(57)【要約】【課題】大気中の金属腐食に関して最も大きな影響を与える飛来海塩粒子の付着形態を模擬し、再現可能にした海塩粒子付着再現方法及び装置を提供する。【解決手段】エアブラシ噴霧器を設けた容器本体へ前記エアブラシ噴霧器により一定粒径の海水溶液を噴霧し、試験片面に付着海塩の粒子径と配列を揃え、均一に付着させることのできる海塩粒子付着再現方法及び装置。【選択図】  図１
2004340907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアブラシ噴霧器により一定粒径の海水溶液を噴霧し、試験片に海塩粒子を均一に付着させることを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現方法。
【請求項２】
海塩粒子の付着量をエアブラシ噴霧器の噴霧時間により制御することを特徴とする請求項１記載のエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現方法。
【請求項３】
試験片がセンサである請求項１乃至２記載のエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現方法。
【請求項４】
エアブラシ噴霧器を具備することを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置。
【請求項５】
エアブラシ噴霧器を具備した容器本体の、前記容器本体上部にエアブラシ噴霧器を設置し、噴霧した海水が試験片に直接当たらないように構成したことを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置。
【請求項６】
試験片がセンサである請求項５記載のエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置。
【請求項７】
センサがＡＣＭ型腐食センサである請求項５乃至６記載のエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置。
【請求項８】
エアブラシ噴霧器を容器本体上部に仰角２０〜４０度で固定したことを特徴とする請求項５記載のエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエアブラシ噴霧器により海水溶液を噴霧させ、センサに付着する海塩液滴の粒径を一定にし、自然環境での海塩粒子の付着状況を再現できる方法及びそれに用いる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大気環境における金属の腐食は表面に付着する付着物の影響を大きく受ける。特に海浜地域では海塩粒子が重要な腐食性因子となることが知られている。
海塩粒子には沿岸近くで波が砕けて飛沫となって大気中に舞い上がり風によって運ばれてくるものと、遠く海洋から気流に乗って来るものがある。金属表面に海塩粒子が付着すると相対湿度７０％近傍で腐食速度が急激に増大するため、海岸に近づくほど厳しい腐食環境となる。また、一般に海洋雰囲気は高湿度である上、海塩が吸湿性であるため、ぬれ時間が長い。従って、海塩粒子によって引き起こされる腐食には海からの距離に相関があることが知られている。そのため飛来して付着する海塩粒子量を測定することは海浜地域における大気環境の腐食性を評価するための重要な要素となっている。
【０００３】
従来、大気中に飛来した海塩粒子の定量的な測定方法が提案され実施されている。例えば、ＪＩＳ  Ｚ２３８１「屋外暴露試験方法通則」に規定されている海塩粒子測定方法、ＩＳＯ  ９２２５−９２「ウエットキャンドル法」に規定されている海塩粒子測定方法等が飛来海塩量の測定方法として採用されている。
上記のＪＩＳ  Ｚ２３８１の海塩粒子測定方法は、ドライガーゼ法と呼ばれ、乾いたガーゼを雨に濡れないように一定時間屋外に放置した後、そのガーゼに付着している飛来した海塩粒子量を測定し、解析する方法である。
また、ＩＳＯ  ９２２５−９２「ウエットキャンドル法」は、乾いたガーゼを雨に濡れないように一定時間屋外に放置した後、そのガーゼを、水、蒸発防止剤および腐敗防止剤とを混ぜた溶液中に浸し、その濡れたガーゼを通して溶液中に溶け込んだ海塩粒子量を測定する方法である。
【０００４】
しかしながら、これらの方法では、１ヶ月程度の時間間隔で積算された付着海塩量しか計測することができず、金属の腐食速度との相関については必ずしも明瞭でなかった。また、風下に置かれた材料は風上に置かれたものに比べて腐食速度が増大するという結果が示すように、地域の風速、風向、或いは構造物の部位によっては付着海塩量と飛来海塩量とが相違する場合があり、実際の腐食現象を把握するには、現に付着している海塩量を測定する必要があった。
