JP2013134111A - 物体の腐食速度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温和な環境において、微量な腐食電流を検知して腐食速度を正確に測定できる腐食速度測定方法を得ること。
【解決手段】本発明の腐食速度測定方法は、ＡＣＭセンサ１を用いて物体の腐食速度を測定する腐食速度測定方法であって、前記物体と同じ環境にＡＣＭセンサ１を配置してＡＣＭセンサ１から出力される腐食電流を測定する測定工程と、該測定工程の前に、前記ＡＣＭセンサ１の基板表面の酸化皮膜を除去する除去工程を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、物体の腐食速度測定方法に関し、特に、ＡＣＭセンサを用いた物体の腐食速度測定方法に関する。

物体の腐食速度を測定するセンサとして、ＡＣＭセンサが知られている。ＡＣＭセンサは、対象金属からなる基板と、基板の表面に絶縁膜と導電膜を積層した構造を有している。ＡＣＭセンサは、センサ表面のうち、基板露出部分が陽極、導電膜が陰極となっており、センサ表面が雨や霧により濡れると電位差が生じて両者間に腐食電流が流れる仕組みとなっている。また、海塩等が付着して堆積すると絶縁膜の抵抗の低下により電位差が生じて電流が流れる。このセンサを用いて暴露試験により腐食速度を測定し、該腐食速度により付着海塩量の調査や降雨期間、結露期間、乾燥期間等の調査が可能となる(
特許文献１)。

特開２００８−１５７６４７号公報

ＡＣＭセンサは、自己腐食型センサであり、センサ表面の水膜に流れる電流を測定している。ＡＣＭセンサの基板は金属であり、製造から使用までの間に基板表面に酸化皮膜が形成されてしまう。基板表面に酸化皮膜が形成されると、電気抵抗が大きくなり、微量な腐食電流の測定に影響を与えるおそれがある。

ＡＣＭセンサは、例えば橋梁や構造物等と共に直接風雨に晒される屋外の厳しい環境で使用した場合に、発生する腐食電流が大きいので、センサ感度は高い。したがって、ＡＣＭセンサの使用開始時に、その基板表面に強固な酸化皮膜が形成されていても、腐食電流の測定精度への影響は少なく、問題となることはなかった。

しかしながら、例えば直接風雨に晒されない梱包箱内や輸送コンテナ内、屋内などの比較的温和な環境では、発生する腐食電流は微量である。したがって、このような温和な環境で、基板表面に強固な酸化皮膜が形成されているＡＣＭセンサを用いた場合には、酸化皮膜の電気抵抗が大きいためにセンサ感度が低く、腐食電流の測定精度に影響を与えるおそれがある。また、酸化皮膜の形成度合いによって電気抵抗が異なるので、複数のＡＣＭセンサを用いた場合には、同一の構成を有しているにもかかわらず、各ＡＣＭセンサの間で測定結果にバラツキが生じるという問題もある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温和な環境でも腐食電流を正確に測定できる腐食速度測定方法を提供することである。

上記課題を解決する本発明の腐食速度測定方法は、ＡＣＭセンサを用いて物体の腐食速度を測定する腐食速度測定方法であって、物体と同じ環境にＡＣＭセンサを配置してそのＡＣＭセンサから出力される腐食電流を測定する測定工程と、その測定工程の前に、ＡＣＭセンサの基板表面の酸化皮膜を除去する除去工程と、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、測定工程の前に、前準備としてＡＣＭセンサの基板表面の酸化皮膜を除去するので、酸化皮膜による抵抗を低下させた状態で腐食電流の測定を開始することができ、センサ感度を向上させることができる。したがって、例えば温和な環境であっても、微量な腐食電流を高精度に測定でき、かかる腐食電流に基づいて物体の腐食速度を正確に測定することができる。また、複数のＡＣＭセンサの間で酸化皮膜に起因した測定結果のバラツキを抑制することができる。

