(57)【要約】【課題】廃液処理の必要が無く、銅又は銅合金に対する水の腐食性を短時間で明確に判定でき、さらに小型化が可能であり、簡便な判定を行うことができる腐食性判定装置、及びこの腐食性判定装置を用いた腐食性判定方法を提供する。【解決手段】銅又は銅合金に対する水の腐食性を判定する装置及び方法である。腐食性判定装置１は、その表面の少なくとも一部に測定領域２と端子領域３とを表面に有する。測定領域２の形成面においては、この形成面に一体的に設けられた作用極部２１と対極部２２と基準極部２３とがそれぞれ露出している。作用極部２１は少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなる。判定方法においては、腐食性判定装置１を用いて判定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金に対する水の腐食性判定装置であって、
前記腐食性判定装置は、該腐食性判定装置の表面の一部に形成された測定領域と端子領域とを有し、
前記測定領域の形成面には、該形成面に一体的に形成された作用極部と対極部と基準極部とがそれぞれ露出しており、
前記作用極部は少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなり、
前記端子領域の形成面には、前記作用極部に電気的に導通する作用極端子と、前記対極部に電気的に導通する対極端子と、前記基準極部に電気的に導通する基準極端子とがそれぞれ露出する、水の腐食性判定装置。
【請求項２】
前記対極部は、少なくとも表面がＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ／ＡｇＣｌ、Ｃ、及び導電性金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１に記載の水の腐食性判定装置。
【請求項３】
前記基準極部は、少なくとも表面がＰｔ、Ａｕ、Ａｇ／ＡｇＣｌ、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１又は２に記載の水の腐食性判定装置。
【請求項４】
前記作用極端子は、少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水の腐食性判定装置。
【請求項５】
前記対極端子は、少なくとも表面がＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、ＡｇＣｌ、Ｃ、及び導電性金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水の腐食性判定装置。
【請求項６】
前記基準極端子は、少なくとも表面がＰｔ、Ａｕ、Ａｇ／ＡｇＣｌ、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水の腐食性判定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の腐食性判定装置を用いて、銅又は銅合金に対する水の腐食性を判定する方法において、
少なくとも前記測定領域に測定対象の試験水を接触させた状態において、前記作用極端子と前記対極端子との間に定電流を流した時における前記作用極端子と前記基準極端子との間の電位差を検出する、水の腐食性判定方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の腐食性判定装置を用いて、銅又は銅合金に対する水の腐食性を判定する方法において、
少なくとも前記測定領域に測定対象の試験水を接触させた状態において、前記基準極端子と前記作用極端子との間に掃引電圧を印加したときにおける前記作用極端子と前記対極端子との間を流れる電流値を検出する、水の腐食性判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅、銅合金に対する水の腐食性を判定するための腐食性判定装置、及び腐食性判定方法に関する。
【０００２】
冷凍空調用配管、給水給湯用配管、電力機器の冷却系配管などには、熱伝導性に優れ、腐食に対する耐久性が高い銅、銅合金などの金属が使用されている。一方、配管を流れる水には、地域による水質の違いがあるため、銅、銅合金等の金属に対する孔食などの腐食の発生や進行にも違いがある。さらに、配管内を流れる水の水質変化等により、金属の腐食が促進されることがある。促進要因としては、ｐＨ、塩化物イオン、硫酸イオン、及び炭酸水素イオン等がある。孔食などの腐食が促進すると、例えば配管においては水漏れなどの不具合を生じるおそれがある。
【０００３】
このような不具合を回避するためには、水の腐食性の評価が有効になる。銅配管に対する水の腐食性の評価として、例えば水のイオン分析が知られている。具体的には、塩化物イオン濃度、硫酸イオン濃度、炭酸水素イオン濃度、及び炭酸イオン濃度の少なくともいずれかと、ｐＨとの関係を評価する方法がある。しかし、このような水のイオン分析は、比較的高価で大規模な分析設備が必要な上に分析に時間がかかる。そこで、短時間で簡単に実施できる評価方法の開発が望まれている。例えば特許文献１には、薬剤を添加した水に、銅や銅合金からなる試験電極、対電極、基準電極をそれぞれ浸漬した電気化学的手法により、水の腐食性を判定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３９６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の従来の方法においては、腐食性判定時間の短縮化は可能になるものの、腐食性の明確な判定が困難になる場合があった。すなわち、従来の方法においては、例えばアノード分極曲線の挙動に基づいて水の腐食性の判定を行うことができるが、孔食などの腐食が発生する水と腐食の発生のない水との間で分極曲線の挙動の違いが小さくなり、判定できない場合がある。
