(57)【要約】【課題】腐食性ガスの発生過程を実環境と同じ状況にして金属材料の腐食試験を行うことが可能な金属材料の腐食試験方法を提供する。【解決手段】腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させる。原因材料Ｍは、金属材料により囲まれる内部空間Ｓに配置するとよい。内部空間Ｓと外部空間をつなぐ通路は、金属面と金属面とが合わされて形成される間隙ｃで構成することができる。この場合、原因材料Ｍを分解させて発生させた腐食性ガスを内部空間Ｓから間隙ｃに流通させて金属同士の合わせ面を腐食させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食性ガスを発生させる原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させることを特徴とする金属材料の腐食試験方法。
【請求項２】
金属材料により囲まれる内部空間に腐食性ガスを発生させる原因材料を配置し、前記内部空間内で前記原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させることを特徴とする請求項１に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項３】
金属材料により囲まれる内部空間と外部空間をつなぐ通路を金属面と金属面とが合わされて形成される間隙で構成し、前記内部空間に腐食性ガスを発生させる原因材料を配置し、前記内部空間内で前記原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを前記内部空間から前記間隙に流通させて金属同士の合わせ面を腐食させることを特徴とする請求項１または２に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項４】
前記金属同士の合わせ面を、筒状体の内周面とこの筒状体の孔に嵌合された棒状体の外周面とにより形成することを特徴とする請求項３に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項５】
前記筒状体を、孔の一方端が閉口し他方端が開口する有底筒状体により形成することを特徴とする請求項４に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項６】
前記内部空間を、前記棒状体の径方向に貫通する貫通孔の内周面と、前記筒状体の内周面のうちこの貫通孔の開口部が対向する部分と、により囲まれた空間により形成することを特徴とする請求項４または５に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項７】
前記内部空間を、前記有底筒状体の内底面と、この有底筒状体の孔に嵌合された前記棒状体の先端面と、前記有底筒状体の内周面のうちこれらの間に位置する部分と、により囲まれた空間により形成することを特徴とする請求項５に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項８】
前記原因材料を一定温度に調整することにより分解させて腐食性ガスを発生させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項９】
前記原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを接触させる金属材料を一定湿度の雰囲気下に配置して腐食させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の金属材料の腐食試験方法。
【請求項１０】
前記原因材料が、分解することにより腐食性ガスを発生させる樹脂材料であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の金属材料の腐食試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の腐食試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の腐食試験方法として代表的なものは、ＪＩＳ  Ｚ２３７１、ＪＩＳ  Ｇ０５７１、ＪＩＳ  Ｇ０５７２、ＪＩＳ  Ｇ０５７３、ＪＩＳ  Ｇ０５７４、ＪＩＳ  Ｇ０５７５、ＪＩＳ  Ｇ０５７６、ＪＩＳ  Ｇ０５７８、ＪＩＳ  Ｇ０５９１などが知られている。ＪＩＳ  Ｚ２３７１は試験片の金属材料に塩水を噴霧することにより行われる腐食試験方法であり、これ以外の８つはいずれも試験片の金属材料を特定の腐食性液体に浸漬することにより行われる腐食試験方法である。
