(57)【要約】  本発明の課題は、周囲環境の腐食性を簡便かつ短期間で精度良く評価できる腐食環境モニタ装置およびその方法を提供することにある。  本発明に関わる腐食環境モニタ装置は、試験片(２ａ、２ｂ、２ｃ)が設置される一つ以上の通気路(３ａ、３ｂ、３ｃ)を有し、周囲環境中の腐食性を試験片(２ａ、２ｂ、２ｃ)の腐食状態から測定する腐食環境モニタ装置(１)であって、一つの通気路(３ａ、３ｂ、３ｃ)内に、測定に係わる領域が同一の金属材料を用いて形成される試験片(２ａ、２ｂ、２ｃ)を設置し、通気路(３ａ、３ｂ、３ｃ)が複数の場合、通気路(３ａ、３ｂ、３ｃ)を並列に配置している。
2013042179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ装置であって、
一つの前記通気路内に、前記測定に係わる領域が同一の金属材料を用いて形成される前記試験片を設置し、
前記通気路が複数の場合、前記通気路を並列に配置した
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項２】
試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ装置であって、
前記各試験片は、前記測定に係わる領域が同一の金属材料を用いて形成され、
前記各通気路内に設置される前記試験片の測定に係わる領域の長手方向が、前記通気路内を流れる前記周囲環境中の腐食性物質の流れ方向に対して平行または沿う方向となるように配置した
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項または第２項に記載の腐食環境モニタ装置において、
前記通気路内の前記試験片の測定に係わる領域に前記周囲環境中の腐食性物質を供給するための供給手段を有した
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載の腐食環境モニタ装置において、
前記供給手段は、ファンであり、前記通気路における前記試験片の前記腐食性物質の流れの下流に設けられる
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項または第２項または第４項に記載の腐食環境モニタ装置において、
前記金属材料は、銅または銀である
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項６】
請求の範囲第１項または第２項または第４項に記載の腐食環境モニタ装置において、
前記試験片の測定に係わる領域における前記腐食性物質の流れ方向に沿った２か所以上で腐食度合いを測定し、その腐食度合いの分布から前記周囲環境での腐食性を求める
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項７】
請求の範囲第１項または第２項または第４項に記載の腐食環境モニタ装置において、
一つの前記通気路内の前記試験片は、複数であり、
前記試験片の測定に係わる領域を、他の前記試験片の測定に係わる領域に対して、対向または隣接させて配置した
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項８】
請求の範囲第１項または第２項または第４項に記載の腐食環境モニタ装置において、
前記試験片の測定に係わる領域の前記周囲環境に晒される暴露面を鉛直方向に沿って配置した
ことを特徴とする腐食環境モニタ装置。
【請求項９】
試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ方法であって、
単数または複数並列に設けた前記各通気路内に、前記測定に係わる領域が同一の金属材料を用いて形成される前記試験片を配置してモニタを行う
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【請求項１０】
試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ方法であって、
前記各通気路内に、前記測定に係わる領域が同一の金属材料を用いて形成される前記試験片を、前記測定に係わる領域の長手方向が前記通気路内を流れる前記周囲環境中の腐食性物質の流れ方向に対して平行または沿う方向となるように配置してモニタを行う
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【請求項１１】
請求の範囲第９項または第１０項に記載の腐食環境モニタ方法において、
前記通気路内に配置した前記試験片の測定に係わる領域に、前記周囲環境中の腐食性物質を強制的に供給する
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項に記載の腐食環境モニタ方法において、
前記周囲環境中の腐食性物質を前記試験片の当該腐食性物質の流れの下流から吸い込んで、当該試験片の測定に係わる領域に供給する
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【請求項１３】