【０００６】
また、分極曲線において銅や銅合金よりなる試験極における腐食開始時点がそもそも不明確であるため、明確な腐食性の判定が困難であるという問題がある。さらに、水に薬剤を添加しているため、判定試験に用いた水をそのまま廃棄することができず、廃液を産業廃水などとして処理する必要がある。
【０００７】
さらに、従来の水の腐食性の判定においては、それぞれ独立形成された、試験電極、対電極、及び基準電極を用いるため、装置が大型化する傾向にある。したがって、測定対象となる試験水を採取した後、分析施設等において装置による分析が行われている。このような分析手法は、時間やコストの増大につながり、本来行われるべき分析又は行った方がよい分析等が省略されるのではないかという懸念を生じていた。そこで、持ち運び可能で、簡便な分析が可能な装置の開発が望まれている。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、廃液処理の必要が無く、銅又は銅合金に対する水の腐食性を短時間で明確に判定でき、さらに小型化が可能であり、簡便な判定を行うことができる腐食性判定装置、及びこの腐食性判定装置を用いた腐食性判定方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、銅又は銅合金に対する水の腐食性判定装置であって、
前記腐食性判定装置は、該腐食性判定装置の表面の一部に形成された測定領域と端子領域とを有し、
前記測定領域の形成面には、該形成面に一体的に形成された作用極部と対極部と基準極部とがそれぞれ露出しており、
前記作用極部は少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなり、
前記端子領域の形成面には、前記作用極部に電気的に導通する作用極端子と、前記対極部に電気的に導通する対極端子と、前記基準極部に電気的に導通する基準極端子とがそれぞれ露出する、水の腐食性判定装置にある。
【００１０】
本発明の他の態様は、前記腐食性判定装置を用いて、銅又は銅合金に対する水の腐食性を判定する方法において、
少なくとも前記測定領域に測定対象の試験水を接触させた状態において、前記作用極端子と前記対極端子との間に定電流を流した時における前記作用極端子と前記基準極端子との間の電位差を検出する、水の腐食性判定方法にある。
【００１１】
本発明のさらに他の態様は、前記腐食性判定装置を用いて、銅又は銅合金に対する水の腐食性を判定する方法において、
少なくとも前記測定領域に測定対象の試験水を接触させた状態において、前記基準極端子と前記作用極端子との間に掃引電圧を印加したときにおける前記作用極端子と前記対極端子との間を流れる電流値を検出する、水の腐食性判定方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
前記腐食性判定装置は、測定領域と端子領域とを表面に有する。測定領域の形成面には、その形成面に一体的に設けられた作用極部と対極部と基準極部とがそれぞれ露出し、これらが所謂電気化学セルを形成しうる。したがって、従来のように独立形成された３つの電極をそれぞれ試験水に浸漬させる構成の装置に比べて小型化が可能であり、持ち運びが可能になる。また、試験対象となる水を接触させる測定領域の面積や、端子領域の面積等は適宜調整可能であるため、小型化の設計が可能である。腐食性判定装置においては、測定領域に測定対象の水を接触させることによる電気的な変化を端子領域において検出することができる。したがって、簡便な分析が可能になる。
【００１３】
腐食性判定装置においては、測定領域に試験対象となる試験水を接触させることにより、銅、銅合金などの金属に対して腐食が発生する水（又は腐食が発生しやすい水）と、腐食を発生しない水（又は発生し難い水）とを、電流値や電位差等の電気的な挙動の違いとして端子領域において検出することができる。腐食性判定装置では、作用極部の少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなるため、アノード分極曲線の不働態電位域が広い。さらに、腐食開始時における不働態電位域からの電流値又は電位差の変動が大きい。そのため、腐食開始時点が明確になり、水の腐食性の判定を明確かつ短時間に行うことが可能になる。
【００１４】
腐食性判定装置においては、試験用の水に薬剤などの添加剤を添加する必要がない。したがって、判定に用いた試験用の水を廃液として処理する必要がない。
【００１５】
