(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を腐食させることにより鋼材に形成されるさび層をそのままさび膜として、前記さび膜の膜電位を測定し、前記膜電位に基づきさび層のアニオンの選択イオン透過性を評価する方法であり、前記さび膜は、偏光層と消光層との層状構造であり、前記さび膜の消光層側を低濃度の電解質水溶液に接触させ、偏光層側を高濃度の電解質水溶液に接触させて、前記さび膜の膜電位を測定することを特徴とするさび層のアニオンの選択イオン透過性の評価方法。
【請求項２】
前記さび膜は、鋼材がすべてさび層になるまで腐食環境下に曝すことにより得られるさび層であることを特徴とする請求項１に記載のさび層のアニオンの選択イオン透過性の評価方法。
【請求項３】
前記さび膜は、鋼材に形成されたさび層を前記鋼材から剥離させることにより得られるさび層であることを特徴とする請求項１に記載のさび層のアニオンの選択イオン透過性の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食性物質、例えば、Ｃｌ−やＳＯ４２−などのさび層の選択イオン透過性を評価する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、種々の分野において、耐食性の高い鋼材が求められている。特に、陸上の海塩飛来環境で使用される鋼材について、その寿命延長や、メンテナンスの軽減のために、より耐食性の高い鋼材が求められている。耐食性の高い鋼材については、開発や研究も盛んになされており、鋼材の耐食性の簡便な評価方法が求められている。
【０００３】
耐食性を決める一つの要因として、ある環境に置かれた鋼材表面に生じるさび層のイオン透過性がある。さび層の種類によって、アニオンとカチオンの透過性が異なること（選択イオン透過性）が知られている。特に、全イオン（カチオンとアニオン）の透過率に対するアニオンの透過率が高いさび層の場合、さび層と鋼材との界面部分に塩化物イオンなどの腐食性アニオンが多く侵入する。その結果、鋼材の腐食が促進され、鋼材のさびを促進することが知られている。つまり、全イオンの透過に占めるアニオンの透過性が、鋼材の耐食性を決めるための重要な因子と考えられている。したがって、鋼材に形成されるさび層の選択イオン透過性を簡便に評価できることが、鋼材の耐食性評価および種々の鋼材の耐食性メカニズムの研究において重要なものとなっている。
【０００４】
選択イオン透過性は、膜電位を測定することで評価できる。膜電位とは、濃度が異なる２種類の電解質水溶液の間に膜が置かれたときに、膜を介して生じる電位差である。この電位差は、膜を透過して両電解質水溶液間を移動するアニオンおよびカチオンの輸率の違いによって生ずる。
【０００５】
特許文献１には、水系媒体と小孔を介して連通する液溜部を有した試料ホルダと、該液溜部内の水系媒体に接するボイラ鋼材等の金属材料よりなる試験片とを用い、試験片をアノード溶解させて該小孔の出口部分にさび膜を生成させ、このさび膜を用いて選択イオン透過性を測定する方法が開示されている。非特許文献１には、セルロース上に酸化鉄を沈殿させて形成したさび膜を用いて選択イオン透過性を測定する方法が開示されている。非特許文献２には、さび粉末とポリテトラフルトロエチレン（ＰＴＦＥ）を混合したのち加圧して成形したさび膜を用いて選択イオン透過性を測定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３３２７３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】余村好則、坂下雅雄、佐藤教男、防食技術、２８、Ｐ６４−７１（１９７９）
【非特許文献２】幸英昭、山下正人、藤原幹男、三沢俊平、Ｚａｉｒｙｏ−ｔｏ−Ｋａｎｋｙｏ、４７、Ｐ１８６−１９２（１９９８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
