(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材と、
前記鋼材の表面に形成された厚さ１０μｍ以上の塗膜と
を備える防食鋼材であり；
前記鋼材が、質量％で、
Ｃ：０．００１％〜０．２０％
Ｓｉ：０．０１％〜３．０％
Ｍｎ：０．１％〜３．０％
Ｃｒ：０．１％〜９．９９％
をそれぞれ含有し；
前記塗膜が、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を硬化させて形成され、前記塗膜中には、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれ、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表されるモル比が、２．０〜１２５であり；
前記無機ジンク塗料組成物が、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が、０．０１〜０．３５である
ことを特徴とする防食鋼材。
【請求項２】
前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、請求項１に記載の防食鋼材。
条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ
［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは７であり、ｂは６である。］
【請求項３】
前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、請求項１に記載の防食鋼材。
条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ
［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは１７であり、ｂは６である。］
【請求項４】
前記塗膜中には、ケイ素原子とアルカリ金属原子とが含まれる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項５】
前記塗膜中には、ケイ素原子と窒素原子とが含まれる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項６】
前記アルカリシリケートが、Ｍ１2Ｏ・ｎＳｉＯ2［式中、Ｍ１はアルカリ金属又はアミン成分若しくはアンモニウム成分であり、ｎは正数である。］で表される化合物である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項７】
前記アルカリシリケートが、リチウムシリケート、ナトリウムシリケートおよびカリウムシリケートから選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項８】
前記アルカリシリケートが、第１級アミン、第２級アミン又は第３級アミンとケイ酸とからなるアンモニウムシリケート、および第４級アンモニウムとケイ酸とからなる第４級アンモニウムシリケートから選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項９】
前記アルカリシリケートが、第４級アンモニウムとケイ酸とからなる第４級アンモニウムシリケートを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項１０】
前記無機ジンク塗料組成物において、組成物全量に対して、アルキルシリケート系結合剤の含有量が１質量％以下であり、有機溶剤の含有量が０．５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項１１】
前記塗膜の厚さが、２００μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項１２】
前記鋼材と前記塗膜とからなり、前記塗膜上に上塗り塗膜を備えず、
バラストタンク用である
ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の防食鋼材。
【請求項１３】
前記鋼材が、質量％で
Ｃｒ：０．３％〜３．０％
を含有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の防食鋼材。
【請求項１４】
前記鋼材において、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの他、質量％で
Ａｌ：２．０％以下
Ｃｕ：１．０％以下
Ｎｉ：２．０％以下
Ｍｏ：０．５％以下
Ｗ：０．５％以下
Ｓｎ：０．５％以下
Ｓｂ：０．５％以下
Ｖ：０．２％以下
Ｎｂ：０．０８％以下
Ｔｉ：０．１％以下
Ｍｇ：０．０１％以下
Ｚｒ：０．０５％以下
Ｂ：０．００５０％以下
Ｃａ：０．０２％以下
ＲＥＭ：０．０２％以下
Ｐ：０．０３％以下
Ｓ：０．０１％以下
Ｎ：０．０２％以下
残部：鉄及び不可避的不純物
であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の防食鋼材。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項に記載の防食鋼材を用いて構成されたバラストタンク。
【請求項１６】
質量％で、
Ｃ：０．００１％〜０．２０％
Ｓｉ：０．０１％〜３．０％
Ｍｎ：０．１％〜３．０％
Ｃｒ：０．１％〜９．９９％
をそれぞれ含有する鋼材の表面に対し、
アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が０．０１〜０．３５であるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、硬化後の塗膜の厚さが１０μｍ以上となるように塗布して、
ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれ、かつ、｛塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表されるモル比が、２．０〜１２５である塗膜を形成する工程
を含むことを特徴とする防食鋼材の製造方法。
【請求項１７】
前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、請求項１６に記載の防食鋼材の製造方法。
条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ
［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは７であり、ｂは６である。］
【請求項１８】
前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする請求項１６または１７に記載の防食鋼材の製造方法。
【請求項１９】
質量％で、
Ｃ：０．００１％〜０．２０％
Ｓｉ：０．０１％〜３．０％
Ｍｎ：０．１％〜３．０％
Ｃｒ：０．１％〜９．９９％
をそれぞれ含有する鋼材の表面に対し、
アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が０．０１〜０．３５であるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、硬化後の塗膜の厚さが１０μｍ以上となるように塗布して、
ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれ、かつ、｛塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表されるモル比が、２．０〜１２５である塗膜を形成する工程
を含むことを特徴とする鋼材の防食方法。
【請求項２０】
前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、請求項１９に記載の鋼材の防食方法。
条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ
［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは７であり、ｂは６である。］
【請求項２１】
前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする請求項１９または２０に記載の鋼材の防食方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は防食鋼材及びその製造方法、鋼材の防食方法並びにバラストタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
塩化物イオンを含む腐食環境で鋼材を長期に亘って使用する場合には、鋼材の成分の最適化によって耐食性を向上させたり、塗装を施したりするなどといった、防食対策が必要である。特に、船舶のバラストタンクの内部は、海水の浸漬状態と塩分を含む湿潤大気との繰返しという厳しい腐食環境になるため、国際条約で塗装が義務化されている。【０００３】
しかしながら、国際条約で義務化された塗装基準の目標耐食寿命は１５年であり、船舶の寿命とされる２５年に比べて短い。このため、１５年以降、腐食した鋼材の交換や塗装の補修が必要になると考えられる。したがって、メンテナンス費用やドッグ期間延長（タイムロス）などの経済的損失を抑制するために、より長期に亘る耐食性を実現する新たな防食技術の開発が求められている。【０００４】
従来、無機ジンク塗膜を有する耐食鋼材の性能向上という要求に対して、鋼材の成分組成や表面性状を適正に制御したり、無機ジンク塗膜の性状を適正に制御したりする方法が提案されている（例えば、特許文献１〜１２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭５１−０２８６５０号公報
【特許文献２】特開昭５１−１０６１３４号公報
【特許文献３】特開昭５１−１２３２２９号公報
【特許文献４】特開昭５９−０５１９５１号公報
【特許文献５】特開２００２−２８５１０２号公報