前記腐食性判定装置を用いた水の腐食性を判定する方法においては、少なくとも測定領域に測定対象の試験水を接触させる。この状態において、作用極端子と対極端子との間に定電流を流した時における作用極端子と基準極端子との間の電位差を検出する。あるいは、試験水を接触させた状態において、基準極端子と作用極端子との間に掃引電圧を印加したときにおける作用極端子と対極端子との間を流れる電流値を検出する。このようにして、水の腐食性の判定を行うことできる。前記判定方法においては、前記判定装置と同様の効果が得られる。
【００１６】
前記腐食性判定装置及び腐食判定方法においては、電気化学的手法により、銅又は銅合金に対する水の腐食性の判定が行われる。つまり、電位、電流値などの電気的挙動に例えば閾値を設定することにより腐食性の判定が可能となる。前述のように、腐食性判定装置は、小型化が可能であり、例えば試験対象となる採取場所にて簡便な判定を行うことができる。
【００１７】
腐食性判定装置及び腐食性判定方法により、腐食性についての最終判定を行うことも可能ではあるが、例えば腐食性に問題があると判定された試験対象の水については、分析施設にて例えばイオン分析、ｐＨ測定などのさらに詳細な分析を行うことも可能である。したがって、腐食性判定装置及び腐食性判定方法は、例えば腐食性の簡易判定として利用することができ、分析施設での分析対象となる試験水のスクリーニングとして利用することも可能である。
【００１８】
以上のように、前記腐食性判定装置及び前記腐食性判定方法によれば、廃液処理の必要が無く、銅又は銅合金等の金属に対する水の腐食性を短時間で明確に判定でき、さらに小型化が可能であり、簡便な判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１における、水の腐食性判定装置の正面図である。
【図２】実施形態１における、水の腐食性判定装置の展開図である。
【図３】実施形態１における、簡易型の電気化学分析装置に接続した腐食性判定装置を用いて水の腐食性を判定する様子を示す模式図である。
【図４】実験例１における、外部の電気化学分析装置に接続した腐食性判定装置を用いて水の腐食性を判定する様子を示す模式図である。
【図５】実験例１における、作用極部におけるアノード分極曲線を示す図である。
【図６】比較形態１における、水の腐食性判定装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
腐食性判定装置及びこれを用いた水の腐食性判定方法の実施形態について、図面を参照して説明する。腐食性判定装置１は、図１及び図２に例示されるように、測定領域２と、端子領域３とを表面に有する。なお、以下の説明において、測定対象となる水のことを試験水という。
【００２１】
腐食性判定装置１の形状は、特に限定されず、板状、棒状、円盤状、球状等が例示される。図１及び図２には、板状の腐食性判定装置１を例示する。腐食性判定装置１の寸法は適宜調整可能である。
【００２２】
測定領域２及び端子領域３は、腐食性判定装置１の表面に形成されるが、これらの領域は、必ずしも同じ面に存在しなくてもよい。つまり、測定領域２の形成面と、端子領域３の形成面とは、同一面に形成されていても、異なる面に形成されていてもよい。換言すれば、測定領域２と端子領域３とは、同じ面側に露出していても、異なる面側に露出してもよい。例えば、測定領域２と端子領域３とは、同一方向から両領域２、３が視認されるように形成されていてもよく、同一方向からは視認されず、異なる方向から両領域２、３が視認されるように形成されていてもよい。図１に例示されるように、測定領域２の形成面と、端子領域３の形成面とは、同一面に形成されている場合には、両者の間には絶縁領域４が形成されていることが好ましい。
【００２３】
測定領域２、端子領域３、絶縁領域４の形成パターンは適宜変更可能である。図１及び図２に例示されるように、測定領域２は、例えば板状の腐食性判定装置１の表面の略中央に設けられる。端子領域３は、例えば板状の腐食性判定装置１の表面端部に設けられる。絶縁領域４は、測定領域２と端子領域３との間の絶縁性を十分に確保できる程度に両者の間隔を空けつつ両者の間に形成することができる。測定領域２と端子領域３との間隔及び形成パターン、絶縁領域４の形成パターンは、水の腐食性の判定時に測定領域２に接触させる試験水が端子領域３に至らないように調整することが好ましい。
【００２４】
測定領域２は、試験水と接触させる。このとき、測定領域２を試験水に浸漬してもよいし、測定領域２に試験水を滴下してもよい。試験水は、特に限定されるものではなく、例えば様々な地域における、水道水、工業用水、地下水、河川水等である。自然界に存在する水だけでなく、水配管、貯水槽などから採取した水を用いることもできる。
【００２５】
測定領域２においては、作用極部２１と対極部２２と基準極部２３とが露出している。これらは、それぞれ作用電極、対電極、基準電極（参照電極ともいわれる）を構成し、所謂三極式電気化学セルを構成しうる。作用極部２１、対極部２２、及び基準極部２３は、測定領域２の形成面に一体的に形成されている。作用極部２１と対極部２２と基準極部２３との間はレジスト材かなる絶縁部によって形成される。水の腐食性の判定時には、作用極部２１、対極部２２、及び基準極部２３が試験水と接触する。
【００２６】
測定領域２における作用極部２１、対極部２２、基準極部２３の各露出面積は適宜調整可能であるが、作用極部２１は、測定時に多数の孔食が発生するため、試験に耐えうる程度の面積を有することが好ましい。