本発明の腐食速度測定方法は、前記除去工程では、前記ＡＣＭセンサの基板表面を酸で洗浄することが好ましい。酸で洗浄することにより、ＡＣＭセンサの基板表面に形成されている強固な酸化皮膜を簡単に除去でき、基板表面に酸化皮膜が形成されていない状態で腐食電流の測定を開始することができる。

本発明の腐食速度測定方法は、除去工程により酸化皮膜が除去されたＡＣＭセンサを、測定工程が開始されるまでの間、基板表面の酸化を抑制する環境に保管する保管工程を有することが好ましい。本発明によれば、酸化皮膜を除去した後のＡＣＭセンサを、実際の測定に使用するまでの間、酸化が抑制される環境に保管するので、次の測定工程において、基板表面に酸化皮膜が形成されていない状態で腐食電流の測定を開始することができる。

本発明の腐食速度測定方法は、前記測定工程では、複数の前記ＡＣＭセンサが並列に接続されて配置されている構成としてもよい。複数のＡＣＭセンサを並列に接続することによって、検出できる腐食電流を増加させることができ、センサ感度の更なる向上を図ることができる。

本発明の錆び発生促進試験方法は、再現用のテスト片に腐食電流を流して錆の発生を促進させる錆び発生促進試験方法であって、再現用のテスト片と同一の構成を有する測定用のテスト片と、基板表面の酸化皮膜を除去したＡＣＭセンサとを実環境に配置して、予め設定された期間、測定用のテスト片の錆び発生量と、ＡＣＭセンサの出力電流と、温度と、湿度を測定する工程と、測定結果に基づいて再現試験条件を設定する工程と、再現試験条件に基づいて、試験環境の温度と湿度を調整し、再現用のテスト片に対して、実環境で測定したＡＣＭセンサの出力電流と同量の腐食電流を流す工程とを含むことを特徴としている。本発明によれば、試験環境において実環境の状態を再現できる。したがって、実環境と同じ量の錆を再現用のテスト片に発生させることができ、錆の発生要因等の解析を容易に行うことができる。

本発明の錆び発生促進試験方法は、再現用のテスト片に腐食電流を流す工程では、実環境よりも時間を短縮して腐食電流を流し、腐食電流の積算値を実環境におけるＡＣＭセンサの出力電流値と等しくすることを特徴としている。本発明によれば、錆の発生を促進させて、実環境における時間よりも短い時間で同等の錆び発生量とすることができる。したがって、錆びの発生要因等の解析を容易に行うことができる。

本発明の錆び発生促進試験方法は、前記試験環境における再現用のテスト片の錆び発生量と、実環境における測定用のテスト片の錆び発生量とを比較して一致していない場合には、前記試験条件を変更する工程を含むことが好ましい。

本発明によれば、測定工程の前に、ＡＣＭセンサの基板表面の酸化皮膜を除去するので、酸化皮膜による抵抗を低下させた状態で腐食電流の測定を開始することができ、センサ感度を向上させることができる。したがって、例えば温和な環境であっても、微量な腐食電流を高精度に測定でき、かかる腐食電流に基づいて物体の腐食速度を正確に測定することができる。また、複数のＡＣＭセンサの間で酸化皮膜に起因した測定結果のバラツキを抑制することができる。

ＡＣＭセンサの構成を説明する図。 従来の腐食電流の測定方法を説明する模式図。 本実施の形態における腐食電流の測定方法を説明する模式図。 ＡＣＭセンサの接続方法の一実施例を説明する図。 除去工程の有無によるＡＣＭセンサの測定結果を示すグラフ。 除去工程を行わなかった４個のＡＣＭセンサによる測定結果を示すグラフ。 実環境における測定結果の一例を示すグラフ。 試験環境における試験条件の一例を示すグラフ。

＜第１実施の形態＞
図１は、ＡＣＭセンサの構成を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面の一部を拡大して模式的に示す図である。