【特許文献６】特表２００３−５３１９２４号公報
【特許文献７】特表２００５−５１０５８４号公報
【特許文献８】特開２００７−１９１７３０号公報
【特許文献９】特開２００８−１４４２０４号公報
【特許文献１０】特開２０１０−０１８８４６号公報
【特許文献１１】特開２０１１−０２１２４７号公報
【特許文献１２】特開２０１１−０２１２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献等に記載された防食方法では、鋼材の成分組成は耐食性に影響を及ぼすものの、無機ジンク塗膜を設けた耐食鋼材の性能は、主に亜鉛粒子による犠牲防食効果であり、無機ジンク塗膜に含まれる他の成分等が、無機ジンク塗膜を設けた耐食鋼材の性能に影響を及ぼすことは想定されていない。そのため、無機ジンク塗膜と鋼材とを一体として捉え、無機ジンク塗膜を設けた耐食鋼材の性能を抜本的に向上させるという試みは行われていない。【０００７】
また、一般的に、船舶のバラストタンクの長期耐食性を得るために、無機ジンク塗膜上に更に有機樹脂層等の上塗り塗膜が設けられる。しかしながら、上記特許文献等に記載された防食方法では、上塗り塗膜を設けない場合の長期耐食性は未だ不充分である。【０００８】
そこで、本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、長期に亘って優れた耐食性を維持することが可能な、防食鋼材及びその製造方法、鋼材の防食方法並びにバラストタンク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】
【０００９】
本発明は、無機ジンク塗膜に含まれる成分と鋼材に含まれる成分との相乗効果に注目し、無機ジンク塗膜を設けた耐食鋼材の性能を飛躍的に向上させるものであり、その要旨は、以下のとおりである。【００１０】
［１］鋼材と、前記鋼材の表面に形成された厚さ１０μｍ以上の塗膜とを備える防食鋼材であり；前記鋼材が、質量％で、Ｃ：０．００１％〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１％〜３．０％、Ｍｎ：０．１％〜３．０％、Ｃｒ：０．１％〜９．９９％をそれぞれ含有し；前記塗膜が、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を硬化させて形成され、前記塗膜中には、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれ、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表されるモル比が、２．０〜１２５であり；前記無機ジンク塗料組成物が、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が、０．０１〜０．３５であることを特徴とする防食鋼材。【００１１】
［２］前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、前記［１］に記載の防食鋼材。条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは７であり、ｂは６である。］
［３］前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、前記［１］に記載の防食鋼材。条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは１７であり、ｂは６である。］
［４］前記塗膜中には、ケイ素原子とアルカリ金属原子とが含まれる、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１２】
［５］前記塗膜中には、ケイ素原子と窒素原子とが含まれる、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１３】
［６］前記アルカリシリケートが、Ｍ１2Ｏ・ｎＳｉＯ2［式中、Ｍ１はアルカリ金属又はアミン成分若しくはアンモニウム成分であり、ｎは正数である。］で表される化合物である、前記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１４】
［７］前記アルカリシリケートが、リチウムシリケート、ナトリウムシリケートおよびカリウムシリケートから選択される少なくとも１種を含む、前記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１５】
［８］前記アルカリシリケートが、第１級アミン、第２級アミン又は第３級アミンとケイ酸とからなるアンモニウムシリケート、および第４級アンモニウムとケイ酸とからなる第４級アンモニウムシリケートから選択される少なくとも１種を含む、前記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１６】
［９］前記アルカリシリケートが、第４級アンモニウムとケイ酸とからなる第４級アンモニウムシリケートを含む、前記［１］〜［８］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１７】
［１０］前記無機ジンク塗料組成物が、アルキルシリケート系結合剤及び有機溶剤を実質的に含有しないことを特徴とする前記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１８】
［１１］前記塗膜の厚さが、２００μｍ以下であることを特徴とする前記［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００１９】
［１２］前記鋼材と前記塗膜とからなり、前記塗膜上に上塗り塗膜を備えず、バラストタンク用であることを特徴とする前記［１］〜［１１］の何れか１項に記載の防食鋼材。【００２０】
［１３］前記鋼材が、質量％で、Ｃｒ：０．３％〜３．０％を含有することを特徴とする前記［１］〜［１２］のいずれか１項に記載の防食鋼材。【００２１】
［１４］前記鋼材において、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの他、質量％で、Ａｌ：２．０％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｗ：０．５％以下、Ｓｎ：０．５％以下、Ｓｂ：０．５％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｎｂ：０．０８％以下、Ｔｉ：０．１％以下Ｍｇ：０．０１％以下、Ｚｒ：０．０５％以下、Ｂ：０．００５０％以下、Ｃａ：０．０２％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０２％以下、残部：鉄及び不可避的不純物であることを特徴とする前記［１］〜［１３］の何れか１項に記載の防食鋼材。【００２２】
［１５］前記［１］〜［１４］の何れか１項に記載の防食鋼材を用いて構成されたバラストタンク。【００２３】
［１６］質量％で、Ｃ：０．００１％〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１％〜３．０％、Ｍｎ：０．１％〜３．０％、Ｃｒ：０．１％〜９．９９％をそれぞれ含有する鋼材の表面に対し、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が０．０１〜０．３５であるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、硬化後の塗膜の厚さが１０μｍ以上となるように塗布して、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれ、かつ、｛塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表されるモル比が、２．０〜１２５である塗膜を形成する工程を含むことを特徴とする防食鋼材の製造方法。【００２４】
［１７］前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、前記［１６］に記載の防食鋼材の製造方法。条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは７であり、ｂは６である。］
［１８］前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする前記［１６］または［１７］に記載の防食鋼材の製造方法。【００２５】
［１９］質量％で、Ｃ：０．００１％〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１％〜３．０％、Ｍｎ：０．１％〜３．０％、Ｃｒ：０．１％〜９．９９％をそれぞれ含有する鋼材の表面に対し、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が０．０１〜０．３５であるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、硬化後の塗膜の厚さが１０μｍ以上となるように塗布して、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれ、かつ、｛塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表されるモル比が、２．０〜１２５である塗膜を形成する工程を含むことを特徴とする鋼材の防食方法。【００２６】
［２０］前記鋼材中のＣｒ含有量と、前記塗膜中の前記モル比とが、下記条件式（１）を満たす、前記［１９］に記載の鋼材の防食方法。条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（前記鋼材の表面に形成された前記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ［条件式（１）中、［Ｃｒ］は、前記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）であり；モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表され；ａは７であり、ｂは６である。］
