(57)【要約】【課題】複合サイクル試験において、使用環境における腐食因子負荷を再現し、且つ長年月後に現れる腐食を促進して再現し得る新たな腐食試験方法、及び腐食試験装置の提供【解決手段】試料が、空気槽と、溶液槽を往還し、浸漬試験を行う複合サイクル試験において、試料上の標線を中心として上下限を設け、前記溶液槽の固定水位液面を基準として、（１）前記標線が該固定水位液面を越えて沈降し上限まで試料が浸漬される過程Ａと、（２）前記標線が該固定水位液面を越えて上昇し下限まで試料が空気ばく露される過程Ｂを繰り返し、試料を常に上下動させることを特徴とする。【選択図】  図１
2004294292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が、空気槽と、溶液槽を往還し、浸漬試験を行う複合サイクル試験において、試料上の標線を中心として上下限を設け、前記溶液槽の固定水位液面を基準として、（１）前記標線が該固定水位液面を越えて沈降し上限まで試料が浸漬される過程Ａと、（２）前記標線が該固定水位液面を越えて上昇し下限まで試料が空気ばく露される過程Ｂを繰り返し、試料を常に上下動させることを特徴とする腐食促進試験方法。
【請求項２】
前記空気ばく露空気が、乾燥空気又は湿潤空気であることを特徴とする請求項１記載の腐食促進試験方法。
【請求項３】
（ア）循環送風機と、ヒータ、及び冷却器を備えた調温室と連通する空気槽と、（イ）腐食液タンクを備えた溶液槽と、（ウ）支柱に内挿され、試料を懸下する試料枠及び溶液槽内腐食液の液面を蓋う移動板を配置した昇降軸と、軸の上昇、下降の限度検知器を有する試料昇降装置とで構成し、さらに（エ）溶液槽には上部と下部で均圧管に接続された水位ボックスを備え、（オ）該水位ボックスは、腐食液タンクに連通し、かつ上端部にネジにより上下動するキャップを担持した筒とを備えることによって、固定水位液面を基準として、試料を常に上下動させ、試料に浸漬負荷及び乾燥負荷又は湿潤負荷を波動的に付与することを特徴とする腐食促進試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
表面処理を施された部材の耐久性を検証するために、実使用環境中において現れる腐食状態を再現する腐食促進試験装置に関する。より詳細には、腐食に寄与する環境因子として部材表面の濡れと乾きに着目し、人工的試験環境として、浸漬試験、乾燥試験、湿潤試験を繰り返す腐食促進試験装置であって、腐食状態の予測を可能にする促進性と、特に実使用における腐食状態の再現性のある試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人工的試験環境として、実使用環境を想定し、特に腐食状態を再現し得る腐食試験装置は、試料に対する人工的環境負荷をどのように与えるかによって、様々な装置が開発されてきた。このような腐食試験乃至装置は、腐食形態が実使用環境下で現れる腐食形態に近似的であって、再現性があれば、製品評価として有用ある。しかし、近年、市場における製品評価は、かなりの長期耐久性を要求されてきており、長年月を経た部材の腐食状態をあらかじめ予測することがますます必要となっているにもかかわらず、従来の腐食試験においては、充分な耐久性を示し、実験室的な評価においては合格した部材が、例えば、構造物や、車両等に実装された製品として市場に出された場合に、予想外に腐食が進行することがあった。
【０００３】
従来の腐食促進装置には、単一条件を負荷として与えるタイプと、各単一条件を時系列的に組み合わせ、負荷として与える複合タイプが知られている。単一条件としては、乾燥、湿潤、或いは浸漬という各負荷形態に集約され、複合サイクルタイプは、これらを時系列的組み合わせである。複合サイクルタイプとして、試料を液中に全没させ、次に空気中に置くことを繰り返すもの（例えば、特許文献１を参照）、試料を液中に全没させ、次に空気中で乾燥―湿潤を繰り返す装置及び方法（例えば、特許文献２、非特許文献１を参照）、試料が所定位置に海水浸漬され、サイホンを用いて干満を模擬するもの（例えば、特許文献３）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭３５−１８３４９号公報