請求の範囲第９項または第１０項または第１２項に記載の腐食環境モニタ方法において、
前記金属材料は、銅または銀である
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【請求項１４】
請求の範囲第９項または第１０項または第１２項に記載の腐食環境モニタ方法において、
前記試験片の測定に係わる領域における前記腐食性物質の流れ方向に沿った２か所以上で腐食度合いを測定し、その腐食度合いの分布から前記周囲環境での腐食性を求める
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【請求項１５】
請求の範囲第９項または第１０項または第１２項に記載の腐食環境モニタ方法において、
一つの前記通気路内の前記試験片は、複数であり、
前記試験片の測定に係わる領域を、他の前記試験片の測定に係わる領域に対して、対向または隣接させて配置してモニタを行う
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【請求項１６】
請求の範囲第９項または第１０項または第１２項に記載の腐食環境モニタ方法において、
前記試験片の測定に係わる領域の前記周囲環境に晒される暴露面を鉛直方向に沿って配置してモニタを行う
ことを特徴とする腐食環境モニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内環境中に存在する腐食性ガスなどによる電気電子装置の腐食度合いを測定する腐食環境モニタ装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の従来(背景)技術として、下記の特許文献１がある。
特許文献１には、「金属又はセラミックス又は金属塩を、測定対象の環境雰囲気中に所定期間放置した後、これらに吸着されたガス成分を分析する。特に、ＮＯＸは多孔質金属又はセラミックス（遷移金属酸化物）が選択的吸着性において優れ、また、ＣＯ２は多孔質セラミックス（希土類元素酸化物）が選択的吸着性において優れ、また、ＳＯ２は塩化銅、塩化銀などの特定の塩化物が選択的吸着性において優れている」ことが記載されている。さらに、特許文献１には、このような材料の試験片をケースに収容した試験キット、また試験キットを実用化するための試験キット用保護ケース、傘、強制空気送給装置についての記載がある。【０００３】
図１１Ａ、図１１Ｂは従来の環境モニタ装置の一例を示したものであり、図１１Ａは従来の環境モニタ装置の保護ケースの内部構造を示す側面図であり、図１１Ｂは従来の環境モニタ装置の保護ケースの内部構造を示す上面図である。
従来の環境モニタ装置１００においては、保護ケース１１２の通気路１１２ｒ内に、例えば、銅、銀、アルミニウム、鉄、鉄ニッケル合金製の各試験片１１１(１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１１１ｅ)を収容したものである。【０００４】
測定対象の周囲環境に存在する腐食性ガス１０６が、白抜き矢印に示すように流れることにより、腐食性ガス１０６に含有される腐食性物質が試験片１１１の表面に付着し、試験片１１１が変色する。保護ケース１１２に透明な材料を用いることで、試験片１１１の変色を保護ケース１１２の外部から目視(透視)できる。
一定期間試験片１１１を腐食性ガス１０６に暴露した後に回収した試験片１１１の腐食度合いは、所定の領域に対して重量法、蛍光Ｘ線による腐食性ガス元素の定量分析法、定電流電解による膜厚測定法により測定される。【０００５】
例えば、特許文献１によれば、各試験片１１１の各種金属表面に形成された腐食性ガス１０６に起因する腐食生成物中の腐食性ガス元素の定量分析結果から、測定対象の環境中の腐食性ガス濃度を推定できることが報告されている。また、ＩＥＣ６５４−４規格、ＩＳＯ１１８４４−１規格、ＩＳＯ９２２３規格、ＩＳＡ７１．０４規格によれば、一カ月間測定対象の環境中に暴露した銅板の腐食生成物の厚さから、その環境の腐食性を分類する方法が報告されている。【０００６】
具体的には、一定期間、測定対象の雰囲気中に暴露後の試験片１１１に対して、試験片１１１の表面に形成された腐食生成物中の腐食性ガス成分（硫黄酸化物や硫化物中の硫黄、窒素酸化物中の窒素、塩化物中の塩素）を蛍光Ｘ線分析、Ｘ線光量分析で分析する。また腐食性ガス成分を、腐食生成物の明度と色相と彩度に関する表色データ分析で分析する。
また、特許文献１には、周囲環境の雰囲気への暴露時間を短縮することが望まれている場合、試験片１１１へ周囲環境中の腐食性ガスを強制的に送給して、試験片１１１での腐食反応を促進させる方法が開示されている(特許文献１の段落００５０、図８参照)。【０００７】
従来の環境モニタ装置１００では、ファンの有無にかかわらず、保護ケース１１２の開口部１１２ｋから試験片１１１に周囲環境中の腐食性ガス１０６が流れまたは拡散することで送給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１１７９７６号公報(段落００５０、図８等)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、電気電子装置では、制御対象の機器を安定に稼動させる目的のため、長期にわたる信頼性が要求されている。