［２１］前記無機ジンク塗料組成物を自己硬化させることで、前記鋼材の表面に塗膜を形成することを特徴とする前記［１９］または［２０］に記載の鋼材の防食方法。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、特定の成分を含有する鋼材の表面に対して、所定の成分を有するアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物が硬化することで形成される塗膜を設けることで、長期に亘って優れた耐食性を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、塗膜中の原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）に対して、鋼材中のＣｒ含有量をプロットしたグラフである。
【図２】図２は、塗膜の膜厚に対して、鋼材中のＣｒ含有量をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
〔防食鋼材及びその製造方法〕
本発明の防食鋼材は、長期に亘る優れた耐食性を有する耐食鋼材であり、母材として用いられる所定の成分を含有する鋼材と、当該鋼材の表面に形成された塗膜とを備える。塗膜は、前記鋼材表面の一部又は全部に形成される。
【００３１】
すなわち本発明の防食鋼材は、鋼材と、前記鋼材の表面に形成された厚さ１０μｍ以上の塗膜とを備える防食鋼材であり；前記鋼材が、質量％でＣｒを０．１％〜９．９９％含有し；前記塗膜が、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を硬化させて形成され、前記塗膜中には、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれ、｛前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数｝／｛前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数｝で表されるモル比が、２．０〜１２５であり；前記無機ジンク塗料組成物が、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有し、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が、０．０１〜０．３５であることを特徴とする。
【００３２】
以下、これら鋼材及び塗膜について、詳述する。
【００３３】
〈鋼材の成分〉
母材として用いられる鋼材の成分について説明する。なお、以下の含有元素の説明において、「％」という表記は、質量％（すなわち重量％）を意味する。
【００３４】
［Ｃ：０．００１〜０．２０％］
Ｃは、鋼材の強度の向上に有効な元素である。本発明では、所要の強度を維持するため、Ｃ量は、０．００１％以上とする。Ｃ量は、０．００５％以上が好ましく、０．０１％以上、０．０３％以上又は０．０５％以上とすることがより好ましい。一方、Ｃ量が０．２０％を超えると、溶接性や靭性が低下することがあるため、上限を０．２０％とする。Ｃ量は、溶接性を考慮すると、０．１６％以下がより好ましく、加工性の点から、０．１４％以下又は０．１２％以下が更に好ましい。
【００３５】
［Ｓｉ：０．０１〜３．０％］
Ｓｉは、脱酸剤として作用し、また、強度の向上に有効な元素である。Ｓｉ量が０．０１％未満では、脱酸が不充分になる場合があるため、本発明では、下限を０．０１％とする。また、脱酸をより安定的に行うためには、Ｓｉ量は０．０５％以上又は０．１０％以上がより好ましい。一方、Ｓｉ量が３．０％を超えると、延性が低下するため、上限を３．０％とする。また、鋼材の溶接性や靭性を考慮すると、Ｓｉ量は０．５％以下又は０．４％以下がより好ましい。
【００３６】
［Ｍｎ：０．１〜３．０％］
Ｍｎは、鋼の組織制御に有効な元素であり、本発明では、Ｍｎ量は、０．１％以上とする。また、組織制御を安定的に行うためには、Ｍｎ量は、０．５％以上がより好ましい。一方、Ｍｎ量が３．０％を超えると、延性又は靭性が低下する場合があるため、上限を３．０％とする。また、圧延などの製造性や溶接性の改善のため、Ｍｎ量は２．５％以下がより好ましい。溶接性改善などのため、Ｍｎ量の上限を、２．０％、１．６％又は１．４％としても差し支えない。延性又は靭性の向上のため、Ｍｎ量の下限を０．６％、０．８％又は１．０％としてもよい。
【００３７】
［Ｃｒ：０．１〜９．９９％］
Ｃｒは、鋼材の耐食性の向上に有効であり、重要な元素である。本発明では、塗膜として形成されたアルカリシリケート系無機ジンク塗膜と鋼材との相互作用によって顕著な耐食性向上効果を得るため、Ｃｒ量は、０．１％以上とする。耐食性向上のためには、Ｃｒ量は、０．２％以上、０．３％以上、０．５％以上又は０．７％以上が好ましく、１％以上がより好ましい。一方、Ｃｒ量が９．９９％を超えると、鋳片の冷却過程で変態が起きず、フェライト単相組織となって、鋳片割れが生じるため、上限を９．９９％とする。また、Ｃｒ量は、合金コスト低減のため、８．０％以下が好ましく、６．５％以下がより好ましい。Ｃｒ量は、溶接性等を考慮して、５．０％以下、４．０％以下、３．０％以下、２．０％以下、１．５％以下、１．２％以下又は１．０％以下に制限してもよい。
【００３８】
本発明で用いられる鋼材は、鋼材の耐食性を更に向上させるため、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ及びＳｂの１種又は２種以上を含有してもよい。以下に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ及びＳｂの含有量を限定する理由について説明する。
【００３９】
［Ａｌ：２．０％以下］
Ａｌは、一般に脱酸剤として用いられるが、本発明では、鋼材の耐食性を更に向上させるために、鋼材はＡｌを必要に応じて含有してもよい。一方、Ａｌ量が２．０％を超えると、鋳片の冷却過程で変態が起きず、フェライト単相組織となって、鋳片割れが生じることがあるため、上限を２．０％とすることが好ましい。Ａｌ量は、より好ましくは１．５％以下である。Ａｌ系の介在物の低減のため、Ａｌ量の上限を、１．０％、０．５％、０．２％、０．１％又は０．０８％としてもよい。Ａｌ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の耐食性を更に向上させるためには、０．００２％が好ましく、０．０１％がより好ましい。また、Ａｌ量は、０．０２％以上とすることが更に好ましい。
【００４０】
［Ｃｕ：１．０％以下］
Ｃｕは、鋼材の耐食性を向上させる元素であるため、鋼材はＣｕを必要に応じて含有してもよい。一方、Ｃｕ量が１．０％を超えると、鋼材が脆化することがあるため、上限を１．０％とすることが好ましい。Ｃｕ量は、より好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．３％以下である。Ｃｕ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、０．０５％が好ましい。また、Ｃｕは、強度を改善するとともに、鋳片割れを防止する元素でもあるため、Ｃｕ量は、０．１０％以上とすることがより好ましい。
【００４１】
［Ｎｉ：２．０％以下］
Ｎｉは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、また、鋼材がＣｕを含有する場合にはＮｉを同時に含有すると製造性の劣化を防止することができる。一方で、Ｎｉは高価な元素であり、上記の効果は鋼材が２．０％を超えてＮｉを含有すると飽和することから、上限を２．０％とすることが好ましい。Ｎｉ量は、より好ましくは０．５％以下であり、更に好ましくは０．３％以下である。また、Ｎｉ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、上記の効果を安定的に得るためには、０．０５％が好ましく、０．１０％がより好ましい。
【００４２】
［Ｍｏ：０．５％以下］［Ｗ：０．５％以下］
Ｍｏ及びＷは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、鋼材はこれらの元素を必要に応じて含有してもよい。一方、Ｍｏ及びＷは、鋼材が０．５％を超えて含有しても効果が飽和するため、上限を０．５％とすることが好ましい。Ｍｏ量及びＷ量は、より好ましくはそれぞれ０．１％以下である。Ｍｏ量及びＷ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、それぞれ０．０１％が好ましく、０．０３％がより好ましい。
【００４３】
［Ｓｎ：０．５％以下］
Ｓｎは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、鋼材はＳｎを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＳｎを過剰に含有すると製造性や機械特性を損なう場合があるため、Ｓｎ量の上限を０．５％とすることが好ましい。Ｓｎ量は、より好ましくは０．２％以下である。Ｓｎ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、０．０１％が好ましく、０．０５％がより好ましい。
【００４４】
［Ｓｂ：０．５％以下］
Ｓｂは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、鋼材はＳｂを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＳｂを過剰に含有すると製造性や機械特性を損なう場合があるため、Ｓｂ量の上限を０．５％とすることが好ましい。Ｓｂ量は、より好ましくは０．２％以下である。Ｓｂ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の耐食性を安定的に向上させるためには、０．０１％が好ましく、０．０５％がより好ましい。