ＡＣＭセンサ１は、対象金属からなる基板２の表面に絶縁膜３と導電膜４を積層した構造を有している。本実施の形態では、基板２はＺｎ、導電膜４はＡｇにより構成されている。ＡＣＭセンサ１は、それぞれ導線が引き出されて、図示していない計測器（ＡＣＭロガー）に接続されている。

ＡＣＭセンサ１は、基板２の略中央位置で櫛歯状に基板表面２ａが露出して全体として円形を有する検出部５を有している。この検出部５の基板表面２ａと導電膜４との間に水膜１２（図２または図３を参照）が形成されて両者間が連結されると、腐食電流が生じて計測器で計測することができる。この腐食電流は、腐食量と相関があり、腐食速度の定量評価に用いることができる。

本実施の形態における腐食速度測定方法は、ＡＣＭセンサ１を用いて物体の腐食速度を測定する腐食速度測定方法であって、物体と同じ環境にＡＣＭセンサ１を配置してそのＡＣＭセンサ１から出力される腐食電流を測定する測定工程と、その測定工程の前に、ＡＣＭセンサ１の基板表面２ａの酸化皮膜を除去する除去工程とを含む。

図２は、従来の腐食電流の測定方法を説明する図、図３は、本実施の形態における腐食電流の測定方法を説明する図である。

従来は、図２に示すように、金属の基板表面２ａに酸化皮膜１１が形成されている状態で腐食電流の測定を開始していたので、基板表面２ａと水膜１２との間に酸化皮膜が介在されてしまい、基板２と導電膜４との間に流れる電流が小さくなっていた。したがって、センサ感度が低く、腐食電流の測定精度に影響を与えるおそれがあった。特に、ＡＣＭセンサ１を温和な環境で用いた場合には、発生する腐食電流が微量であるので、酸化皮膜１１が測定精度に大きな影響を及ぼしていた。

一方、本実施の形態では、酸化皮膜１１を除去してから測定を開始するので、図３に示すように、基板表面２ａが露出しており、基板２と導電膜４との間を水膜で連結することができる。したがって、基板２と導電膜４との間に流れる電流は大であり、センサ感度を高くすることができる。したがって、本実施の形態における腐食速度測定方法は、温和な環境における物体の腐食速度を測定するのに特に適している。

本実施の形態における腐食速度測定方法では、除去工程において、ＡＣＭセンサ１の基板表面２ａを酸で洗浄する酸洗処理が施される。洗浄に用いる酸は、酸化皮膜を除去できるものであればよく、例えば塩酸を用いることができる。この酸洗処理により、ＡＣＭセンサ１の基板表面２ａに形成されている強固な酸化皮膜１１を簡単に除去でき、基板表面２ａに酸化皮膜が形成されていない状態で腐食電流の測定を開始することができる。

本実施の形態における腐食速度測定方法では、除去工程により酸化皮膜１１が除去されたＡＣＭセンサ１を、測定工程が開始されるまでの間、基板表面の酸化を抑制する環境に保管することを行っている（保管工程）。

酸化皮膜１１を除去した後のＡＣＭセンサ１を、測定に使用するまでの間、酸化が抑制される環境に保管することにより、次の測定工程において、基板表面２ａに酸化皮膜が形成されていない状態で腐食電流の測定を開始することができる。酸化が抑制される環境に保管する方法の例としては、例えば密閉容器内に乾燥剤と共に収容する方法がある。

図４は、ＡＣＭセンサの接続方法の一実施例を説明する図であり、（ａ）は、単一のＡＣＭセンサを接続した場合を示し、（ｂ）は、複数のＡＣＭセンサを並列に接続した状態を示す図である。本実施の形態における腐食速度測定方法では、単一のＡＣＭセンサ１を配置した構成としてもよく、また、複数のＡＣＭセンサ１を並列に接続して配置した構成としてもよい。図４（ｂ）に示すように、複数のＡＣＭセンサ１を並列に接続することによって、検出できる腐食電流を増加させることができ、センサ感度の更なる向上を図ることができる。

