(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｚｎ：２．０〜６．０％、
Ｍｇ：１．０〜５．０％、
Ｉｎ：０．０２２〜０．０６０％、
Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、
Ｂ：０．００１〜０．５００％、
Ｇａ：０．０１０〜０．０５０％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金からなることを特徴とする低温海水用アルミニウム合金流電陽極。
【請求項２】
重量％で、
Ｚｎ：２．０〜６．０％、
Ｍｇ：１．０〜５．０％、
Ｉｎ：０．０２２〜０．０６０％、
Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、
Ｂ：０．０２２〜０．２００％、
Ｇａ：０．０１５〜０．０３０％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金からなることを特徴とする低温海水用アルミニウム合金流電陽極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、陰極防食に使用されるアルミニウム合金流電陽極に関するものであり、特に通常の海水に比べて水温が極度に低い１０℃以下の氷海域などに立地する石油掘削・生産用鋼構造物および海底管などの防食に優れた低温海水用アルミニウム合金流電陽極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ａｌ系合金からなる流電陽極として、Ａｌ−Ｚｎ−Ｈｇ系アルミニウム合金流電陽極、Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｎ系アルミニウム合金流電陽極、Ａｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極などが知られているが、Ａｌ−Ｚｎ−Ｈｇ系アルミニウム合金流電陽極は環境問題の観点からその使用が避けられており、またＡｌ−Ｚｎ−Ｓｎ系アルミニウム合金流電陽極は特殊な熱処理を行わなければ優れた流電性能を得ることができないところから生産性の点で問題が残る。したがって、現在では主としてＡｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極が広く使用されている。このＡｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極として、
（ａ）Ｉｎ：０．００５〜０．０５重量％、Ｚｎ：０．０５〜８．０重量％、Ｍｇ：０．０２〜２．０重量％、Ｍｎ：０．０１〜０．３重量％、Ｇａ：０．００３〜０．０５重量％、Ｆｅ：０．０３〜０．３重量％、Ｓｉ：０．０３〜０．４重量％、Ｃｕ：最大０．０２重量％、結晶リファイナリー例えばＴｉ−Ｂ：最大０．０５重量％、その他の元素：最大０．０１重量％を含有し、残部がＡｌからなる組成のＡｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極（特開昭６４−８３６３８号公報参照）、
（ｂ）Ｚｎ：０．５〜６．０重量％、Ｉｎ：０．０１〜０．０５重量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３重量％、Ｔｉ：０．００５〜０．１重量％、Ｂ：０．００１〜０．０２重量％、Ｍｇ：０．１〜３．０重量％を含有し、残部がＡｌからなる組成のＡｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極（特開平２−１４９６３６号公報参照）などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、石油資源の枯渇により簡単に掘削できる地域は限定され、例えば、北海など寒冷地域での石油掘削が行われている。しかし、前記従来のＡｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極は通常の常温海水中で使用した場合は流電性能を十分に発揮するが、冬季には海水温度が０℃近くまで低下する寒冷地域での石油掘削用リグやプラットホームに前記従来のＡｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極を使用した場合、前記従来のＡｌ−Ｚｎ−Ｉｎ系アルミニウム合金流電陽極は陽極電位が貴化したり、有効電気量が低下したり、さらには局部的な孔食溶解が発生したりして安定した流電性能を示さない。この現象は常温で全面溶解していたものが、低温で局部的な孔食溶解となることによるもので不働態化と呼ばれており、この不働態化は１０℃で出現し、温度が低下するほど出現率が大きくなり、不働態化している期間も長期化するなどの課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、これら課題を解決すべく研究を行った結果、
Ｚｎ：２．０〜６．０％、Ｍｇ：１．０〜５．０％、Ｉｎ：０．０２２〜０．０６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％を含有するアルミニウム合金に、Ｔｉを添加せずにＢとＧａをそれぞれＢ：０．００１〜０．５００％、Ｇａ：０．０１０〜０．０５０％を含有せしめたアルミニウム合金からなる流電陽極は、海水温度が０℃近くまで低下する環境下において、従来よりも卑な陽極電位を維持したまま、高い有効電気量を有し、全面溶解性を示して不働態化を起こすことはない、という研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）Ｚｎ：２．０〜６．０％、Ｍｇ：１．０〜５．０％、Ｉｎ：０．０２２〜０．０６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｂ：０．００１〜０．５００％、Ｇａ：０．０１０〜０．０５０％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金からなる低温海水用アルミニウム合金流電陽極に特徴を有するものである。
【０００６】
この場合、ＢとＧａの含有量をそれぞれＢ：０．０２２〜０．２００％、Ｇａ：０．０１５〜０．０３０％に限定することが一層好ましい。したがって、この発明は、
（２）Ｚｎ：２．０〜６．０％、Ｍｇ：１．０〜５．０％、Ｉｎ：０．０２２〜０．０６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｂ：０．０２２〜０．２００％、Ｇａ：０．０１５〜０．０３０％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金からなる低温海水用アルミニウム合金流電陽極に特徴を有するものである。