【００４５】
本発明で用いられる鋼材は、機械特性、使用性能、製造安定性等の向上の観点から、更に、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｂ、Ｃａ及びＲＥＭの１種又は２種以上を含有してもよい。
【００４６】
［Ｖ：０．２％以下］
Ｖは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＶを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＶを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ｖ量の上限を０．２％とすることが好ましい。Ｖ量は、より好ましくは０．０５％以下である。Ｖ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．００５％が好ましく、０．０１％がより好ましい。
【００４７】
［Ｎｂ：０．０８％以下］
Ｎｂは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＮｂを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＮｂを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ｎｂ量の上限を０．０８％とすることが好ましい。Ｎｂ量は、より好ましくは０．０３％以下である。Ｎｂ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．００２％が好ましく、０．００５％がより好ましい。
【００４８】
［Ｔｉ：０．１％以下］
Ｔｉは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＴｉを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＴｉを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ｔｉ量の上限を０．１％とすることが好ましい。Ｔｉ量は、より好ましくは０．０３％以下である。Ｔｉ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．００５％が好ましく、０．０１％がより好ましい。
【００４９】
［Ｍｇ：０．０１％以下］
Ｍｇは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＭｇを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＭｇを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ｍｇ量の上限を０．０１％とすることが好ましい。Ｍｇ量は、より好ましくは０．００２％以下である。Ｍｇ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．０００１％が好ましく、０．０００５％がより好ましい。
【００５０】
［Ｚｒ：０．０５％以下］
Ｚｒは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＺｒを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＺｒを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ｚｒ量の上限を０．０５％とすることが好ましい。Ｚｒ量は、より好ましくは０．０２％以下である。Ｚｒ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．００３％が好ましく、０．００５％がより好ましい。
【００５１】
［Ｂ：０．００５０％以下］
Ｂは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＢを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＢを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ｂ量の上限を０．００５０％とすることが好ましい。Ｂ量は、より好ましくは０．００２％以下である。Ｂ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．０００２％が好ましく、０．０００５％がより好ましい。
【００５２】
［Ｃａ：０．０２％以下］
Ｃａは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＣａを必要に応じて含有してもよい。一方、鋼材がＣａを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、Ｃａ量の上限を０．０２％とすることが好ましい。Ｃａ量は、より好ましくは０．００３％以下である。Ｃａ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．０００２％が好ましく、０．０００５％がより好ましい。
【００５３】
［ＲＥＭ：０．０２％以下］
ＲＥＭは、機械特性、使用性能、製造安定性を向上させる元素であり、鋼材はＲＥＭを必要に応じて含有してもよい。ＲＥＭは、希土類金属（Ｒａｒｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｍｅｔａｌｓ）を表しており、原子番号５７のＬａから原子番号７１までの、いわゆるランタノイド元素に対応する。本実施形態では、鋼材は、ＲＥＭに属する一種類の元素の単体や化合物を含有してもよいし、複数種類のＲＥＭを含有する混合物を含有してもよい。このような混合物としては、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ等を主成分とするミッシュメタルを挙げることができる。
【００５４】
一方、鋼材がＲＥＭを過剰に含有すると耐発錆性を損なう可能性があるため、ＲＥＭ量の上限を０．０２％とすることが好ましい。ＲＥＭ量は、より好ましくは０．０１％以下である。ＲＥＭ量の下限は、特に規定する必要はなく、０％でもよいが、鋼材の諸特性を安定的に向上させるためには、０．０００２％が好ましく、０．０００５％がより好ましい。
【００５５】
なお、上述の選択元素（Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｂ、Ｃａ及びＲＥＭ）の含有量は、その合計で１．５％以下とすることがより好ましく、更に好ましくは１．０％以下、０．８％以下、０．６％以下又は０．４％以下としてもよい。
【００５６】
本発明で用いられる鋼材では、上記の元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。かかる不可避的不純物としては、例えば、Ｐ、Ｓ、Ｎ等を挙げることができ、鋼材の耐発錆性の向上を妨げない範囲で許容される。
【００５７】
［Ｐ：０．０３％以下］
Ｐ量は、０．０３％を超えると、靭性や延性が低下する場合があるため、上限を０．０３％とすることが好ましい。より好ましいＰ量の上限は、０．０２％又は０．０１％である。一方、Ｐ量の下限を特に規定する必要はなく、Ｐ量の下限を０％としてもよいが、Ｐ量を０．００１％未満に低減すると製造コストが上昇するため、Ｐ量は０．００１％以上が好ましい。
【００５８】
［Ｓ：０．０１％以下］
Ｓ量は、０．０１％を超えると、靭性や延性が低下したり、熱間加工性を損なったりする場合があるため、上限を０．０１％とすることが好ましい。より好ましいＳ量の上限は、０．００６％又は０．００３％である。一方、Ｓ量の下限を特に規定する必要はなく、Ｓ量の下限を０％としてもよいが、Ｓ量を０．０００１％未満に低減すると製造コストが上昇するため、Ｓ量は０．０００１％以上が好ましい。
【００５９】
［Ｎ：０．０２％以下］
Ｎ量は、０．０２％を超えると、靭性や延性が低下する場合があるため、上限を０．０２％とすることが好ましい。より好ましいＮ量の上限は、０．０１％であり、更に好ましくは０．００６％である。一方、Ｎ量の下限を特に規定する必要はなく、Ｎ量の下限を０％としてもよいが、Ｎ量を０．００１％未満に低減すると製造コストが上昇するため、Ｎ量は０．００１％以上が好ましい。
【００６０】
なお、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＣｒおよびＦｅを除く元素の含有量の合計を、２．０％以下に制限してもよい。必要に応じて、前記合計を１．６％以下、１．２％以下、０．９％以下、０．６％以下又は０．４％以下としてもよい。前記合計の下限を特に規定する必要はないが、その下限を０％としてもよい。
【００６１】
本発明で用いられる鋼材は、一般的な製造工程（例えば、鋳造、加熱・圧延、冷延、及び、必要に応じた熱処理）を経て製造される。すなわち、本発明では、溶鋼を鋳造して鋼片とし、次いで、熱間圧延、冷間圧延などを施し、必要に応じて熱処理を施し、鋼板、鋼帯、形鋼、鋼管、棒鋼、鋼線等の形状で、通常の一般的な製鉄工程を経て製造される鋼材を用いることができる。また、本発明では、かかる鋼材を用いて構築した溶接構造や鋼構造物についても用いることができる。鋼材の厚さは特に限定されないが、通常３〜５０ｍｍである。好ましい下限は６ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍであり、好ましい上限は４０ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍである。
【００６２】