（実施例）
基板がＺｎ、導電膜がＡｇからなる同じ仕様のＡＣＭセンサを７個用意し、実施例としてＡ１〜Ａ３のＡＣＭセンサには酸洗処理を施し（除去工程有り）、比較例としてＢ１〜Ｂ４のＡＣＭセンサには酸洗処理を行わなかった（除去工程なし）。

そして、海塩粒子量なしという環境で、実施例のＡ１〜Ａ３のＡＣＭセンサについては、２０℃から８０℃の間の複数の測定温度で出力値Ｉ（μＡ）を測定し、比較例のＢ１〜Ｂ４のＡＣＭセンサ１については、測定温度５０℃でその出力値Ｉ（μＡ）を測定した。

図５は、除去工程の有無による各ＡＣＭセンサの測定結果を示すグラフである。表１には、測定温度５０℃におけるＡ１〜Ａ３のＡＣＭセンサの出力値を示す。

酸洗処理有りのＡ１〜Ａ３のＡＣＭセンサ１は、各センサの間で出力値のバラツキがなく、ほぼ同様の値となった。一方、酸洗処理なしのＢ１〜Ｂ４のＡＣＭセンサ１は、出力値が大きくばらつく結果となった。

図６は、酸洗処理なし４個のＡＣＭセンサを使用して同一環境を測定した結果を示すグラフである。各ＡＣＭセンサは、Ｆｅ−Ａｇ電極を有する同じ仕様のセンサであるが、酸洗処理を行っていないため、各出力値のバラツキが大きく、測定初期には、最大で２倍の差を生じていた。

＜第２実施の形態＞
次に、第２実施の形態について説明する。なお、第１実施の形態と同様の構成には、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施の形態は、錆び発生促進試験方法に関するものである。本実施の形態における錆び発生促進試験方法は、再現用のテスト片に腐食電流を流して錆の発生を促進させる錆び発生促進試験方法であって、再現用のテスト片と同一の構成を有する測定用のテスト片と、基板表面の酸化皮膜を除去したＡＣＭセンサとを実環境に配置して、予め設定された期間、測定用のテスト片の錆び発生量と、ＡＣＭセンサの出力電流と、温度と、湿度を測定する工程と、測定結果に基づいて再現試験条件を設定する工程と、再現試験条件に基づいて、試験環境の温度と湿度を調整し、再現用のテスト片に対して、実環境で測定したＡＣＭセンサの出力電流と同量の腐食電流を流す工程とを含む。上記した錆び発生促進試験方法によれば、試験環境において実環境の状態を再現できる。したがって、実環境と同じ量の錆を再現用のテスト片に発生させることができ、錆の発生要因等の解析を容易に行うことができる。

本実施の形態における錆び発生促進試験方法の具体例について図７及び図８を用いて以下に説明する。

まず、測定用のテスト片を用意する。測定用のテスト片は、後述する再現用のテスト片と同一の構成（材質及び形状等）を有している。そして、測定用のテスト片とＡＣＭセンサ１を実環境（例えば輸送コンテナ内や梱包内等）に配置する。ＡＣＭセンサ１には、測定前に基板表面２ａを酸で洗浄して酸化皮膜を除去する酸洗処理が行われている。そして、予め設定された測定期間、測定用のテスト片の錆び発生量と、ＡＣＭセンサの出力電流と、温度と、湿度の測定を行う。図７は、実環境における測定結果の一例を示すグラフである。

実環境では、図７に示すように、ＡＣＭセンサ１の出力電流値と、温度と、湿度が測定され、また、測定用のテスト片の錆び発生量も測定される。本実施の形態では、測定期間として１７日間が設定され、１７日間経過後の腐食電流量は１４μＣとなっている。

次に、上記した実環境における測定結果に基づいて、再現試験条件を設定する作業が行われる。再現試験条件として、試験時間、試験環境の温度と湿度、再現用のテスト片に流す腐食電流の量及びタイミング等が設定される。