【０００３】
しかし、現実には、金属材料がこのような腐食試験方法の環境下に置かれることは極めて稀である。つまり、上記の腐食試験を採用すると、実際の腐食環境とは大きく乖離する環境下で金属材料の腐食試験が行われることになる。
【０００４】
これに対し、例えば特許文献１では、実際の湿度に即した腐食試験方法を提案している。具体的には、気密性を備えた容器の下方側に腐食性液体を充填し、容器内の腐食性液体の液面の上方に存在する空間に金属材料を配置し、腐食性液体の温度調整とその上方空間の温度調整を別個に行うことにより、容器内の腐食性ガスの濃度や湿度を調整して、実環境と同じ状況下で腐食試験を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４７１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の腐食試験方法は、あくまでも腐食環境における腐食性ガスの濃度や湿度を実環境に近づけようとするものであり、腐食性ガス自体は腐食性液体中の腐食性物質そのものであり、腐食性ガスの発生過程を実環境に近づけようとするものではない。
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、腐食性ガスの発生過程を実環境と同じ状況にして金属材料の腐食試験を行うことが可能な金属材料の腐食試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係る金属材料の腐食試験方法は、腐食性ガスを発生させる原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させることを要旨とするものである。
【０００９】
この場合、金属材料により囲まれる内部空間に腐食性ガスを発生させる原因材料を配置し、前記内部空間内で前記原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させることが好ましい。
【００１０】
そして、金属材料により囲まれる内部空間と外部空間をつなぐ通路を金属面と金属面とが合わされて形成される間隙で構成し、前記内部空間に腐食性ガスを発生させる原因材料を配置し、前記内部空間内で前記原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを前記内部空間から前記間隙に流通させて金属同士の合わせ面を腐食させてもよい。
【００１１】
この場合、前記金属同士の合わせ面を、筒状体の内周面とこの筒状体の孔に嵌合された棒状体の外周面とにより形成することが好ましい。
【００１２】
このとき、前記筒状体を、孔の一方端が閉口し他方端が開口する有底筒状体により形成してもよい。
【００１３】
そして、前記内部空間を、前記棒状体の径方向に貫通する貫通孔の内周面と、前記筒状体の内周面のうちこの貫通孔の開口部が対向する部分と、により囲まれた空間により形成してもよい。
【００１４】
また、前記内部空間を、前記有底筒状体の内底面と、この有底筒状体の孔に嵌合された前記棒状体の先端面と、前記有底筒状体の内周面のうちこれらの間に位置する部分と、により囲まれた空間により形成してもよい。
【００１５】
そして、前記原因材料を一定温度に調整することにより分解させて腐食性ガスを発生させることが好ましい。
【００１６】
また、前記原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを接触させる金属材料を一定湿度の雰囲気下に配置して腐食させることが好ましい。
【００１７】
前記原因材料としては、分解することにより腐食性ガスを発生させる樹脂材料を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る金属材料の腐食試験方法によれば、腐食性ガスを発生させる原因材料を分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させることから、腐食性ガスの発生過程を実環境と同じ状況にして金属材料の腐食試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る金属材料の腐食試験方法において好適に用いられる腐食試験用金属部材の一実施形態の断面図である。
【図２】樹脂材料の押出成形に用いられる押出成形機の一例の断面図である。
【図３】腐食試験用金属部材の他の実施形態の断面図である。
【図４】腐食試験用金属部材の他の実施形態の断面図である。
【図５】腐食試験用金属部材の他の実施形態の断面図である。