【００２７】
また、測定領域における水の滴下による判定を行い易くするという観点から、作用極部２１は測定領域２の略中央に形成することが好ましい。また加工性、電極露出部を凹面にするという観点から、対極部２２は、作用極部２１の周囲に形成することが好ましい。基準電極は、少なくとも試験水に接触すればよく、コストなどの観点から形成位置及び面積を例えば小さく調整することができる。
【００２８】
作用極部２１は、少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなる。具体的には、例えばスズやスズ合金以外の材質からなる素地１１０の表面に形成されたスズ又はスズ合金からなるめっき膜１１１等により作用極部２１を形成することができる。スズ又はスズ合金よりなる素地によって作用極部２１を形成することもできる。これらの場合には、作用極部２１の作製が容易であると共に、試験水と接触する作用極部２１にスズが十分に存在するため、銅又は銅合金に対する水の腐食性の判定をより明確に行うことができる。スズ以外の材質からなる素地１１０としては、例えば銅、銅合金、鉄鋼、ステンレス鋼等の金属、樹脂などがある。
【００２９】
対極部２２は、電気化学セルにおいて、作用極部２１の対となる電極であり、電流を作用極部２１に流すための電極である。対極部２２は、カウンタ電極部、補助電極部とも呼ばれる。対極部２２の材質としては、例えば、白金、金、銀、銀／塩化銀、カーボン及び導電性金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。導電性金属酸化物としては、たとえば酸化チタンがある。導電性、加工性の観点から、対極部２２は、銀からなることがより好ましい。
【００３０】
基準極部２３は、作用極部２１の電位の測定時に電位の基準を与える電極である。基準極部２３の材質としては、白金、金、銀／塩化銀、銀、及び銅からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。電極製造時の加工性、保管時の安定性という観点から、基準極部２３は、銀及び塩化銀の少なくとも一方からなることが好ましい。例えばＪＩＳ  Ｇ  ０５７７：２０１４等の先行規格との整合性という観点から、基準極部２３は、塩化銀からなることがより好ましい。
【００３１】
端子領域３においては、作用極端子３１と、対極端子３２と、基準極端子３３とが露出する。作用極端子３１、対極端子３２、及び基準極端子３３は、測定領域２における作用極部２１、対極部２２、基準極部２３にそれぞれ電気的に導通する。したがって、端子領域３においては、測定領域２に電圧を印加したり、電流を流したり、測定領域２における電位差や電流値を検出したりすることができる。
【００３２】
作用極端子３１、対極端子３２、基準極端子３３の形成パターンは、特に限定されるわけではないが、例えば電気化学分析装置６に接続しやすい形状、大きさにすることができる。
【００３３】
作用極端子３１、対極端子３２、及び基準極端子３３の材質は特に限定されるわけではなく、前述の作用極部２１、対極部２２、基準極部２３と同じであっても異なっていてもよい。例えば製法やコスト上、有利な材質を選択することができる。
【００３４】
作用極端子３１は、少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなることが好ましい。この場合には、後述の腐食性判定装置１の製造時において、スズめっき板の表面にレジストを印刷形成する際に、非印刷部を形成することにより、作用極部２１と作用極端子３１を簡単に形成することができる。また、この場合には、作用極となるスズ又はスズ合金の表面品質を同一に保持し易い。
【００３５】
絶縁領域４は、少なくとも測定領域２と端子領域３との間に形成することができる。絶縁領域４は、絶縁性ポリマー等からなるレジスト材によって形成することができる。また、測定領域２における作用極部２１と対極部２２と基準極部２３との間や、端子領域３における作用極端子３１と対極端子３２と基準極端子３３との間にもレジスト材によって絶縁部を形成することができる。
【００３６】
図２に例示されるように、腐食性判定装置１は、例えば、めっき素地１１と、レジスト層１２、１５と、導電性金属層１９（具体的には、後述の対極端子／基準極端子／基準極一体層１３、対極層１４）とにより形成することができる。つまり、腐食性判定装置１は、例えばめっき素地１１と、レジスト層１２、１５と、導電性金属層１９との積層体により形成される。この場合には、めっき素地１１上に、レジスト層１２、１５、導電性金属層１９を、印刷形成することができ、腐食性判定装置１を簡単かつ連続的に製造することができる。レジスト層１２、１５や導電性金属層１９の形成パターンを調整することにより、前述の作用極部２１と対極部２２と基準極部２３とを有する測定領域２、作用極端子３１と対極端子３２と基準極端子３３とを有する端子領域３、絶縁領域４をそれぞれ形成することができる。印刷は、例えばスクリーン印刷により行うことができる。
【００３７】
