に加えて、Ｂ：０．０００２〜０．００３０ｍａｓｓ％を含有することを特徴とする１〜３のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
５．前記鋼材に加えて、Ｃａ：０．０００５〜０．００４０ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１０００ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１００ｍａｓｓ％およびＹ：０．０００１〜０．１０００ｍａｓｓ％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１〜４のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
６．前記鋼材に加えて、Ｓｅ：０．０００５〜０．５０００ｍａｓｓ％、Ｔｅ：０．０００５〜０．５０００ｍａｓｓ％およびＣｏ：０．０１０〜０．５００ｍａｓｓ％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１〜５のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
７．前記ジンクリッチプライマーが、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇの顔料のうちから選ばれる１種以上を亜鉛末含有量に対して０．１〜３５ｍａｓｓ％の範囲で含有することを特徴とする１〜６のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
８．前記鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を塗装してなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
【発明の効果】
【００３１】
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、補修塗装までの期間の延長化が図られ、しかも補修塗装の作業が軽減可能な耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明を具体的に説明する。
【００３３】
まず、本発明において、鋼材の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。
【００３４】
Ｃ：０．０１〜０．２０ｍａｓｓ％
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０．０１ｍａｓｓ％以上の含有を必要とする。一方、０．２０ｍａｓｓ％を超える含有は、溶接熱影響部の靱性を低下させる。よって、Ｃは０．０１〜０．２０ｍａｓｓ％の範囲とする。さらに、靭性低下を防ぐためには、好ましくは、０．０５〜０．１５ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００３５】
Ｓｉ：０．０５〜０．５０ｍａｓｓ％
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、本発明では０．０５ｍａｓｓ％以上を含有させる。しかしながら、０．５０ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼の靱性を劣化させるので、Ｓｉの上限は０．５０ｍａｓｓ％とする。
【００３６】
Ｍｎ：０．１０〜２．００ｍａｓｓ％
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、０．１０ｍａｓｓ％以上添加する。しかしながら、２．００ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼の靱性および溶接性を低下させるため、Ｍｎは２．００ｍａｓｓ％以下とする。
【００３７】
Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％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の含有量が０．０２５ｍａｓｓ％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。よって、Ｐは０．０２５ｍａｓｓ％以下とする。
【００３８】
Ｓ：０．０１００ｍａｓｓ％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、本発明では０．０１００ｍａｓｓ％以下に制限した。
【００３９】
Ａｌ：０．００５〜０．１００ｍａｓｓ％
Ａｌは脱酸剤として作用し、このためには０．００５ｍａｓｓ％以上の含有を必要とするが、０．１００ｍａｓｓ％を超える含有は溶接した場合に、溶接金属部の靱性を低下させる。よってＡｌは０．００５〜０．１００ｍａｓｓ％の範囲に制限した。
【００４０】
Ｎ：０．００１０〜０．００８０ｍａｓｓ％
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い。しかしながら、工業的には０．００１０ｍａｓｓ％未満に低減するのは難しい。一方、０．００８０ｍａｓｓ％を超えて含有させると靱性の著しい劣化を招く。よって本発明では、Ｎは０．００１０〜０．００８０ｍａｓｓ％の範囲に制限した。
【００４１】
Ｍｏ：０．０１００ｍａｓｓ％以下
Ｍｏは、一般的には耐食性元素であるが、本発明が狙いとする環境に適用した場合には、塗装耐食性を著しく低減させる元素である。Ｍｏは、鋼材から溶出し、ＭｏＯ４２−として存在し、鋼材に対してインヒビター作用を与える元素である。しかしながら、ＭｏＯ４２−は溶存酸素を酸化剤とし、金属表面に不動態皮膜を形成すると考えられているが、本環境のように海水浸漬、さらに塗膜が存在する状態では、鋼材表面まで十分な酸素が拡散されないことから、塗装耐食性に悪影響を与えていると、発明者らは推測している。塗装耐食性を考えた場合、可能な限り添加量を少なくする必要があるが、Ｍｏは焼き入れ性に優れる元素であるため、添加量の上限を０．０１００ｍａｓｓ％とした。
【００４２】