【図６】腐食試験用金属部材の他の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る金属材料の腐食試験方法（以下、本腐食試験方法ということがある）において好適に用いられる腐食試験用金属部材の一実施形態を示したものである。
【００２２】
図１に示すように、腐食試験用金属部材１０は、筒状体１２と棒状体１４とにより構成される。筒状体１２および棒状体１４は金属材料で構成される。金属の種類は、腐食試験の目的に応じて適宜選択される。これらは同じ金属材料であってもよいし、互いに異なる金属材料であってもよい。
【００２３】
筒状体１２は、孔１６の一方端が閉口し他方端が開口する有底筒状体１２により形成されている。有底筒状体１２は、例えば柱状ブロックの一方の側面から反対の側面に向けてその途中まで穿孔することにより形成することができる。
【００２４】
棒状体１４は、軸部１８と軸部１８よりも外径の大きい鍔部２０とにより構成されており、鍔部２０は軸部１８の端部に連設されている。軸部１８は、有底筒状体１２の孔１６に嵌合される部分であり、その外径は有底筒状体１２の孔１６の内径よりやや小さいものとなっている。嵌合されるとは、ぴったりと合うように入れ込まれることをいう。したがって、嵌合された状態においては、軸部１８の外周面と有底筒状体１２の孔１６の内周面とは接するほど近接しており、金属同士の合わせ面となる。棒状体１４の軸部１８は、有底筒状体１２に対してその軸方向に摺動可能で、これにより嵌合される。嵌合された状態において、軸部１８の先端面１８ａは有底筒状体１２の孔１６の内底面１６ａに突き当たって接触する。この軸部１８よりも外径の大きい鍔部２０は、有底筒状体１２の孔１６に入らず孔１６の入口に係止し、孔１６の外に配置される。
【００２５】
棒状体１４の軸部１８には、径方向に貫通する貫通孔２２が形成されている。嵌合された状態において、この貫通孔２２の内周面と、有底筒状体１２の孔１６の内周面のうちこの貫通孔２２の開口部が対向する部分と、により囲まれた空間により、内部空間Ｓが形成される。この内部空間Ｓは、金属材料により囲まれる空間である。この内部空間Ｓに、腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを配置する。
【００２６】
この内部空間Ｓは、軸部１８の外周面と有底筒状体１２の孔１６の内周面との間の間隙ｃにつながっており、この間隙ｃはそのまま有底筒状体１２の孔１６の入口外の外部空間につながっている。したがって、この間隙ｃが内部空間Ｓと外部空間とをつなぐ通路となっている。有底筒状体１２の孔１６の内底面１６ａは閉口しているため、開口している孔１６の入口が外部空間につながる唯一の部分であり、この間隙ｃは内部空間Ｓと外部空間とをつなぐ唯一の通路となっている。
【００２７】
本腐食試験方法は、有底筒状体１２および棒状体１４を用いて行うことができる。棒状体１４の軸部１８の貫通孔２２内に腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを配置し、棒状体１４の軸部１８を有底筒状体１２の孔１６に嵌合させる。これにより、内部空間Ｓに原因材料Ｍが配置される。この内部空間Ｓと外部空間とをつなぐ通路は間隙ｃで構成される。この状態で、内部空間Ｓ内において原因材料Ｍを分解させて腐食性ガスを発生させると、発生した腐食性ガスは内部空間Ｓから間隙ｃに流通して外部空間へと抜ける。つまり、発生した腐食性ガスは、軸部１８の貫通孔２２の内周面、軸部１８の外周面、有底筒状体１２の孔１６の内周面に接触する。これにより、金属材料を腐食させることができる。
【００２８】
したがって、このような腐食試験方法によれば、腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させることから、腐食性ガスの発生過程を実環境と同じ状況にして金属材料の腐食試験を行うことができる。つまり、腐食性ガスを直接用いるのではなく、原因材料Ｍを分解させて腐食性ガスを発生させるので、その原因材料Ｍを取り扱う実際の環境における腐食を忠実に再現することができる。
【００２９】
また、上記の腐食試験方法においては、内部空間Ｓ内で発生した腐食性ガスは外部空間に抜けるために必ず間隙ｃを通ることとなる。このため、腐食性ガスを狭い間隙ｃに流通させることができる。特に、分解により発生した腐食性ガスは、原因材料Ｍからの体積膨張により、狭い間隙ｃでも流通しやすくなるので、腐食性ガスを狭い間隙ｃに効率よく流通させることができる。これにより、金属面と金属面とが合わされて形成される金属同士の合わせ面における腐食を調べることができる。金属同士の合わせ面が腐食すると、嵌合部（合わせ面）における金属同士の腐食による固着が生じる。このような固着現象を実環境と同じ状況で評価することができる。