めっき素地１１は、素地１１０と、その表面に形成されためっき膜１１１とを有する。素地１１０の形状は、前述の腐食性判定装置１の形状に応じて適宜変更可能であり、例えば板状である。めっき膜１１１はスズ又はスズ合金からなる。レジスト層１２、１５は、絶縁性の有機樹脂などからなるレジスト材により形成される。導電性金属層１９は、前述の測定領域２における各極部、端子領域３における各端子の材質にて形成される。
【００３８】
図２に例示されるように、腐食性判定装置１は、例えば、めっき素地１１と、めっき素地１１のめっき膜１１１側に順次積層形成された、第１レジスト層１２と、対極端子／基準極端子／基準極一体層１３と、対極層１４と、第２レジスト層１５とを有することができる。この場合には、めっき素地１１上に各層を印刷形成することにより、腐食性判定装置１を簡単かつ連続的に製造することができる。
【００３９】
第１レジスト層１２には、これを貫通する作用極部形成孔１２１及び作用極端子形成孔１２２を形成することができる。作用極部形成孔１２１及び作用極端子形成孔１２２は、めっき膜１１１を腐食性判定装置１の表面に露出させる孔である。作用極部形成孔１２１の形成パターン、形成位置は、作用極部２１の形成位置、形成パターンに応じて決定される。作用極端子形成孔１２２の形成パターン、形成位置は、作用極端子３１の形成パターン、形成位置に応じて決定される。第１レジスト層１２を印刷形成する場合には、作用極部形成孔１２１及び作用極端子形成孔１２２は、非印刷部（レジスト層非形成部）により形成することができる。
【００４０】
対極端子／基準極端子／基準極一体層１３は、対極端子３２と基準極端子３３と基準極とからなる層であるが、必ずしも連続していなくてもよく、不連続部分を含んでいてもよい。対極端子／基準極端子／基準極一体層１３は、第１レジスト層１２上に、例えば印刷により形成される。形成パターンや形成位置は、特に限定されず、対極端子３２、基準極端子３３、基準極の形成パターンや形成位置に応じて適宜決定される。
【００４１】
対極層１４は、対極端子３２と電気的に導通されるように形成される。例えば、対極端子／基準極端子／基準極一体層１３が形成された第１レジスト層１２上に、対極層１４を形成することができる。対極層１４の形成パターン、形成位置は、特に限定されず、対極層１４の形成位置、形成パターンに応じて適宜決定される。
【００４２】
第２レジスト層１５には、これを貫通する測定領域形成孔１５１と、端子領域形成領域となるレジスト層非形成領域１５２とが形成されている。測定領域形成孔１５１は、作用極部２１と対極部２２と基準極部２３とを含む測定領域２を腐食性判定装置１の表面に露出させる孔である。測定領域形成孔１５１の形成パターン、形成位置は、測定領域２の形成パターン、形成位置に応じて決定される。レジスト層非形成領域１５２の形成パターン、形成位置は、端子領域３の形成パターン、形成位置に応じて適宜決定される。測定領域形成孔１５１、レジスト層非形成領域１５２は、レジスト層のない領域である。第２レジスト層１５を印刷形成する場合には、測定領域形成孔１５１及びレジスト層非形成領域１５２は、非印刷部（レジスト層非形成部）により形成することができる。
【００４３】
次に、腐食性判定装置１を用いた、水の腐食性判定方法について説明する。腐食性の判定にあたっては、腐食性判定装置１の少なくとも測定領域２に試験水を接触させる。この状態において、作用極部２１と対極部２２との間に定電流を流した時（つまり、作用極端子３１と対極端子３２との間に定電流を流した時）における作用極部２１と基準極部２３との間の電位差（つまり、作用極端子３１と基準極端子３３との間の電位差）を検出するか、あるいは、基準極部２３と作用極部２１との間に掃引電圧を印加したとき（つまり、基準極端子３３と作用極端子３１との間に掃引電圧を印加したとき）における作用極部２１と対極部２２との間を流れる電流値（つまり、作用極端子３１と対極端子３２との間に流れる電流値）を検出する。
【００４４】
定電流を流して電位差を検出することにより腐食性の判定を行う場合には、図３に例示されるように、定電流電源６１及び電位差検知部６５を備える電気化学分析装置６を用いることができる。この場合には、電気化学分析装置６として例えばガルバノスタットを用いることができる。電気化学分析装置６は、腐食性判定装置１の端子領域３に接続される。腐食性判定装置１は、例えば外部の電気化学分析装置６に接続して使用してもよく、腐食性判定装置１が、電気化学分析装置６を具備していてもよい。
【００４５】
電位差検知部６５は、作用極部２１と対極部２２との間に流れる電流に対する作用極部２１と基準極部２３との間の電位差を検出する。この電位差により、水の銅又は銅合金に対する腐食性の判定を行うことができる。
【００４６】
電位差検知部６５としては例えば電圧計である。定電流電源６１により、作用極端子３１及び対極端子３２を介して作用極部２１と対極部２２との間に定電流を流すことができる。定電流を流す場合における電流値の範囲は、試験水に許容される銅又は銅合金に対する腐食性などに応じて適宜調整可能である。水の腐食性の有無をより明確に判定するという観点から、電流値の範囲は、１×１０-6Ａｃｍ-2〜１×１０-4Ａｃｍ-2であることが好ましく、１×１０-6Ａｃｍ-2〜１×１０-5Ａｃｍ-2であることがより好ましい。なお、本明細書において、電流値は電流密度と同義である。
【００４７】
