(57)【要約】【課題】制御された腐食環境での腐食の進行に伴う金属材料からの元素の溶出量を、高精度で定量分析することが可能な腐食試験装置を提供する。【解決手段】腐食溶液を調製する調製部１と、腐食溶液が流れる流路２と、腐食溶液を回収する回収部３と、試料４１を設置する設置部４２を有する装置本体部４と、調製部１から装置本体部４へ腐食溶液を送る第１ポンプ５と、装置本体部４から回収部３へ腐食溶液を送る第２ポンプ６と、を備え、流路２は、導入路２１と、第１脈動緩和路２２と、試験流路２３と、第２脈動緩和路２４と、排出路２５と、を有し、試験流路２３は、上昇部２３ａ、層流部２３ｂおよび下降部２３ｃを含み、設置部４２は、層流部２３ｂにおいて腐食溶液が表面４１ａを流れるように試料４１を設置可能である、腐食試験装置。【選択図】  図１
2019109062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食溶液を調製する調製部と、
前記調製部から供給される腐食溶液が流れる流路と、
前記流路を介して前記調製部に接続され、前記調製部から前記流路に供給された腐食溶液を回収する回収部と、
前記流路上において前記調製部と前記回収部との間に設けられ、前記流路内の腐食溶液が試料の表面を流れるように前記試料を設置することのできる設置部を有する装置本体部と、
前記流路上において前記調製部と前記装置本体部との間に設けられ、前記調製部から前記装置本体部へ向けて腐食溶液を送る第１ポンプと、
前記流路上において前記装置本体部と前記回収部との間に設けられ、前記装置本体部から前記回収部へ向けて腐食溶液を送る第２ポンプと、を備え、
前記流路は、
前記第１ポンプが設けられ、かつ前記第１ポンプによって調製部から送り出された腐食溶液が流入する導入路と、
腐食溶液の流れ方向における前記導入路の先端部に接続され、かつ所定の断面積を有する第１小径部および前記第１小径部に接続されかつ前記第１小径部よりも大きい断面積を有する第１大径部を含む第１脈動緩和路と、
前記流れ方向における前記第１脈動緩和路の先端部から屈曲して上方に延びる上昇部、前記上昇部の上端部から直角に屈曲して直線状に延びる層流部、および前記流れ方向における前記層流部の先端部から直角に屈曲して下方に延びる下降部を含み、かつ前記装置本体部に固定される試験流路と、
前記下降部の下端部から屈曲するように前記下端部に接続され、かつ所定の断面積を有する第２小径部および前記第２小径部に接続されかつ前記第２小径部よりも大きい断面積を有する第２大径部を含む第２脈動緩和路と、
前記流れ方向における前記第２脈動緩和路の先端部に接続され、前記第２ポンプが設けられ、かつ前記第２ポンプによって前記第２脈動緩和路から送り出された腐食溶液を前記回収部へ導く排出路と、を有し、
前記設置部は、前記層流部において腐食溶液が前記試料の表面を流れるように前記試料を設置可能である、
腐食試験装置。
【請求項２】
前記層流部の先端部は、前記上昇部の上端部よりも上方に位置し、
前記上昇部の下端を通りかつ前記層流部に平行な仮想的な直線を基準線とした場合に、前記下降部の下端部は前記基準線よりも上側に位置する、
請求項１に記載の腐食試験装置。
【請求項３】
前記層流部の水平面に対する傾斜角度が６０°以下である、
請求項１または請求項２に記載の腐食試験装置。
【請求項４】
前記第１脈動緩和路および／または前記第２脈動緩和路が、伸縮性を有する部材を含む、
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【請求項５】
前記第１大径部が、気泡を排出するための排出部を有する、
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【請求項６】
前記装置本体部が、電気化学測定用電極をさらに有する、
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【請求項７】
前記装置本体部が、前記試料の表面を装置本体部の外部から観察するための観察窓をさらに有する、
請求項１から請求項６までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【請求項８】
前記第１ポンプおよび前記第２ポンプによって送られる腐食溶液の体積流量が等しい、
請求項１から請求項７までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【請求項９】
前記第１ポンプおよび前記第２ポンプによって送られる腐食溶液の体積流量が、腐食溶液の動粘性係数および層流部の幅に応じて、下記（ｉ）式を満足する、