バラストタンク用に用いられる鋼板の強度（引張強さ）は、通常４００ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下の鋼板が用いられており、前記強度の鋼板を用いてもよい。前記強度の鋼板の製造方法は、ＮＫやＡＢＳやＬＲなどの各船級協会の規則に定められているように、圧延まま、ＴＭＣＰ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）又は焼ならし熱処理（Ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ）によるものが一般的である。焼入れ又は焼入れ焼き戻し処理された鋼板は、殆ど用いられていない。このため、本発明で用いられる鋼材を、圧延まま、ＴＭＣＰ又は焼ならしにより製造された鋼板に、限定してもよい。
【００６３】
［塗膜］
本発明の防食鋼材を構成する塗膜は、アルカリシリケートと亜鉛粒子とを含有するアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を硬化させて形成される。以下、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物の含有成分について、詳述する。
【００６４】
〈塗料組成物の含有成分〉
《アルカリシリケート》
本発明で使用するアルカリシリケートは、Ｍ１2Ｏ・ｎＳｉＯ2［式中、Ｍ１はアルカリ金属又はアミン成分若しくはアンモニウム成分であり、ｎは正数であり、通常１〜１００、好ましくは１〜７０である。］という一般式で表される化合物である。
【００６５】
Ｍ１としてアルカリ金属を含むアルカリシリケートの場合、アルカリ金属とケイ酸とからなるアルカリ金属シリケートが挙げられ、このような化合物としては、例えば、リチウムシリケート（Ｌｉ2Ｏ・ＳｉＯ2等）、ナトリウムシリケート（Ｎａ2Ｏ・ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ・２ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ・４ＳｉＯ2等）、カリウムシリケート（Ｋ2Ｏ・ＳｉＯ2等）などのシリケート化合物を挙げることができる。
【００６６】
Ｍ１としてアミン成分又はアンモニウム成分を含むアルカリシリケートの場合、第１級アミン、第２級アミン又は第３級アミンとケイ酸とからなるアンモニウムシリケート、第４級アンモニウムとケイ酸とからなる第４級アンモニウムシリケートを挙げることができる。アンモニウムシリケート由来のアミン成分及びアンモニウム成分は、塗膜形成時に一部揮発せずに塗膜中に残留し、アルカリ成分として防食効果に寄与しうる。
【００６７】
第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン成分としては、例えばＮＲ3…式（１）で表されるアミン成分が挙げられる。前記式（１）中、Ｒは、それぞれ独立に水素原子、炭素数１〜４の炭化水素基、または前記炭化水素基が有する水素原子の１もしくは２以上を水酸基等の置換基に置換してなる基である。ただし全てのＲが同時に水素原子であることはなく、２つのＲが相互に結合して環状基を形成してもよい。Ｒは、好ましくはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基またはヒドロキシアルキル基である。
【００６８】
第４級アンモニウム成分としては、例えば、ＮＲ4+…式（２）で表されるアンモニウムカチオンが挙げられる。前記式（２）中、Ｒは、それぞれ独立に炭素数１〜４の炭化水素基、または前記炭化水素基が有する水素原子の１若しくは２以上を水酸基等の置換基に置換してなる基である。ただし、２つのＲが相互に結合して環状基を形成してもよい。Ｒは、好ましくはそれぞれ独立にアルキル基またはヒドロキシアルキル基である。
【００６９】
上記式（１）及び（２）中において、上記アルキル基の炭素数は、通常１〜４であり、好ましくは１〜２である。上記ヒドロキシアルキル基の炭素数は、通常１〜４であり、好ましくは１〜２である。
【００７０】
アミン成分及びアンモニウム成分の具体例としては、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、メチルトリエタノールアンモニウム、エチルトリエタノールアンモニウム、メチルトリプロパノールアンモニウム、イソプロピルトリエタノールアンモニウム、ジメチルジエタノールアンモニウム、テトラエタノールアンモニウム等の第４級アンモニウム成分；メチルアミン、エチルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の第１，２，３級アミン成分が挙げられる。これらの中でも、第３級アミン成分、第４級アンモニウム成分が好ましく、第４級アンモニウム成分がより好ましい。
【００７１】
アミン成分又はアンモニウム成分を含むアルカリシリケートの中でも、塗膜形成時における塗膜中への残存性、塗料の臭気面などから、第３級アミン成分を用いたアンモニウムシリケート及び第４級アンモニウムシリケートが好ましく、第４級アンモニウムシリケートがより好ましい。
【００７２】
アミン成分又はアンモニウム成分を含むアルカリシリケートは、例えば、日産化学よりＱＡＳ−２５（ＳｉＯ2固形分：２５質量％）及びＱＡＳ−４０（ＳｉＯ2固形分：４０質量％）という商品名で、又は日本化学工業からアンモニウムシリケート１７８０４（ＳｉＯ2固形分：４０質量％）及びアンモニウムシリケート８８Ｊ３（ＳｉＯ2固形分：２０質量％）という商品名で市販されている 。
【００７３】
アルカリシリケートは、結合剤成分として機能する化合物であり、また、鋼材に含有されるＣｒとの相互作用による防食効果発現のためのアルカリ成分である、アルカリ金属及びアミン成分又はアンモニウム成分の供給源となる。
【００７４】
アルカリシリケートは１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７５】
《無水ケイ酸》
無水ケイ酸は、無機ジンク塗料組成物において、良好な自己硬化性を得るために用いることができる。また、無水ケイ酸は、後述するように、原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）を調整するために用いることができる。
【００７６】
無水ケイ酸を用いる場合は、水性ゾルとして塗料組成物に配合することができる。無水ケイ酸の水性ゾル（以下「水性シリカゾル」ともいう。）は、水を分散媒とし、無水ケイ酸の超微粒子を水中に分散させたコロイド溶液であり、一般的には水性コロイダルシリカなどが挙げられる。無機ジンク塗料組成物が水性シリカゾルを含有する場合には、水性シリカゾルの脱水縮合反応により、塗膜の自己硬化が進行する。
【００７７】
《亜鉛粒子》
亜鉛粒子は、鋼材への犠牲防食効果を得るために、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物に配合される。このような亜鉛粒子として、例えば、亜鉛粉末、亜鉛合金粉末又はこれらの混合物を用いることが可能である。亜鉛合金としては、例えば、アルミニウムやスズと亜鉛との合金を挙げることができる。
【００７８】
亜鉛粒子の平均粒径は、例えば２〜２０μｍであることが好ましい。このような亜鉛粒子の平均粒径は、ブレーン空気透過装置を用いて、粒子の比表面積を求めることで測定が可能である。
【００７９】
《酸成分及び炭酸水素塩》
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は自己硬化型組成物である。具体的には、前記塗料組成物が空気中の炭酸ガスと水分とを吸収することによって炭酸ナトリウムや炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム等の炭酸塩からなるアルカリ生成塩を析出し、組成物を硬化させるため、硬化速度も速い。このため、前記塗料組成物の乾燥硬化工程において、従来の後硬化型アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物に必要とされた酸処理、具体的には乾燥塗膜の表面に酸処理を行うことで中和反応を進行させて塗膜を硬化させる処理、を必要としない。加えて、前記塗料組成物に含まれるアルカリ成分と鋼材に含まれるＣｒとの相互作用による防食効果が存在する。
【００８０】
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、必要に応じて、酸成分及び炭酸水素塩を更に含有していてもよい。これにより、前記塗料組成物の自己硬化性を更に向上させることが可能となる。
【００８１】
上記酸成分としては、ハロゲンイオンを含有しない酸成分であれば特に種類を規定するものではないが、例えばホウ酸を用いることが好ましい。上記炭酸水素塩としては、特に種類を規定するものではないが、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素カルシウム及び炭酸水素アンモニウムから選択される少なくとも１種を用いることが好ましい。なお、これらの炭酸水素ナトリウム及び炭酸カリウム由来のアルカリ金属や、塗膜中に揮発せずに残存した炭酸水素アンモニウム由来のアンモニウム成分も、アルカリ成分として防食効果に寄与しうる。
【００８２】
このような酸成分及び炭酸水素塩を更に組成物に配合することで、前記塗料組成物の乾燥硬化工程において、酸成分と炭酸水素塩との中和反応が起こり、炭酸ガスが発生する。この炭酸ガスとアルカリシリケート中のアルカリ金属及びアミン成分又はアンモニウム成分との反応が促進し、硬化性を向上させることができる。酸成分単独でもアルカリシリケートとの中和反応が起きるため良好な硬化性を得ることができるが、酸成分と炭酸水素塩とを併用することで更に効果が向上することとなる。
【００８３】
酸成分及び炭酸水素塩の合計含有量は、アルカリシリケートの水溶液又は水性ゾル、及び無水ケイ酸の水性ゾルの合計１００質量部に対して、好ましくは０．１〜５．０質量部、より好ましくは０．５〜３．０質量部である。含有量が前記下限値以上であると、より良好な硬化性を得ることができる。含有量が前記上限値以下であると、アルカリシリケートのシリケート化合物の保存安定性が良好である。
【００８４】
《分散媒としての水》
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、通常、分散媒としての水を含有する。前記塗料組成物を調製する際には、例えば、アルカリシリケートの水溶液又は水性ゾル、及び無水ケイ酸の水性ゾルを混合することができる。分散媒としての水は、これらの各成分の水溶液・ゾル由来の水であってもよく、別途添加される水であってもよい。
