(57)【要約】【課題】  測定感度および精度に優れ、小型で連続的に環境の腐食性を定量化し、部材の腐食寿命を診断する環境診断ツールを提供すること。【解決手段】  平坦な基材１と、腐食性物質に接して呈色反応する元素により、前記基材上に形成された純金属薄膜２，６および合金薄膜３，４，５とをそなえる環境診断ツール。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な基材と、
腐食性物質に接して呈色反応する元素を有し、前記基材上に形成された純金属薄膜および合金薄膜を含む薄膜と
をそなえたことを特徴とする環境診断ツール。
【請求項２】
請求項１記載の環境診断ツールにおいて、
前記基材上に、複数の前記合金薄膜を一方向に濃度が変化するように配置したことを特徴とする環境診断ツール。
【請求項３】
請求項１記載の環境診断ツールにおいて、
前記基材上に、複数の前記合金薄膜を一方向に濃度が変化するように配置し、前記合金薄膜の各々に電極を取り付けたことを特徴とする環境診断ツール。
【請求項４】
請求項３記載の環境診断ツールにおいて、
前記電極の表面に、電極保護材を取り付けたことを特徴とする環境診断ツール。
【請求項５】
平坦な基材上に、複数の前記合金薄膜が一方向に濃度が変化するように配置され、かつ前記合金薄膜の各々に電極が設けられた環境診断ツールを用意し、
前記合金薄膜の各々に電極を取り付けて診断すべき環境に置いたときの、腐食による前記合金薄膜の電気抵抗率の変化を測定し、
前記電気抵抗率が変化するパターンを、予め作成しておいた電気抵抗率の変化パターンと比較することにより設置環境の腐食性を定量化する
ことを特徴とする環境診断ツールを用いた環境測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の曝されている環境の腐食性の定量化および部材の腐食状況を測定するための環境診断ツールおよびそれを用いた環境測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業用電気機器は主要な生産設備であるため、長期に亘り使用されることが多い。電気機器は、長期間使用すると、周囲に存在する腐食性ガスや水分などにより、金属部品が徐々に腐食されたり、金属接点部の接触抵抗が上昇したりして機器が動作不良となることがある。
【０００３】
そこで、電気機器の保守の面からは、機器を構成する部材の曝されている環境の腐食性を定量化することが必要である。そして、これには、温度、湿度、腐食性ガス濃度などを測定する方法や、一定期間金属板などを暴露させ、重量変化、腐食生成物皮膜厚さを測定したり、腐食生成物の性状を分析するなどの方法がある。
【特許文献１】特開平7-113740号公報
【特許文献２】特開平8-220082号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
温度、湿度の測定には、入手の容易な測定装置を使用すればよい。
【０００５】
一方、腐食性ガス濃度の測定、特に低濃度の測定を行う場合には、採取方法や機器の校正など、測定に大がかりな装置が必要となる。また、ガス濃度は採取時期によって変動するため、直接腐食量に換算することが困難である。
【０００６】
他方、金属板の重量変化を求めるには、精密天秤で測定する方法がある。しかし、暴露してから測定するまでの時間がかかることや、連続的に測定できないなどの欠点がある。この重量変化を捉える方法では、重量変化が一定期間の積分値であるため、周囲環境の変化を捉えられず、測定感度も比較的低いと言える。
【０００７】
また、薄膜を成膜した圧電素子の周波数変化を重量に換算する方法などがあるが、対象となる金属ごとに検量線が必要であり、装置が複雑になる欠点がある。
【０００８】
環境の腐食性を評価する方法には、この他にも腐食生成物皮膜の厚さを測定したり、腐食生成物の性状を分析する方法があるが、いずれも連続的なモニタができず、測定装置も大がかりとなる欠点がある。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、測定感度および精度に優れ、小型で連続的に環境の腐食性を定量化し、部材の腐食寿命を診断する環境診断ツール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】
【００１０】
上記目的達成のため、本発明では、請求項１ないし８記載の環境診断ツールを提供するものである。
請求項１記載の発明は、平坦な基材と、腐食性物質に接して呈色反応する元素により、前記基材上に形成された純金属薄膜および合金薄膜とをそなえることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の環境診断ツールにおける前記基材上に、複数の前記合金薄膜を一方向に濃度が変化するように配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の環境診断ツールにおける前記基材上に、複数の前記合金薄膜を一方向に濃度が変化するように配置し、前記合金薄膜の各々に電極を取り付けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項４記載の環境診断ツールにおける前記電極の表面に、電極保護材を取り付けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、平坦な基材上に、複数の前記合金薄膜が一方向に濃度が変化するように配置され、かつ前記合金薄膜の各々に電極が設けられた環境診断ツールを用意し、
前記合金薄膜の各々に電極を取り付けて診断すべき環境に置いたときの、腐食による前記合金薄膜の電気抵抗率の変化を測定し、前記電気抵抗率が変化するパターンを、予め作成しておいた電気抵抗率の変化パターンと比較することにより設置環境の腐食性を定量化することを特徴とする。
【００１５】
(作用)
請求項１記載の環境診断ツールは、腐食生成物の色が腐食性ガスおよび腐食される金属によって異なること、特定の金属が特定の腐食性ガスの腐食され易い特徴を持っていること、電気抵抗率が金属によって異なること、金属薄膜が腐食すると電気抵抗率が上昇することを利用したものである。