【０００７】
まず、この発明の低温海水用アルミニウム合金流電陽極の成分組成を上述のごとく限定した理由を述べる。
Ｚｎ：
Ｚｎは、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体にＩｎがある濃度以上含有した場合に、流電陽極としての特性が発揮されるようになるが、その含有量が２．０％未満では固溶体におけるＺｎ濃度が小さすぎてマトリックスを構成するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体の持つ流電特性が不安定となり、陽極電位の貴化、有効電気量の低下および溶解面の不均一化を招くので好ましくなく、一方、６．０％を越えて含有させるとＺｎはＡｌに比べて理論電気量が小さいことから有効電気量が低下すると共に、陽極電位もやや貴化するので好ましくない。したがって、Ｚｎの含有量を２．０〜６．０％に定めた。有効電気量と溶解面の均一性に及ぼす効果を重視すれば、Ｚｎの含有量の一層好ましい範囲は２．５〜５．０％である。
【０００８】
Ｍｇ：
Ｍｇは、陽極電位の卑化と他の添加元素の分散をよくすることで流電性能の安定化をもたらすと共に、合金の機械的強度を高める働きがあるが、その含有量が１．０％未満では十分な流電性能がえられず、一方、５．０％を越えて含有すると鋳造性が悪くなると共に、Ａｌ合金組織へのＭｇ自身の分散が不均一になって、陽極電位が貴化傾向を示すので好ましくない。したがって、Ｍｇの含有量を１．０〜５．０％に定めた。溶解面の均一性と鋳造性に及ぼす効果を重視すればＭｇの含有量の一層好ましい範囲は１．５〜４．０％である。
【０００９】
Ｉｎ：
Ｉｎは、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体中に分散し、固溶限度以上含有すると表面酸化皮膜の形成を妨げ、陽極電位を卑化させると共に局部溶解を阻止し、ひいては有効電気量の向上をもたらすが、その含有量が０．０２２％未満では前記特性が得られず、一方、０．０６０％を越えて含有すると、陽極表面の過剰な活性化により自己腐食が増大し、有効電気量の低下が起こると共に、Ｉｎは高価な金属であるところから経済的にも好ましくない。したがって、Ｉｎの含有量は、０．０２２〜０．０６０％に定めた。有効電気量と溶解面の均一性に及ぼす効果を重視すれば、Ｉｎの含有量の一層好ましい範囲は０．０２６〜０．０４０％である。
【００１０】
Ｓｉ：
Ｓｉは、Ａｌ合金中に不純物として含まれるＦｅによる流電性能の低下を抑制する働きを持ち、特に、有効電気量を向上させる作用を有するが、その含有量が０．０５％未満では所望の効果が得られず、一方、０．３０％を越えて含有すると腐食生成物が陽極表面に多量に付着し、陽極電位の貴化および有効電気量の低下が顕著になるので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量を０．０５〜０．３０％に定めた。有効電気量に及ぼす効果を重視すれば、Ｓｉの含有量の一層好ましい範囲は０．０８〜０．２５％である。
【００１１】
Ｂ：
Ｂは有効電気量の向上に寄与し、その効果はわずか０．００１％添加しただけで現れる。また、Ｂは溶解面を平滑にする効果もあり、０．０２２％以上の添加で顕著となる。一方、ＢはＡｌ−Ｂ母合金の形態で合金化され、高濃度になるとその添加量も増加することで鋳造性が悪くなると共に有効電気量も徐々に低下するため、０．５００％を越えて含有させると不利である。したがって、Ｂの含有量を０．００１〜０．５００％に定めた。溶解面の平滑性、鋳造性および有効電気量に及ぼす効果を重視すれば、Ｂの含有量の一層好ましい範囲は０．０２２〜０．２００％である。
【００１２】
Ｇａ：
ＧａはＡｌ合金表面の活性化を均一にし、有効電気量を増加させる効果があるが、その含有量が０．０１０％未満では所望の効果が得られず、一方、０．０５０％を越えて含有すると局部的な溶解傾向を示すと共に、高価な金属であるところから高濃度の添加は経済的にも好ましくない。したがって、Ｇａの含有量は０．０１０〜０．０５０％に定めた。有効電気量と溶解面の均一性に及ぼす効果を重視すれば、Ｇａの含有量の一層好ましい範囲は０．０１５〜０．０３０％である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
Ａｌ地金を黒鉛るつぼ中で溶解し、表１〜表７に示す成分組成となるように元素を添加し、添加後、十分撹拌し鋳造して直径：１５ｍｍの丸棒インゴットを製造し、この丸棒インゴットを長さ：６５ｍｍに切断して本発明低温海水用アルミニウム合金流電陽極（以下、本発明流電陽極という）１〜３５、比較低温海水用アルミニウム合金流電陽極（以下、比較流電陽極という）１〜１２および従来低温海水用アルミニウム合金流電陽極（以下、従来流電陽極という）を作製した。これら本発明流電陽極１〜３５、比較流電陽極１〜１２および従来流電陽極について、試験面積が側面：２０ｃｍ2 となるように試験面以外は塩化ゴム系塗料により被覆し、供試陽極を作製した。これら供試陽極を０℃の人工海水１リットルに浸漬し、陽極電流密度：１．０ｍＡ／ｃｍ2 で１６８時間通電し、試験終了直前の陽極電位を測定すると共に、有効電気量を算出し、それらの結果を表１〜表７に示した。なお、有効電気量の算出は、腐食防食協会規格  ＪＳＣＥ  Ｓ−９３０１  流電陽極試験法にしたがって測定した。
【００１４】
【表１】
0004126633.tif 000002
【００１５】
【表２】
0004126633.tif 000003
【００１６】
【表３】
0004126633.tif 000004
【００１７】
【表４】
0004126633.tif 000005
【００１８】
【表５】
0004126633.tif 000006
【００１９】
【表６】
0004126633.tif 000007
【００２０】
【表７】
0004126633.tif 000008
【００２１】
表１〜表７に示される結果から、本発明流電陽極１〜３５は従来流電陽極に比べて卑な陽極電位と高い有効電気量を有することが分かる。しかし、この発明の条件から外れた組成の比較流電陽極１〜１２は陽極電位あるいは有効電気量の内の少なくともいずれかが悪い値を示すことが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
上述のように、この発明のアルミニウム合金流電陽極は、特に氷海域などの低温海水中において従来よりも優れた特性を示し、寒冷域での資源開発機械、鋼構造物の防食に大いに貢献し得るものである。