【００３０】
また、上記の腐食試験方法においては、腐食性ガスを直接用いるのではなく、原因材料Ｍを分解させて腐食性ガスを発生させるので、温度や湿度を調整することで、温度や湿度に応じた腐食性ガスの発生状況および腐食を実環境と同じように調べることができる。そして、上記の腐食試験方法は、例えば腐食試験用金属部材１０を恒温恒湿室に配置することにより、温度や湿度に応じた腐食性ガスの発生状況および腐食を調べることができる。
【００３１】
腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍは、分解により腐食性ガスを発生させるものであれば特に限定されるものではない。例えば、樹脂材料などが挙げられる。樹脂材料としては、樹脂自体の分子構造内にハロゲンを含有する樹脂材料、樹脂に添加される添加剤の分子構造内にハロゲンを含有する樹脂材料などが挙げられる。分子構造内にハロゲンを含有する樹脂としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ポリオレフィンなどが挙げられる。分子構造内にハロゲンを含有する添加剤としては、ハロゲン系難燃剤などが挙げられる。
【００３２】
上記の腐食試験方法を適用できる実環境としては、例えば、樹脂材料の押出成形過程や射出成形過程などが挙げられる。そこで、以下に、樹脂材料の押出成形過程とこの際に生じる腐食性ガスの発生過程、腐食の過程を例に挙げて説明する。
【００３３】
図２は、樹脂材料の押出成形に用いられる押出成形機の一例を示したものである。押出成形機３０は、樹脂材料が流動される流動部３２と、流動方向を切り替える切り替え部とを有する。切り替え部は、シャフト３４を備え、シャフト３４は、押出成形機の円孔３６に嵌合されており、円孔３６内で矢印の方向に回動可能に構成されている。シャフト３４の外周面と押出成形機の円孔３６の内周面の間には間隙ｃがある。シャフト３４および円孔３６は、金属材料で構成されている。押出成形機３０において、樹脂材料は、ＡからＢの方向に流動部３２を通過し、生産時にはＢから供給される。一方、生産準備時には、シャフト３４を回動させて流動部３２が切り替えられ、樹脂材料はＣから排出される。
【００３４】
押出成形時には、樹脂材料の流動性を確保するために、樹脂材料は所定の温度に加熱されている。熱分解性の樹脂材料であれば、押出成形時の熱により、分解ガスが発生する。例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）は、押出成形時の熱により分解して、塩素含有ガスを発生する。この分解ガスは腐食性ガスであり、金属材料を腐食させる。流動部３２で発生した腐食性ガスは、流動部３２からシャフト３４の外周面と押出成形機の円孔３６の内周面との間の間隙ｃに流通する。このため、押出成形機では、流動部３２で発生した腐食性ガスにより、シャフト３４の外周面と押出成形機の円孔３６の内周面との間の間隙ｃで腐食が生じ、金属同士の合わせ面で固着が生じる。上記の腐食試験方法は、このような環境をうまく再現しており、腐食性ガスの発生過程を実環境と同じ状況にして金属材料の腐食試験を行うものといえる。
【００３５】
本腐食試験方法において好適に用いられる腐食試験用金属部材は、上記のものに限定されるものではない。図３〜６には、本腐食試験方法において好適に用いられる腐食試験用金属部材の他の実施形態を示している。
【００３６】
図３において、腐食試験用金属部材４０は、図１に示す腐食試験用金属部材１０と同様、筒状体１２と棒状体４４とにより構成される。異なる点は、棒状体４４の軸部４８の長さが短く、嵌合された状態において、軸部４８の先端面４８ａが有底筒状体１２の孔１６の内底面１６ａに突き当たっていない点、および、棒状体４４の軸部４８には径方向に貫通する貫通孔が形成されていない点である。これ以外の構成は、図１に示す腐食試験用金属部材１０と同様である。
【００３７】
図３に示す腐食試験用金属部材４０では、嵌合された状態において、有底筒状体１２の孔１６の内底面１６ａと、この有底筒状体１２の孔１６に嵌合された棒状体４４の軸部４８の先端面４８ａと、有底筒状体１２の内周面のうちこれらの間に位置する部分と、により囲まれた空間により内部空間Ｓが形成されている。この内部空間Ｓに、腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを配置する。棒状体１４の軸部４８に貫通孔を形成する必要がなく、腐食試験用金属部材の構成をより簡素化できる点で、図３に示す腐食試験用金属部材４０は好ましい。
