(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）電解液を内部に保持するためのチャンバと、
（ｉｉ）アノードの表面上に塗布されたアノードコーティングの耐食性を試験するための前記チャンバに位置するアノードホルダであって、前記アノードが前記アノードホルダに密閉可能に配置された場合に、前記アノードコーティングの一部が前記電解液に暴露されるようにし、前記アノードコーティングの前記一部がそれ自体にアノード欠陥を有するアノードホルダと、
（ｉｉｉ）カソードの表面上に塗布されたカソードコーティングの耐食性を試験するための前記チャンバに位置するカソードホルダであって、前記カソードが前記カソードホルダに密閉可能に配置された場合に、前記カソードコーティングの一部が前記電解液に暴露されるようにし、前記カソードコーティングの前記一部がそれ自体にカソード欠陥を有するカソードホルダと、
（ｉｉｉ）所望の期間にわたって前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端に所望のＤＣ電圧を印加するための、前記カソードおよび前記アノードに接続するＤＣ出力リードを備えた直流可変発電機と、
（ｉｖ）前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端にわたるＤＣ電圧を測定するための直流測定装置と、
（ｖ）所望の期間にわたって前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端に可変周波数で所望のＡＣ電圧を印加するための、前記カソードおよびアノードに接続するＡＣ出力リードを備えた交流可変発電機と、
（ｖｉ）前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端にわたるインピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置と、
（ｖｉｉ）前記直流可変発電機、前記直流測定装置、前記交流可変発電機、および前記インピーダンス測定装置と通信するコンピュータに位置するコンピュータ使用可能記憶媒体であって、コンピュータ可読プログラムコード手段が、前記コンピュータ使用可能記憶媒体に常駐し、前記コンピュータ可読プログラムコード手段が、
（ａ）  前記アノードコーティングおよび前記カソードコーティングの前記一部を開始期間へと、前記コンピュータに暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｂ）  前記開始期間中に所定の間隔でインピーダンスＡのｎ１のセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対して前記コンピュータに命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段であって、ＡＣインピーダンスＡの各前記セットが、前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の１０００００〜１０-6Ｈｚにわたる所定の周波数で測定される手段と、
（ｃ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される開始水溶液周波数における前記インピーダンスＡの実数部を、前記インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに開始水溶液抵抗（StaＲsol.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｄ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される開始周波数におけるインピーダンスＡの実数部を、前記インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに開始抵抗（StaＲSta.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｅ）  ｎ２の所定の期間にわたってｎ２の所定のＤＣ電圧を段階的に印加するように、前記直流可変発電機に対して前記コンピュータに命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段であって、前記コンピュータと通信し、かつ前記カソードおよび前記アノードに接続された前記直流測定装置が、前記所定のＤＣ電圧を測定するために用いられる手段と、
（ｆ）  前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の前記所定の周波数において、前記所定の期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＢのセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対して前記コンピュータに命令させて、前記インピーダンスＢのｎ２の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｇ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される増加水溶液周波数における前記インピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに増加水溶液抵抗（StpＲsol.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｈ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される増加周波数におけるインピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに増加抵抗（StpＲStp.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｉ）  前記アノードコーティングおよび前記カソードコーティングの前記一部を前記所定の期間のそれぞれの間におけるｎ３の所定の回復期間へと、前記コンピュータに暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｊ）  前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の前記所定の周波数において、前記所定の回復期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＣのセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対してコンピュータに命令させて、前記インピーダンスＣのｎ３の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｋ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに回復水溶液抵抗（RecＲsol.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｌ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに回復抵抗（RecＲRec.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｍ）  以下の式、