請求項８に記載の腐食試験装置。
２Ｆ／νｗ＜１０００      ・・・（ｉ）
但し、式中の各記号の意味は以下のとおりである。
Ｆ：腐食溶液の体積流量（ｍ３／ｓ）
ν：腐食溶液の動粘性係数（ｍ２／ｓ）
ｗ：層流部の幅（ｍ）
【請求項１０】
前記層流部の幅に対する、前記上昇部の上端部および前記下降部の上端部の幅の比が、いずれも０．９〜１．０である、
請求項１から請求項９までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【請求項１１】
前記調製部を複数備え、前記導入路上に、前記複数の調製部で調製された２種類以上の溶液を切り替えながら装置本体部に導入することが可能な切替部をさらに備える、
請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中で使用される金属材料の表面では腐食が生じることがあり、腐食の態様および進行度合いは、使用環境によって様々である。そのため、使用環境に応じた最適な金属材料を選別するためにも、それぞれの環境において、金属材料表面でどのような腐食反応が生じるか明らかにすることは重要な課題といえる。
【０００３】
腐食試験としては、実環境における曝露試験のほか、塩水噴霧試験等の腐食促進試験（例えば、特許文献１を参照。）または電気化学試験（例えば、特許文献２を参照。）等が従来用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、従来の腐食試験方法では、実環境での腐食反応に伴う材料からの元素の溶出量を正確に測定することは極めて困難であった。すなわち、実環境曝露試験および腐食促進試験では、試験後の材料を評価することで腐食の程度を解析するため、腐食に伴う元素の溶出量を測定することはできない。また、電気化学試験では腐食挙動を間接的に評価することは可能であるが、元素の溶出量を定量的に測定することはできないという問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献３では、制御された腐食環境での腐食の進行に伴う金属材料からの元素の溶出量を、高精度で定量分析することが可能な腐食試験装置および腐食試験方法が開示されている。特許文献３においては、成分を調製した腐食溶液を、層流となるように整流した状態で試料表面に流して腐食反応を生じさせ、その後、腐食溶液を回収し分析を行うことで、元素の溶出量を定量的に分析する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１７４８５９号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９１９８号公報
【特許文献３】特開２０１５−２００５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、腐食環境を厳密に制御するためには、試験途中での腐食溶液の成分を厳密に管理する必要がある。例えば、成分を調製した腐食溶液をシリンジポンプで試料表面に流す場合、シリンジポンプ内の腐食溶液の成分が試験途中で変化してしまうという問題がある。
【０００８】
そのため、成分を調製した腐食溶液を連続的に試料表面に供給する機構が必要となる。具体的には、腐食溶液の供給には、腐食溶液の成分調製用の装置と試料との間の流路上に設置可能な、ローラーポンプなどの送流ポンプを採用する必要がある。しかしながら、ローラーポンプを用いる場合には、腐食溶液の流れに脈動が生じてしまうという問題がある。
【０００９】
また、腐食溶液の成分を一定に保つために、溶液中に腐食性の気体を過飽和状態で溶解させることがある。この場合、溶けきれなくなった気体は、腐食溶液内で気泡として発生することとなる。気泡が試料表面に付着すると、高精度かつ再現性の高い腐食試験を行うことができなくなる。
【００１０】
特許文献３では、上記の問題点について十分に検討がなされておらず、改善の余地が残されている。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決し、制御された腐食環境での腐食の進行に伴う金属材料からの元素の溶出量を、高精度で定量分析することが可能な腐食試験装置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】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の腐食試験装置を要旨とする。
【００１３】
（１）腐食溶液を調製する調製部と、