また、制御の高速化や占有容積の省スペース化のために高密度実装構造が採用され、微細配線構造や薄膜めっき構造からなる電気電子部品が数多く電気電子装置に実装されている。これらの電気電子部品では、わずかな腐食損傷が電気特性または磁気特性を変動させて故障や誤動作の原因となるため、その腐食損傷を抑制することが電気電子装置の信頼性を保つための課題に挙げられている。【００１０】
そこで、環境の腐食性の程度に応じた防食対策を、電気電子装置の設計および保守に反映させるため、電気電子装置の設置環境の腐食性を簡便かつ短期間で精度良く評価することが求められている。
従来の特許文献１の技術では、測定対象の設置環境に所定の期間暴露した金属試験片の腐食度合いからの腐食性を評価するにあたり、腐食度合いを過小評価するという問題(課題)がある。【００１１】
従来の特許文献１では、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、一つの容器の保護ケース１１２内に複数の試験片１１１を取付けて所定の期間測定対象の大気環境(設置環境)中に試験片１１１を暴露することで、試験片１１１の腐食状態を検査して各種の腐食性ガスの影響を一度に評価する。【００１２】
測定対象の大気環境(設置環境)の腐食評価に用いられる試験片１１１の金属材料としては、銅、銀、アルミニウム、鉄、亜鉛などがＩＥＣ規格、ＩＳＯ規格、ＩＳＡ規格に示されている。銅、銀、アルミニウム、鉄、亜鉛は、影響度合いは異なるがＳＯ２，ＮＯ２，Ｈ２Ｓのいずれかの腐食性ガスで腐食することが知られている。【００１３】
従来の環境モニタ装置１００では、保護ケース１１２の開口部１１２ｋから測定対象の外気に含まれる腐食性ガス１０６が、短冊状の試験片１１１に向けて流れまたは拡散して送給される。ここで、それぞれの試験片１１１は、腐食性ガス１０６が流れる方向または拡散方向に直列に並べて取付けてあるため、開口部１１２ｋに近接した上流側(試験片１１１ａ側)の試験片１１１で腐食性ガス１０６が消費される。【００１４】
そのため、開口部１１２ｋから離隔した下流側(試験片１１１ｅ側)の試験片１１１に到達する腐食性ガス１０６の濃度は周囲雰囲気の腐食性ガス１０６の濃度に比べて低下する。つまり、各々の試験片１１１に注目すると、同じ試験片１１１上でも、試験片１１１の上流側端部では腐食度合いが大きく、下流側では腐食度合いが小さくなる。【００１５】
保護ケース１１２における試験片１１１の表面の場所により、腐食性ガス１０６によって生成されている腐食生成物の厚さは数１０％異なることが推定される。そのため、容器の保護ケース１１２内の試験片１１１の並べ方により、その腐食度合いがばらつくことが推測される。【００１６】
以下、試験片１１１が腐食性ガス１０６の流れに直列に並べられた場合の影響を定性的に調べた結果を述べる。
試験片１１１に用いられる銅、銀、アルミニウム、鉄、鉄ニッケル合金のうち、銀を例示して述べる。【００１７】
３ｍｍ間隔で５枚配置(図１１Ｂ参照)した各々の銀の試験片１１１（図１１Ｂの紙面左右方向の長さ５ｍｍ）の腐食性物質の厚さを、試験片１１１の上流側端部での腐食生成物の厚さでもって腐食生成物の厚さを規格化した結果(試験片１１１の上流側端部での腐食生成物の厚さを１とした結果)を説明する。【００１８】
図１２に後記の式(１)の移流拡散方程式による従来の環境モニタ装置での解析結果の一例、すなわち試験片の上流側端部での腐食生成物の厚さでもって腐食生成物の厚さを規格化した結果(試験片の上流側端部での腐食生成物の厚さを１とした結果)を示す。図１２の横軸は、試験片１１１の最上流側端部からの距離ｓ１(図１３の上図参照)である。【００１９】
試験片１１１の測定面からの通気路１１２ｒの高さＨ＝１０ｍｍ、Ｖｄ(試験片１１１の測定面への腐食性物質(腐食生成物)の堆積速度)＝０．０１ｍｍ／ｓとする。
後記の(１)式を用いて図１２の関係が求められ、銀の各試験片１１１の腐食生成物の平均厚さは、下流側端部での腐食生成物の厚さ(図１２のｂ点)は、上流側端部での厚さ(図１２のａ点)の約６０％に減少している。【００２０】
すなわち、試験片１１１の上流側端部の腐食生成物の厚さが厚く、下流側に向かうに従い腐食生成物の厚さが薄くなる傾向が認められる。
そのため、従来の環境モニタ装置１００では、通気路１１２ｒの下流(図１１Ｂの試験片１１１ｅ側)にいくに従って、測定対象の周囲環境中の腐食性物質を過小評価していることになる。【００２１】
図１３に、従来の環境モニタ装置で試験片を一定期間測定対象の周囲(設置)環境中に暴露した場合の試験片の腐食度合いの測定例を示す。
図１３の上図は、通気路１１２ｒ(図１１Ｂ参照)に直列に並べた試験片１１１ａ〜１１１ｅを上方視した状態を示し、図１３の下図は、各試験片１１１ａ〜１１１ｅの腐食生成物の厚さを示している。図１３の下図の横軸は、試験片１１１ａの上流側端部からの距離ｓ１であり、図１３の下図の縦軸は、各試験片１１１ａ〜１１１ｅの腐食生成物の厚さである。【００２２】