【特許文献２】
特公平３−４２７８４号公報
【特許文献３】
特公昭４８−１０４３９号公報
【非特許文献１】
発明協会公開技報  公枝番号２００２−６９２
【０００５】
しかし、前記したような従来の定型化された濡れと乾きや、複合サイクル即ち浸漬―乾燥―湿潤では、長年月を経た部材の腐食状態を促進的に再現することができないという問題点があった。
【０００６】
例えば、具体的な実車に装備された部材の使用環境における腐食因子について見ると、温度と水分が想定されるが、特に水分の影響は極めて大きい。そこで浸漬試験における腐食進行の様子は、先ず塗装された部材（鋼板）をＮａＣｌ溶液に浸漬すると、塗膜は水分を吸収し、腐食が始まる。この腐食は鋼板のアノード溶解と、溶存酸素のカソード還元を部分反応とする局部腐食機構によって進行する。アノード部には小さいフクレ、カソード部には大きな塗膜ブクレとなって現れる。このカソード部のフクレは、溶存酸素が塗膜を拡散して鋼板面に達し、カソード還元を受けてＯＨ−を生成する。すると溶液中のＮａ＋が塗膜を通過し、塗膜下にＮａＯＨ溶液を生成してフクレを形成するようになる。このフクレ内部のＮａＯＨ溶液のｐＨは１４程度まで上昇する。そのためフクレの内部と外部の間に浸透圧が働き、水がさらに浸透してフクレが大きくなるといわれている。
【０００７】
従って、カソード部のフクレに寄与する大きな要素は、酸素と、水であるが、特に酸素還元に要する水の溶存酸素はＮａＯＨ溶液の生成に大きく影響する。しかし、従来の浸漬腐食試験の多くは、この溶存酸素に対する考慮が十分ではなく、フクレの進行は遅く、結果として腐食の促進性がないという欠点があった。
【０００８】
また，海水腐食試験装置を用いたとしても、このような装置は大掛かりになり、溶存酸素を含ませる装置を必要とし、且つ試験中、その海水を排水し続けなければならず、経済的でないという問題点があった。（特許文献３参照）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、したがって、本発明の目的は、複合サイクル試験による腐食促進試験において、実使用環境における腐食因子負荷を再現し、且つ長年月後に現れる腐食を促進して再現し得る簡便な腐食試験方法、及び腐食試験装置であって、特に、局部腐蝕機構を再現し、カソード部のフクレを促進する試験方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者らは、試行錯誤のうえ、以下のように構成した。すなわち、第一は、試料が、空気槽と、溶液槽を往還し、浸漬試験を行う複合サイクル試験において、試料上の標線を中心として上下限を設け、前記溶液槽の固定水位液面を基準として、前記標線が該固定水位液面を越えて沈降し上限まで試料が浸漬される過程Ａから、前記標線が該固定水位液面を越えて上昇し下限まで試料が空気ばく露される過程Ｂへ、試料を常に上下動させることを特徴とする腐食促進試験方法である。
【００１１】
さらに、前記空気ばく露空気が、乾燥空気又は湿潤空気による空気ばく露であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の腐食促進試験方法は、溶液槽液面  の水位を固定保持することを特徴とする。
【００１３】
そして、本発明の腐食促進試験装置は、（ア）循環送風機と、ヒータ、及び冷却器を備えた調温室と連通する空気槽と、（イ）腐食液タンクを備えた溶液槽と、（ウ）支柱に内挿され、試料を懸下する試料枠及び溶液槽内腐食液の液面を蓋う移動板を配置した昇降軸と、軸の上昇、下降の限度検知器を有する試料昇降装置とで構成し、さらに（エ）溶液槽の上部と下部で均圧管に接続された水位ボックスを備え、（オ）該水位ボックスは、腐食液タンクに連通し、かつ上端部にネジにより上下動するキャップを担持した筒とを備えることによって、固定水位液面を基準として、試料を常に上下動させ、試料に浸漬負荷及び乾燥負荷又は湿潤負荷を波動的に付与することを特徴とする腐食促進試験装置とした。
【００１４】