前記調製部から供給される腐食溶液が流れる流路と、
前記流路を介して前記調製部に接続され、前記調製部から前記流路に供給された腐食溶液を回収する回収部と、
前記流路上において前記調製部と前記回収部との間に設けられ、前記流路内の腐食溶液が試料の表面を流れるように前記試料を設置することのできる設置部を有する装置本体部と、
前記流路上において前記調製部と前記装置本体部との間に設けられ、前記調製部から前記装置本体部へ向けて腐食溶液を送る第１ポンプと、
前記流路上において前記装置本体部と前記回収部との間に設けられ、前記装置本体部から前記回収部へ向けて腐食溶液を送る第２ポンプと、を備え、
前記流路は、
前記第１ポンプが設けられ、かつ前記第１ポンプによって調製部から送り出された腐食溶液が流入する導入路と、
腐食溶液の流れ方向における前記導入路の先端部に接続され、かつ所定の断面積を有する第１小径部および前記第１小径部に接続されかつ前記第１小径部よりも大きい断面積を有する第１大径部を含む第１脈動緩和路と、
前記流れ方向における前記第１脈動緩和路の先端部から屈曲して上方に延びる上昇部、前記上昇部の上端部から直角に屈曲して直線状に延びる層流部、および前記流れ方向における前記層流部の先端部から直角に屈曲して下方に延びる下降部を含み、かつ前記装置本体部に固定される試験流路と、
前記下降部の下端部から屈曲するように前記下端部に接続され、かつ所定の断面積を有する第２小径部および前記第２小径部に接続されかつ前記第２小径部よりも大きい断面積を有する第２大径部を含む第２脈動緩和路と、
前記流れ方向における前記第２脈動緩和路の先端部に接続され、前記第２ポンプが設けられ、かつ前記第２ポンプによって前記第２脈動緩和路から送り出された腐食溶液を前記回収部へ導く排出路と、を有し、
前記設置部は、前記層流部において腐食溶液が前記試料の表面を流れるように前記試料を設置可能である、
腐食試験装置。
【００１４】
（２）前記層流部の先端部は、前記上昇部の上端部よりも上方に位置し、
前記上昇部の下端を通りかつ前記層流部に平行な仮想的な直線を基準線とした場合に、前記下降部の下端部は前記基準線よりも上側に位置する、
上記（１）に記載の腐食試験装置。
【００１５】
（３）前記層流部の水平面に対する傾斜角度が６０°以下である、
上記（１）または（２）に記載の腐食試験装置。
【００１６】
（４）前記第１脈動緩和路および／または前記第２脈動緩和路が、伸縮性を有する部材を含む、
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【００１７】
（５）前記第１大径部が、気泡を排出するための排出部を有する、
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【００１８】
（６）前記装置本体部が、電気化学測定用電極をさらに有する、
上記（１）から（５）までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【００１９】
（７）前記装置本体部が、前記試料の表面を装置本体部の外部から観察するための観察窓をさらに有する、
上記（１）から（６）までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【００２０】
（８）前記第１ポンプおよび前記第２ポンプによって送られる腐食溶液の体積流量が等しい、
上記（１）から（７）までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【００２１】
（９）前記第１ポンプおよび前記第２ポンプによって送られる腐食溶液の体積流量が、腐食溶液の動粘性係数および層流部の幅に応じて、下記（ｉ）式を満足する、
上記（８）に記載の腐食試験装置。
２Ｆ／νｗ＜１０００      ・・・（ｉ）
但し、式中の各記号の意味は以下のとおりである。
Ｆ：腐食溶液の体積流量（ｍ３／ｓ）
ν：腐食溶液の動粘性係数（ｍ２／ｓ）
ｗ：層流部の幅（ｍ）
【００２２】
（１０）前記層流部の幅に対する、前記上昇部の上端部および前記下降部の上端部の幅の比が、いずれも０．９〜１．０である、
上記（１）から（９）までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【００２３】
（１１）前記腐食溶液とは異なる流体を供給する１つ以上の流体供給部と、
前記導入路上に設置される切替部と、をさらに備え、
前記切替部は、前記腐食溶液と、前記１つ以上の流体供給部からそれぞれ供給される１種類以上の前記流体とを切り替えながら装置本体部に導入する、