試験片１１１が、保護ケース１１２の開口部１１２ｋから離隔するに従って(試験片１１１ａから試験片１１１ｅにいくに従い)、腐食生成物の厚さが薄くなることが明らかである。
上述した如く、腐食生成物の厚さとして下流側の比較的薄い領域を分析した場合、すなわち開口部１１２ｋから離隔して試験片１１１を設置した場合、例えば図１１Ａ、図１１Ｂの試験片１１１ｅの場合、試験片１１１の腐食度合いが低下し、試験片１１１の腐食生成物の厚さを本来の環境腐食性より過小評価するという第１の問題(課題)がある。【００２３】
さらに、従来技術では一つの試験片１１１に注目した場合、試験片１１１の両端部の腐食度合いが大きく、中央部に向かうに従い腐食度合いが小さくなる傾向が認められる。そのため、腐食度合いを中央部近傍の比較的小さい領域を分析した場合、試験片の腐食度合いを過小評価するという第２の問題(課題)がある。【００２４】
加えて、試験片１１１の腐食度合いは、重量法、蛍光Ｘ線による腐食性ガス元素の定量分析法、定電流電解による膜厚測定法により測定されるが、これらの評価では、試験片１１１の全体の平均値、または中心部近傍の比較的腐食度合いの小さい個所での値であるため、試験片１１１の腐食度合いを過小評価するという第３の問題(課題)がある。【００２５】
本発明は上記実状に鑑み、周囲環境の腐食性を簡便かつ短期間で精度良く評価できる腐食環境モニタ装置およびその方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の請求の範囲第１項に関わる腐食環境モニタ装置は、試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ装置であって、一つの前記通気路内に、前記測定に係わる領域が同一の金属材料を用いて形成される前記試験片を設置し、前記通気路が複数の場合、前記通気路を並列に配置している。【００２７】
本発明の請求の範囲第２項に関わる腐食環境モニタ装置は、試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ装置であって、前記各試験片は、前記測定に係わる領域が長い形状であるとともに同一の金属材料を用いて形成され、前記各通気路内に設置される前記試験片の測定に係わる領域の長手方向が、前記通気路内を流れる前記周囲環境中の腐食性物質の流れ方向に対して平行または沿う方向となるように配置している。【００２８】
本発明の請求の範囲第９項に関わる腐食環境モニタ方法は、試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ方法であって、単数または複数並列に設けた前記各通気路内に、前記測定に係わる領域が同一の金属材料を用いて形成される前記試験片を配置してモニタを行う。【００２９】
本発明の請求の範囲第１０項に関わる腐食環境モニタ方法は、試験片が設置される一つ以上の通気路を有し、周囲環境中の腐食性を前記試験片の腐食状態から測定する腐食環境モニタ方法であって、前記各通気路内に、前記測定に係わる領域が長い形状であるとともに同一の金属材料を用いて形成される前記試験片を、前記測定に係わる領域の長手方向が前記通気路内を流れる前記周囲環境中の腐食性物質の流れ方向に対して平行または沿う方向となるように配置してモニタを行う。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、電気電子装置などの周囲環境の腐食性を簡便かつ短期間で精度良く評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る実施形態の腐食環境モニタ装置の外観を示す斜視図である。
【図２Ａ】実施形態の腐食環境モニタ装置の内部構成を示す側面図である。
【図２Ｂ】実施形態の腐食環境モニタ装置の内部構成を示す上面図である。
【図３Ａ】実施形態の小片試験片を用いた腐食環境モニタ装置の内部構成を示す側面図である。
【図３Ｂ】実施形態の小片試験片を用いた腐食環境モニタ装置の内部構成を示す上面図である。
【図４Ａ】腐食環境モニタ装置の通気路のインレット部から離隔した位置に試験片を配置した状態を示す内部構成の側面図である。
【図４Ｂ】腐食環境モニタ装置の通気路のインレット部から離隔した位置に試験片を配置した状態を示す内部構成の上面図である。
【図５】腐食環境モニタ装置による測定対象の周囲環境の雰囲気の腐食性の評価方法の手順を示す図である。
【図６】腐食環境モニタ装置の試験片の長手方向に沿った腐食度合いの測定例を示す図である。
【図７】移流拡散方程式による解析結果の一例の試験片の上流側端部での腐食生成物の厚さで腐食生成物の厚さを規格化した結果を示す図である。
【図８Ａ】腐食環境モニタ装置の別の構成図の例であり、通気路において試験片を向かい合う２面に取り付けた場合の腐食環境モニタ装置の内部構成を示す側面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＡ−Ａ線断面図である。
【図９Ａ】通気路において試験片を隣り合う２面に取り付けた場合の腐食環境モニタ装置を示す横断面図である。
【図９Ｂ】通気路において試験片を隣り合う３面に取り付けた場合の腐食環境モニタ装置を示す横断面図である。
