專利名稱：可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在使用時底部埋在室外的燈柱、標志柱、金屬防護網(wǎng)柱或其它鋼柱，尤其涉及防止這些鋼柱的埋入部分被腐蝕的技術。
背景技術：
燈柱、標志柱等由各種材料制成，但是考慮到強度和價格的平衡，經(jīng)常使用鋼材料。它們在使用底部通常埋在室外。在這種情況下，通過一些方法防止鋼材料被腐蝕，例如，通過鍍鋅或涂覆的方法。這些防腐方法設計為通過防護鋼材料免受雨、風、濃縮物和其它腐蝕因素的影響來保護高出地面最高達數(shù)米的部分。
但是，即使防止了這些部分的腐蝕，已知在剛剛高于鋼柱埋入之處的部分也容易被腐蝕(47thZairyo-to-Kankyo Conference Preprints，195(2000))。在這種情況下，作為一種抑制腐蝕的方法，公開了在高于和低于埋入平面的地方提供防腐層(日本專利公開(A)2001-371372號)。這種防腐方法防止了因埋在混凝土中的部分與剛剛高于它的部分之間的電化學反應引起的腐蝕。但是，沿著人行道、在公園中和人們步行的其它地方安裝的鋼柱經(jīng)常被狗用于標記它們的領地。有報道稱這引起了腐蝕(25thJapan Road Conference Preprints，06011(2003))。
因此，有人指出經(jīng)常使用的鋼柱被狗用于標記它們的領地，并且有時因為由此導致的腐蝕而倒塌。因此必須使鋼柱對于狗的領地標記具有耐久性。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的是提供一種鋼柱，即使在被狗等用于標記它們的領地時，該鋼柱埋入部分也具有優(yōu)良的腐蝕可控性。
本發(fā)明人對于因犬尿引起的腐蝕作用進行了詳細的實驗室研究，并且密切關注由于犬尿引起的腐蝕加速現(xiàn)象。作為多方研究的結(jié)果，申請人發(fā)現(xiàn)盡管犬尿包含濃度僅為10ppm或者更低的銨離子，但尿被外界環(huán)境分解和改變，使銨離子濃度上升超過100倍，并產(chǎn)生了包含大于或等于0.1％的銨離子的溶液，而且還發(fā)現(xiàn)這些銨離子是使鋼材料和鍍鋅、焦油環(huán)氧涂層和其它鋼柱材料常用的防腐涂層變質(zhì)的主要原因。由此，申請人通過提高對含銨離子的水溶液的耐久性解決了由于狗的領地標記引起的腐蝕問題。也就是說，它們是(1)一種可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱，其包括具有防腐涂層的鋼柱，在該鋼柱與埋入的材料互相接觸的界面的頂端沿著鋼柱外部上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)至少50mm提供了涂覆層，該涂覆層由對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良耐久性的防腐材料構成。
(2)一種可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱，其包括如下鋼柱在該鋼柱與埋入的材料互相接觸的界面的頂端沿著鋼柱外部上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)至少50mm具有對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良耐久性的鋅基鍍層防腐材料。
(3)如(1)或(2)所述的埋入部分具有腐蝕可控性的鋼柱，其中所述防腐材料是在鋼柱側(cè)具有有機樹脂粘結(jié)劑層、厚度至少0.1mm的耐腐蝕金屬材料。
(4)如(1)或(2)所述的埋入部分具有腐蝕可控性的鋼柱，其中所述防腐材料是至少50μm厚的、包含1重量％到30重量％能夠中和銨離子的涂料的環(huán)氧樹脂基涂層。