上記（１）から（１０）までのいずれかに記載の腐食試験装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、制御された腐食環境において、金属材料表面から溶出する元素量を簡易かつ正確に測定することが可能である。したがって、金属材料表面における腐食反応の解明につながり、使用環境に最適な金属材料の選択に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【図４】本発明の装置本体部の一例を上面側から見た模式図である。
【図５】本発明の装置本体部の他の一例を上面側から見た模式図である。
【図６】本発明の装置本体部の他の一例を上面側から見た模式図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る腐食試験装置を模式的に示した図である。本発明の腐食試験装置には、調製部１、流路２、回収部３、装置本体部４、第１ポンプ５および第２ポンプ６が含まれる。各構成要素について、以下に詳細を示す。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
１．調製部
調製部１は、腐食溶液を調製する。調製部１を備えることにより、温度も含めた所定の腐食環境を再現するための腐食溶液を正確に調製することが可能となる。腐食反応の再現性の観点からは、調製部１は、腐食性の気体（例えば、酸素等）を飽和させた腐食溶液を調製することが好ましい。
【００２８】
２．流路
流路２は、調製部１から供給される腐食溶液が流れる部分である。流路２は、腐食溶液の流れ方向において、順に導入路２１、第１脈動緩和路２２、試験流路２３、第２脈動緩和路２４および排出路２５を有する。
【００２９】
導入路２１は、後述する第１ポンプ５が設けられ、かつ第１ポンプ５によって調製部１から送り出された腐食溶液が流入する流路である。導入路２１には、例えば、内径が０．５〜２．０ｍｍ程度の樹脂製のチューブを用いることができる。
【００３０】
第１脈動緩和路２２は、腐食溶液の流れ方向における導入路２１の先端部に接続され、第１小径部２２ａおよび第１大径部２２ｂを含む。第１大径部２２ｂは、第１小径部２２ａに接続されており、腐食溶液の流れ方向に垂直な断面において、第１小径部２２ａよりも大きい面積を有する。
【００３１】
第１小径部２２ａよりも断面積が大きい第１大径部２２ｂを有することにより、前述した第１ポンプ５による腐食溶液の脈動の影響を緩和させることが可能になる。脈動の影響を十分に緩和するためには、第１大径部２２ｂの最大断面積は、第１小径部２２ａの断面積の２倍以上であることが好ましく、４倍以上であることがより好ましい。
【００３２】
また、腐食溶液の脈動の影響をさらに緩和するためには、第１脈動緩和路２２は、伸縮性を有する部材を含むことが好ましく、特に、第１大径部２２ｂが伸縮性を有する部材であることが好ましい。具体的には、シリコンゴムなどを使用することができる。
【００３３】
さらに、腐食溶液として腐食性の気体を飽和させた溶液を用いる場合には、第１大径部２２ｂにおいて圧力が緩和されることにより、過飽和となった溶液中の気体が気泡となる場合がある。それに加えて、各流路の繋ぎ目部分から大気が混入し、気泡が生じる場合もある。
【００３４】
しかし、発生した気泡を第１大径部２２ｂ内に閉じ込めることにより、装置本体部４への気泡の混入を抑制することが可能になる。なお、第１大径部２２ｂは、閉じ込めた気泡を排出するための排出部（図示せず）を有していてもよい。
【００３５】
試験流路２３は、装置本体部４内に位置し、装置本体部４に固定されている。そして、試験流路２３は、上昇部２３ａ、層流部２３ｂおよび下降部２３ｃを含む。上昇部２３ａは、流れ方向における第１脈動緩和路２２の先端部から屈曲して上方に延びる。図１に示す構成のように、上昇部２３ａは、第１脈動緩和路２２の先端部から直角に屈曲することが好ましいが、図２に示す構成のように、直角でなくてもよい。また、図１に示す構成では、上昇部２３ａは直線状であるが、図３に示す構成のように曲線状であってもよい。
【００３６】
層流部２３ｂは、上昇部２３ａの上端部から直角に屈曲して直線状に延びる。また、下降部２３ｃは、流れ方向における層流部２３ｂの先端部から直角に屈曲して下方に延びる。このように、上昇部２３ａと層流部２３ｂとが直角に屈曲しかつ層流部２３ｂと下降部２３ｃとが直角に屈曲していることにより、層流部２３ｂを流れる腐食溶液の流れを層流にすることが可能になる。
【００３７】