【００８５】
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物における水の含有量は、組成物全量に対して、好ましくは３〜５０質量％、より好ましくは１０〜３０質量％である。含有量が前記範囲にあると、塗料組成物に含まれる各成分の分散性の点で好ましい。
【００８６】
《アルキルシリケート系結合剤及び有機溶剤》
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、アルキルシリケート系結合剤及び有機溶剤を実質的に含有しないことが好ましい。すなわち、前記塗料組成物は、水性塗料組成物であることが好ましい。
【００８７】
「アルキルシリケート系結合剤及び有機溶剤を実質的に含有しない」とは、アルキルシリケート系結合剤の含有量が、組成物全量に対して１質量％以下であることを意味し、好ましくは０．５質量％以下であり、より好ましくは０質量％であり；有機溶剤の含有量が、組成物全量に対して０．５質量％以下であることを意味し、好ましくは０．３質量％以下であり、より好ましくは０質量％である。
【００８８】
「アルキルシリケート系結合剤」とは、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、ジアルキルジアルコキシシリケート、及びこれらの部分縮合物などのアルキルシリケート化合物である。
【００８９】
従来の無機ジンク塗膜は、アルキルシリケート系結合剤を含有する有機溶剤型塗料を乾燥硬化してなるものが主流である。この有機溶剤型塗料では、前記塗料を調製するため多量の有機溶剤を必要とし、また鋼材の犠牲防食効果を得るべく多量の亜鉛粒子を必要とするため塗膜の膜厚を大きくする必要がある。
【００９０】
アルキルシリケート系結合剤及び有機溶剤の含有量を上記範囲に設定することは、無機ジンク塗料組成物を有機溶剤型塗料ではなく水性塗料とすることを意味する。上記水性塗料では、有機溶剤を必要としないため、ＶＯＣの観点から好ましく、また塗膜に含まれるアルカリ成分と鋼材に含まれるＣｒとの相互作用による防食効果があるため、従来の無機ジンク塗膜と比べ、膜厚を小さくすることができる。
【００９１】
《有機樹脂》
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、有機樹脂を実質的に含有しないことが好ましい。前記塗料組成物が有機樹脂を含有しないことで、亜鉛粒子の犠牲防食効果が向上する。
【００９２】
「有機樹脂を実質的に含有しない」とは、有機樹脂の含有量が、組成物全量に対して１質量％以下であることを意味し、好ましくは０．５質量％以下であり、より好ましくは０質量％である。
【００９３】
〈原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）〉
本発明では、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物より形成された塗膜中には、ケイ素原子と、アルカリ金属原子及び窒素原子から選択される少なくとも１種の原子とが含まれる。ここで、アルカリ金属原子及び窒素原子を総称して、「Ｍ」とも記す。
【００９４】
本発明では、前記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数と、前記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数との比、すなわち原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）が、２．０〜１２５である。原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）の上限は、好ましくは６０、より好ましくは３５であり、原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）の下限は、好ましくは２．２、より好ましくは２．３である。原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）のより好ましい数値範囲は２．２〜６０、さらに好ましい数値範囲は２．３〜３５である。なお、上記窒素原子は、上述した、アンモニウムシリケート、第４級アンモニウムシリケート由来の窒素原子であることが好ましい。
【００９５】
原子モル比が上記範囲にあると、塗膜の耐食性と、塗膜中のアルカリ成分及び鋼材中のＣｒの相互作用とを双方実現することができる。組成物中のＳｉの比率が高すぎると、組成物中のアルカリ金属原子、窒素原子の比率が低くなり、鋼材中のＣｒとの相互作用を充分に得ることができない。組成物中のＳｉの比率が低過ぎると、塗膜の耐食性を向上させることができない。
【００９６】
ここで、複数種類のアルカリシリケートを用いる場合には、Ｍのモル数は、塗膜中に含まれうる、アルカリ金属及び窒素原子の合計モル数とする。すなわち、アルカリシリケートとして、例えばリチウムシリケート、ナトリウムシリケート、カリウムシリケート、アンモニウムシリケート及び第４級アンモニウムシリケートから選択される１種又は２種以上を使用する場合には、塗膜中での上記原子モル比は、（Ｓｉのモル数）／（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ＋Ｎのモル数）で表される値であり、アルカリシリケートのうち使用しない成分については、該当するモル数を０として扱えばよい。なお、アルカリ金属原子、窒素原子の混合比率（Ｌｉ／Ｎａ／Ｋ／Ｎの比率）については、特に限定されない。
【００９７】
塗膜中の上記原子モル比は、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を製造する際に添加されるアルカリシリケートの種類・配合量と、必要に応じて添加される無水ケイ酸の配合量及び炭酸水素塩の配合量等とを調整することで、実現することができる。なお、アンモニウムシリケート及び／又は第４級アンモニウムシリケートを用いる場合、当該シリケート由来の窒素原子含有成分（例：アミン成分、アンモニウム成分）は、塗膜形成中に一部揮発するため、その点を考慮して量を調整する。
【００９８】
また、自己硬化した後の塗膜に含まれるＳｉやＭのモル数は、ＩＣＰ発光分析装置、蛍光Ｘ線分析法、微量全窒素分析装置等の公知の測定方法を利用することで、追測定することが可能である。
【００９９】
〈結合剤成分と亜鉛粒子との質量比〉
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物では、「結合剤成分の固形分質量／亜鉛粒子の質量」で表される質量比が、０．０１〜０．３５であり、好ましくは０．０２〜０．２５である。結合剤成分の固形分とは、例えば、アルカリシリケートと、必要に応じて用いられる無水ケイ酸とを意味する。
【０１００】
質量比が上記範囲にあると、塗膜の耐食性及び犠牲防食効果のバランスを良好に保つことができる。具体的には、質量比が０．０１以上であると、結合剤成分であるアルカリシリケート等による塗膜の耐食性を充分に得ることができ、質量比が０．３５以下であると、亜鉛粒子による犠牲防食効果を充分に得ることができる。
【０１０１】
〈原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）とＣｒ含有量の関係〉
後述する［実施例］に記載したように、人工海水を用いたＣＣＴ試験（後述の腐食試験３）の結果を示す図１及び図２から、１年間（３６５日）且つ加速率６倍のＣＣＴ試験において発錆を防止するためには、鋼材及び塗膜は、実験式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（上記鋼材の表面に形成された上記塗膜の膜厚（μｍ））を満足することが好ましい。
【０１０２】
ここで、鋼船規則ＣＳＲ−Ｔ編によると、バラストタンクで最も腐食の厳しい上方に位置する部位の局部腐食予備厚は４．０ｍｍである。バラストタンク内の腐食速度は最大０．５（ｍｍ／年）程度であるため、８年間で腐食予備厚に到達する。この鋼材腐食期間８年に鑑み、例えば１５年間にわたりより優れた耐食性を実現するためには、発錆防止期間は７年とすることが好ましい。
【０１０３】
図１及び図２の１年間のＣＣＴ試験（後述の腐食試験３）は、バラストタンク内の昼夜の環境を想定したサイクルを１日６サイクル実施しており、加速率は６倍である。発錆防止期間は、塗膜の膜厚に比例することはよく知られている。
【０１０４】
このことから、本発明において、１５年間にわたり従来技術よりも優れた耐食性（すなわち従来技術よりも長期にわたる耐食性）を実現するためには、鋼材と、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物より形成された塗膜は、下記条件式（１）を満たすことが好ましい。
【０１０５】
条件式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（上記鋼材の表面に形成された上記塗膜の膜厚（μｍ））×ａ／ｂ
条件式（１）中、［Ｃｒ］は、上記鋼材中のＣｒ含有量（質量％）である。モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、上記塗膜中のケイ素原子Ｓｉのモル数と、上記塗膜中のアルカリ金属原子及び窒素原子の合計モル数との比である。ここで、ａおよびｂは、それぞれ発錆防止期間およびＣＣＴ試験における加速率に基づき決定され、１５年間の上記耐食性実現の場合はａ＝７、ｂ＝６とする。
【０１０６】
２０年間にわたりより優れた耐食性を実現するためには、発錆防止期間を１２年とすることが好ましいことから、鋼材及び塗膜はａ＝１２、ｂ＝６の条件式（１）を満たすことが好ましい。２５年間にわたりより優れた耐食性を実現するためには、発錆防止期間を１７年とすることが好ましいことから、鋼材及び塗膜はａ＝１７、ｂ＝６の条件式（１）を満たすことが好ましい。２５年間の発錆防止のためには、鋼材及び塗膜はａ＝２５、ｂ＝６の条件式（１）を満たすことが好ましい。