Ｒperf＝［ΣStaｆn1（StaＲSta.n1−StaＲSol.n1）］／ｎ１＋［ΣStpｆn2（StpＲStp.n2−StpＲSol.n2）］／ｎ２＋［ΣRecｆn3（RecＲRec.n3−RecＲSol.n3）］／ｎ３
（ここで、ｎ１、ｎ２、ｎ３およびｎ３は、１〜１００にわたり、Staｆn1、Stpｆn2およびRecｆn3は、０．００００００１〜１にわたる）を用いることによって、前記アノードおよび前記カソードペアの耐食性能（Ｒperf）を前記コンピュータに計算させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｎ）前記コンピュータに、
（ｎ１）前記耐食性能（Ｒperf）を表示するようにコンピュータモニタに対して命令させ、
（ｎ２）前記耐食性能（Ｒperf）を印刷するようにプリンタに対して命令させ、
（ｎ３）前記耐食性能（Ｒperf）をリモートコンピュータまたはリモートデータベースへ転送させ、
（ｎ４）これらの組み合わせをさせるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、を含むコンピュータ使用可能記憶媒体と、
を含む耐食性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年１月２日出願の米国仮特許出願第６１／２０４１５８号、および２００９年１２月２３日出願の米国仮特許出願第６１／２８９４９１号の優先権を主張し、これによって、これらの両出願を、参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、多重コーティングおよび単一コーティングされた金属基材の耐食性を評価するのに適した耐食性評価装置に関し、特に、多重コーティングおよび単一コーティングされた金属基材の耐食性を加速して評価するための耐食性評価装置およびそこで用いられるプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、自動車車体などの金属基材上に塗布される、自動車ＯＥＭまたは自動車塗換コーティング組成物などのコーティング組成物による保護コーティングによって提供される長期的な腐食防止を評価する短期（２日未満）試験方法は存在しない。現在の標準的な試験方法は、主として、保護コーティングを備えた金属の、環境室における暴露と、後続する視覚的および機械的な試験に依存する。この種の試験は、長く（最長４０日以上の暴露時間）て主観的で、暴露形態および評価を行う人に非常に依存する。したがって、これらの方法は、それほど再現可能ではない。耐食性データは質的であり、したがって許容可能なコーティングの相対的性能は、容易には決定することができない。どんな新しい試験方法も、従来の容認された標準的な環境室試験方法とよく相関しなければならず、再現可能でなければならず、かつ未知の金属直接（ＤＴＭ）耐食性コーティングの質的および量的な順位を提供しなければならない。
【０００４】
試験期間を短縮するための実験的な腐食試験方法が報告された。これらの方法は、主として電気化学インピーダンス分光法（ＥＩＳ）またはＡＣインピーダンス技術を利用する。これらのＡＣインピーダンスに基づいた方法が、典型的には単に、暴露時間の初期段階において腐食を検出するためのより高感度のツールを提供するだけなので、腐食プロセス自体は、これらの方法によっては加速されない。したがって、これらの方法は、やはり、意味のあるデータを取得できるまでに比較的長い暴露時間を必要とする。意味のある腐食データを得るために必要な時間の長さは、標準的な方法の時間の長さに近づく。より重要なことには、特に初期の暴露時間中に、これらの方法によって得られる耐食性データは、主として、コーティングの固有の欠陥によって決定付けられる。一般に、コーティングされたサンプルの準備中に生成される固有の欠陥は、コーティングの実際の性能とは必ずしも関連しない。データが正確に分析されない場合には、誤解を招く情報が得られる可能性がある。したがって、標準的な従来の方法が、やはり好まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、保護用にコーティングされた金属基材の腐食を加速するだけでなく、使用中に自動車車体が経験する環境などの実際的な環境で典型的に見られる腐食を模倣する装置およびプロセスの必要性がやはり存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はまた、
（ｉ）電解液を内部に保持するためのチャンバと、
（ｉｉ）アノードの表面上に塗布されたアノードコーティングの耐食性を試験するために前記チャンバに位置するアノードホルダであって、前記アノードが前記アノードホルダに密閉可能に配置された場合に、前記アノードコーティングの一部が前記電解液に暴露されるようにし、前記アノードコーティングの前記一部がそれ自体にアノード欠陥を有するアノードホルダと、
（ｉｉｉ）カソードの表面上に塗布されたカソードコーティングの耐食性を試験するために前記チャンバに位置するカソードホルダであって、前記カソードが前記カソードホルダに密閉可能に配置された場合に、前記カソードコーティングの一部が前記電解液に暴露されるようにし、前記カソードコーティングの前記一部がそれ自体にカソード欠陥を有するカソードホルダと、
（ｉｉｉ）所望の期間にわたって前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端に所望のＤＣ電圧を印加するための、前記カソードおよび前記アノードに接続するＤＣ出力リードを備えた直流可変発電機と、
（ｉｖ）前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端にわたるＤＣ電圧を測定するための直流測定装置と、
（ｖ）所望の期間にわたって前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端にわたり可変周波数で所望のＡＣ電圧を印加するための、前記カソードおよびアノードに接続するＡＣ出力リードを備えた交流可変発電機と、