層流部２３ｂの厚さについて制限は設けないが、薄すぎると試料４１の表面４１ａにおける腐食溶液の流れに乱れが生じるおそれがある。一方、厚すぎると流れる腐食溶液の量に対して表面４１ａに接触する流体の割合が小さくなるため、反応後における腐食溶液中に溶出した元素の濃度が減少し、分析精度が低下するおそれがある。また、溶出した元素の厚さ方向への拡散が大きくなり、試験の再現性が低下するおそれがある。
【００３８】
したがって、腐食溶液の動粘性係数等に応じて適宜調整することが好ましく、層流部２３ｂの厚さは数１０μｍ〜３ｍｍ程度とするのが好ましい。また、層流部２３ｂの幅についても試料の大きさに合わせて適宜選択することが可能であるが、分析精度を高めるためには、２０〜３０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００３９】
なお、上昇部２３ａの上端部および下降部２３ｃの上端部の形状については特に制限はなく、図４に示すように円状でもよいが、図５に示すような長方形状であってもよい。特に、上昇部２３ａの上端部および下降部２３ｃの上端部が、層流部２３ｂの幅に近い幅を有することで、表面４１ａ上を腐食溶液が平行に流れ、より均一な流れとなるため、試験の再現性が向上する。具体的には、層流部２３ｂの幅に対する、上昇部２３ａの上端部および下降部２３ｃの上端部の幅の比は、いずれも０．９〜１．０であることが好ましい。
【００４０】
例えば、図６に示すように、表面４１ａの幅より大きな幅を有する開口部の上に、表面４１ａの幅に対応した幅を有するゴムスペーサー４１ｂを設けることによって、層流部２３ｂの幅と上昇部２３ａの上端部および下降部２３ｃの上端部の幅を一致させることが可能になる。表面４１ａの幅に対する層流部２３ｂの幅は、０．８〜１．２とすることが好ましく、０．９〜１．１とすることがより好ましく、１．０〜１．１とすることがさらに好ましい。
【００４１】
さらに、上昇部２３ａの上端部および下降部２３ｃの上端部の付近では多少の上下方向への拡散が生じ、流れが平行でないため、上昇部２３ａの上端部および下降部２３ｃの上端部と表面４１ａとの距離は１０ｍｍ以上程度とすることが望ましい。
【００４２】
第２脈動緩和路２４は、下降部２３ｃの下端部から屈曲するように下端部に接続される。図１に示す構成のように、第２脈動緩和路２４は、下降部２３ｃの下端部から直角に屈曲することが好ましいが、図２に示す構成のように、直角でなくてもよい。また、図１に示す構成では、下降部２３ｃは直線状であるが、図３に示す構成のように曲線状であってもよい。
【００４３】
また、第２脈動緩和路２４は、第２小径部２４ａおよび第２大径部２４ｂを含む。第２大径部２４ｂは、第２小径部２４ａに接続されており、腐食溶液の流れ方向に垂直な断面において、第２小径部２４ａよりも大きい面積を有する。
【００４４】
第２小径部２４ａよりも断面積が大きい第２大径部２４ｂを有することにより、第２ポンプ６による腐食溶液の脈動の影響を緩和させることが可能になる。脈動の影響を十分に緩和するためには、第２大径部２４ｂの最大断面積は、第２小径部２４ａの断面積の２倍以上であることが好ましく、４倍以上であることがより好ましい。
【００４５】
また、腐食溶液の脈動の影響をさらに緩和するためには、第２脈動緩和路２４は、伸縮性を有する部材を含むことが好ましく、特に、第２大径部２４ｂが伸縮性を有する部材であることが好ましい。具体的には、シリコンゴムなどを使用することができる。
【００４６】
さらに、腐食反応に伴って、試料４１の表面４１ａで気体（例えば水素等）が発生して気泡となる場合がある。それに加えて、各流路の繋ぎ目部分から大気が混入し、気泡が生じる場合もある。
【００４７】
しかし、発生した気泡を第２大径部２４ｂ内に閉じ込めることにより、第２ポンプ６への気泡の混入を抑制することが可能になる。なお、第２大径部２４ｂは、閉じ込めた気泡を排出するための排出部（図示せず）を有していてもよい。
【００４８】
そして、排出路２５は、流れ方向における第２脈動緩和路２４の先端部に接続される。排出路２５は、後述する第２ポンプが設けられ、かつ第２ポンプ６によって第２脈動緩和路２４から送り出された腐食溶液を回収部３へ導く部分である。排出路２５には、例えば、樹脂製のチューブを用いることができる。
【００４９】
３．回収部
回収部３は、流路２を介して調製部１に接続され、調製部１から流路２に供給された腐食溶液を回収する。回収された腐食溶液を分析することによって、試料から溶出した元素量を定量的に測定することが可能となる。回収した腐食溶液を分析するための装置については特に制限はなく、公知の分析装置を用いれば良い。
【００５０】