鋼材のさび層には２価の鉄さびと３価の鉄さびが存在する。鋼材とさび層との界面において、さび層内の鋼材に近い側（以下、さび層内の鋼材に近い側を、鋼材界面側と称する。）には、酸化数の小さい鉄を含む鉄さび（例えば、２価−３価混合のＦｅ３Ｏ４）が形成しやすい。一方、鋼材界面側から離れたところでは鉄の酸化数の大きい鉄さび（例えば、α−ＦｅＯＯＨやγ−ＦｅＯＯＨ）が形成しやすい。これは、鋼材界面に近くなるほど、酸素が到達しにくくなるためである。また、合金元素を添加した場合、合金元素を含む鉄さびは、さび層全体に均一に分布することは少なく、その多くはさび層と鋼材との界面近傍などに濃縮する。したがって、実際に鋼材に形成されるさび層は均質の構造ではないと考えられる。
【０００９】
しかしながら、非特許文献１、２のさび膜のように、従来のさび膜を用いた選択イオン透過性の測定では、鋼材に形成されたさび層を粉砕後成形したものをさび膜として用いている。このため、さび膜が均質の構造となっており、実際のさび層の構造やイオンの透過する方向などを考慮して選択イオン透過性を測定しているわけではない。また、特許文献１では、試験片がアノード腐食し、鉄イオンが液溜部内の水溶液に溶け出し、この鉄イオンが小孔の出口付近（試料ホルダの外部）にて溶存酸素あるいは水酸化物イオンと反応して酸化物ないし水酸化物となり、該小孔の出口部分にさび膜が生成する。したがって、特許文献１では、一旦水溶液中に溶出した鉄イオンが小孔を浮遊して、その先の小孔の出口でさびとなって沈殿するというものであり、鋼材界面に近くなるほど酸素が到達しにくくなるといった、実際の鋼材表面に発生するさびの状況と異なる。したがって、実際のさび層を考慮してさび膜を作製しているわけではない。さらに、特許文献１の方法では、水溶液中で発生するさびしか評価できないため、陸上で塩分が飛来する環境下などで生成するさび層については評価できないものである。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、さび層の選択イオン透過性を正確に評価することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋼材に形成されたさび層をそのまま評価試料として用いることにより、環境側から鋼材界面側に侵入する塩化物イオンや硫酸イオンなど、腐食の指標となるアニオンの選択イオン透過性を正確に評価することができると考えた。鋼材に形成されたさび層をそのまま評価試料として用いる方法としては、鋼材がすべてさび層になるまで腐食環境に曝す方法と、さび層の構造を維持した状態で鋼材から剥がし取る方法があると考えた。
【００１２】
本発明は、さらに検討を加えた末に完成されたもので、その要旨は次のとおりである。
［１］鋼材を腐食させることにより鋼材に形成されるさび層をそのままさび膜として、前記さび膜の膜電位を測定し、前記膜電位に基づきさび層の選択イオン透過性を評価することを特徴とするさび層の選択イオン透過性の評価方法。
［２］前記さび膜は、偏光層と消光層との層状構造であることを特徴とする［１］に記載のさび層の選択イオン透過性の評価方法。
［３］前記さび膜は、鋼材がすべてさび層になるまで腐食環境下に曝すことにより得られるさび層であることを特徴とする［１］または［２］に記載のさび層の選択イオン透過性の評価方法。
［４］前記さび膜は、鋼材に形成されたさび層を前記鋼材から剥離させることにより得られるさび層であることを特徴とする［１］または［２］に記載のさび層の選択イオン透過性の評価方法。
［５］前記さび膜の消光層側を低濃度の電解質水溶液に接触させ、偏光層側を高濃度の電解質水溶液に接触させて、さび膜の膜電位を測定することを特徴とする［２］〜［４］のいずれか１項に記載のさび層の選択イオン透過性の評価方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実際に鋼材に形成されたさび層をそのままさび膜として用いてさび膜の膜電位を測定するため、選択イオン透過性を正確に評価できる。したがって、鋼材の耐食性評価や耐食性のメカニズム解明の指針とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】膜電位測定装置の概要図である。
【図２】さび層の断面を偏光顕微鏡で観察して得られた写真である。