Ｗ：０．００５〜０．５００ｍａｓｓ％、  Ｓｂ：０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００１〜１．０００ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．００１〜３．０００ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種以上
Ｗは塗装耐食性に効果がある元素である。このＷの効果は、塗膜下でＷＯ３やＦｅＷＯ４皮膜を形成することで腐食を抑制するためである。この効果は、０．００５ｍａｓｓ％以上の含有で発現するが、０．５００ｍａｓｓ％を超える添加で溶接性や母材の靱性が低下するため、０．５００ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。そのため、Ｗは０．００５ｍａｓｓ％〜０．５００ｍａｓｓ％の範囲に制限した。
【００４３】
ＳｂおよびＳｎはいずれも耐塗膜膨れ性に効果がある。このＳｂ、Ｓｎの効果は、鋼材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、０．００１ｍａｓｓ％以上の含有で発現するが、０．３５０ｍａｓｓ％超えでは、母材靱性および溶接熱影響部靱性を劣化させるため、Ｓｂは０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％、Ｓｎは０．００１〜０．３５０ｍａｓｓ％の範囲に制限した。
【００４４】
ＣｕおよびＣｒはいずれも耐塗膜膨れ性に効果がある。このＣｕ、Ｃｒの効果は、塗膜下に生成する腐食生成物が緻密で保護性をもつことで、腐食を抑制するためである。この効果は、０．００１ｍａｓｓ％以上の含有で発現するが、添加量が多くなると溶接性や母材の靭性が低下する。そのため、Ｃｕは０．００１〜１．０００ｍａｓｓ％、Ｃｒは０．００１ｍａｓｓ％〜３．０００ｍａｓｓ％の範囲に制限した。
【００４５】
Ｎｉ：０．１００ｍａｓｓ％以下
Ｎｉは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、Ｎｉは、強度向上元素であるため、少量の添加は許される。そのため、Ｎｉは０．１００ｍａｓｓ％以下の範囲に制限した。
【００４６】
Ｔｉ：０．００１〜０．０３０ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００１〜０．０３０ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１〜０．１００ｍａｓｓ％、Ｖ：０．００２〜０．２００ｍａｓｓ％のうちから１種以上
Ｔｉ、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させることができる。このような効果を得るためには、Ｔｉは０．００１ｍａｓｓ％以上、Ｎｂは０．００１ｍａｓｓ％以上、  Ｚｒは０．００１ｍａｓｓ％以上、Ｖは０．００２ｍａｓｓ％以上含有させることが好ましい。しかしながら、Ｔｉは０．０３０ｍａｓｓ％を超えて、Ｎｂは０．０３０ｍａｓｓ％を超えて、Ｚｒは０．１００ｍａｓｓ％を超えて、Ｖは０．２００ｍａｓｓ％を超えて添加すると靱性が低下するため、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖはそれぞれ、上記の範囲で含有させることが好ましい。
【００４７】
Ｂ：０．０００２〜０．００３０ｍａｓｓ％
Ｂは鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有させることができる。上記の効果を得るためには、０．０００２ｍａｓｓ％以上含有させることが好ましいが、０．００３０ｍａｓｓ％を超えて添加すると靱性が劣化する。よって、Ｂは０．０００２〜０．００３０ｍａｓｓ％の範囲で含有させることが好ましい。
【００４８】
Ｃａ：０．０００５〜０．００４０ｍａｓｓ％  、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１０００ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１００ｍａｓｓ％、Ｙ：０．０００１〜０．１０００ｍａｓｓ％のうちから１種以上
Ｃａは、硫化物の形態を制御して鋼の靱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０．０００５ｍａｓｓ％含有することが必要である。しかし過度に添加すると、粗大な介在物を形成し母材の靱性を劣化させるので、添加量の上限を０．００４０ｍａｓｓ％とした。
ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙはいずれも溶接熱影響部の靱性向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果は、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙいずれも０．０００１ｍａｓｓ％以上の含有で得られるが、ＲＥＭは０．１０００ｍａｓｓ％を超えて、Ｍｇは０．０１００ｍａｓｓ％を超えて、Ｙは０．１０００ｍａｓｓ％を超えて含有させると、かえって靱性の低下を招くので、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙはそれぞれ、上記の範囲で含有させるのが好ましい。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。
【００４９】
Ｓｅ：０．０００５〜０．５０００ｍａｓｓ％、Ｔｅ：０．０００５〜０．５０００ｍａｓｓ％、Ｃｏ：０．０１０〜０．５００ｍａｓｓ％のうちから１種以上
Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｏは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果を得るためには、Ｓｅ、Ｔｅは０．０００５ｍａｓｓ％以上、Ｃｏは０．０１０ｍａｓｓ％以上含有させることが好ましいが、Ｓｅ、Ｔｅは０．５０００ｍａｓｓ％を超えて、Ｃｏは０．５００ｍａｓｓ％を超えて含有させると靱性や溶接性が劣化するため、上記の範囲で含有させることが好ましい。
【００５０】
鋼材上に塗布されるジンクリッチプライマーにＭｏ、Ｗ、Ｐ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇの顔料のうちから選ばれる１種以上を亜鉛末含有量に対して０．１〜３５ｍａｓｓ％