【０００５】
そのため近年は付着海塩量のモニタリングシステムによる測定法が試みられている。例えば、ＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ：水晶振動微量天秤法がある。これは海塩粒子の付着に伴う重量変化を水晶振動子の周波数変化として測定する方法で、低湿度下においては精度よく測定できるものの、実際の海浜など高湿度下では海塩粒子の吸湿過程の測定ができない問題があった。このような問題を解決するため、再現性、量産性を考慮したＦｅ／Ａｇ−対ＡＣＭ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）型腐食センサが開発され、これを用いることにより実環境においてセンサ表面の付着海塩量を実時間でモニタリングできるようになった。
【０００６】
上記のＡＣＭ型腐食センサによる海塩粒子のモニタリングにおいては、センサ表面の付着海塩量を測定するため、海塩の付着方法が重要な要件となっていた。
従来、実施されているセンサ表面への海塩付着方法としては、例えば、滴下法、散布法などがある。滴下法は、センサ上に蒸留水で希釈した実海水の一定量を滴下し、この液滴をプラスチック製へらで検出部全体に広げながら乾燥し、付着海塩量を測定すると共に実体顕微鏡により海塩の付着状態を観察するものである。
また、他方の散布法は蒸留水で希釈した実海水を霧吹き器（キャニオンスプレー）でセンサ上に一定量散布し、センサを真空デシケータ中で乾燥して付着した海塩量を測定するものである。上記の散布法に比べ海水の滴下法で海塩付着させた場合の方がセンサ出力のバラツキは少ないが、実際の環境と全く異なる状態で海塩粒子を付着させているため、腐食の状況が本質的に異なっている。したがって、耐腐食性金属材料の研究開発や腐食過程の化学的解明に際しては、評価した結果が実際の環境条件の変化を正確に捉えられないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この出願の発明は、上記した従来技術の欠陥を解消するためになしたものであり、金属腐食に関して最も大きな影響を与える飛来海塩粒子の付着形態を模擬し、再現可能にした海塩粒子付着再現方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の海塩粒子付着再現方法及び装置は、
（１）エアブラシ噴霧器により一定粒径の海水溶液を噴霧し、試験片に海塩粒子を均一に付着させることを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現方法、
（２）海塩粒子の付着量をエアブラシ噴霧器の噴霧時間により制御することを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現方法、
（３）試験片がセンサであるエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現方法、
（４）エアブラシ噴霧器を具備することを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置、
（５）エアブラシ噴霧器を具備した容器本体の、前記容器本体上部にエアブラシ噴霧器を設置し、噴霧した海水が試験片に直接当たらないように構成したことを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置、
（６）試験片がセンサであるエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置、
（７）センサがＡＣＭ型腐食センサであるエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置、
（８）エアブラシ噴霧器を容器本体上部に仰角２０〜４０度で固定したことを特徴とするエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置、