【図３】鋼材をすべてさびさせてさび膜を得る方法に用いる冶具の一例であり、（ａ）は上から見た平面図、（ｂ）はＡ−Ａ視断面図である。
【図４】さび層を鋼材から剥離させることによりさび膜を得る方法の一例である。
【図５】腐食試験サイクルを示すフロー図である。
【図６】本発明のさび膜（２）、および、さび粉末をプレスして作製したさび膜（３）の、膜電位の経時変化を示す図である。
【図７】本発明のさび膜（２）、および、さび粉末をプレスして作製したさび膜（３）の、電解質水溶液Ｂの濃度変化と評価膜電位との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
まず、膜電位測定方法について説明する。本発明のさび膜の膜電位を測定する際は、図１に示すような従来から使用されている膜電位測定装置を用いることができる。図１に示すように、同一種で濃度の異なる電解質水溶液Ａと電解質水溶液Ｂとをさび膜１で隔てる。塩橋２により電解質水溶液Ａおよび電解質水溶液Ｂに飽和塩化カリウム水溶液３が電気的に繋がれている。飽和塩化カリウム水溶液３に参照電極４（飽和塩化カリウム参照電極）がそれぞれ浸漬されている。参照電極４は、エレクトロメーターなどの電位差計５に接続されている。参照電極４の電位差を測定することにより、さび膜１の膜電位を求めることができる。なお、塩橋２と飽和塩化カリウム水溶液３を使用せず、ダブルジャンクション型の参照電極を直接、電解質水溶液Ａおよび電解質水溶液Ｂに浸漬してもよい。このように、塩橋の設置やダブルジャンクション型の参照電極を用いることにより、測定精度が向上する。また、参照電極４は、上述の飽和塩化カリウム参照電極のほかに、銀−塩化銀参照電極、水銀−硫酸水銀参照電極など既存の参照電極を用いることができる。
【００１７】
図１の電解質水溶液Ａおよび電解質水溶液Ｂ中の電解質が、１価のアニオンと１価のカチオン水溶液の場合、膜電位Δφは以下の式で表される。
Δφ＝−５９．１（ｔ＋−ｔ−）ｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ）・・・（１）
ｔ−＋ｔ＋＝１                        ・・・（２）
ここで、
Δφ：膜間電位差（ｍＶ）（膜電位）
ｔ−：アニオン輸率
ｔ＋：カチオン輸率
ＣＡ：電解質溶液Ａ中のイオン濃度（電位測定の基準とする側）
ＣＢ：電解質溶液Ｂ中のイオン濃度
である。したがって、
Δφ／ｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ）＝−５９．１（ｔ＋−ｔ−）・・・（３）
となる。
【００１８】
ＣＡを一定とし、ＣＢを種々変化させて電位差を測定し、横軸をｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ）、縦軸を膜電位としてプロットして直線を得る。さび膜が選択イオン透過性を有している場合、ＣＢ、ＣＡの濃度差が大きくなるにつれ膜電位の絶対値が大きくなり、直線に傾きが生じる。したがって、さび膜の膜電位を測定することによりさび膜の選択イオン透過性を評価することができる。また、Δφとｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ）を実験により求めることにより、直線の傾き（Δφ／ｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ））を求められる。次いで、式（３）から、（ｔ＋−ｔ−）の値を求められる。したがって、さび膜のカチオン輸率ｔ−とアニオン輸率ｔ＋とを求めることができる。
【００１９】
電解質水溶液Ａ、Ｂについては、選択イオン透過性を評価するための測定対象であるアニオンとして、例えば、Ｃｌ−やＳＯ４２−などの腐食の起因となるアニオンを含んだ電解質水溶液を用いればよい。好ましくは、選択イオン透過性を評価したいさび層が生成する環境、つまり鋼材の耐食性を評価したい実環境に存在する電解質の水溶液を用いればよい。例えば、陸上において塩分が飛来する環境で生成するさび層の選択イオン透過性を評価したい場合（そのような環境下の鋼材の耐食性を評価したい場合）は、電解質水溶液として、例えば塩化ナトリウムや塩化カリウム水溶液などが挙げられる。また、ＳＯ４２−が存在する環境で生成するさび層の選択イオン透過性を評価したい場合は、硫酸ナトリウムや硫酸カリウムを用いることができる。