そして、再現試験条件に基づいて、試験環境の温度と湿度を調整し、再現用のテスト片に腐食電流を流す処理が行われる。図８は、試験環境における試験条件の一例を示すグラフである。

本実施の形態では、時間軸を短縮して、実環境が１７日間であったものを、２日間に短縮して行う。そして、腐食電流は、累積した総出力和が１４μＣとなるように、再現用のテスト片に対してステップ状に加えられる。そして、試験環境の湿度は一定とし、温度は一日の温度を擬似的に再現すべく、一日に２回上昇と下降するように調整した。なお、測定用のテスト片の錆び発生量と、再現用のテスト片の錆び発生量とを比較して一致していない場合には、試験条件を変更して再度試験を行うことが好ましい。

上記した本実施の形態における錆び発生促進試験方法によれば、試験環境において実環境の状態を再現でき、実環境と同じ量の錆を再現用のテスト片に発生させることができる。特に、再現用のテスト片に腐食電流を流す工程では、実環境よりも時間を短縮して腐食電流を流し、腐食電流の積算値を実環境におけるＡＣＭセンサ１の出力電流値と等しくしている。したがって、錆の発生を促進させて、実環境における時間よりも短い時間で同等の錆び発生量とすることができる。したがって、錆びの発生要因等の解析を容易に行うことができる。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態における錆び発生促進試験方法では、再現用のテスト片に対して腐食電流をステップ状に加える場合を例に説明したが、比例的に加える構成としてもよい。

１ ＡＣＭセンサ
２ 基板
２ａ 基板表面
３ 絶縁膜
４ 導電膜
５ 検出部
１１ 酸化皮膜
１２ 水膜

Claims (7)

1. ＡＣＭセンサを用いて物体の腐食速度を測定する腐食速度測定方法であって、
   前記物体と同じ環境にＡＣＭセンサを配置して該ＡＣＭセンサから出力される腐食電流を測定する測定工程と、
   該測定工程の前に、前記ＡＣＭセンサの基板表面の酸化皮膜を除去する除去工程と、
   を含むことを特徴とする腐食速度測定方法。
2. 前記酸化皮膜の除去は、前記ＡＣＭセンサの基板表面を酸で洗浄することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の腐食速度測定方法。
3. 前記除去工程により前記酸化皮膜が除去されたＡＣＭセンサを、前記測定工程が開始されるまでの間、前記基板表面の酸化を抑制する環境に保管する保管工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の腐食速度測定方法。
4. 前記測定工程では、複数の前記ＡＣＭセンサが並列に接続されて配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の腐食速度測定方法。
5. 再現用のテスト片に腐食電流を流して錆の発生を促進させる錆び発生促進試験方法であって、
   前記再現用のテスト片と同一の構成を有する測定用のテスト片と、基板表面の酸化皮膜を除去したＡＣＭセンサとを同一の実環境に配置して、予め設定された期間、前記測定用のテスト片の錆び発生量と、前記ＡＣＭセンサの出力電流と、温度と、湿度を測定する工程と、
   該測定結果に基づいて再現試験条件を設定する工程と、
   該再現試験条件に基づいて、試験環境の温度と湿度を調整し、前記再現用のテスト片に対して、前記実環境で測定した前記ＡＣＭセンサの出力電流と同量の腐食電流を流す工程と、
   を含むことを特徴とする錆び発生促進試験方法。
6. 前記再現用のテスト片に腐食電流を流す工程では、実環境よりも時間を短縮して腐食電流を流し、該腐食電流の積算値を前記実環境における前記ＡＣＭセンサの出力電流値と等しくすることを特徴とする請求項５に記載の錆び発生促進試験方法。
7. 前記試験環境における再現用のテスト片の錆び発生量と、実環境における測定用のテスト片の錆び発生量とを比較して一致していない場合には、前記試験条件を変更する工程を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の錆び発生促進試験方法。

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