【０１０７】
上記塗膜がモル比（Ｓｉ／Ｍ）及び上記質量比の各条件を満たすことに加えて、鋼材及び塗膜が条件式（１）を満たすと、長期間に亘る耐食性を実現するうえで特に好ましい防食鋼材が得られる。
【０１０８】
鋼材及び塗膜が条件式（１）を満たす場合、上記期間（例えば１５年、２０年間、２５年）の耐食性を実現するために必要な膜厚は、鋼材のＣｒ量次第であるが、後述する国際条約で義務化された塗装基準の膜厚３２０μｍ以上より、遥かに薄い膜厚とすることができる。多層塗りも不要となり、塗膜の単膜化も可能となる。なお、上記期間の耐食性を必要とする場合、条件式（１）を満たす鋼材及び塗膜を有する防食鋼材に、エポキシ樹脂塗料を更に塗装することを、妨げるものではない。
【０１０９】
〈アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物の調製〉
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物は、上記の各成分を攪拌・混合等することにより製造することができる。攪拌・混合するにあたり、電動攪拌機、サンドミルなど、公知の混合・攪拌装置及び分散機を適宜用いることができる。
【０１１０】
［防食鋼材の長期耐食性］
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物からなる塗膜は、その液性（例えば、腐食生成物形成前の前記塗膜と接触した水により測定することができる。）がアルカリ性となる。母材となる鋼材にＣｒを含む各種合金元素が添加されることにより、アルカリ条件下で鋼材界面に不動態皮膜が形成されることとなり、長期に亘る鋼材の耐食性を向上させることが可能となる。
【０１１１】
また、塗膜が亜鉛粒子を含有することで、塗膜上に亜鉛の腐食生成物が形成されることとなり、亜鉛の犠牲防食効果によって、鋼材自体を保護することとなる。更に、形成された亜鉛の腐食生成物は、塗膜中に存在するアルカリ成分（例えば、アルカリ金属イオン、アミン、アンモニウムイオン）や鋼材成分が外部へと溶出することを防止し、塗膜の液性が維持される。以上のようにして維持されたアルカリ条件下で不動態皮膜が形成される。よって、長期に亘る鋼材の耐食性を維持することが可能となる。
【０１１２】
腐食環境において、塗装面下に形成される保護性の高い膜の構造・組成を直接観察することはできないが、本発明では、各種の腐食試験結果から、保護性の高い膜が形成されると考えられる。
【０１１３】
本発明の防食鋼材は、以上のような優れた長期耐食性、具体的には長期耐発錆性を有しており、耐食性を向上させることを目的として、アルカリシリケート系無機ジンク塗膜上に有機樹脂塗膜等の上塗り塗膜を必要としない。このため、従来のアルキルシリケート系塗料やエポキシ塗料と比べて、塗装作業工程面の点でも優れている。
【０１１４】
〈塗膜の形成方法；鋼材の防食方法〉
本発明では、アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を、エアスプレーやエアレススプレー等といった公知の方法により鋼材表面に塗装して乾燥前塗膜を形成し、前記塗膜を乾燥させることにより硬化させて、塗膜を形成することができる。前記硬化条件は、例えば、温度が通常５〜３０℃、好ましくは常温であり、相対湿度は通常５〜８５％、好ましくは１０〜６０％であり、硬化時間は通常１〜３０日、好ましくは２〜１５日である。前記乾燥により、乾燥前塗膜は自己硬化する。このようにして、鋼材と、前記鋼材の表面に形成された厚さ１０μｍ以上の塗膜とを備える防食鋼材を得ることができる。
【０１１５】
この際、塗膜中のアルカリ成分と鋼材中のＣｒとの間の相互作用を得るために、塗膜の厚さが少なくとも１０μｍとなるように、上記塗料組成物が塗装される。塗膜の厚さは、２００μｍ以下とすることが好ましく、１２０μｍ以下とすることがより好ましく、８０μｍ以下とすることが更に好ましい。
【０１１６】
塗膜の厚さが１０μｍ未満であると、腐食試験後の亜鉛粒子の腐食が促進されて犠牲防食の効果が早期に消失し、腐食生成物による保護の効果を充分に得ることができない。塗膜の厚さが１０μｍ以上であると、弱アルカリ性の亜鉛粒子の腐食生成物によって、塗膜表面が保護され、更に、塗膜中のアルカリ成分も維持される。その結果、鋼材の表面には、腐食生成物とアルカリ成分とＣｒとの相乗効果により、保護性の高い膜が形成され、長期に亘って優れた耐食性が得られる。塗膜の厚さは、２０μｍ以上とすることが好ましく、３０μｍ以上とすることがより好ましく、５０μｍ以上とすることが更に好ましい。
【０１１７】
また、船舶の海水バラストタンクについて国際条約で義務化された塗装基準は、エポキシ樹脂塗料の多層塗りとなり、塗膜の乾燥膜厚（膜厚）が以前の２５０μｍから３２０μｍとなり、塗装にかかわる作業工数が著しく増大している。このため、塗装にかかわる作業工数の軽減が可能となる防食技術（例えば、塗膜の単膜化や薄膜化）が、求められている。本発明では、塗膜の厚さが８０μｍ以下であっても、上記鋼材上に上記アルカリシリケート系無機ジンク塗膜を設けた場合には、より長期に亘る優れた耐食性を得ることができる。
【０１１８】
〔バラストタンク〕
本発明のバラストタンクは、本発明の防食鋼材を用いて構成される。このバラストタンクは、上記アルカリシリケート系無機ジンク塗膜上に更なる上塗り塗膜を必要とせずに、優れた長期耐食性を有している。
【実施例】
【０１１９】
以下では、本発明について、実施例及び比較例を示しながら具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。以下の実施例等の記載において、特に言及しない限り、「部」は「質量部」の意味で用いる。【０１２０】
＜母材である鋼板の製造＞
表１に成分組成を示した鋼を溶製し、熱間圧延、焼きならし熱処理等の通常の製造工程によって、板厚１４ｍｍの鋼板とした。また、表１に示した成分に関して、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。なお、表１において、鋼種Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−２２は、本発明で用いられる鋼（本発明鋼）に対応しており、鋼種Ｎｏ．Ｂ−１〜Ｂ−２は、従来鋼に対応している。【０１２１】
【表１】
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【０１２２】
＜アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物の製造＞
［調製例２］
ケイ酸リチウム水溶液「リチウムシリケート１：４」（商品名；モル比（ＳｉＯ2／Ｌｉ2Ｏ）＝４．０（カタログ値）；固形分濃度＝２２．６質量％；本荘ケミカル（株）製）７５部と、水性コロイダルシリカ「スノーテックス２０」（商品名；固形分濃度＝２０質量％；日産化学（株）製）２２．５部とを攪拌しながら容器に仕込んだ。得られた混合物を主剤とした。この主剤に、亜鉛粉末として亜鉛末「Ｆ−２０００」（商品名；平均粒径：４μｍ；本荘ケミカル（株）製）３２５部を添加した。得られた組成物を塗料Ｃ−１とした。【０１２３】
［調製例１、３〜３６］
調製例２において、各成分の配合量を表２−１及び２−２に記載したとおりに変更したこと以外は調製例２と同様にして、各塗料を得た。なお、表２−１及び２−２において、塗料Ｎｏ．Ｃ−１〜Ｃ−２５は、本発明で用いられるアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物に対応しており、塗料Ｎｏ．Ｄ−１〜Ｄ−１１は、比較対象の塗料組成物に対応している。【０１２４】
なお、表２−１及び２−２における原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、＜塗膜の形成＞の欄で形成した塗膜について、ＩＣＰ発光分析装置としてはＣＩＲＯＳ  ＣＣＤ（（株）リガク製）、微量全窒素分析装置としてはＴＮ−１１０型（（株）三菱化学アナリテック製）を用いて測定した値である。【０１２５】
【表２−１】
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【０１２６】
【表２−２】
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【０１２７】
表２−１及び２−２中の各成分の詳細は以下のとおりである。
・ケイ酸リチウム水溶液：「リチウムシリケート１：４」（商品名；モル比（ＳｉＯ2／Ｌｉ2Ｏ）＝４．０；固形分濃度＝２２．６質量％；本荘ケミカル（株）製）
・ケイ酸ナトリウム水溶液１：「Ｊ珪酸ソーダ３号」（商品名；モル比（ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏ）＝３．２；固形分濃度＝４０質量％；日本化学工業（株）製）
・ケイ酸ナトリウム水溶液２：「Ｊ珪酸ソーダ４号」（商品名；モル比（ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏ）＝３．４；固形分濃度＝３５質量％；日本化学工業（株）製）
・ケイ酸カリウム水溶液：「２Ｋ珪酸カリ」（商品名；モル比（ＳｉＯ2／Ｋ2Ｏ）＝３．６；固形分濃度＝３０質量％；日本化学工業（株）製）
・第４級アンモニウムシリケート：「ＱＡＳ−２５」（商品名；第４級アンモニウム成分を使用；固形分濃度＝２５質量％；日産化学（株）製）
なお、上記モル比（ＳｉＯ2／Ｍ2Ｏ）はカタログ値である。
・水性コロイダルシリカ：商品名称「スノーテックス２０」
（商品名；固形分濃度＝２０質量％；日産化学（株）製）
・亜鉛粉末：亜鉛末「Ｆ−２０００」
（商品名；平均粒径：４μｍ；本荘ケミカル（株）製）
・亜鉛合金粉末：「Ｚｉｎｃ  ｆｌａｋｅ  ＺｎＡｌ７」（商品名；平均粒径：１８μｍ；亜鉛９３質量％、アルミニウム７質量％の合金粉末；ＥＣＫＡＲＴ  ＧｍｂＨ製）
＜塗膜の形成＞