【００２０】
本発明は、鋼材を腐食させることにより鋼材に形成されるさび層をそのままさび膜として、さび膜の膜電位を測定し、測定した膜電位に基づいてさび層の選択イオン透過性を評価することを特徴とする。従来の評価方法で用いられているさび膜は実環境で形成されるさび層と異なり、均質に近い構造であるため、従来の方法ではさび層の正確な選択イオン透過性を評価できなかった。本発明では、鋼材に形成されたさび層をそのままさび膜として用いるので、さび層の正確な選択イオン透過性を評価できる。
【００２１】
鋼材に形成されるさび層は、上述したとおり、均質な構造ではない。図２は、鋼材表面に形成されたさび層の断面を、偏光顕微鏡を用いて観察した図である。図２に示すように、さび層は偏光層と消光層とを有しており、鋼材界面側（酸素の少ない側）に消光層が形成された構造となっている。このように、さび層は偏光層と消失層との層状構造を有していることから、実際に鋼材上に形成されるさび層は、均質の構造ではないことがわかる。なお、上記偏光顕微鏡観察を行ったサンプルについては、後述する表１に記載の耐候性鋼を用いて、後述する実施例１のさび膜（２）の作製手順に従って作成したさび層を有する鋼材を、適度な大きさに切断し、さび層の断面が観察面となるように、埋め込み樹脂に埋め込み、観察面を研磨して、サンプルとした。また、偏光フィルターを通して、４５０μｍ×３４０μｍの視野について、観察面からの反射光を観察し、偏光層と消光層の区別がつくようにして、写真撮影をした。偏光特性を有するさびの部分は、偏光フィルター（偏光面）を回転することにより明暗が変化する。このため、偏光フィルター（偏光面）をある方向にすると他の領域に比べ明るく見え、偏光層として区別できる。また、偏光特性を有さないさびの部分は、偏光フィルター（偏光面）を回転しても、明るさは変わらないため、消光層として区別できる。なお、写真撮影は偏光層が明るくなるようにして行った。
【００２２】
次に、本発明者らは、鋼材に形成されたさび層について、そのままさび膜を得る方法について鋭意検討した。その結果、鋼材がすべてさび層になるまで腐食環境に曝すことによりさび膜を得る方法と、さび層の構造を維持した状態で鋼材から剥離させることによりさび膜を得る方法とを用いることにより、鋼材に形成されるさび層をそのままさび膜として膜電位を測定できると考えた。
【００２３】
鋼材がすべてさび層になるまで腐食環境下に曝すことによりさび膜を得る方法としては、例えば、鋼材の片面側（表面側）を腐食環境下に曝して鋼材を腐食させ、鋼材の表面から裏面へさびを貫通させることにより、鋼材をすべて腐食させることができる。その結果、得られたさび層をそのままさび膜として用いることができる。
【００２４】
鋼材をすべて腐食させるためには、鋼板を用いることが望ましく、必要により薄膜加工することが好ましい。鋼板もしくは薄膜加工した鋼板の厚さは、形成されるさび膜の強度を考慮して、２０〜１００μｍが好ましい。また、鋼材（鋼板）の片面から腐食させる必要があるため、鋼材（鋼板）の一方の面を腐食環境下、鋼材（鋼板）のもう一方の面を非腐食環境下に曝されるような治具を用いることが好ましい。治具の形状は問わない。図３は、冶具の一例であり、図３（ａ）は冶具７で固定した鋼材（鋼板）６を上面から見た平面図である。図３（ｂ）は冶具７で固定した鋼材（鋼板）６のＡ−Ａ視断面図である。図３（ｂ）に示すとおり、鋼材（鋼板）６の片面（表面）が腐食環境下で、一方で、反対側の面（裏面）は腐食環境に接しない非腐食環境下になるような治具であればよい。また、鋼材（鋼板）６は、例えばアクリル製の上部ホルダー８ａと下部ホルダー８ｂとからなるホルダー８に挟んで、ボルトなどの止め具９で固定すればよい。また、冶具７を用いて鋼材（鋼板）６を固定する際は、ゴム板１０などを間に挟むことにより、より安定して固定することができる。ただし、鋼材（鋼板）６の裏面まで腐食が進行していることが分かるように、治具は透明な素材であることが好ましい。なお、腐食環境の条件としては、さび層が得られる環境であればよいが、選択イオン透過性を評価したいさび層が生成する環境、すなわち、鋼材の耐食性を評価したい実環境を模した雰囲気にするのが好ましい。例えば、陸上において塩分が飛来する環境で生成するさび層の選択イオン透過性を評価したい場合（そのような環境での鋼材の耐食性を評価したい場合）は、塩化ナトリウム存在下の条件が好ましい。