【図９Ｃ】通気路において試験片を４面に取り付けた場合の腐食環境モニタ装置を示す横断面図である。
【図１０Ａ】通気路において試験片を鉛直方向に沿って１面に取り付けた場合の腐食環境モニタ装置を示す横断面図である。
【図１０Ｂ】通気路において試験片を鉛直方向に沿って向かい合う２面に取り付けた場合の腐食環境モニタ装置を示す横断面図である。
【図１１Ａ】従来の一例の環境モニタ装置の保護ケースの内部構造を示す側面図である。
【図１１Ｂ】従来の一例の環境モニタ装置の保護ケースの内部構造を示す上面図である。
【図１２】移流拡散方程式による従来の試験片の上流側端部での腐食生成物の厚さでもって腐食生成物の厚さを規格化した結果を示す図である。
【図１３】従来の環境モニタ装置での一定期間測定対象の設置環境中に暴露した試験片の腐食度合いの測定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る実施形態の腐食環境モニタ装置の外観を示す斜視図である。図２Ａは実施形態の腐食環境モニタ装置の内部構成を示す側面図であり、図２Ｂは実施形態の腐食環境モニタ装置の内部構成を示す上面図である。
実施形態では、主に電気電子装置(図示せず)の設置環境の雰囲気中に存在する腐食性ガスによる電気電子装置の腐食度合いを測定(推定)する腐食環境モニタ装置１およびその方法の例を説明する。電気電子装置とは、例えば、機械を制御するような精密機器、コンピュータなどがある。
【００３３】
腐食環境モニタ装置１には、矩形状の横断面を有し長手方向に延在し貫通する通気スペースが形成される通気路３(３ａ、３ｂ、３ｃ)が３つ形成されている。通気路３(３ａ、３ｂ、３ｃ)の下流側には、各通気路３の通気の流れを促進するファン４(４ａ、４ｂ、４ｃ)がそれぞれ配設されている。ファン４(４ａ、４ｂ、４ｃ)は電源５(図２Ａ、図２Ｂ参照)によって電圧が印加されて駆動される。
【００３４】
腐食環境モニタ装置１の各通気路３(３ａ、３ｂ、３ｃ)には、それぞれ長方形の平板状の試験片２(２ａ、２ｂ、２ｃ)が、その長手方向が通気路３の長手方向に沿う姿勢で、取付けられている。試験片２(２ａ、２ｂ、２ｃ)は、それぞれ異なる同一の金属材料で形成されている。
【００３５】
測定対象の周囲環境(設置環境)での腐食性の評価は、各通気路３(３ａ、３ｂ、３ｃ)を流れる周囲環境の通気中に含有される腐食性物質６の流れ方向または拡散方向に沿った各試験片２(２ａ、２ｂ、２ｃ)の表面の腐食度合い（腐食生成物の厚さ）を測定し、その腐食生成物の厚さ分布を推定することにより、行われる。
腐食性物質６としては、腐食性ガス、飛来した海塩、塵埃などが挙げられるが、以下腐食性ガスを代表例として述べる。
【００３６】
＜試験片２＞
試験片２の形状は、試験片２の表面に形成される腐食生成物の厚さ分布を精度よく測定できる長い長方形状の薄い厚さの短冊状が好ましい。そして、各々の通気路３内に同一金属材料からなる各試験片２の長手方向が、周囲環境中の腐食性ガスが通気路３内を流れる方向または拡散する方向に平行または沿う方向となるように、試験片２を腐食環境モニタ装置１に取付けるのが好ましい。
短冊状の試験片２の縦横比は、通気の流れ方向または拡散方向に対して腐食生成物厚さの分布を測定できるならば、いずれの値でも構わない。
【００３７】
図２Ａ、図２Ｂでは、例えば銅、銀、金めっき（銅下地）でそれぞれ形成される試験片２ａ、２ｂ、２ｃを各々の通気路３(３ａ、３ｂ、３ｃ)に収容したものである。
銅、銀、金めっき（銅下地）は、電気電子部品の材料(母材)として多用される上、電気電子装置の設置環境の調査で使用される。各試験片２の材料は、屋外大気の環境調査で使用される鉄、鉄ニッケル合金、アルミニウム、亜鉛などを用いてもよい。このように、試験片２としては、銅、銀以外の純金属や合金でもよい。
各通気路３内には、それぞれ一種類の金属(合金を含む)からなる試験片２を取付ける。
【００３８】
図２Ｂに示すように、複数の試験片２(２ａ、２ｂ、２ｃ)を雰囲気中に暴露(露出)する場合は、複数の通気路３(３ａ、３ｂ、３ｃ)を用意して、一つの通気路３の内部に一種類の金属からなる試験片２を取付ける。
また、一種類の金属であれば、図３Ａ、図３Ｂに示すように、小片に切断した小片試験片２２を使用してもよい。
【００３９】
後記する腐食厚さの測定上の理由から、隣り合う小片試験片２２同士は、小片試験片２２の間に通気の乱流が発生して小片試験片２２の表面への腐食生成物の堆積に影響するのを抑制するため、隙間なく配置するのが好ましい。
通気路３の横断面は矩形、円形、多角形などの任意の形で構成される。腐食環境モニタ装置１の製作の難易や後記する腐食度合いの測定し易さなどの理由から、通気路３の横断面の形状は、簡単な構造である矩形構造が好ましい。
【００４０】
＜ファン４＞
通気路３内には、通気路３中の試験片２(２ａ、２ｂ、２ｃ)、２２に周囲環境中の腐食性ガスを供給するための手段としてファン４が設置され、設置(周囲)環境の空気はファン４により強制的に通気路３を流れ、ファン４を介して腐食環境モニタ装置１の外部に排出される。