通過使用根據(jù)本發(fā)明的鋼柱，可以解決埋入部分的腐蝕問題，尤其是因狗標記領地引起的腐蝕問題，而且可以避免柱子倒塌而對行人造成危險或者阻塞交通。而且，可以延長材料壽命，可以延長燈柱等的更換間隔，而且可以減少維護道路、公園等的費用。
附圖的簡要說明通過以下通過參考附圖對優(yōu)選實施方案的描述，本發(fā)明的這些和其它目的和特點將變得更清楚，其中

圖1是解釋本發(fā)明結(jié)構的視圖；和圖2是本發(fā)明實例的測試樣品結(jié)構的示意圖。
優(yōu)選實施例的說明下面，將參考附圖詳細解釋本發(fā)明。圖1是解釋本發(fā)明結(jié)構的視圖。如圖1所示，本發(fā)明提供了具有防腐涂層(Zn鍍層)2的鋼柱1，在該鋼柱1與埋入(地面或混凝土)4的材料互相接觸的界面的頂端沿著鋼柱外部上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)至少50mm具有防腐材料3，防腐材料3對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良的耐久性。
對本發(fā)明的防腐涂層沒有特別限制，只要它是為了保護鋼柱免受大氣腐蝕而施加的涂層即可，但包括焦油環(huán)氧樹脂基或者聚酯基涂層材料、聚乙烯或PVC樹脂內(nèi)襯等。而且，在本發(fā)明中，鋼柱優(yōu)選具有鋅基鍍層。也就是說，本發(fā)明即使對于上述防腐涂層材料也是有效的，但是如實施例所示，本發(fā)明對于使用鋅基鍍層的鋼柱尤其有效。
關于這里所述的鋅基鍍層，可以使用JIS-H8641所述的鍍層。而且，由其中添加Al、Mg或其它合金成分的鋅構成的合金鍍層具有類似的效果。本發(fā)明所述“鋼柱”是指由鋼和通常是鋼管形的核心材料形成的柱，還包括直徑逐漸變化的鋼管的錐形柱、彎管形、圓柱、鋼段等，即對形狀沒有特別限制，而且還包括復雜設計的形狀。
在本發(fā)明中，對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良耐久性的防腐材料在鋼柱和埋入的材料互相接觸的界面的頂端覆蓋鋼柱外側(cè)上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)至少50mm。如果在界面的頂端覆蓋鋼柱上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)不足50mm，結(jié)果是在埋入鋼柱時可能發(fā)生因電化學反應引起的電化學反應的長度。如果是50mm或更大，這種電化學反應將變得極小，并且不再引起任何實際問題。而且，為了獲得完全可以忽略的水平，需要150mm或更大的跨度。覆蓋的上限沒有特別限制，但是如果考慮到問題高度是狗可以在上面標記其領地的范圍，則1000mm是足夠的。
而且，在本發(fā)明中，對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良耐久性的防腐材料優(yōu)選是在鋼柱側(cè)具有有機樹脂粘結(jié)劑層、厚度至少為0.1mm的耐腐蝕金屬材料。這里所述對銨離子具有耐腐蝕性能的金屬包括鈦和鈦合金、鎳和鎳合金、高耐腐蝕性不銹鋼、金、銀、鉑等。但是，通常認為具有高耐腐蝕性的銅合金等對銨離子水溶液的耐腐蝕性低，因此不能使用。就實際性能而言，合意的是在浸入PH值為12.5的銨離子水溶液一周后的腐蝕量小于檢測極限。
此外，在本發(fā)明中，耐腐蝕金屬的厚度優(yōu)選為0.1mm或更大。原則上，使用對銨離子具有耐腐蝕性的金屬，厚度的大小是沒有關系的，但實際上，在覆蓋為了安裝而后來埋入的鋼柱時，如果小于0.1mm，將形成針孔，而且會從那些位置開始發(fā)生腐蝕。為此，需要至少0.1mm的厚度。厚度的上限沒有特別限定，但是如果考慮到成本和生產(chǎn)率，小于1mm是合適的。