【００２５】
さび層の構造を維持した状態で鋼材から剥離させることによりさび膜を得る方法としては、さび層が形成された鋼材に対して、さび層を鋼材から機械的に剥離させればよい。例えば、さび層が形成された鋼材に対して応力をかければよい。腐食が進行している鋼材において、鋼材とさび層との界面には水が存在していることが知られている。そのため、機械的強度については、鋼材とさび層との界面が最も弱くなっている。したがって、鋼材とさび層との界面部分に歪を加えることにより、さび層を鋼材から剥離することができる。例えば、図４に示すように、厚さ０．５〜１．０ｍｍの鋼板６の端部および裏面をシール材１１でシールした後、腐食環境に曝し、さび厚が０．３〜１．０ｍｍ程度になった時点で、薄鋼板にねじりの応力を与えると、鋼材とさび層との界面で剥離が生じ、さび膜を得ることができる。さび層の剥離は、例えば、図４に示す試験片（鋼板６）の短辺がお互いにねじれるように、さび層が鋼材から剥離するまで、試験片に歪を加えていけばよい。通常、短辺同士が１°〜１０°ねじれる程度が好ましい。また、シール材１１としては、例えば、市販の合成樹脂製のマスキングテープ等が挙げられる。
【００２６】
このような方法を利用することにより、鋼材に形成されたさび層をそのままの形で得ることができるため、鋼材に形成されたさび層をそのままさび膜として用いることができる。したがって、本発明のさび膜を用いることにより、さび膜の選択イオン透過性を正確に評価することができる。また、陸上で塩分が飛来する環境下などで生成するさび層についても、選択イオン透過性を正確に評価することができる。
【００２７】
本発明において、さび膜の消光層側を低濃度の電解質水溶液に接触させ、さび膜の偏光層側を高濃度の電解質水溶液に接触させて膜電位を測定することが好ましい。図１に示すような膜電位測定方法では、塩化物イオンや硫酸イオンなどのアニオンは、高濃度側から低濃度側に向かって透過する。このため、消光層側を低濃度の電解質水溶液、偏光層側を高濃度の電解質水溶液にそれぞれ接触させることにより、偏光層側から消光層側へイオンが透過される。すなわち、腐食環境側である偏光層側から、鋼材側である消光層側へイオンが透過されるため、実環境を模擬したアニオンの選択イオン透過性を評価することができる。したがって、腐食環境側から鋼材に侵入するアニオンの選択イオン透過性を正しく評価することができる。なお、電解質水溶液の濃度差は、１倍〜１００倍の範囲で測定すればよく、場合により、１倍〜１０００倍の範囲で測定してもよい。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２９】
本発明のさび膜、および、従来の膜電位測定に用いられているさび膜（さび粉末をプレスしたもの）の、選択イオン透過性をそれぞれ比較した。
【００３０】
表１に示す普通鋼を、スケールを研削により除去した後、研磨し、２０×２０×０．０５ｍｍ、１５０×７０×０．８ｍｍの試験片をそれぞれ作製した。各サイズの試験片について、以下に示す方法でさび膜を作製した。
【００３１】
【表１】
0005949694.tif 000002
【００３２】
さび膜（１）：鋼材をすべてさびさせることによりさび膜を作製する方法