ファン４は試験片２、２２が配置される通気路３の上流側、下流側いずれに設置してもよいが以下の点に留意する。
【００４１】
試験片２、２２の上流側にファン４を設置した場合、ファン４により試験片２、２２に向かう腐食性ガスの流れが乱されたり、またファン４に腐食性物質６が付着したりする怖れがある。そのため、試験片２、２２の下流側にファン４を設置するのが好ましい。
なお、ファン４を停止した状態で、ファン４による空気の流れによらず拡散により腐食性ガスを通気路３内に侵入させてもよい。
【００４２】
測定(監視)対象の周囲環境中に在在する腐食性ガスを腐食環境モニタ装置１の内部の通気路３に強制的に取込むことで試験片２、２２の腐食が促進される。そのため、腐食性ガスを強制的に取込むことは、腐食性ガスに起因する腐食生成物の厚さ測定の精度を向上させるのに有効な手段である。
【００４３】
通気路３内での流速分布のばらつき、経時的な流速変動は、試験片２の腐食速度の測定誤差となる。そこで、環境の腐食性を短期間に精度良く測定することを可能とするため、通気路３内での流速分布のばらつき、経時的な流速変動の少ないファン４を選択することが好ましい。
【００４４】
＜試験片２の通気路３内の位置＞
図４Ａは腐食環境モニタ装置の通気路のインレット部から離隔した位置に試験片を配置した状態を示す内部構成の側面図、図４Ｂは腐食環境モニタ装置の通気路のインレット部から離隔した位置に試験片を配置した状態を示す内部構成の上面図である。
【００４５】
図４Ａ、図４Ｂに示すように、通気路３内での流速分布のばらつきを除去するため、インレット部(入り口部)３ｉから離隔した位置に試験片２を配置するとよい。
環境モニタ装置１においては、短冊状の試験片２は、その上流側端部が環境モニタ装置１の通気路３の上流側端部(インレット部３ｉの近傍)の流れの乱れが終息した個所より下流部に取り付けている。これにより、試験片２の表面上への安定な腐食生成物の堆積を行うことができる。
【００４６】
＜設置(周囲)環境の雰囲気の腐食性の評価＞
以下、測定対象の設置(周囲)環境の雰囲気の腐食性を評価する方法について述べる。
図５に測定対象の周囲(設置)環境の雰囲気の腐食性の評価方法の手順を示す。
一つの試験片２の上流側で腐食性ガスを消費した場合、その分、腐食性ガスの量が減少するので、試験片２の下流側に到達する腐食性ガスの濃度は測定対象の周囲環境に比べて低下する。
【００４７】
そのため、従来の技術では、前記したように、試験片における測定位置に依存する腐食生成物の厚さの面内変動により、設置環境の腐食性評価の精度が低下することが懸念される。逆に、この試験片の腐食厚さの面内変動を利用すれば、周囲環境の腐食性を精度よく評価できる。
【００４８】
腐食環境モニタ装置１では、まず、試験片２を一定期間測定対象の雰囲気中に暴露させた後に回収し、試験片２上での流れ方向または拡散方向に沿って２か所以上腐食生成物の厚さを測定する(図５のＳ１０１)。
この測定値を用いて後記する移流拡散方程式の解析により、試験片２上での腐食性ガスの流れ方向または拡散方向に沿った箇所での腐食性ガスに含まれる腐食性物質６の堆積速度（腐食反応により腐食生成物が形成される速度）分布を求める。そして、この堆積速度と試験(測定)時間から、試験片２上での腐食生成物の厚さ(腐食厚さ分布)を求める(Ｓ１０２)。
【００４９】
この腐食厚さ分布の解析データと試験片２上で測定した腐食性ガスの流れ方向または拡散方向の２か所以上の腐食厚さから、試験片２の上流側端部の腐食生成物の厚さ（測定対象の周囲環境に暴露した試験片２に形成される腐食生成物の厚さの最大値）を逆に推定する。
【００５０】
簡易的に試験片２上で流れ方向または拡散方向に２か所以上の腐食生成物の厚さの測定値から、試験片２の上流側端部の腐食生成物の厚さを外挿してもよい(Ｓ１０３)。なお、試験片２の腐食度合いは、従来技術と同様に、重量法、蛍光Ｘ線による腐食性ガス元素の定量分析法、定電流電解による膜厚測定法などを用いる。電気抵抗の変化による腐食センサ、水晶振動子微量天秤法による腐食センサを用いてもよい。
【００５１】
このようにして求めた試験片２の端部の腐食生成物の厚さ(周囲環境に最も近い)をＩＥＣ６５４−４規格、ＩＳＯ１１８４４−１規格、ＩＳＯ９２２３規格、ＩＳＡ７１．０４規格で評価することにより、周囲環境の腐食性を分類する(ランク付けする)(Ｓ１０４)。
これにより、電気電子装置の設置環境の腐食性を簡便かつ短期間で精度良く分類できるので、その環境の腐食性の程度に応じた防食対策を設計および保守に反映させることができる(Ｓ１０５)。
【００５２】
＜試験片２の腐食度合いの測定＞
図６に、試験片の長手方向に沿った腐食度合いの測定例を示す。
図６の上図の上方視の試験片２における点線は便宜的な測定箇所の区切り線であり、図６の下図のプロットは点線の区切り線で区切られた測定箇所の測定結果を示している。図６の下図のグラフの横軸は、試験片２の上流側端部からの距離ｓ１であり、図６の下図のグラフの縦軸は、試験片２の表面に堆積した腐食生成物の厚さである。なお、試験片２の表面に堆積した腐食生成物の厚さは、上流側端部の腐食生成物の厚さで規格化して示している(上流側端部の腐食生成物の厚さを１として示している)。
