(57)【要約】【課題】脱亜鉛腐食の発生の有無の評価を正確に行える耐脱亜鉛腐食性評価方法を提供すること。【解決手段】残留塩素が含まれていない淡水を模擬した試験液中で、黄銅部材の自然電位を測定しておき、黄銅部材を自然電位よりも高い一定の電位に保持する高電位保持工程を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
残留塩素が含まれていない淡水を模擬した試験液中で、黄銅部材の自然電位を測定しておき、前記黄銅部材を自然電位よりも高い一定の電位に保持する高電位保持工程を行う黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法。
【請求項２】
前記高電位保持工程に先立って、前記黄銅部材を所定時間定電流保持する定電流工程を行う請求項１に記載の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法。
【請求項３】
前記定電流工程が、５０〜３００μＡ／ｃｍ２の定電流を、３０分〜２時間にわたって黄銅部材に通電するものである請求項２に記載の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法。
【請求項４】
前記試験液が、塩化物イオンを、０〜２００ｍｇ／Ｌ、硫酸イオンを、０〜２００ｍｇ／Ｌ、炭酸水素イオンを、０〜１００ｍｇ／Ｌ含有した水溶液である請求項１〜３のいずれか一項に記載の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法。
【請求項５】
前記高電位保持工程が、黄銅部材の自然電位に対して５０〜２００ｍＶ高い電位を黄銅部材に付与するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法。
【請求項６】
前記高電位保持工程を行った黄銅部材の腐食深さを比較する請求項１〜５のいずれか一項に記載の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法。
【請求項７】
前記高電位保持工程における黄銅部材のアノード電流の大きさを比較する請求項１〜５のいずれか一項に記載の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
黄銅部材における脱亜鉛腐食の耐食性有無を判断可能な評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温水が循環する機器の配管には、主に金属材料が使用されており、配管の継手には、その加工性，強度や耐食性などの観点から黄銅部材が使用されている。黄銅部材に関しては、温水環境において、脱亜鉛腐食が発生する場合がある。そのため、これまでに耐脱亜鉛腐食性を高めた黄銅部材が開発されてきた。黄銅部材については、黄銅特有の組織であるα相とβ相の組成の違いが脱亜鉛腐食に影響しており、亜鉛を多く含むβ相が選択的に脱亜鉛腐食を起こす。耐脱亜鉛材料は、このβ相の析出を極力抑えたものであり、脱亜鉛腐食が起きにくくなっている。しかしながら、通常の温水には残留塩素が含まれており、それにより電位が上昇し、脱亜鉛腐食が発生することが知られており、また、耐脱亜鉛黄銅材料においても、使用状況や材質により脱亜鉛腐食速度が大きくなるものがある。
【０００３】
耐脱亜鉛材料の耐脱亜鉛腐食性を評価する試験方法としては、国際規格であるＩＳＯ６５０９−１９８１と日本伸銅協会が示しているＪＭＢＡＴ−３０３−１９８８の２種類の試験方法が広く知られている。一方、銅合金の脱亜鉛腐食感受性を評価する方法であり、一定電位（基準電極に対し０Ｖ）に保持し、一定時間でのクーロン量を測定し、脱亜鉛腐食深さを測定する方法が提案されている（特許文献１）。また、水の腐食性を評価する方法であり、微小な定電流保持での電位測定で、電位の上昇傾向の有無により、１００ｈｒ程度で腐食性を判断できる方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−０００６４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２８１１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
国際規格であるＩＳＯ６５０９−１９８１と日本伸銅協会が示しているＪＭＢＡＴ−３０３−１９８８の２種類の試験方法の試験に関しては、淡水における使用環境に比べて大きく異なる環境での試験であり、淡水における耐脱亜鉛性とは異なる可能性がある。
【０００６】