２０×２０×０．０５ｍｍの試験片を、図３に示すアクリル製の治具７に嵌め込んだ。次に、この試験片を、図５に示すフローに基づいて腐食環境下に曝した。まず、各試験片に対して１０００ｍｇ／ｍ２の付着塩分量になるように人工海水を噴霧した（塩分付着工程）。次に、乾燥条件（６０℃、ＲＨ３５％、３ｈ）と、湿潤条件（４０℃、ＲＨ９５％、３ｈ）の環境下に曝す工程を８サイクル繰り返した（遷移時間は１時間）。その後、試験片に蒸留水を流しかけて洗浄を行い、さらに４０℃の恒温槽に１時間入れて試験片を乾燥した。その後、再び上記と同様の人口海水の噴霧を行った（塩分付着工程）。その後、再び、乾燥条件と湿潤条件の環境下に曝す工程を１１サイクル繰り返した（遷移時間は１時間）。次いで、洗浄・乾燥を行った。以上の一連の工程は一週間で１サイクルとなる。この一週間の工程を２サイクル（１４日間）繰り返すことにより、裏面までさびを進行させ、さび層を形成させた。このようにして得られたさび層を、そのまま膜電位測定用のさび膜とした。
【００３３】
さび膜（２）：鋼材に形成されたさび層を鋼材から剥離させてさび膜を作製する方法
１５０×７０×０．８ｍｍの試験片を、図４に示すように、鋼板の表面については端部をシールし、鋼板の裏面を全てシールした。なお、シール材には日東電工株式会社製マスキングテープＮｏ２０９を用いた。次に、この試験片を、図５に示すフローに基づいて腐食環境下に曝した。図５に示す一週間の工程を４サイクル（全２８日間）繰り返し、鋼材表面にさび層を形成させた。次いで、試験片に、ねじり歪を加えてさび層を剥がし取った。このようにして得られたさび層を、膜電位測定用のさび膜とした。
【００３４】
また、比較例として、従来のさび膜の作製方法（さび粉末をプレス）により、さび膜を作製した。１５０×７０×０．８ｍｍの試験片を、上述したさび膜（２）と同様の腐食環境下に曝してさび層を形成させ、試験片からさび層をかきとり、それを乳鉢で６０分間すり潰し、粘結剤として３ｍａｓｓ％のＰＴＦＥを加えた後、錠剤成形器により、約５ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力をかけ、２０ｍｍφで厚さ約１ｍｍのさび膜（３）を作製した。
【００３５】
図１に示す膜電位測定装置を用いて、得られたさび膜の膜電位測定を行った。さび膜（１）および（２）については、腐食環境にさらされていた側（偏光層側）が電解質溶液Ａと接し、鋼材側（消光層側）が電解質溶液Ｂと接するように設置した。比較例のさび膜（３）については、そのような表裏の差がないため、任意の向きに設置した。さび膜を設置後、電気回路を繋ぎ込み、電解質水溶液を注いだ。電解質水溶液ＡにはＫＣｌ（０．１Ｍ）を用いた。電解質水溶液ＢにはＫＣｌを用い、濃度を０．１Ｍ、０．０１Ｍ、０．００１Ｍとした。溶液を注いだ後、電位を５分間隔で測定した。なお、電解質水溶液Ａの側を基準電位として電位を測定した。また、測定開始から２時間後の膜電位を評価膜電位とした。
【００３６】
また、作製した本発明のさび膜（１）および（２）について、偏光顕微鏡でさび膜の断面を観察した。腐食環境に曝された側には偏光層、鋼材側には消光層がそれぞれ存在していることを確認した。一方、さび粉末をプレスした比較例のさび膜（３）については、偏光層および消光層は確認されなかった。なお、偏光顕微鏡観察の条件は、偏光フィルターを通して、４５０μｍ×３４０μｍの視野について、観察面からの反射光を観察し、偏光層と消光層の区別がつくようにして、写真撮影をした。偏光特性を有するさびの部分は、偏光フィルター（偏光面）を回転することにより明暗が変化するため、偏光フィルター（偏光面）をある方向にすると他の領域に比べ明るく見え、偏光層として区別できる。また、偏光特性を有さないさびの部分は、偏光フィルター（偏光面）を回転しても、明るさは変わらないため、消光層として区別できる。写真撮影は偏光層が明るくなるようにして行った。
【００３７】
図６は、電解質水溶液Ｂの濃度を０．００１Ｍとしたときの、普通鋼で作製した本発明のさび膜（２）と、さび粉末をプレスしたさび膜（３）の膜電位の経時変化の結果である。さび膜（２）と、さび膜（３）の膜電位は、本来同じ結果になると考えられる。しかしながら、図６に示すように、さび膜（２）とさび膜（３）とでは異なる挙動を示した。そして、さび膜（３）では、膜電位が０に近い値であることから、電位差が生じておらず、選択イオン透過性を有していないという結果になった。耐食性鋼ではない普通鋼に生成するさび層は、通常は、カチオンよりも、アニオンをより透過するアニオン選択性を有することが知られている。したがって、さび膜（３）は正確な選択イオン透過性を評価できていないと考えられる。一方、さび膜（２）は、膜電位が０から離れた値であることから、電位差が生じており、選択イオン透過性を評価できていることがわかる。