（ｖｉ）前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端にわたるインピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置と、
（ｖｉｉ）前記直流可変発電機、前記直流測定装置、前記交流可変発電機、および前記インピーダンス測定装置と通信するコンピュータに位置するコンピュータ使用可能記憶媒体であって、コンピュータ可読プログラムコード手段が、前記コンピュータ使用可能記憶媒体に常駐し、前記コンピュータ可読プログラムコード手段が、
（ａ）  前記アノードコーティングおよび前記カソードコーティングの前記一部を開始期間へと、前記コンピュータに暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｂ）  前記開始期間中に所定の間隔でインピーダンスＡのｎ１のセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対して前記コンピュータに命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段であって、ＡＣインピーダンスＡの各前記セットが、１０〜５０ｍＶにわたる振幅を備えた、前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の１０００００〜１０-6Ｈｚにわたる所定の周波数で測定される手段と、
（ｃ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される開始水溶液周波数における前記インピーダンスＡの実数部を、前記インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに開始水溶液抵抗（StaＲsol.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｄ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される開始周波数におけるインピーダンスＡの実数部を、前記インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに開始抵抗（StaＲSta.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｅ）  ｎ２の所定の期間にわたってｎ２の所定のＤＣ電圧を段階的に印加するように、前記直流可変発電機に対して前記コンピュータに命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段であって、前記コンピュータと通信し、かつ前記カソードおよび前記アノードに接続された前記直流測定装置が、前記所定のＤＣ電圧を測定するために用いられる手段と、
（ｆ）  前記振幅を備えた、前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の所定の周波数において、前記所定の期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＢのセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対して前記コンピュータに命令させて、前記インピーダンスＢのｎ２の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｇ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される増加水溶液周波数における前記インピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに増加水溶液抵抗（StpＲsol.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｈ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される増加周波数におけるインピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに増加抵抗（StpＲStp.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｉ）  前記アノードコーティングおよび前記カソードコーティングの前記一部を、前記所定の期間のそれぞれの間におけるｎ３の所定の回復期間へと、前記コンピュータに暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｊ）  前記振幅を備えた、前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の前記所定の周波数において、前記所定の回復期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＣのセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対してコンピュータに命令させて、前記インピーダンスＣのｎ３の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｋ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに回復水溶液抵抗（RecＲsol.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｌ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに回復抵抗（RecＲRec.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｍ）  以下の式、
Ｒperf＝［ΣStaｆn1（StaＲSta.n1−StaＲSol.n1）］／ｎ１＋［ΣStpｆn2（StpＲStp.n2−StpＲSol.n2）］／ｎ２＋［ΣRecｆn3（RecＲRec.n3−RecＲSol.n3）］／ｎ３
（ここで、ｎ１、ｎ２、ｎ３およびｎ３は、１〜１００にわたり、Staｆn1、Stpｆn2およびRecｆn3は、０．００００００１〜１にわたる）を用いることによって、前記アノードおよび前記カソードペアの耐食性能（Ｒperf）を前記コンピュータに計算させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｎ）前記コンピュータに、
（ｎ１）前記耐食性能（Ｒperf）を表示するようにコンピュータモニタに対して命令させ、
（ｎ２）前記耐食性能（Ｒperf）を印刷するようにプリンタに対して命令させ、
（ｎ３）前記耐食性能（Ｒperf）をリモートコンピュータまたはリモートデータベースへ転送させ、