一方、特許文献１では、全面的な腐食を想定しており、実際に起こりうる脱亜鉛腐食については、予測が困難であると考えられる。また、使用されるＮａＣｌ水溶液等は、淡水の温水環境とは異なることや、設定電位を材料毎の自然電位に関係なく、一律に０ｍＶとしていることから、実使用における状況や材料毎の違いを再現できない可能性があると考えられる。
【０００７】
また、特許文献２では、リン脱酸銅に適合した方法となっているが、他材料での適用可否は不明である。また、電位の上昇傾向については判断基準がなく、材料の耐脱亜鉛腐食感受性を判断することは、困難であるといえる。
【０００８】
すなわち、従来の評価方法は、いずれも、脱亜鉛腐食を直接評価することが困難なものであるために、種々の組成、使用環境における黄銅部材の脱亜鉛腐食の発生を評価できる方法が求められている。
【０００９】
したがって、本発明は上記実状に鑑み、脱亜鉛腐食の発生の有無の評価を正確に行える耐脱亜鉛腐食性評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法の特徴構成は、
残留塩素が含まれていない淡水を模擬した試験液中で、黄銅部材の自然電位を測定しておき、前記黄銅部材を自然電位よりも高い一定の電位に保持する高電位保持工程を行う点にある。
【００１１】
ここで、高電位保持工程に先立って、黄銅部材を所定時間定電流保持する定電流工程を行ってもよい。
【００１２】
定電流工程が、５０〜３００μＡ／ｃｍ２の定電流を、３０分〜２時間にわたって黄銅部材に通電するものであってもよい。
【００１３】
試験液が、塩化物イオンを、０〜２００ｍｇ／Ｌ、硫酸イオンを、０〜２００ｍｇ／Ｌ、炭酸水素イオンを、０〜１００ｍｇ／Ｌ含有した水溶液とすることができる。
【００１４】
また、高電位保持工程が、黄銅部材の自然電位に対して５０〜２００ｍＶ高い電位を黄銅部材に付与するものであってもよい。
【００１５】
評価に際して、高電位保持工程を行った黄銅部材の腐食深さを比較してもよく、高電位保持工程におけるアノード電流の大きさを比較してもよい。
【００１６】
すなわち、黄銅部材については、黄銅特有の組織であるα相とβ相の組成の違いが脱亜鉛腐食に影響しており、亜鉛を多く含むβ相が選択的に脱亜鉛腐食を起こす。耐脱亜鉛材料は、このβ相の析出を極力抑えたものであり、脱亜鉛腐食が起きにくくなっている。しかしながら、通常の温水には残留塩素が含まれており、それにより電位が上昇し、脱亜鉛腐食が発生する。このようなメカニズムに着目し、残留塩素が含まれていない淡水を模擬した試験液中で、黄銅部材の自然電位を測定しておき、そこから、自然電位よりも高い一定の電位に保持する高電位保持工程を行うことで、残留塩素による電位の上昇を考慮した、実際におこる腐食状況を模擬的に再現することができる。そのため、黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性を評価することができる。
【００１７】
したがって、従来の実際の温水通水による長時間の試験ではなく、温水を大量に使用しない試験系での短時間の通電により、耐脱亜鉛腐食性の評価が可能になった。
【００１８】
また、高電位保持工程に先立って、定電流工程を行っておけば、黄銅部材表面に腐食の起点を作ることができ、黄銅部材に脱亜鉛腐食が発生する状況を強制的に作り出すことができる。そのため、定電流工程の後、高電位保持工程を行うと、耐脱亜鉛腐食性がより明確に再現できる。
【００１９】
また定電流工程が、５０〜３００μＡ／ｃｍ２の定電流を、３０分〜２時間にわたって黄銅部材に通電するものであれば、実際の脱亜鉛腐食を模擬するにあたって、起点となり、脱亜鉛腐食を促進する腐食の起点となる腐食部分を一定の条件で作成しておくことができ、精度よく脱亜鉛腐食を促進することができる。
【００２０】
また、試験液が、蒸留水に塩化物イオンを、０〜２００ｍｇ／Ｌ、硫酸イオンを、０〜２００ｍｇ／Ｌ、炭酸水素イオンを、０〜１００ｍｇ／Ｌ含有したものであれば、黄銅部材が使用される実使用環境に近い環境にて試験を行えるため、高電位保持工程における保持電位が残留塩素の影響を精度よく再現するものとなって、精度の良い評価が可能となる。
【００２１】
また、高電位保持工程が、黄銅部材の自然電位に対して５０〜２００ｍＶ高い電位を黄銅部材に付与するものであれば、残留塩素の存在による電位の上昇を適切に考慮した電位であり、速やかにかつばらつきの少ない脱亜鉛腐食を促進することができる。
【００２２】
評価にあたっては、高電位保持工程を行った黄銅部材の腐食深さを比較してもよいし、高電位保持工程における黄銅部材のアノード電流の大きさを比較してもよい。
【００２３】
いずれを評価の指標にしても、実環境における腐食深さと良く対応した測定値が得られ、黄銅部材ごとの脱亜鉛腐食性を評価することができる。また、アノード電流の大きさを比較する場合には、黄銅部材の腐食深さを比較する場合に比べて、電流測定装置が必要になるものの、黄銅部材を非破壊で簡便に検査できる利点がある。