【００３８】
図４において、腐食試験用金属部材５０は、図１に示す腐食試験用金属部材１０と同様、筒状体５２と棒状体１４とにより構成される。異なる点は、筒状体５２が有底筒状体ではない、つまり、筒状体５２の孔５６の両方端が開口している点である。これ以外の構成は、図１に示す腐食試験用金属部材１０と同様である。
【００３９】
図４に示す腐食試験用金属部材５０では、腐食試験において、筒状体の孔５６の両方端から腐食性ガスが抜ける可能性がある。腐食性ガスが抜ける方向が一方向に定められる点では、図１に示す腐食試験用金属部材１０が好ましい。一方、図２に示す押出成形機３０の構成により近い構成である点では、図４に示す腐食試験用金属部材５０が好ましい。
【００４０】
図５に示す腐食試験用金属部材６０は、筒状体１２のみにより構成される。異なる点は、棒状体を有していない点である。筒状体１２の構成は、図１に示す腐食試験用金属部材１０の有底筒状体１２と同様である。
【００４１】
図５に示す腐食試験用金属部材６０では、有底筒状体１２の孔１６が内部空間Ｓとなる。有底筒状体１２の孔１６の内底面１６ａに、腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを配置する。腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させる点で、本腐食試験方法において好適に用いられる。金属同士の合わせ面は存在しないため、金属同士の合わせ面を腐食する腐食試験ではない場合に適用される。
【００４２】
図６に示す腐食試験用金属部材７０は、筒状体５２のみにより構成される。異なる点は、棒状体を有していない点、筒状体５２が有底筒状体ではない点である。筒状体５２の構成は、図４に示す腐食試験用金属部材５０の有底筒状体５２と同様である。
【００４３】
図６に示す腐食試験用金属部材７０では、筒状体の孔１６が内部空間Ｓとなる。筒状体の内周面に、腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを配置する。腐食性ガスを発生させる原因材料Ｍを分解させて発生させた腐食性ガスを金属材料に接触させることにより金属材料を腐食させる点で、本腐食試験方法において好適に用いられる。金属同士の合わせ面は存在しないため、金属同士の合わせ面を腐食する腐食試験ではない場合に適用される。
【実施例】
【００４４】
図４に示す腐食試験用金属部材を用い、以下の条件で金属材料の腐食試験を行った。
筒状体の構成：材質ＳＫＤ、外径７０ｍｍ、高さ１００ｍｍ、孔内径２６ｍｍ、孔長さ１００ｍｍ
棒状体の構成：材質ＳＫＤ、軸部外径２６ｍｍ、軸部長さ９９ｍｍ、軸部貫通孔内径１１．２ｍｍ
原因材料：ＰＶＣペレット
【００４５】
ガラス製容器内に所定量の水をいれ、この水と直接接触しないように腐食試験用金属部材をガラス製容器内に配置した。ガラス製容器の上部には冷却管を設置し、大気圧、水の還流下で１００％湿潤状態に保った。この際、還流水が腐食試験用金属部材に直接接触しないように腐食試験用金属部材の上をガラス部材で覆った。また、ガラス製容器の外側からマントルヒータおよびリボンヒータ等で覆って系内を一定温度に調整した。腐食試験用金属部材の棒状体の貫通孔内に、ＰＶＣペレット（２．０ｇ）を入れ、冷熱サイクル試験を実施し、金属腐食による固着を再現した。冷熱サイクル試験の条件は、加温：８時間、冷却：１６時間、サイクル：７回とした。
【００４６】
加熱温度の違い（１８０℃、２１５℃）により、金属腐食による固着の程度に違いが見られた。また、金属材料の違い（ＳＫＤ、ＳＡＣＭ）により、金属腐食による固着の程度に違いが見られた。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４８】
上記の腐食試験用金属部材では、有底筒状体および筒状体は円筒状であってもよいし、角筒状であってもよい。角筒状においては、断面四角形以外の多角形であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０  腐食試験用金属部材
１２  筒状体（有底筒状体）
１４  棒状体
１６  筒状体の孔
１８  棒状体の軸部
２０  棒状体の鍔部
２２  棒状体の貫通孔
Ｍ  腐食性ガスを発生させる原因材料
Ｓ  腐食試験用金属部材の内部空間
ｃ  筒状体の孔の内周面と棒状体の軸部の外周面の間の間隙
【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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