【００１６】
請求項２記載の環境診断ツールは、腐食生成物の色が腐食性ガスおよび腐食される金属によって異なることを利用しており、色見本との比較により、あるいは腐食により金属薄膜に生じた孔の分布から、設置環境の腐食性を定量化するものである。
【００１７】
請求項３記載の環境診断ツールは、電気抵抗率が金属によって異なること、金属薄膜が腐食すると電気抵抗率が上昇することを利用したものであり、各合金薄膜の電気抵抗率の変化パターンから設置環境の腐食性を定量化するものである。
【００１８】
請求項４記載の環境診断ツールは、電気抵抗率を測定する電極の表面に電極保護材を取り付けたことを特徴としており、腐食性ガスにより電極の腐食を防止するものである。
【００１９】
請求項５記載の環境診断ツールは、複数の前記合金薄膜の各々に電極を取り付けて診断すべき環境に置いたときの、腐食による前記合金薄膜の電気抵抗率の変化を測定し、前記電気抵抗率が変化するパターンを、予め作成しておいた電気抵抗率の変化パターンと比較することにより設置環境の腐食性を定量化するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上述のように、平坦な基材上に、腐食性物質に接して呈色反応する元素により形成された純金属薄膜および合金薄膜を設けたため、測定感度および精度に優れ、簡便でありながら連続的に環境の腐食性を定量化することができる。この結果、部材の腐食寿命を的確に診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を図１ないし図５を参照して説明する。
【００２２】
実施形態１
図１は、本発明の実施形態１による環境診断ツールを示す構成図である。この実施形態１では、Ａ元素およびＢ元素を用いた薄膜により構成される。Ａ元素、Ｂ元素としてどのような元素を用いるかは、診断すべき環境に応じて決める。
【００２３】
そして、平坦な基材１上に、Ａ元素１００％の純金属薄膜２、Ａ元素７５％−Ｂ元素２５％の合金薄膜３、Ａ元素５０％−Ｂ元素５０％の合金薄膜４、Ａ元素２５％−Ｂ元素７５％の合金薄膜５およびＢ元素１００％の純金属薄膜６が形成されている。
【００２４】
次に、動作について説明する。まず、基材１上に形成された純金属薄膜２，３および合金薄膜３，４，５に環境に含まれる腐食性ガスが接触する。次に、この薄膜２−５と腐食性ガスとが反応し、様々な色を呈した腐食生成物が生成される。
【００２５】
図２は、図１に示した環境診断ツールを用いた診断方法の説明図である。これには、図２に示す既知のガス濃度で腐食させた環境診断ツールを基準色要素の隣に置き、色を比べる。基準色要素として、予め各種腐食性ガスで色見本を作成しておくと、設置環境のガス濃度を定量化することができる。
【００２６】
図３は、腐食性の高い環境についての診断方法の説明図である。環境の腐食性が高いと、薄膜に孔が開くことがある。図３は、この穴開き状態を図２よりも濃色を用いて表している。この薄膜に生じた腐食孔の分布から、設置環境の腐食性を定量化することができる。環境診断ツールは、そのまま継続して電気室などの環境に設置することができるので、連続測定が可能である。
【００２７】
実施形態２
図４は、本発明の実施形態２による環境診断ツールを示す構成図である。この実施形態２で用いる元素は、実施形態１と同様にＡ元素およびＢ元素である。そして、基材１上に、Ａ元素１００％の純金属薄膜２、Ａ元素７５％−Ｂ元素２５％の合金薄膜３、Ａ元素５０％−Ｂ元素５０％の合金薄膜４、Ａ元素２５％−Ｂ元素７５％の合金薄膜５、Ｂ元素１００％の純金属薄膜６、電極７、電極保護材８およびリード線９が設けられる。
【００２８】
次に、動作について説明する。まず、平坦な基板１上に形成された純金属薄膜２，６および合金薄膜３，４，５に腐食性ガスが接触する。次に、この薄膜２−６と腐食性ガスとが反応し、腐食生成物が生成される。
【００２９】
基材１に接合した電極７を抵抗測定器に接続し、電気抵抗率を測定する。電気抵抗率は金属によって異なり、例えば銀の電気抵抗率は１.６μΩ・ｃｍであり、スズの電気抵抗率は１２.８μΩ・ｃｍである。そして、電気抵抗率は、腐食が進行すると徐々に上昇する特徴を持っている。
【００３０】
図５は、腐食による合金における電気抵抗率の変化の様子を示す特性図である。図５に示すように、各合金の電気抵抗率は腐食により変化する。ここで、予め各種腐食性ガスに環境診断ツールを設置して、複数の合金薄膜における電気抵抗率の標準変化パターンを把握しておく。
【００３１】
この電気抵抗率の標準変化パターンと、実際の変化パターンとを比較することによって、環境の腐食性を診断することができる。電気抵抗率の測定は連続して行うことができるため、環境の腐食性を連続して定量化することができる。また、腐食により薄膜が消失して電気抵抗率が無限大になる時間を捉えると、部品の寿命を診断することができる。
【００３２】
(その他の実施形態)
上記実施形態では、用いる元素をＡおよびＢの２種類としたが、これを３種類以上の元素およびそれらの合金に換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す説明図。
【図２】図１の環境診断ツールが既知のガス濃度で腐食した状態を示す説明図。
【図３】図１の環境診断ツールが腐食により薄膜に孔が空いた状態を示す説明図。
【図４】本発明の実施形態２を示す構成図。
【図５】図４の環境診断ツールの腐食による各合金の電気抵抗率変化を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１  基材
２  純金属薄膜（Ａ元素１００％）
３  合金薄膜（Ａ元素７５％−Ｂ元素２５％）
４  合金薄膜（Ａ元素５０％−Ｂ元素５０％）
５  合金薄膜（Ａ元素２５％−Ｂ元素７５％）
６  純金属薄膜（Ｂ元素１００％）
７  電極
８  電極保護材
９  リード線
【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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