此外，在本發(fā)明中使用的有機樹脂粘結(jié)劑層優(yōu)選為能夠牢固粘接鋼柱和耐腐蝕金屬材料、并具有長期耐久性的有機樹脂粘結(jié)劑層?？梢允褂猛坑协h(huán)氧樹脂基或尿烷基粘結(jié)劑或丙烯酸基膠粘劑的丁基橡膠片或聚乙烯泡沫片，或者浸漬了丙烯酸基粘合劑的丁基橡膠片。而且，這些粘結(jié)劑的厚度沒有特別限制，但是下限(超出該下限，耐腐蝕金屬材料和鋼柱就不進行電粘合)優(yōu)選是100μm，而且考慮到成本，上限優(yōu)選是3mm。
此外，在本發(fā)明中，對含銨離子水溶液具有優(yōu)良耐久性的防腐材料可以是包括能夠中和1重量％到低于30重量％的量的銨離子的涂料、厚度為50μm或更高的環(huán)氧樹脂基涂層。這里所述“能夠中和銨離子”是指當溶于含銨離子的水溶液時能夠降低PH值。在本發(fā)明中，如下所示。
將市售的氨水(28％濃度)稀釋5.6倍，以制備5％的含銨離子水溶液。PH值大約12.0。當在其中添加粉狀涂料到1％時，即當向100g該水溶液添加1g時，PH值下降1，即下降到11.0或更低。這種情況認為是能夠中和銨離子。
具有這種能力的涂料包括化合物鉬酸鹽、硼酸鹽、釩酸鹽(vanadinate)、磷酸鹽和硫酸鹽。其中，適合作為用于涂覆的涂料的物質(zhì)是在水中具有低溶解度的物質(zhì)。例如，鈣、鎂、鋁和鋅的磷酸鹽、硼酸鋅、硫酸鈣、釩酸銨(ammonium vanadinate)、氧化釩等和它們中兩種或多種的混合物提高了中和銨離子的能力。這里，包括含量為1重量％或更高的這種涂料可以充分保證上述性能。如果超過30重量％，涂層本身變脆，因此耐久性反而降低。
本發(fā)明中所述的環(huán)氧樹脂基涂層沒有特別限制，但是優(yōu)選由涂覆材料(其主要由包含環(huán)氧基端基的清漆構成)獲得、并通過胺、多胺或異氰酸酯固化的涂層。如果需要，還可以添加散裝涂料或溶劑、反應助劑、活性稀釋劑和非活性稀釋劑等。而且，在本發(fā)明中，由環(huán)氧樹脂基涂層構成的防腐材料可以具有50μm或更高的厚度。如果厚度小于50μm，則難以抑制在涂層中形成針孔，針孔會使得下面的鋼材料分解，并且因此無法保證耐久性。厚度更優(yōu)選為150μm或更高，由此提高耐久性。而且，厚度的上限沒有特別設定，但是當厚度大于500μm時，不再發(fā)現(xiàn)效果提高，而且隨該含量提高了成本，因此500μm是優(yōu)選的。
實施例1制造圖2所示的測試樣品。測試樣品5(鋼柱)外徑60.5mm、長200mm、厚3.8mm。測試樣品5先涂覆表2所示的防腐涂層，然后進一步覆蓋表2所示的金屬基防腐材料。該樣品埋在直徑為100mm的混凝土6中，至其200mm長度的大約一半。另在該混凝土上放置20mm高的PVC框架7。該框架7填充由市售的園藝用土壤和腐爛樹葉等的混合物構成的埋入材料8。每日用其成分與表1所示平均犬尿基本上相同的水溶液噴灑一次該測試樣品。六個月后，根據(jù)出現(xiàn)的腐蝕和任何蝕損斑來評價腐蝕狀態(tài)。測試材料及其測試結(jié)果示于表2。根據(jù)本發(fā)明的鋼柱顯然在犬尿和土壤的組合物的溶液中的耐久性優(yōu)良。
表1

表2


注)*1涂層長度在埋入界面上面和下面的長度相同，僅僅示出頂側(cè)。
實施例2在JIS H 8641所述的條件下，外徑43mm、長100mm、厚3.5mm的鍍鋅鋼管在外表面刷涂常溫固化的環(huán)氧樹脂涂料，該環(huán)氧樹脂涂料由含49重量％環(huán)氧樹脂清漆、30重量％散裝涂料(氧化鈦)、約2重量％其它添加劑以及6重量％溶劑的溶液構成，并通過13重量％的固化劑聚合，向其中以表3所示的相對于涂料的重量百分比加入所示顏料，從而形成由防腐材料組成的涂層。這里，為了測量各種涂料中和銨的能力，制備含5％銨離子的100g水溶液，以1％的量加入粉狀的表中所述涂料，PH值降低1或更多時的量看作是中和銨離子的能力。另外，關于固化劑的類型，將使用異氰酸酯基樹脂的固化劑和使用聚酰胺胺基樹脂的固化劑用于本測試中。