しかし、溶液中の元素の濃度は微量であることが多いため、分析装置として、ＩＣＰ−ＭＳを用いるのが望ましい。回収した溶液は、そのままインラインで分析装置に供給することでリアルタイム分析を行ってもよいし、例えば一定時間ごとに容器に回収した後、個別に分析を行ってもよい。また、得られた溶液を直接分析に供しても良いし、濃縮、希釈、または試薬の追加等の処理を施した後、分析に供してもよい。
【００５１】
４．装置本体部
装置本体部４は、流路２上において調製部１と回収部３との間に設けられ、流路２内の腐食溶液が試料４１の表面４１ａを流れるように試料４１を設置することのできる設置部４２を有する。
【００５２】
設置部４２は、層流部２３ｂにおいて腐食溶液が試料４１の表面４１ａを流れるように試料４１を設置する。また、設置部４２は、表面４１ａのみが腐食溶液に曝される構成となっていることが望ましい。また、設置部４２の材質については特に制限は設けないが、例えば、フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の腐食溶液と反応が生じない材質のものを選択することが望ましい。
【００５３】
なお、図７に示す構成のように、装置本体部４を水平面に対して傾斜させずに使用することも可能である。しかしながら、図１に示すように、装置本体部４を水平面に対して傾斜させ、層流部２３ｂの先端部が上昇部２３ａの上端部よりも上方に位置するように、装置本体部４を支持することが好ましい。このような状態で支持することによって、腐食溶液中で気泡が発生したとしても試料４１の表面４１ａに付着せず、速やかに排出することが可能になる。
【００５４】
また、図８に示す構成のように、装置本体部４を水平面に対して傾斜させ、層流部２３ｂの先端部が上昇部２３ａの上端部よりも下方に位置するように、装置本体部４を支持してもよい。
【００５５】
なお、層流部２３ｂの水平面に対する傾斜角度が１０°未満では、気泡が表面４１ａに付着しないようにする効果が十分に得られない場合がある。この効果を得るためには、傾斜角度を１０°以上とするのが好ましく、１５°以上とするのがさらに好ましく、２０°以上とするのがより一層好ましい。一方、層流部２３ｂの水平面に対する傾斜角度が６０°を超えると、層流部２３ｂを通過する気泡の速度が速くなりすぎて、表面４１ａに形成した腐食生成物が剥がれ落ちてしまうおそれがある。そのため、傾斜角度を６０°以下とするのが好ましく、５０°以下とするのがより好ましく、４５°以下とするのがさらに好ましい。
【００５６】
さらに、装置本体部４を水平面に対して傾斜させるだけでは、腐食溶液中で発生した気泡が試料４１の表面４１ａに付着したまま、排出できない場合もある。その場合には、第１脈動緩和路２２に設けた第１大径部２２ｂと第２脈動緩和路に設けた第２大径部２４ｂをそれぞれ交互に押し潰すことにより、腐食溶液の流れを速めて、気泡を排出することが可能になる。
【００５７】
上述のように、層流部２３ｂを流れる腐食溶液の流れを層流にするためには、層流部２３ｂに対して直角に屈曲する下降部２３ｃが必要である。そのため、気泡が層流部２３ｂの先端部にたまるおそれがある。そのため、図１に示すように、層流部２３ｂの先端部が上昇部２３ａの上端部よりも上方に位置する場合には、上昇部２３ａの下端を通りかつ層流部２３ｂに平行な仮想的な直線を基準線Ａとした場合に、下降部２３ｃの下端部が基準線Ａよりも上側に位置するような構造とすることが好ましい。
【００５８】
なお、装置本体部４を水平面に対して傾斜させずに使用する場合には、図９に示すように、下降部２３ｃの下端部が基準線Ａと一致していてもよい。さらに、層流部２３ｂの先端部が上昇部２３ａの上端部よりも下方に位置する場合には、図１０に示すように、下降部２３ｃの下端部が基準線Ａよりも下側に位置するような構造とすることが好ましい。
【００５９】
また、図１に示すように、装置本体部４は電気化学測定用電極４３をさらに有していてもよい。電気化学測定用電極４３（具体的には、対電極および参照電極）は層流部２３ｂの試料近くに、腐食溶液の流路を阻害しないように設置される。電気化学測定用電極４３を設けることによって、腐食電流密度の測定および試料の電位を変化させた際の腐食挙動の変化が電気化学的に解析可能となる。
【００６０】
さらに、図１に示すように、装置本体部４は観察窓４４をさらに有していてもよい。腐食試験においては、表面４１ａから元素が腐食溶液中に溶出するだけでなく、表面４１ａに腐食生成物が析出する。装置本体部４に観察窓４４を設けることによって、表面４１ａを外部から視認することができるようになり、腐食試験による元素の溶出または腐食生成物の析出の様子を常時観察することが可能となる。