【発明の効果】
【００２４】
したがって、脱亜鉛腐食の発生の有無の評価および耐脱亜鉛腐食性のある材料の選定を行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価装置の概略図
【図２】実施例１による評価方法を示すグラフ
【図３】実施例２〜４による評価方法を示すグラフ
【図４】ＩＳＯによる評価方法を示すグラフ
【図５】ＪＢＭＡによる評価方法を示すグラフ
【図６】別実施例１による評価方法を示すグラフ
【図７】別実施例２〜４による評価方法を示すグラフ
【図８】別実施例５〜８による評価方法を示すグラフ
【図９】別実施例９〜１２による評価方法を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００２７】
本発明の実施例にかかる黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法は、
残留塩素が含まれていない淡水を模擬した試験液中で、黄銅部材の自然電位を測定しておき、黄銅部材を自然電位よりも高い一定の電位に保持する高電位保持工程を行った後、黄銅部材の腐食深さを測定して評価する。
【００２８】
試験液としては、蒸留水に塩化物イオン、硫酸イオン、炭酸水素イオン等の無機塩を含み、残留塩素（次亜塩素酸イオン等の塩素のオキソ酸を含む）を含まない試験水を用いる。ここで、塩化物イオンとしては、０〜２００ｍｇ／Ｌ、硫酸イオンとしては、０〜２００ｍｇ／Ｌ、炭酸水素イオンとしては、０〜１００ｍｇ／Ｌ含有したものが好適に用いられる。また、試験液は５０〜８０℃として用いられる。
【００２９】
定電流工程を行う定電流としては、５０〜３００μＡ／ｃｍ２、好ましくは、１００〜３００μＡ／ｃｍ２とすることにより、黄銅部材に脱亜鉛腐食を発生させることができ、所定時間としては、３０分〜２時間で、目視確認可能な腐食を発生させることができる。
【００３０】
高電位保持工程は、黄銅部材の自然電位に対して５０〜２００ｍＶ高い電位を採用する。
【００３１】
尚、高電位保持工程に先立って、
前記黄銅部材を所定時間定電流保持する定電流工程を行うことができる。
【００３２】
（黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価装置）
上述の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法を行うための黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価装置を図１に示す。
【００３３】
黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価装置は、試験液１を収容し、試験液１を撹拌装置２にて撹拌しつつ周囲から電気ヒータ３で加熱して一定温度に維持する恒温槽４を備え、黄銅部材の試験片５ａを陽極として保持する試験片保持部５、陰極となるメッシュ状電極６、照合電極７を収容可能に構成するとともに、気相中への空気導入管９を取付可能に構成し、各電極からの出力を測定可能に測定装置（ポテンショスタット）８を接続してある。これにより、これらの各電極を試験液中に収容した状態で、試験片の自然電位を測定可能に構成するとともに、黄銅部材の試験片５ａを所定時間定電流保持する定電流工程、黄銅部材の試験片５ａを自然電位よりも高い一定の電位に保持する高電位保持工程を行い、各工程における電流、電位を監視可能に構成してある。
【００３４】
試験片保持部５は、板状の黄銅部材の試験片５ａの一面を覆い、黄銅部材の試験片５ａの一方面の所定面積のみが試験液に晒されるように被覆するシリコーン製の保持枠５ｂを備え、保持枠５ｂに保持した黄銅部材の試験片５ａに通電可能に導線を接続して構成してある。この試験片保持部５は、黄銅部材の試験片５ａの一方面を上向きに保持してメッシュ状電極６に所定間隔を維持した姿勢で試験液１中に固定可能に構成してある。また、自然電流の測定の事前には、黄銅部材の試験片５ａの一方面は研磨して残留腐食の無い状態で黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法を開始する。また、黄銅部材の試験片５ａは、一方面が上向きになるように保持するので、高電位保持工程において発生した腐食生成物が脱落するなどして測定誤差を生じるのを抑制している。
【００３５】
（実施例１）