なお、波動的とは、試料への浸漬負荷面積の増大と、試料への乾燥負荷又は湿潤負荷面積の逓減が重複して付与されることである。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、腐食促進試験の試験条件としての浸漬試験において、試料上の標線と上下限で限定された試験部位が、固定水位液面を基準として、濡れと乾燥又は湿潤空気で周期的に繰り返しばく露される腐食試験方法である。すなわち、試料が常に上下動を繰り返すことが特徴であり、異なる負荷が重複して与えられる方法である。また、装置としては、試料が乾燥空気又は湿潤空気にばく露される空気槽と、水位ボックスを併設し、試料を溶液に浸漬させる溶液槽と、水位が固定された液面を基準として、試料の試験部位を繰り返し沈降及び上昇させる試料昇降装置とで構成された試験槽を備えた腐食促進試験装置である。さらに詳述する。
【００１６】
図１は、本発明の腐食促進試験方法による実施態様を示す模式図である。図１に示すように、試料（２５）は、固定水位液面（１２）を基準として、上方の空気槽側と、下方の溶液槽側を往還し、浸漬と、空気ばく露を上下動する。この試料の上下動は、試料上の標線（１１）に着目すると、標線（１１）が溶液（２４）に隠れる方向の沈降と、標線が溶液から現れる方向の上昇とを繰り返す浸漬腐食促進試験となる。
【００１７】
すなわち、空気槽（３）側にあった試料上の標線（１１）を中心とする上限（２４）と下限（２５）で区画された試験部位（ａ）及び試験部位（ｂ）が、徐々に下降し、標線（１１）が固定水位液面（１２）越えて溶液槽に沈降し、上限（２４）まで浸漬される過程Ａと、上限（２４）まで浸漬された試料上の標線（１１）を中心とする上限（２４）と下限（２５）で区画された試験部位（ａ）及び試験部位（ｂ）が、溶液槽（４）から、空気槽（３）へ上昇し、標線（１１）が固定水位液面（１２）越えて下限（２５）まで露出し試料が空気ばく露される過程Ｂを含む試料の上下動を１サイクルとする腐食促進試験方法である。
【００１８】
図５は従来の複合サイクルの模式図である。図に示したように、従来は、時間単位で試料全体を溶液槽深く沈めることと、空気中に引上げることを繰り返すにすぎなかった。これに対し、本発明は、溶液槽（４）の液面付近で標線を中心とする上限と下限で区画された試料部位に対し、浸漬負荷、空気ばく露負荷を短い周期で繰り返す方法である。液面付近の水層は、空気中からの酸素吸収が多く、前記したように酸素還元に要する水の溶存酸素を多く含む領域であり、この溶液に試料を効果的に浸漬でき、かつ空気槽（３）に露出した場合には試験部位（ａ）及び試験部位（ｂ）へ直接酸素を与えることができる方法である。
【００１９】
本発明は、図１で示したようには、試料は常に上下動を繰り返し、かつ試料全体が溶液槽に全没することがなく、過程Ａから過程Ｂ、過程Ｂから過程Ａへ留まることなく波動的に行われることが特徴的である。図４に実施態様として複合サイクルのフロー図を示したように、試験部位（ａ）と（ｂ）が空気槽から溶液槽へ徐々に沈降する過程Ａは、試験部位への浸漬負荷面積の増大であり、同時に空気ばく露の逓減であり、逆に試験部位の溶液槽から空気槽へ上昇する過程Ｂは、試験部位への浸漬負荷面積の逓減であり、同時に空気ばく露の増大である。したがって、本発明において、波動的とは、試料への浸漬負荷の増大または逓減と、乾燥負荷又は湿潤負荷面積の逓減又は増大が重複し、繰り返し付与されることである。
【００２０】
このように、浸漬による水分及び酸素の供給、空気ばく露による酸素の供給を頻繁に行う試料の上下動は、局部腐食機構のカソード部のフクレを促進させるものとなる。また、空気ばく露空気は、乾燥空気、又は湿潤空気として過程Ａと組み合わせることが好ましい。すなわち、浸漬による濡れと、乾燥空気による乾きが重畳して行われることによって、塗膜のハガレが促進される。また溶液浸漬による濡れと、湿潤空気による濡れが重複して行われることによって、カソード部のフクレをさらに促進することができる。
【００２１】