に関するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にして本発明を詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明のエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置の一実施形態を示す構成説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図ある。容器本体１の底部には検出部のみを露出するケース６内に試験片５が水平に設置されている。また、容器本体１の上部には、海塩水を入れるカップ３を備えたエアブラシ２が付属装置８により固定されている。さらにエアブラシ２にはエアコンプレッサー７が接続されている。上記のエアブラシ２は噴霧した海水が試験片５に直接当たらないよう仰角おおよそ３０度にセットしてある。
エアブラシのノズル口径は０．１〜０．６ｍｍのものがあるが、本発明では０．４ｍｍのものを使用した。また、吐出空気圧は０．９ｋｇ／ｃｍ２で海水溶液を噴霧させた。
【００１１】
上記の試験片としては平板、センサ類等が使用できる。その一例としてＡＣＭ型腐食センサを例示すると、図２に示す構成となっている。すなわち、厚さ０．８ｍｍの炭素鋼鈑を基板２０とし、その上に絶縁ペースト（ＢＮ）２１をスクリーン印刷して加熱硬化後、更にその上にＡｇ系導電ペースト２２をスクリーン印刷して加熱硬化して電極形成した。次いで、導線をはんだ付けするための端子として銅箔を電極面に接着した。この導電ペーストによる電極がセンサのカソードとなり、基板表面の露出部がアノードとなる。
こうして作製したセンサのうち、乾燥状態で両極間の抵抗が２０ＭΩ以上のものを合格とした。センサ出力の測定範囲は０．１ｎＡ〜１ｍＡで、０．１ｎＡより大きい電流をもって有効なセンサ出力とした。
【００１２】
本発明では、上記のごとく構成されたエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置により、飛来海塩粒子の付着形態を模擬し、再現可能にした海塩粒子付着再現方法を実施するものである。
まず、希釈した実海水をエアブラシ２のカップ３に入れ、エアブラシ噴霧により容器本体１の中に海水を霧状に充満させ容器本体１の中に設置した試験片へ海塩水の液滴を付着させた後、液滴の重量を化学天秤で測定する。付着させる海水の重量は、噴霧開始から停止までの時間により制御する。
海水を３．５ｍｇ付着させるのに約４０秒、１０．５ｍｇ付着させるのには約１分５０秒の噴霧時間を要する。所定の液滴を付着させた試験片は６０〜７０℃に加熱したホットプレート上で乾燥させて海塩を付着させる。
【００１３】
本発明は、上記した構成によってこれまでにない優れた海塩付着方法を再現可能にすると共に、それに用いる装置を提供するものであるが、その構成および作用効果の特徴について、次に示す実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００１４】
【実施例】
【００１５】
実施例１
図１に例示したエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置を用いて、まず、容器本体１の上部に固定したエアブラシ２（ノズル口径０．４ｍｍ）により、希釈した実海水を噴霧して容器本体１の中に海水溶液を霧状に充満させる。その際、上記のエアブラシ２は噴霧した海水が試験片５に直接当たらないようエアブラシの仰角はおおよそ３０度にセットし、吐出空気圧０．９Ｋｇ／ｃｍ２で海水溶液を噴霧させる。エアブラシ２の真下に水平に設置した試験片５は、検出部のみを露出するケース６に収めて試験片に液滴を時間の経過と共に降下させて海塩粒子を付着させる。付着する海水の重量は、噴霧開始から停止までの時間により制御する。この例では、海水を約４０秒及び１分５０秒噴霧して試験片に海水を３．５ｍｇ付着させたものと、１０．５ｍｇ付着させたものを作製し、６０〜７０℃に加熱したホットプレート上で乾燥させて海塩を付着させた。その後、容器本体１で液滴を付着させた試験片を取り出し、液滴の重量を化学天秤で測定する。
【００１８】
上記により海塩を付着させた図２のＡＣＭセンサを試験片とした時の試験片の出力特性を調べるため試験片を恒湿度槽に入れＲＨ（相対湿度）サイクルを１サイクル掃引きする。ＲＨを９０％から３０％まで低下させるときの試験片出力をＩ−ＲＨの関係としてプロットした。付着海塩量（Ｗｓ）は０．１ｇ／ｍ２とし、実験回数は５回行い、測定値をそのままプロットした。その結果を図３に示す。
最も試験片出力のバラツキが大きいＲＨ＝９０％での（Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ）は１２．４であった。
【００１９】