表１に示した鋼板から、幅：７０ｍｍ、長さ：１５０ｍｍ、厚さ：３ｍｍの試験片を採取して、脱脂、ＩＳＯ  ８５０１−１における除せい度Ｓａ２ 1/2以上に相当する条件で、ブラスト処理を行った。試験片の表面に対し、表２−１及び２−２に示したアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物を塗装して、次いで温度２３℃、相対湿度５０％の恒温室内に１週間放置し自己硬化させ、塗膜を形成した。塗膜中の原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）は、乾燥硬化した塗膜を採取し、ＩＣＰ発光分析装置としてはＣＩＲＯＳ  ＣＣＤ（（株）リガク製）、微量全窒素分析装置としてはＴＮ−１１０型（（株）三菱化学アナリテック製）を用いてＳｉ量およびＭ量を測定して求めた。なお、鋼板及びアルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物の組み合わせ、並びに塗膜の厚さは、以下の表３（表３−１、表３−２）、表４〜表８に示した通りである。【０１２８】
＜防食鋼材の評価＞
アルカリシリケート系無機ジンク塗料組成物からなる塗膜の形成された試験片に、試験面以外の被覆等の試験前処理を施し、以下の試験を行った。【０１２９】
〈腐食試験１〉
実施した腐食試験１は、複合腐食試験である。人工海水を用いて３５℃で噴霧１ｈ→乾燥６０℃、ＲＨ（相対湿度）１５〜２５％、２ｈ→湿潤５０℃、ＲＨ９８％以上、１ｈを１サイクルとして、１０８０サイクルまで試験、すなわち人工海水噴霧工程、乾燥工程及び湿潤工程を順次繰り返す腐食試験（複合サイクル試験；ＣＣＴ試験）を実施した。【０１３０】
試験終了後、目視にて耐発錆性を評価した。腐食試験１では、ＪＩＳ  Ｚ２３７１（塩水噴霧試験方法）のレイティンングナンバ法で、評価基準αでは、９．８−１までをＡＡ、９．８−１を超えて９．３−２までをＢＢ、９．３−３以上をＣＣとし、評価基準βでは、９．８−１までをＡ、９．８−１を超えて５−２までをＢ、５−３以上をＣとした。【０１３１】
得られた結果を、以下の表３〜表８に併せて示した。ここで、鋼材中のＣｒ含有量が腐食試験結果に与える影響を表４に、塗膜の厚さが腐食試験結果に与える影響を表５に、それぞれ示した。【０１３２】
〈腐食試験２〉
腐食試験２では、上記＜塗膜の形成＞と同様にして、塗膜の厚さを１５μｍとして試験片上に塗膜を形成し、８４０サイクルの複合サイクル試験を行い、塗膜中の原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）が腐食試験結果に与える影響を評価した。腐食試験２の評価は、腐食試験１と同様の基準で行った。得られた結果を以下の表６に記載した。【０１３３】
〈腐食試験３〉
腐食試験３では、腐食試験１と同様の複合サイクル試験を２１９０サイクルまで実施し、目視にて耐発錆性を評価した。腐食試験３では、発錆が抑制されているかを判断する観点から、ＪＩＳ  Ｚ２３７１（塩水噴霧試験方法）のレイティンングナンバ法で９．８−１までをＡ、９．８−１を超えて５−２までをＢ、５−３以上をＣとした。得られた結果を以下の表３〜表８に記載した。【０１３４】
【表３−１】
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【０１３５】
【表３−２】
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【０１３６】
【表４】
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【０１３７】
【表５】
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【０１３８】
【表６】
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【０１３９】
【表７】
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【０１４０】
【表８】
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【０１４１】
表４は、本発明鋼及び従来鋼の表面に対してアルカリシリケート系無機ジンク塗膜を設け、上記腐食試験１及び３を行った結果である。表４によれば、本発明鋼に上記無機ジンク塗膜を設けた場合、従来鋼の結果から予想される以上に耐発錆性が向上した。また、上記無機ジンク塗膜を設けた鋼に生じた錆を広角Ｘ線回折によって分析した結果、ＦｅやＺｎを含有する腐食生成物が認められた。したがって、無機ジンク塗膜を設けた本発明鋼の耐発錆性の向上の理由の一つは、鋼材に特定量含有されるＣｒと腐食生成物との相乗効果によるものと考えられる。【０１４２】
表５は、本発明鋼及び従来鋼の表面に対して種々の膜厚の無機ジンク塗膜を設け、上記腐食試験１及び３を行った結果である。表５によれば、膜厚８μｍの条件では、従来鋼と同様に、本発明鋼においても耐発錆性が劣るという結果が得られた。一方、膜厚が１０μｍ以上の条件では、従来鋼では依然として耐発錆性が劣るという結果が得られたのに対して、本発明鋼では耐発錆性に優れるという結果が得られた。【０１４３】
表６は、本発明鋼又は従来鋼に対して、本発明でのアルカリシリケート系無機ジンク塗膜又は比較対象の無機ジンク塗膜を設け、上記腐食試験２及び３を行った結果である。本発明鋼を用い、かつ塗膜中の原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）が２．０〜１２５の範囲内である場合は、耐発錆性に優れるという結果が得られた。一方、前記モル比が前記範囲外であると、たとえ本発明鋼を用いた場合であっても耐発錆性が劣るという結果が得られた。また、前記モル比が前記範囲内であっても、従来鋼を用いた場合は耐発錆性が劣るという結果が得られた。したがって、腐食生成物とアルカリ成分とＣｒとの相乗効果により、長期に亘って優れた耐食性が得られるものと考えられる。【０１４４】
表７は、本発明鋼に対して、本発明でのアルカリシリケート系無機ジンク塗膜の無機ジンク塗膜を設け、腐食試験１及び３を行った結果である。実施例Ｄ１〜Ｄ９では、塗膜中の原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）が２．０〜１２５の範囲内であることから、１８０日間の腐食試験１において、耐発錆性に優れる結果が得られた。また、実施例Ｅ１〜Ｅ９では、３６５日間の腐食試験３においても、レイティンングナンバ法による評価Ｂ（９．８−１を超えて５−２まで）という、耐発錆性に特に優れる結果が得られた。【０１４５】
実施例Ｄ１〜Ｄ９及び実施例Ｅ１〜Ｅ９について、図１に、塗膜中の原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）（対数目盛）に対して、鋼材中のＣｒ含有量をプロットしたグラフを示す。【０１４６】
図１の各点についての数値解析の結果から、腐食試験３において、レイティンングナンバ法による評価Ｃの実施例Ｄ１〜Ｄ９と、レイティンングナンバ法による評価Ｂの実施例Ｅ１〜Ｅ９とを区画する直線：｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝を引くことができる。この結果から、膜厚２０μｍの塗膜においては、式：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝を満たす実施例Ｅ１〜Ｅ９では、より長期間である３６５日間の腐食試験３においても、耐発錆性に優れることがわかる。すなわち、上記式を満たす鋼材および塗膜の組合せの場合、腐食試験３において、１年間に亘って耐発錆性に優れる防食塗膜が得られることがわかる。【０１４７】
表８は、本発明鋼に対して、本発明でのアルカリシリケート系無機ジンク塗膜の無機ジンク塗膜を設け、腐食試験１及び３を行った結果である。実施例Ｄ１０〜Ｄ１６では、塗膜中の原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）が２．０〜１２５の範囲内であることから、１８０日間の腐食試験１において、耐発錆性に優れる結果が得られた。さらに、式：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（上記鋼材の表面に形成された上記塗膜の膜厚（μｍ））を満たす実施例Ｅ１０〜Ｅ１６では、より長期間である３６５日間の腐食試験３においても、耐発錆性に優れるという結果が得られた。結果を図２（対数表示）に示す。【０１４８】
図２の各点についての数値解析の結果から、鋼材中の必要とされるＣｒ含有量は上記塗膜の膜厚に反比例することがわかる。このため、表７及び図１で得られた式：｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝に、２０（μｍ）／（上記塗膜の膜厚（μｍ））を乗じる必要があることがわかる。【０１４９】
以上より、塗膜及び鋼材が、実験式（１）：［Ｃｒ］≧｛０．２５×ｌｎ（モル比（Ｓｉ／Ｍ））＋０．５｝×２０（μｍ）／（上記鋼材の表面に形成された上記塗膜の膜厚（μｍ））を満たす場合、より長期間である３６５日間の腐食試験３においても、耐発錆性に優れる防食鋼材を得ることができる。【０１５０】
また、表３〜表６に記載しているように、実験式（１）を満たしていても、塗膜の厚さが１０μｍ未満であるか、原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）が２．０〜１２５の範囲から外れるか、または結合剤固形分／亜鉛粒子（質量比）が０．０１〜０．３５の範囲から外れる場合、腐食試験１及び３において耐発錆性に優れる防食鋼材を得ることができない。このため、塗膜の厚さ、原子モル比（Ｓｉ／Ｍ）、及び結合剤固形分／亜鉛粒子（質量比）が上記範囲にあり、かつ実験式（１）を満たす場合に、腐食試験３において耐発錆性に特に優れる防食鋼材を得ることができる。
【図１】
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【図２】
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