また、本発明の腐食促進試験方法は、溶液槽液面  の水位を固定保持することを特徴としている。試料上に標線と、この標線を中心として上限、下限を設け、区画された試験部位（ａ）及び試験部位（ｂ）が固定水位液面（１２）を基準として空気中から液中へ、液中から空気中へ往還する。図１の模式図は、試料の上下動を、試料位置を縦軸、時間を横軸にして、試料位置をプロットしたものである。軌跡は、波動的であって、試験中に試料が一所に留まることがない。なお、該標線は、試料自体の長さが異なり、また試料の試験したい部位が異なるから、後述する限度検知器などによって定める試験部位の中心を示すものである。
【００２２】
図２は、本発明による実施態様を示す腐食促進試験装置の正面図である。正面図（ａ）は試料取付け時の図であり、正面図（ｂ）は試験開始時の図である。試験槽（２）中央部に空気槽（３）と溶液槽（４）が配置され、試験槽天井から空気槽（３）へ、駆動軸（７）に接続された支柱（６）が懸垂され、端部に試料枠（５）と、移動板（１０）が接続され、空気槽（３）と溶液槽（４）の間を上下動する試料昇降装置（９）を構成している。試料枠（５）に懸垂された試料（８）は、溶液槽（４）と空気槽（３）の間を図示しない駆動モータによる駆動軸（７）に接続する支柱（６）の上下動に伴って往還する。なお、移動板（１０）は試料が上昇するに伴って上昇し、上限（２４）に至って溶液槽と空気槽を隔てる隔壁として作用する。この隔壁としての移動板は、溶液槽内の溶液の蒸発、ｐＨの変動を防止することができる。
【００２３】
本発明において、試料昇降装置によって溶液槽へ浸漬させる試料（８）は、標線（１１）を定めて、試料枠（５）に懸下し、溶液槽の液面（１２）と、標線を一致させ、試験の位置的始点とする。即ち、液面より上側の一定距離にある試料部位（ａ）と、液面より下側にある試料部位（ｂ）が、当該試験の試験面となる。限度検知器（１８）を備えた試料昇降装置を上下動させることによって、標線（１１）を挟んで上限（２４）と下限（２５）で区画された試験部位（ａ）と（ｂ）は、上限（２４）までの下降と、下限（２５）までの上昇を常に行い、液面下の浸漬と、液面上方の乾燥又は湿潤空気の負荷を試料に与えることができる。なお、限度検知器（１８）は、近接スイッチなどを用いて、試験部位の中心を示す標線位置と、試料上下動の上限及び下限を検知することができ、試料や、試験部位の態様によって位置調整ができるようにしてある。
【００２４】
本発明は溶液槽内の液面の水位が固定されることが特徴的である。溶液槽（４）は、溶液槽の上部と下部に均圧管（１３）で接続された水位ボックス（１７）に連通し、腐食液タンク（１４）にも連通している。図３の側面図に示したように、水位ボックス（１７）には、端部にネジにより上下動するキャップ（１５）を担持した筒（１６）を備えてある。すなわち、試料により、大きさ、特に長さが異なることから、予めその大きさによって溶液槽内腐食液の液面（１２）水位の位置決めができるようにしたもので、キャップのネジ込みを調整し、水位を固定保持し得るようにしてある。
【００２５】
空気槽（３）は、空気ばく露空気を乾燥空気又は湿潤空気とすることができるようにしてある。即ち、空気槽に隣接して調温調湿室（１９）を配設してあり、調温調湿室には、冷却器（２０）、ヒータ（２１）、循環送風機（２２）、湿度発生機（２３）があり、制御部（２６）で予め設定された乾燥空気温度、湿潤空気温度及び湿度条件に応じて各機器が作動し、空気槽内空気温度および湿度を調節できるようにしてある。
【００２６】
このような空気槽と溶液槽を試料が往還するときの試料の沈降速度又は上昇速度は、本実施例では０．７乃至１１．０ｍｍ毎秒とした。試料の試験部位である標線を挟んだ上限から下限までの長さを１００ｍｍに設定すると、下限が液面に一致した位置から上限が浸漬されるまでに約２．４分乃至約１０秒であり、従って１サイクルは、約５分乃至２０秒である。これに対し、図６の従来行われた複合サイクル試験のフロー図によれば、浸漬―乾燥―湿潤による各条件が個別に試料に対し与えられる。１サイクルが１時間であり、各要素の負荷時間は、浸漬１５分、乾燥３０分、湿潤１５分と長時間である。また、試料位置は、図５によっても判るように試料全体が溶液槽内にあるか、空気中にあるかのいずれかである。従って、本発明は、試験部位に対し、極めて短時間の間に、各要素の負荷を重畳して与えていることになる。浸漬深さは、液面下僅かに１００ｍｍを限度としている。