用切刀在軸向上切割這些測試鋼管，向下至Zn鍍層，切出寬1mm、長50mm的切口，并在40℃下在3％的NaCl中浸泡一個月，在常溫下在0.01mol/kg的NaOH水溶液中浸泡一個月，在常溫下在0.01mol/kg的氨水溶液中浸泡一個月，然后用平均值評價切割部分的腐蝕和膨脹。結(jié)果也示于表3。可以看出，本發(fā)明的實施例對含銨離子水溶液具有優(yōu)良的耐久性。而且可以看出，具有厚度超過50μm的、包含1到30重量％能夠中和銨離子的涂料的涂層具有更為優(yōu)良的耐久性。
表3


實施例3通過JIS H 8641所述的方法對內(nèi)徑150mm、厚6mm、長3m的鋼管鍍鋅，并且用實施例1中所示規(guī)格1的防腐材料覆蓋從距其表面底端500mm處起的500mm的范圍，用實施例1中所示規(guī)格7的防腐材料覆蓋，或用實施例2的規(guī)格26的防腐材料覆蓋，并制備不用防腐材料覆蓋的鋼管作為對比例。將這些鋼管埋入混凝土中，使距底端750mm處在混凝土表面露出來。在它們頂部覆蓋50mm厚的土，制得測試樣品。
每天用具有表1所示成分的溶液噴灑這些測試樣品一次。一年后進行檢測，發(fā)現(xiàn)對比例材料被腐蝕，并且埋入土壤中的部分在鍍層處銹成紅色，但是本發(fā)明實施例的三種鋼管完全沒有腐蝕。這說明本發(fā)明鋼柱的耐久性優(yōu)良。
盡管參考為了說明而選擇的具體實施方案描述了本發(fā)明，但是，顯然，本領域技術人員可以在不偏離本發(fā)明的基本內(nèi)容和保護范圍的情況下對其進行多種更改。
權利要求
1.一種可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱，其包括具有防腐涂層的鋼柱，在該鋼柱與埋入的材料互相接觸的界面的頂端沿著鋼柱外部上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)至少50mm提供了涂覆層，該涂覆層由對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良耐久性的防腐材料構成。
2.一種可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱，其包括如下鋼柱在該鋼柱與埋入的材料互相接觸的界面的頂端沿著鋼柱外部上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)至少50mm具有對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良耐久性的鋅基鍍層防腐材料。
3.如權利要求1或2所述的可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱，其中所述防腐材料是在鋼柱側(cè)具有有機樹脂粘結(jié)劑層、厚度至少0.1mm的耐腐蝕金屬材料。
4.如權利要求1或2所述的可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱，其中所述防腐材料是至少50μm厚的、包含1重量％到30重量％能夠中和銨離子的涂料的環(huán)氧樹脂基涂層。
全文摘要
一種即使在被狗標記領地時其埋入部分的腐蝕可控性也優(yōu)良的鋼柱，即可控制埋入部分的腐蝕的鋼柱，其包括具有防腐涂層或鋅基鍍層防腐材料的鋼柱，在該鋼柱與埋入的材料互相接觸的界面的頂端沿著鋼柱外部上至大氣側(cè)、下至埋入材料側(cè)至少50mm提供了由對含銨離子的水溶液具有優(yōu)良耐久性的防腐材料構成的涂層。
文檔編號C23C30/00GK1782304SQ20051013731
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權日2004年11月4日
發(fā)明者山本正弘, 山中晉太郎 申請人:新日本制鐵株式會社