自然電位は、黄銅部材の試験片を所定の温度に保持させた試験液に１ｈ〜４ｈ浸漬し、照合電極との電位差を測定して求めることができる。その後、試験片に１００μＡ／ｃｍ２〜３００μＡ／ｃｍ２の定電流に３０分〜２時間保持する定電流工程を行った後に、予め測定した各々の自然電位から＋５０ｍＶ〜２００ｍＶ高い一定の電位に２００時間〜５００時間保持する高電位保持工程をし、電極に流れる電流の測定を行う。高電位測定工程の後、黄銅部材の試験片を腐食部分で切断し、腐食部を観察する。腐食深さの測定は、光学顕微鏡にて行うことができる。試験水の塩化物イオン、硫酸イオン、炭酸水素イオン濃度は、ぞれぞれ、０〜２００ｍｇ／Ｌ、０〜２００ｍｇ／Ｌ、０〜１００ｍｇ／Ｌとすることができるが、これに限るものではない。図２は、実施例に従い試験を行った結果であり、具体的には、下記設定条件にて試験を行っている。
【００３６】
尚、定電流工程を行った後の試験片を詳細に観察すると、脱亜鉛腐食のきっかけとなる腐食が発生しており、この腐食を起点として高電位保持工程における試験片の腐食が進行するため、速やかな試験が可能になるものと考えられる。また、起点となる腐食も、定電流工程の条件下発生したものを基準に脱亜鉛腐食の起点とすることができるので、ばらつきの少ない比較が可能となる。
【００３７】
＜実施例１試験条件＞
・試験温度      ：７０℃
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
・試験サイクル  ：定電流保持（２００μＡ／ｃｍ２）…１ｈ
定電位保持（自然電位＋１００ｍＶ）…５００ｈ
・その他        ：撹拌あり。恒温槽の気相中にＡｉｒを流入。
自然電位は、試験液浸漬後、２ｈ後の電位とした。
脱亜鉛腐食深さは、光学顕微鏡にて測定した。
【００３８】
＜実環境における腐食深さ試験条件＞
・試験温度      ：７０℃
・試験液        ：水道水
・試験サイクル  ：連続通水１６０日
・その他        ：脱亜鉛腐食深さは、光学顕微鏡にて測定した。
【００３９】
その結果、試験後の腐食深さ測定結果（横軸）と、実環境における腐食深さ（縦軸）とが良く対応している（直線に近い関係を示す）。したがって、黄銅部材ごとに脱亜鉛腐食性を評価する場合、測定した腐食深さが指標として用いられることがわかった。
【００４０】
（実施例２〜４）
実施例１における試験液を下記に変更して、実施例１と同様に耐脱亜鉛腐食性評価方法を実施したところ、図３のようになった。
【００４１】
＜実施例２試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
【００４２】
＜実施例３試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋ＳＯ４２−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
【００４３】
＜実施例４試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：１００ｍｇ／ｌ
【００４４】
図３より、試験液としては種々の構成を設定することができ、同様の試験結果が得られることが分かった。
【００４５】
（比較例）
温水の通水環境における脱亜鉛腐食と国際規格であるＩＳＯ６５０９−１９８１と、日本伸銅協会が示しているＪＭＢＡ  Ｔ−３０３−１９８８の試験方法での腐食性評価との比較検討結果を図４，５に示す。各図において、横軸を各試験方法による試験片の浸食深さの測定結果とし、縦軸を、実環境における腐食深さ試験結果（実施例１と同様）とした場合の相関関係を、試験片ごとにプロットしたものである。
【００４６】
図より、上記各試験手法では、両測定結果の相関性が低く、淡水の温水環境での耐脱亜鉛腐食性を明確に判断できないことがわかる。
【００４７】
（別実施例１）
先の実施例では、腐食深さを脱亜鉛腐食性の指標として用いる例を示したが、これに替え、高電位保持工程におけるアノード電流でも評価可能である。
【００４８】
図６は、実施例１の本発明にかかる評価方法における腐食深さに代えて、高電位保持工程時のアノード電流の平均値を横軸にとり、実際の浸食深さ（縦軸）との相関関係を示したものである。図６によると、アノード電流も実際の浸食深さと高い相関性を示すことが明らかであるため、試験後の腐食深さだけではなく、アノード電流を測定することによっても、耐脱亜鉛腐食性を評価することが可能であるといえる。
【００４９】
（別実施例２〜４）
実施例２〜４の本発明にかかる評価方法における腐食深さに代えて、高電位保持工程時のアノード電流の平均値を横軸にとり、別実施例１と同様に耐脱亜鉛腐食性を調べた。結果図７のようになり、試験液として種々の構成を設定したとしても、アノード電流も実際の浸食深さと高い相関性を示すため、別実施例１と同様に耐脱亜鉛腐食性を評価することが可能であるといえる。さらには、試験液に他のイオンを添加しなくても同様に本発明にかかる評価方法を実施することはできる。