【００３８】
図７は、電解質水溶液Ａの濃度を一定とし、電解質水溶液Ｂの濃度を変化させた場合の、ｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ）と評価膜電位との関係を示す図である。前述したように、電解質濃度Ａの濃度ＣＡを一定とし、電解質水溶液Ｂの濃度ＣＢを種々変化させて電位差を測定し、横軸をｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ）、縦軸を評価膜電位としてプロットした場合、さび膜が選択的にカチオンよりもアニオンを透過する傾向があれば、ＣＡとＣＢの濃度差が大きくなるほど、評価膜電位は低くなる。図７の結果から、さび膜（２）はＣＡとＣＢの濃度差が大きくなるほど、膜電位は低くなっており、さび膜（２）がアニオン選択性であることがわかる。一方、さび膜（３）は、そのような変化がほとんど生じておらず、普通鋼の選択イオン透過性を正確に評価できていないことがわかる。したがって、本発明のさび膜の膜電位を測定することにより、さび膜の選択イオン透過性を正確に評価することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、電解質水溶液Ｂの濃度を変化させた時の、各種鋼材のさび層の評価膜電位を測定した。表１に示す普通鋼、耐候性鋼、Ｗ鋼、Ｍｏ鋼を用いて、実施例１と同様の方法でさび膜を作製した。作製したさび膜について、電解質水溶液Ａの濃度ＣＡを一定とし、電解質水溶液Ｂの濃度ＣＢを種々変化させて膜電位を測定し、電解質水溶液Ｂの濃度変化に対する評価膜電位Δφの変化の傾き（Δφ／ｌｏｇ（ＣＢ／ＣＡ））を求めた後、式（２）および式（３）から、ｔ−（アニオン輸率）を算出した。次いで、下記式（４）で求められるアニオン輸率比（普通鋼のｔ−を１としたときの各種鋼材のｔ−）を算出した。
アニオン輸率比＝各種鋼材のアニオン輸率／普通鋼のアニオン輸率・・・（４）
なお、各種鋼材のアニオン輸率と普通鋼のアニオン輸率は、同一のさび膜作製方法で作製されたさび膜のアニオン輸率である。（例えば、アニオン輸率比（１）＝耐候性鋼のさび膜（１）のアニオン輸率／普通鋼のさび膜（１）のアニオン輸率である。）
各種鋼材のさび膜作製方法およびアニオン輸率比の結果を、表２に示す。
【００４０】
【表２】
0005949694.tif 000003
【００４１】
表２の結果から、さび膜（１）やさび膜（２）を用いた発明例は、いずれもアニオン輸率比が１より小さく、普通鋼に比べてアニオンの輸率が低いことがわかる。耐候性鋼、Ｗ鋼、Ｍｏ鋼は、普通鋼よりも耐食性に優れていることが知られており、表２の輸率比の結果と一致していると考えられる。したがって、本発明のさび膜を用いることにより、選択イオン透過性を正しく評価できていると考えられる。一方、比較例のさび膜（３）のアニオン輸率比は、発明例に比べて１に近い値となり、選択イオン透過性を評価できていないと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、鋼材のさび層の選択イオン透過性を正確に評価できるため、各種鋼材や耐食鋼の腐食メカニズム解明の研究を効率的に行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    さび膜
２    塩橋
３    飽和塩化カリウム水溶液
４    参照電極
５    電位差計
６    鋼材（鋼板）
７    冶具
８    ホルダー
８ａ  上部ホルダー
８ｂ  下部ホルダー
９    止め具
１０  ゴム板
１１  シール材
Ａ    電解質水溶液
Ｂ    電解質水溶液
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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