【００５３】
環境モニタ装置１で試験片２を一定期間測定対象の周囲環境の雰囲気に暴露させた後の試験片２の腐食度合いは、図６に示すように、一定の間隔に区切った(図６の点線)後に重量法、蛍光Ｘ線による腐食性ガス元素の定量分析法、定電流電解などによる膜厚測定法により測定される。
【００５４】
試験片２の上流側端部(図６の試験片２の左端)から離れるに従い、腐食生成物の厚さが薄くなる。これは、上流側の試験片２の表面で腐食性物質６が消費される(付着する)ために腐食性物質６の量が減少し、試験片２の下流側に到達する腐食性物質６の濃度が低下するためである。この傾向は、気流の流速が遅いほど腐食性物質６が消費(付着)される時間が延伸し、また通気路３の試験片２の測定(試験)表面からの高さ(後記のＨ)が狭くなるほど腐食性物質６が試験片２の測定(試験)表面に接触する機会が増加するので、顕著になる。
【００５５】
＜流れのある環境での腐食性物質６の拡散の解析＞
流れのある環境での物質(腐食性物質６)の拡散は、下式(１)の移流拡散方程式により定式化できる。
Corrosion Science Vol.29、1179-1187、1989、The Atmospheric Sulfidation of Silver in a Tubular Corrosion Reactorには、円管における移流拡散方程式についての記載がある。
【００５６】
これを矩形断面の二次元問題について示す。腐食性物質６の濃度をＣ、腐食性ガスの流れ方向をｘ軸、それに直交する方向(鉛直方向)をｙ軸として、二次元の移流拡散方程式は次式で与えられる。物質が拡散する速さを示す拡散係数をＤ、矩形断面内の平均流速をｖとして、その流速分布を(１−ｙ２／Ｈ２)と仮定すると、
Ｄ・（ｇｒａｄ（Ｃ））−２・ｖ・（１−ｙ２／Ｈ２）・δＣ／δｘ＝０          (１)
と与えられる。
【００５７】
境界条件として、
Ｃ＝Ｃｉ                    （ｘ＝０）
δＣ／δｙ＝０                （ｙ＝０）
−Ｄ・δＣ／δｙ＝Ｖｄ・Ｃ    （ｙ＝Ｈ／２）
ここで、Ｃｉは周囲環境の腐食性物質６の濃度、換言すれば通気路３の入り口(図４Ａ、図４Ｂに示すインレット部３ｉ)の腐食性物質６の濃度である。
【００５８】
δＣ／δｙ＝０    （ｙ＝０）は、通気路３の中心における腐食性物質６の濃度勾配は０を表す。
Ｖｄは、試験片２の表面への腐食性ガス(腐食性物質６)の堆積速度である。
試験片２の表面に衝突した腐食性物質６のうち、一部の腐食性物質６が試験片２の表面で反応し堆積する。試験片２の表面への腐食性物質６の堆積速度Ｖｄは、反応確率（試験片２の表面に衝突した腐食性物質６のうち反応する確率）γを用いて以下の式(２)で表わされる。
【００５９】
Ｖｄ＝γ（Ｒｇ・Ｔ／（２π・Ｍ））０．５            (２)
Ｒｇはガス定数、Ｔは絶対温度、Ｍは腐食性物質６の分子の質量である。
図７に、移流拡散方程式による解析結果の一例の試験片上流側端部での腐食生成物の厚さで腐食生成物の厚さを規格化した結果(試験片上流側端部での腐食生成物の厚さを１とした結果)を示す。
【００６０】
図７では、長さ４７ｍｍの銀の試験片２、試験片２の上の通気路３の高さ(試験片２の測定(試験)面からの高さ)Ｈ＝１０ｍｍ、Ｖｄ＝０．０１ｍｍ／ｓとする。試験片２の下流側端部近くでの腐食生成物の厚さ(図７のｄ点参照)は、上流側端部での腐食生成物の厚さ(図７のｃ点参照)の約５０％に減少している。
【００６１】
本実施形態では、試験片２の上で腐食性ガスの流れ方向または拡散方向に沿って低下する２か所以上の腐食生成物の厚さから、腐食生成物の厚さ分布を解析、または、外挿を用いて試験片２の上流側端部の腐食生成物の厚さを推定する。この方法によれば、試験片２が設置されている通気路３の構造に依存しないので、測定対象の周囲環境の腐食性を過小評価することはない。
【００６２】
＜腐食環境モニタ装置１の別の構成例＞
測定(試験)対象の周囲環境が強腐食性環境で、例えば試験片２の腐食が進行し過ぎて腐食生成物が剥離した場合、腐食生成物の厚さを精度良く評価することが不可能である。
図８Ａ、図８Ｂは、実施形態の腐食環境モニタ装置の別の構成図の例であり、図８Ａは、腐食環境モニタ装置の通気路において試験片を向かい合う２面に取り付けた場合の内部構成を示す側面図、図８Ｂは、図８ＡのＡ−Ａ線断面図を示す。
【００６３】
この場合は、試験片２ａ、２ｂは環境モニタ装置１の通気路３の向かい合う２面に取付ける。
この際、通気路３の周囲に溝部７ａ、７ｂを設け、試験片２ａ、２ｂをそれぞれ溝部７ａ、７ｂに沿って挿入することで、試験片２ａ、２ｂを取付けることができる。
【００６４】
これにより、測定対象の周囲環境から通気路３に導入された腐食性物質６を２つの試験片２ａ、２ｂに分散することで、各々の試験片２ａ、２ｂの腐食度合いを低減できる。この場合、試験片２ａ、２ｂの向かい合う２面の距離（前記の寸法Ｈ）を狭く(短く)することにより、試験片２ａ、２ｂの向かい合う２面間の腐食性物質６の量が相対的に減少するので、通気中の腐食的物質６が相対的に大きく試験片２ａ、２ｂに付着し、試験片２ａ、２ｂの腐食度合いの低減効果が大きくなる。