【００２７】
また、本発明の実施例において、例えば、浸漬条件は、ｐＨ３．５の腐食液を（ＲＴ＋１０℃）乃至４０℃±１℃に保持して試料を浸漬させた。乾燥条件は、（ＲＴ＋１０℃）乃至６０℃±１℃の温度範囲で、３５％ＲＨ乃至６０％ＲＨ±５％ＲＨである。さらに、前記したように、空気槽の湿度状態を、調温調湿室によって高湿にすることができるので、溶液槽から空気槽への移行時に空気槽に露われた試料部位に対し、乾燥条件ではなく高湿条件を与えることが可能である。この湿潤条件は、（ＲＴ＋１０℃）乃至６０℃±１℃の温度範囲で、例えば５０℃において、９５％ＲＨ以上の再現が可能である。
【００２８】
このように、本発明の複合サイクル試験方法は、従来の浸漬―乾燥―湿潤のサイクルに比較して、試料面における濡れー乾きの繰り返し頻度が高く、試料への酸素供給が多く、材料生地と材料表面に施された塗装や、めっきの付着強度の低下を促進し、また塗膜と生地の間への浸水を促し、腐食を飛躍的にすすめるものである。
【００２９】
すなわち、本発明は、電気化学的な局部腐食機構であるカソード部とアノード部の間に酸素濃淡電池が形成され、腐食が生ずる機序を促進させようとするものであり、そのため試料面への酸素供給を増大させ、腐食によるフクレ部分への水供給を増大させるように構成したものである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、上述したように、浸漬を中心とする複合サイクル試験の腐食因子の付与に関し、緻密な条件設定をすることによって、市場における腐食現象をより近似的に、かつ促進して再現できるという効果が得られた。また、このような条件設定が可能な試験装置を提供できるため、電気化学的腐食現象を促進して極めて短時間で再現できうる効果は非常に大きい。そのため、信頼性のある製品を市場に提供できる経済的効果は極めて顕著である。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例態様を示す腐食促進試験の模式図である。
【図２】本発明による実施態様を示す腐食促進試験装置の正面図（ａ）及び（ｂ）である。
【図３】本発明による実施態様を示す腐食促進試験装置の側面図である。
【図４】本発明による実施態様を示す複合サイクルのフロー図である。
【図５】従来の浸漬腐食試験の模式図である。
【図６】従来の複合サイクル試験のフロー図である。
【符号の説明】
１  腐食促進試験装置
２  試験槽
３  空気槽
４  溶液槽
５  試料枠
６  支柱
７  駆動軸
８  試料
９  試料昇降装置
１０  移動板
１１  標線
１２  液面
１３  均圧管
１４  腐食液タンク
１５  キャップ
１６  筒
１７  水位ボックス
１８  限度検知器
１９  調温調湿室
２０  冷却コイル
２１  ヒータ
２２  循環送風機
２３  湿度発生機
（ａ）（ｂ）試験部位
２４  上限
２５  下限
２６  制御部
【図１】
2004294292.tif 000003
【図２】
2004294292.tif 000004
【図３】
2004294292.tif 000005
【図４】
2004294292.tif 000006
【図５】
2004294292.tif 000007
【図６】
2004294292.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月16日(2003.5.16)
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004294292.tif 000009
【図２】
2004294292.tif 000010
【図３】
2004294292.tif 000011
【図４】
2004294292.tif 000012
【図５】
2004294292.tif 000013
【図６】
2004294292.tif 000014