【００５０】
（別実施例５〜１２）
試験条件を変えた以下の別実施例５〜１２についても、高電位保持工程時のアノード電流の平均値を横軸にとり、別実施例１〜４と同様に耐脱亜鉛腐食性を調べた。以下に各別実施例の試験条件をまとめるが、実施例１における試験条件から変更した項目のみを列記した。
【００５１】
＜別実施例５試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：５０ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：５０ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
【００５２】
＜別実施例６試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：２００ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：２００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：１００ｍｇ／ｌ
・試験サイクル  ：定電流保持（２００μＡ／ｃｍ２）…１ｈ
定電位保持（自然電位＋１００ｍＶ）…３００ｈ
【００５３】
＜別実施例７試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：２００ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：２００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
・試験サイクル  ：定電流保持（２００μＡ／ｃｍ２）…１ｈ
定電位保持（自然電位＋１００ｍＶ）…３００ｈ
【００５４】
＜別実施例８試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：２００ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
【００５５】
＜別実施例９試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：２００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
【００５６】
＜別実施例１０試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：５０ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
【００５７】
＜別実施例１１試験条件＞
・試験液        ：精製水
＋Ｃｌ−：５０ｍｇ／ｌ
＋ＳＯ４２−：１００ｍｇ／ｌ
＋ＨＣＯ３−：５０ｍｇ／ｌ
【００５８】
＜別実施例１２試験条件＞
・試験サイクル  ：定電流保持（２００μＡ／ｃｍ２）…１ｈ
定電位保持（自然電位＋２００ｍＶ）…３００ｈ
【００５９】
別実施例５〜８の結果は図８のようになり、また、別実施例９〜１２の結果は図９に示すようになった。これらの結果から、試験液として種々の構成を設定した場合でも、また、保持電位を変えた場合、定電位保持の時間を変えた場合であっても、アノード電流も実際の浸食深さと高い相関性を示し、耐脱亜鉛腐食性を評価することが可能であるといえる。
【００６０】
尚、定電流工程は必須ではないが、実際の脱亜鉛腐食を模擬するにあたって、起点となり、脱亜鉛腐食を促進する腐食の起点となる腐食部分を一定の条件で作成しておくことができるので、高電位保持工程を行う保持時間を短くするのに寄与している。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性評価方法は、未知の黄銅部材の耐脱亜鉛腐食性を評価するのに用いられる。
【符号の説明】
【００６２】
１    試験液
２    撹拌装置
３    電気ヒータ
４    恒温槽
５    試験片保持部
５ａ  試験片
５ｂ  保持枠
６    メッシュ状電極
７    照合電極
８    測定装置
９    空気導入管
【図１】
2019158860.tif 000003
【図２】
2019158860.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019158860.tif 000006
【図５】
2019158860.tif 000007
【図６】
2019158860.tif 000008
【図７】
2019158860.tif 000009
【図８】
2019158860.tif 000010
【図９】
2019158860.tif 000011