図５はエアブラシにより海水を噴霧して海塩を付着させた試験片の検出部をＳＥＭで観察したものである。（ａ）はＲＨサイクル掃引き前、（ｂ）はどう地点をＲＨサイクル掃引き後に観察した結果である。
図５（ａ）より、海塩は試験片Ａｇカソード部、Ｆｅアノード部ともに均一に付着している。図５（ｂ）では、アノード部で球状の腐食生成物が均一に付着している。腐食生成物はそれぞれ独立しており、隣り合う腐食生成物同士が連結することなく球状の形をそのまま保っている。
ＲＨサイクル掃引き前後で比べると、（ａ）のＮａＣｌの結晶と（ｂ）の腐食生成物との位置関係がほぼ同じであるので、海塩の付着部分を中心に腐食が発生していると考えられる。
【００２０】
比較例１
蒸留水で希釈した実海水を霧吹き器（キャニオンスプレー）により実施例１と同様の試験片上に散布する。その際、ノズルから散布された液滴が直接試験片に当たるように付着させる。次いで、真空デシケータ中で乾燥させ、海塩量（Ｗｓ）０．１ｇ／ｍ２付着させた。海塩を付着させたセンサは実施例１と同様に試験片出力をＩ−ＲＨの関係としてプロットした。実験回数は８回行い、測定値をそのままプロットした。その結果を図４に示す。
最もセンサ出力のバラツキが大きいＲＨ＝９０％での（Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ）は３１．１であった。
【００２１】
図６はキャニオンスプレーで海水溶液を散布して海塩を付着させた試験片の検出部をＳＥＭで観察したののである。
ａ）はＲＨサイクル掃引き前、（ｂ）はどう地点をＲＨサイクル掃引き後に観察した結果である。
ＲＨサイクル掃引き前の（ａ）より、試験片Ａｇカソード部、Ｆｅアノード部ともにまだら状に海塩が付着しており、その大きさが不揃いで分布が不均一である。一方、ＲＨサイクル掃引き後の（ｂ）では、試験片アノード部で球状の腐食生成物が付着している。カソード、アノードともに付着海塩の再結晶、再配列が見られ、試験片カソード部ではＮａＣｌの結晶が多く見られる。
【００２２】
上記の図３〜図６より明らかなように、本発明に係る海塩付着装置を用いて海塩を試験片に付着させた場合、析出した海塩粒子が揃っており、かつ付着が均一に分布しているため試験片出力のバラツキを少なくすることができる。一方、キャニオンスプレーによる散布法で海塩を付着させた場合、海塩の結晶サイズと分布が一定とならず、不均一な付着状態となるため、出力のバラツキが大きくなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によって提供されるエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置を用いることで、付着海塩の粒径と配列を揃えることができる。その結果、キャニオンスプレー散布よりも同一ＲＨにおける試験片出力のバラツキを小さくすることができる。これにより目的とする既知量の海塩粒子を自然環境と同じ状態で再現性よく試験片に付着させることが可能となり、洗い流しのない環境での大気腐食再現試験を効率よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアブラシ噴霧による海塩粒子付着再現装置の一例を例示した概要図であり、（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。
【図２】ＡＣＭ型腐食センサの概念図である。（ａ）平面図、（ｂ）Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】エアブラシ噴霧で海塩を付着させた場合のＩ−ＲＨ関係図である。
【図４】キャニオンスプレー散布で海塩を付着させた場合のＩ−ＲＨ関係図である。
【図５】エアブラシ噴霧で海塩を付着させた試験片検出部のＳＥＭ写真を例示した図である。
【図６】キャニオンスプレー散布で海塩を付着させた試験片検出部のＳＥＭ写真を例示した図である。
【符号の説明】
１    容器本体
２    エアブラシ
３    カップ
４    基板
５    試験片
６    ケース
７    エアコンプレッサー
８    付属装置
２０  炭素鋼板からなる基板
２１  絶縁ペースト
２２  Ａｇ系導電ペースト
２３  銅箔
【図１】
2004340907.tif 000003
【図２】
2004340907.tif 000004
【図３】
2004340907.tif 000005
【図４】
2004340907.tif 000006
【図５】
2004340907.tif 000007
【図６】
2004340907.tif 000008