電流を流す時間は、例えば１分以内であり、１分以内でも判定が可能であるが、前記構成の腐食性判定装置１を用いた定電流による判定では、１０秒以内でも十分に判定が可能になる。より具体的には、例えば２、３秒以内での迅速な判定が可能である。
【００４８】
また、掃引電圧を印加して電流値を検出することにより腐食性の判定を行う場合には、図４に例示されるように、電位掃引電源６２及び電流検知部６６を備える電気化学分析装置６を用いることができる。この場合には、電気化学分析装置６として例えばポテンショスタットを用いることができる。なお、前述のガルバノスタット、ポテンショスタットとしては両者の機能を兼ね備えたポテンショ／ガルバノスタットを用いてもよい。電気化学分析装置６としては、携帯性に優れた、小型、簡易型の装置を用いることも可能である。
【００４９】
電流検知部６６は、基準極部２３と作用極部２１との間に印加された電圧に対する作用極部２１と対極部２２との間の電流値を検知する。例えば電位掃引電源６２より、基準極部２３と作用極部２１との間には掃引電圧を印加することができる。この場合には、電流検知部６６は、基準極部２３と作用極部２１との間の電位を掃引したときにおける作用極部２１と対極部２２との間を流れる応答電流を検知して水の銅又は銅合金に対する腐食性の判定を行うことができる。電流検知部６６としては例えば電流計である。
【００５０】
所定電位以上では作用極部２１に腐食が発生し易くなるため、掃引電圧を印加する場合には、掃引方向は、例えば負側から正側のように、低電位から高電位であることが好ましい。この場合には、より明確な腐食性の判定を行うことができる。
【００５１】
掃引速度は、例えば５０ｍＶ／ｍｉｎ〜１５００ｍＶ／ｍｉｎである。より短時間で検出を行うという観点から、掃引速度は、１００ｍＶ／ｍｉｎ〜１５００ｍＶ／ｍｉｎであることが好ましい。掃引電位範囲は、例えば自然電位〜＋１．０Ｖの範囲内で調整することができる。孔食し易さを判定するための電流値の変化を迅速に把握するという観点からは、掃引電位範囲は自然電位〜＋０．６Ｖの範囲内で調整することが好ましい。
【００５２】
また、電位掃引電源６２に代えて定電流電源６１を用いてもよい。この場合には、電位を掃引せずに対極部２２と作用極部２１との間に定電流を印加した時における作用極部２１と基準極部２３との間に生じる電位差を電位検知部６５により検知することより、水の銅又は銅合金に対する腐食性の判定を行うことができる。定電流を印加する場合には、水の腐食性の有無をより明確に判定するという観点から、電流値の範囲は作用極面積に対して１０-5〜１０-4Ａ／ｃｍ2であることが好ましい。電流の印加時間は、例えば１分以内でも十分に判定が可能である。
【００５３】
本形態の腐食性判定装置１は、図１及び図２に例示されるように、板状であり、測定領域２と端子領域３とを表面の少なくとも一部に有する。測定領域２の形成面には、該形成面と一体的に、作用極部２１と対極部２２と基準極部２３とがそれぞれ形成され、露出している。測定領域は、所謂電気化学セルを形成しうる。したがって、腐食性判定装置１は、例えば独立形成された３つの電極をそれぞれ試験水に浸漬させる構成の従来の装置に比べて小型化が可能であり、持ち運びが可能になる。腐食性判定装置１においては、試験対象となる水を接触させる測定領域２の面積、端子領域３の面積等を適宜調整することにより、更なる小型化が可能になる。
【００５４】
腐食性判定装置１においては、測定領域に試験対象となる試験水を接触させることにより、銅又は銅合金に対して腐食が発生する水（又は腐食が発生しやすい水）と、腐食が発生しない水（又は腐食が発生し難い水）とを、電流値や電位差等の電気的な挙動の違いとして端子領域３において検出することができる。
【００５５】
腐食性判定装置１では、作用極部２１の少なくとも表面がスズ又はスズ合金からなるため、腐食が急激に進行し始める電位が銅よりも再現性良く観察できる。さらに、銅とスズはイオン化傾向が類似しており、スズの孔食電位は、銅の孔食電位よりやや低い近似した値を示す。そのため、スズ又はスズ合金を作用極とすることにより、水の銅又は銅合金に対する腐食性の判定を明確かつ短時間に行うことが可能になる。また、判定時には、測定領域２に試験水が接触した状態であればよく、測定領域２を試験水に浸漬してもよいが、例えば測定領域２に試験水を滴下して判定を行うことができる。したがって、測定対象となる試験水が微量であっても測定が可能である。
【００５６】
腐食性判定装置１においては、試験用の水に薬剤などの添加剤を添加する必要がない。したがって、判定に用いた試験用の水を廃液として処理する必要がない。判定後の試験水は、薬剤を除去するための前処理などの必要もなくそのまま廃棄することができる。
【００５７】
腐食性判定装置１を用いた水の腐食性を判定する方法においては、少なくとも測定領域２に測定対象の試験水を接触させる。この状態において、作用極端子３１と対極端子３２との間に定電流を流した時における作用極端子３１と基準極端子３３との間の電位差を検出する。また、試験水を測定領域２に接触させた状態において、基準極端子３３と作用極端子３１との間に掃引電圧を印加したときにおける作用極端子３１と対極端子３２との間を流れる電流値を検出する。このようにして、水の銅又は銅合金に対する腐食性の判定を行うことできる。このような判定方法においては、前述の腐食性判定装置１と同様の効果が得られる。