【００６５】
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃにそれぞれ通気路３において試験片を隣り合う２面、３面、４面に取り付けた場合の腐食環境モニタ装置の横断面図を示す。図９Ａ〜図９Ｃに示す電源５は、前記したように、ファン４に電圧を供給する。
試験片２ａ、２ｂの取付けは、図９Ａに示すように、通気路３を形成する隣り合う２面でもよい。前記と同様、試験片２ａ、２ｂをそれぞれ溝部７ａ、７ｂに沿って挿入することで、試験片２ａ、２ｂを取り付ける。
【００６６】
さらに、環境の腐食性の強さにより、図９Ｂ、図９Ｃにそれぞれ示すように、通気路３を形成する３面または４面に試験片２を取付けてもよい。図９Ｂの例では、試験片２ａ、２ｂ、２ｃがそれぞれ通気路３の周囲に設けられた溝部７ａ、７ｂ、７ｃに沿って挿入され、試験片２ａ、２ｂ、２ｃが通気路３に取り付けられる。同様に、図９Ｃの例では、試験片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄがそれぞれ通気路３の周囲に設けられた溝部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに沿って挿入され、試験片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが通気路３に取り付けられる。
【００６７】
図１０Ａ、図１０Ｂに通気路において試験片を鉛直方向に沿って１面または向かい合う２面に取り付けた場合の別例の腐食環境モニタ装置の横断面図を示す。
図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、試験片２(２ａ、２ｂ)の測定に係わる面(暴露面)を鉛直方向に沿って配置すれば、測定中(試験中)の周囲環境に存する腐食性物質の重力の影響が可及的に抑制される状態で評価できるので、より好ましい。
なお、腐食環境モニタ装置１における通気路３の溝部７の手前側に試験片２を挿入する切り欠きまたは開口を設けると、試験片２の設置、回収(出し入れ)が容易であるのでより好ましい。本構成は、説明した構成全てに適用可能である。
【００６８】
上記構成によれば、測定対象の周囲(設置)環境中に所定の期間放置し回収した試験片２の腐食度合いを測定することにより、電気電子装置の設置環境の腐食性を簡便かつ短期間で精度良く評価できる。そのため、この評価に基づき環境の腐食性の程度に応じた防食対策を設計および保守に反映できる。
従って、設置環境の電気電子装置に対する腐食性を簡便かつ短期間で精度良く評価できる腐食環境モニタ装置およびその方法を実現できる。
【００６９】
＜＜その他の実施形態＞＞
なお、前記実施形態では、試験片２が金属材料からなる場合を例示したが、試験片２は、少なくとも腐食性生成物が形成される箇所(周囲環境中の腐食的性質の測定に係わる領域)が金属材料で形成されていればよく、試験片２の全体が金属材料でなくともよい。
例えば、プラスチックの基体(基板)に金属を形成してもよい。この場合、全体が金属でないので、低コスト化が可能である。
金属層の形成は、メッキ、スパッタリング、蒸着など任意に選択して適用可能である。
【００７０】
なお、前記実施形態で説明した腐食性は、強電機器よりは弱電機器が配線パターン、接続端子などが微細構造であるので、どちらかというと問題になる。しかし、本発明は、腐食性が問題になる周囲(設置)環境であれば限定されることなく、弱電機器、強電機器などが設置される環境に幅広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１      腐食環境モニタ装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  試験片
３、３ａ、３ｂ、３ｃ      通気路
４      ファン(供給手段)
５      電源
６      腐食性物質
【図１】
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【図２Ａ】
2013042179.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2013042179.tif 000015
【図９Ｂ】
2013042179.tif 000016
【図９Ｃ】
2013042179.tif 000017
【図１０Ａ】
2013042179.tif 000018
【図１０Ｂ】
2013042179.tif 000019
【図１１Ａ】
2013042179.tif 000020
【図１１Ｂ】
2013042179.tif 000021
【図１２】
2013042179.tif 000022
【図１３】
2013042179.tif 000023
【国際調査報告】
2013042179.tif 000024
2013042179.tif 000025
2013042179.tif 000026
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