ジンクリッチプライマーのＺｎによる防錆性を補強する添加成分として、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇの顔料の添加が有効である。これらの顔料に含まれる金属元素の存在形態は、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、また、発生した錆中にこれらの顔料に起因する酸化物または鉄との複合酸化物を形成することで、塗膜膨れが抑制される。さらに、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ、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、鋼より卑なる金属であるため、犠牲防食作用を発現し、塗膜膨れが抑制される。これらの顔料による耐塗膜膨れ効果は、亜鉛末含有量に対して０．１ｍａｓｓ％以上の添加で得られる。一方で、３５ｍａｓｓ％を超えて添加しても、効果が飽和するため、最適範囲は０．１〜３５ｍａｓｓ％とした。
【００５２】
また、以上のような鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を形成させるとさらに、従来の船舶用鋼材の場合と比較して、船舶用として、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用いて、より好適な耐塗膜膨れ性が向上する効果が得られる。
【００５３】
さらに、本発明では、下記（１）式で示すＡＣＰ値が６．７５未満を満足することを特徴とする。
ＡＣＰ＝１０−（３＋１０×Ｗ＋７×Ｓｂ＋９×Ｓｎ）×（１＋０．０４×（Ｃｕ＋Ｃｒ））×（０．９−Ｎｉ−Ｍｏ）    （１）式
このＡＣＰ値と耐食性との関係を詳細に検討したところ、後述する表１に示すようにＡＣＰ値が６．７５未満であれば、塗膜膨れ面積が従来鋼の場合の５０％以下という良好な耐食性を示している。
【００５４】
次に、本発明に係る耐食鋼材の好適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。
【００５５】
次いで、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好ましい。
【００５６】
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、空冷または冷却速度１０℃／ｓ以上の加速冷却を行うことが好ましい。なお、冷却後、再加熱処理を施してもよい。
【実施例】
【００５７】
表１に示す成分となる溶鋼を、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。
【００５８】
その後、３ｍｍｔ×５０ｍｍＷ×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に示すジンクリッチプライマーを約１５μｍ塗装し、さらにその上に変性エポキシ樹脂塗料（約３２０μｍ）の塗膜を塗装した試験片を作製した。ショットブラストに用いた研掃材は、スチールショットを用いた。
【００５９】
耐食性は、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。
【００６０】
【表１】
0005481980.tif 000002
【００６１】
【表２】
0005481980.tif 000003
【００６２】
【表３】
0005481980.tif 000004
【００６３】
腐食試験：実船のバラストタンクで海水に没水する側壁部や底面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  →  乾湿繰り返し試験（６０℃、３０％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。ここで、ＲＨとは相対湿度を意味する。
【００６４】
表３に、各鋼種とその各ジンクリッチプライマー種において、比較であるベース鋼Ａ２５にベースのジンクリッチプライマーＢ１を塗装した試験片Ｎｏ．Ｘ２５（以下、ベース材とも称す）に対する塗膜膨れ面積比率の結果を整理する。
【００６５】
表３から、本発明の鋼材成分組成を満たす発明例のＸ１〜Ｘ２４の試験片は、ベース材であるＸ２５の試験片に対して、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とが分かる。また、全ての試験片は、強度、母材靱性、溶接熱影響部靱性等、機械的特性は問題となっていない。
【００６６】
これに対して、Ｘ２６およびＸ２８〜Ｘ３１の試験片は、Ｍｏ含有量およびＡＣＰ値が本発明の範囲を超えたため塗膜膨れ面積がベース材の場合を上回るか、あるいは、ベース材の場合を下回ってもベース材の場合の５０％を超えており、優れた塗装耐食性が実現されなかった。Ｘ２７、Ｘ３３およびＸ３４の試験片は、個別の鋼材成分組成は本発明範囲を満たすものの、ＡＣＰ値が本発明の範囲を超えたため塗膜膨れ面積がベース材の場合を上回るか、あるいは、ベース材の場合を下回ってもベース材の場合の５０％を超えており、優れた塗装耐食性が実現されなかった。Ｘ３２の試験片は、ＭｏおよびＮｉの含有量ならびにＡＣＰ値が本発明の範囲を超えたため塗膜膨れ面積がベース材の場合の５０％を超えた。Ｘ３５の試験片は、ＡＣＰ値が本発明範囲内にあるもののＭｏ含有量が本発明範囲を超えたため、塗膜膨れ面積がベース材の場合の５０％を超えた。また、表２に示すＢ２〜Ｂ１６のジンクリッチプライマーを塗装することで、Ｂ１のベースのジンクリッチプライマーを塗装した同一鋼種の結果と比べると、大幅に塗膜膨れの抑制がみられた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材は、バラストタンク内の腐食環境下において、優れた耐食性を示し、過酷な腐食環境に置かれるバラストタンクへ適用した場合、その優れた塗装耐食性から、補修再塗装等の保守費用を大幅に削減できるため、産業上その貢献度は極めて大である。なお、本鋼材は、海水による腐食環境下で優れた塗装耐食性を示すので、船舶のバラストタンクだけでなく、他の類似の海水による腐食環境で使用される用途にも用いることができる。