【００５８】
基準極部２３と作用極部２１との間に掃引電圧を印加したときにおける作用極部２１と対極部２２との間を流れる電流値Ｉを検知すると、銅又は銅合金に対する腐食性が異なる水同士の間で、後述の実験例１において詳説する図５に例示されるように電流値Ｉの変動に明確な違いがある。
【００５９】
すなわち、所定の電位差においてアノード電流が急激に上昇し、このアノード電流が急激に上昇するときの基準極部２３と作用極部２１との電位差の違いにより試験水の腐食性を判定することができる。適宜閾値を設定することにより、採取された試験水に要求される銅又は銅合金に対する腐食性の判定を行うことができる。スズを含有する作用極部２１が用いられているため、アノード分極曲線の不働態電位域が広く、腐食開始時における不働態電位域からの電流値Ｉの変動が大きい。したがって、腐食開始時点が明確になり、水の銅又は銅合金に対する腐食性の判定を明確に行うことができる。なお、不働態電位域とは、後述の実験例で示すアノード分極曲線において、電流がほとんど変化しない電位域のことをいう。なお、電位域とは、基準極部２３の電位に対する作用極部２１の電位の幅である。
【００６０】
一方、作用極部２１と対極部２２との間に定電流を流したときにおける作用極部２１と基準極部２３との間の電位差を検出すると、銅又は銅合金に対する腐食性が異なる水同士の間で、電位の経時変化に明確な違いがある。例えば時間−電位曲線における立ち上がり時の電位で判定を行うことができる。そして、適宜閾値を設定することにより、採取された試験水に要求される銅又は銅合金に対する腐食性の判定を行うことができる。腐食性判定装置１においてはスズを含有する作用極部２１が用いられているため、定電流を流すことにより、迅速かつ明確に腐食性の判定を行うことができる。
【００６１】
このように、腐食性判定装置１及び腐食判定方法においては、電気化学的手法により腐食性の判定が行われる。つまり、電位差、電流値などの電気的挙動に例えば閾値を設定することにより腐食性の判定が可能となる。作用極部２１がスズを含むため、例えば銅からなる作用極部を用いた場合に比べて判定結果の再現性が高くなる。前述のように、腐食性判定装置１は、小型化が可能であり、分析施設だけでなく、例えば試験対象となる試験水の採取場所にて判定を行うことも可能になる。
【００６２】
前述の腐食性判定装置１及び腐食性判定方法により、水の腐食性についての最終判定を行うことも可能ではあるが、例えば問題があると判定された試験対象の水については、分析施設にて更なる詳細な分析を行うことも可能である。つまり、腐食性判定装置及びこれを用いた判定方法は、採取した水の簡易判定に利用することが可能である。つまり、分析施設での分析対象となる試験水のスクリーニングとして腐食性判定装置１及びこれを用いた判定方法を利用することもできる。これにより、分析施設での詳細な分析に必要なコストや時間を削減することが可能になる。
【００６３】
以上のように、本実施形態の腐食性判定方法及び腐食性判定装置１によれば、廃液処理の必要が無く、銅又は銅合金に対する水の腐食性を短時間で明確に判定でき、さらに小型化が可能であり、簡便な判定を行うことができる。なお、本発明は、本実施形態や以下の実験例に限定されるものではなく、本発明の作用効果を損ねない限り種々の変更が可能である。
【００６４】
（実験例１）
本例は、実施形態１の構成を有する腐食性判定装置を用いて水の腐食性を比較評価する例である。本例では、掃引電圧を印加したときにおける電流値を検出することにより水の腐食性を調べる。
【００６５】
本例の腐食性判定装置１は、実施形態１と同様の構成を備える。本例において素地１１０は銅からなり、めっき膜１１１はスズからなる。したがって、作用極部２１及び作用極端子３１はスズからなる。また、対極部２２はＡｇからなり、基準極部２３、対極端子３２、及び基準極端子３３は、Ａｇ／ＡｇＣｌ＝８／２（ただし、質量比）の混合体からなる。
【００６６】
腐食性判定装置１は板状であり、幅Ｘが１０ｍｍ、長さＹが３４ｍｍである（図１参照）。厚みは０．５ｍｍである。
【００６７】
本例における腐食性判定装置１は、次のようにして製造した（図２参照）。まず、スズめっき銅板からなる板状のめっき素地１１を準備した。このめっき素地１１のめっき膜１１１側に、レジストを所定のパターンで印刷した。次いで、印刷面を温度１５０℃で３０分間乾燥させて第１レジスト層１２を形成した。印刷はスクリーン印刷により行った。以下の印刷についても同様である。
【００６８】
次いで、第１レジスト層１２上にＡｇＣｌ配線を印刷し、温度１５０℃で、３０分間乾燥させた。これにより、対極端子／基準極端子／基準極一体層１３を形成した。次に、Ａｇからなる対極層１４（つまり、対極部２２）を印刷した。次いで、温度１５０℃で３０分間乾燥させた。
【００６９】
次に、ＡｇＣｌ配線、Ａｇ対極部２２が印刷された第１レジスト層１２上に所定のパターンでレジストをさらに印刷し、印刷面を温度１５０℃で３０分間乾燥させた。これにより、第２レジスト層１５を形成した。このようにして、腐食性判定装置１を作製した（図１及び図２参照）。本例の腐食性判定装置１における作用極部２１の面積は７．０７ｍｍ2である。
【００７０】