【００６１】
また、観察窓４４を通してレーザー光、Ｘ線等を照射することで、腐食生成物のその場分析を実施することが可能となる。制御された腐食環境において、腐食による腐食生成物の種類、成分および析出量を明らかにすることによって、所定の腐食環境における腐食生成物の析出過程を明らかにするとともに、腐食生成物による腐食抑制効果の定量的な評価も行うことができるようになる。
【００６２】
なお、腐食生成物の分析は、腐食試験後に試料を取り出してから行ってもよい。析出物の分析方法については特に制限はなく、例えば、腐食生成物の重量測定、ＸＲＤによる腐食生成物の種類の特定、ＸＲＦ、ＥＰＭＡ、ＩＣＰ−ＯＥＳ、ＩＣＰ−ＭＳ等による成分分析を行うことができる。
【００６３】
５．第１ポンプ
第１ポンプ５は、流路２上において調製部１と装置本体部４との間に設けられ、調製部１から装置本体部４へ向けて腐食溶液を送る。上述のように、第１ポンプ５は、導入路２１上に設けられる。第１ポンプ５としては、例えば、ローラーポンプを用いることができる。
【００６４】
６．第２ポンプ
第２ポンプ６は、流路２上において装置本体部４と回収部３との間に設けられ、装置本体部４から回収部３へ向けて腐食溶液を送る。上述のように、第２ポンプ６は、排出路２５上に設けられる。第１ポンプ５と同様に、第２ポンプ６としては、例えば、ローラーポンプを用いることができる。
【００６５】
なお、第１ポンプ５および第２ポンプ６によって送られる腐食溶液の体積流量は、等しくすることが好ましい。そのような構成にすることで、装置本体部の流路における腐食溶液の圧力を静水圧にすることができるため、気泡の混入等を抑制し、より精度の高い腐食試験を行うことが可能となる。
【００６６】
また、第１ポンプ５および第２ポンプ６によって送られる腐食溶液の体積流量は、腐食溶液の動粘性係数および層流部２３ｂの幅に応じて、下記（ｉ）式を満足することが好ましい。これにより、試料４０の表面４１ａにおいて、腐食溶液がより確実に層流の状態で流れるようになる。
２Ｆ／νｗ＜１０００      ・・・（ｉ）
但し、式中の各記号の意味は以下のとおりである。
Ｆ：腐食溶液の体積流量（ｍ３／ｓ）
ν：腐食溶液の動粘性係数（ｍ２／ｓ）
ｗ：層流部の幅（ｍ）
【００６７】
７．切替部
本発明の一実施形態に係る腐食試験装置は、図１１に示すように、導入路２１上に設置される切替部７をさらに備えていてもよい。この場合、腐食溶液とは異なる他の流体を供給する流体供給部８を備えることとなる。切替部７を備えることによって、腐食溶液と他の流体とを適宜切り替えながら装置本体部４に導入することが可能となるため、異なる腐食環境を連続的に再現することができるようになる。
【００６８】
他の流体は１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。また、流体供給部８は１つであってもよいし、流体の種類に応じて２つ以上設けてもよい。なお、他の流体には、他の腐食溶液のほか、純水、気体などが含まれる。気体を供給する場合には、流体供給部８は圧力調整器および混合流量計を備え、気体の成分および供給量を調整できる構成であることが望ましい。流体供給部８は、調製部１と同様に、所定の腐食環境を再現するため、流体の成分（気体の場合は湿度も含む）、温度を調製する機能を備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明によれば、制御された腐食環境において、金属材料表面から溶出する元素量を簡易かつ正確に測定することが可能である。したがって、金属材料表面における腐食反応の解明につながり、使用環境に最適な金属材料の選択に大きく貢献することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１．調製部
２．流路
３．回収部
４．装置本体部
５．第１ポンプ
６．第２ポンプ
７．切替部
８．流体供給部
２１．導入路
２２．第１脈動緩和路
２２ａ．第１小径部
２２ｂ．第１大径部
２３．試験流路
２３ａ．上昇部
２３ｂ．層流部
２３ｃ．下降部
２４．第２脈動緩和路
２４ａ．第２小径部
２４ｂ．第２大径部
２５．排出路
４１．試料
４１ａ．表面
４１ｂ．ゴムスペーサー
４２．設置部
４３．電気化学測定用電極
４４．観察窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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