次に、図４に例示されるように、腐食性判定装置１を電気化学分析装置６に接続した。本例における電気化学分析装置６は、少なくとも電位掃引電源６２と電流検知部６６とを備える。具体的には、北斗電工（株）製のポテンショスタットＨｚ−７０００を用いた。検出結果は、コンピュータに出力される。電位掃引電源６２は、腐食性判定装置１の端子領域３における基準極端子３３と作用極端子３１とに接続した。電流検知部６６は、端子領域３における作用極端子３１と対極端子３２とに接続した。
【００７１】
次に、腐食性判定装置１の測定領域２に試験水５を接触させた。図４では、測定領域２を含む領域を試験水５に浸漬する例を示すが、測定領域２に少量の試験水５を滴下してもよい。試験水５としては、濃度２．５ｍＭ、５ｍＭ、１０ｍＭの各ＮａＣｌ水溶液を用いた。これらは、銅又は銅合金に対する腐食性が異なる。
【００７２】
図４に例示されるように、腐食性判定装置１の測定領域２に各試験水５を接触させた状態で、電気化学分析装置６の電位掃引電源６２により、基準極部２３と作用極部２１との間を低電位から高電位まで掃引した。このときの作用極部２１と対極部２２との間を流れる電流を検出した。その結果を図５に示す。図５において、横軸は、基準極部２３（ＳＳＥ）に対する作用極部２１の電位（単位：Ｖ）を示し、縦軸は、電流密度（電流値）の対数を示す。なお、測定条件は、浸漬時間：３００秒、電位掃引範囲：浸漬電位から３００ｍＶ（ただし、対基準極部２３（ＳＳＥ））、電流範囲：自動、電位掃引速度：１００ｍＶ／分である。
【００７３】
図５に示されるように、腐食性判定装置１を用いて掃引電圧を印加することにより、試験水５の腐食性の違いを電流値の挙動の違いとして判定することができる。各濃度の試験水５に対して、腐食電位（つまり、孔食電位）が確認された。濃度が低いほど腐食電位が貴にシフトしている。したがって、腐食電位により、水の腐食性を判定することができる。
【００７４】
また、腐食性判定装置１においては、作用極部２１がスズ（Ｓｎ）からなるため、電流値がほぼ一定の値をとる不働態化挙動を示した後、電流が急激に流れる。この電流が急激に流れ始める電位が作用電極における腐食開始時点となる。
【００７５】
図５に示されるように、少なくとも表面にスズを含有する作用極部２１を用いることにより、アノード分極曲線の不働態電位域が広くなり、腐食開始時点が明確になる。腐食開始時点においては、不働態化挙動から電流値Ｉの変動が大きく、急上昇している。そのため、たとえば腐食開始時点における電位が明確になり、この電位に基づいて腐食性の判定を明確に行うことができる。なお、アノード分極曲線における腐食開始時点とは、不働態化領域に連続して起こる電流上昇の開始時点を意味する。具体的には、例えば電位の変化量に対して電流値Ｉの上昇が実質的にない又は電位の変化量に対する電流値Ｉの上昇割合が小さい不働態化領域から、電流値が急激に上昇に転じるときの開始点のことである。この電流値の急上昇は、攻撃性アニオンが不働態皮膜を破壊し，局所的な活性溶解が起こっていることを示している。すなわち、孔食などの腐食が発生することにより電流値が急上昇する。
【００７６】
なお、図示を省略するが、試験後の腐食性判定装置１における測定領域２の光学顕微鏡観察を行ったところ、作用極部２１に多数の孔食が確認された。光学顕微鏡としては、（株）キーエンス製のＶＨＸ−２００を用いた。
【００７７】
このように、実施形態１の構成の腐食性判定装置１を用い、基準極部２３と作用極部２１との間に掃引電圧を印加し、作用極部２１と対極部２２との間を流れる電流値を検出することにより、水の腐食性の判定を行うことができる。
【００７８】
（比較形態１）
本形態は、各電極がそれぞれ独立した三電極式電気化学セルにより、水の腐食性を判定する例である。図６に例示されるように、本例の水の腐食性判定装置９は、作用電極９１と、対電極９２と、基準電極９３とを有し、これらの電極がそれぞれ互いに独立している。
【００７９】
作用電極９１と、対電極９２と、基準電極９３とは、例えば実施形態１と同様の材質により形成することができる。各電極９１、９２、９３の形状は、棒状、板状等である。各電極９１、９２、９３は、実施形態１と同様に電気化学分析装置６に接続される。
【００８０】
このような判定装置９では、各電極９１、９２、９３が独立して形成されているため、実施形態１の構成の腐食性判定装置に比べて装置が大型化する。また、３つの電極９１、９２、９３をそれぞれ試験水５に浸漬させる必要があるため、測定に必要な試験水５の量も多くなる。
【００８１】
また、例えば基準電極９３としてＡｇＣｌ極を用いる場合には、基準電極９３が試験水５に溶けることを防止するために、構成の図示を省略するが、ＫＣｌ飽和水中に基準電極９３を浸漬した構成が作用される傾向にある。この場合には、判定装置９がさらに複雑化、大型化する。したがって、装置の運搬が困難になり、分析施設外での判定が困難になる。
【符号の説明】
【００８２】
１  腐食性判定装置
２  測定領域
２１  作用極部
２２  対極部
２３  基準極部
３  端子領域
３１  作用極端子
３２  対極端子
３３  基準極端子
４  絶縁領域
【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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