（ｎ４）これらの組み合わせをさせるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、を含むコンピュータ使用可能記憶媒体と、
を含む耐食性評価装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】アノードで発生するアノード金属溶解のプロセスを大まかに示す。
【図２】カソードで発生する剥離プロセスを大まかに示す。
【図３】本発明の耐食性評価装置の一実施形態における長手方向断面図を示す。
【図４Ａ−４Ｄ】図３に示す本発明の装置で用いられるコンピュータ可読プログラムコード手段を構成するための手段の流れ図を表す。
【図５】本発明のプロセスにおいて用いられる典型的な試験計画の１つを示す。
【図６−７】下にある金属アノードおよびカソードの表面を暴露するための、アノードおよびカソードコーティング上に慎重に作製された人工の欠陥を示す。
【図８】多数のチャンバに備えた本発明のさらに別の実施形態の平面図を示す。
【図９】腐食試験プロセス中に発生されたガスの迅速な排出に備えた本発明のさらに別の実施形態の平面図を示す。
【図１０】開始期間中にＥコーティングＨ上で得られたＡＣインピーダンスデータのナイキストプロットを示す。
【図１１】開始期間中にＥコーティングＨ上で得られたＡＣインピーダンスデータのナイキストプロットにおける拡大した左部分を示す。
【図１２】開始期間中にＥコーティングＨ上で得られたＡＣインピーダンスデータのナイキストプロットにおける拡大した右部分を示す。
【図１３】周知の従来的で周期的な腐食評価試験を用いることによって得られた結果に対する、本発明の腐食評価プロセスを用いることによって得られた結果の相関および比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
鋼、アルミニウムおよび銅などの金属基材上に典型的に塗布される、自動車ＯＥＭ塗料、自動車塗換塗料、船用塗料、航空機用塗料、建築用塗料、工業用塗料、ゴム引きコーティング、ポリテトラフルオロエチレンコーティングまたはジンクリッチプライマーに由来するコーティングなど、単層または多層保護コーティングの耐食性の評価は、自動車、船またはクレーンなどの製品の可使時間を決定するために非常に重要である。
【０００９】
自動車車体などの金属基材が大気に暴露されると、その表面は、空気中の水分の凝縮によって生成された水の薄膜によって覆われるが、しかしそれは、膜の厚さが非常に薄いために、目には見えない可能性がある。多くの微小な電気化学的腐食電池が、金属基材の不均一な特性ゆえに、水膜の下の金属基材における表面で成長する可能性がある。かかる不均一性は、金属の化学成分における差、金属微細構造における差、または金属表面の機械的ストレスにおける差に起因する場合がある。かかる不均一性は、表面上の電極電位差の形成につながる可能性がある。金属表面が、水分の凝縮によって形成された水などの電解液によって覆われた場合には、より低い電極電位を備えた場所がアノードへ変わり、一方でより高い電極電位を備えた場所がカソードへ変わると考えられる。電解液で覆われたこれらのアノードおよびカソードは、金属表面全体の上にわたって多数の微小な電気化学的腐食電池を形成する可能性があり、これが、今度は腐食を生成する可能性がある。実際的な腐食電池は、一般に３つのサブプロセス、すなわち、アノードプロセス、カソードプロセス、およびイオン種を移動させる電解液経路から構成される。腐食におけるアノードプロセスは、電子を失って、自身のイオン種を形成する、したがって以下に示すように電解液に溶解し得る金属である。
２Ｆｅ−４ｅ（電子）＝２Ｆｅ2+（イオン種）．．．１
【００１０】
条件が中性の場合には、腐食におけるカソードプロセスは、アノードから放出された電子を以下の方法で獲得する酸素の還元である。
Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ＋４ｅ（電子）＝４ＯＨ-．．．．．２
【００１１】
カソードプロセスによって必要とされるこの酸素は、一般に水に溶解した酸素から来る。水などの電解液において、アノードから放出されたＦｅ2+は、カソードの方へ移動し、同時にカソード上で生成されたＯＨ-は、アノードの方へ移動する。結局、それらは、互いを中和して、電解液を中性条件に維持する。実際に動作する微小腐食電池のためには、アノードおよびカソードプロセスは、同時に発生しなければならない。それらのどちらかが除去された場合はいつでも、腐食は停止する。コーティングシステムの腐食のためには、同様の腐食メカニズムが発生するが、しかし以下で説明するいくつかの特別な特徴と共に発生する。
【００１２】
コーティングによる金属表面の被覆ゆえに、コーティング厚さを通って浸透する水が、コーティング／金属基材の界面に近づくには長い時間がかかる。腐食は、水が、金属表面、特にコーティング／金属基材の界面に接近した場合にのみ発生する。しかしながら、コーティングが、微小クラックなどの欠陥を有する場合には、腐食は、これらの欠陥の内部で直ちに開始することができる。その結果、コーティングの固有の欠陥によって決定付けられるかまたは歪曲された従来のＡＣインピーダンス評価方法によって得られた腐食データは、コーティングの実際の真の性能を表さない可能性がある。（上記の式２における）カソード反応によって示すように、カソード領域のｐＨは、腐食が発生した場合には、著しく増加する。多くのコーティング配合にとって、かかるｐＨの増加は、金属基材からのコーティング膜の剥離を促進するが、これは、主なコーティング損傷モードの１つである。
【００１３】
実際的な条件下では、これらの微小アノードおよび微小カソードは、金属基材の表面全体にわたってランダムに分配され、かつそれらは、識別不可能である。しかしながら、本発明の装置およびプロセスでは、アノードおよびカソードは、これらのアノードおよびカソードプロセスを個別に制御および加速できるように、分離される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態は、次のことに備えている。すなわち、
【００１５】
コーティング膜下の金属基材の腐食によって引き起こされるどんな変化も敏感に検出するのに適したＡＣインピーダンス方法と、
【００１６】
装置およびプロセスにおいてアノードから分離されたカソードによって、カソードおよびアノード上で発生している腐食プロセスをそれぞれ別個に制御および加速できるようになることと、
【００１７】
固有の欠陥の影響を除去できるように、人工の欠陥がアノードおよびカソード上に設けられることと、である。
【００１８】
本発明は、様々な制御および加速された条件下でコーティングの性能を包括的に評価する装置およびプロセスに備えている。開始期間に、コーティングの性能が、自然状態の下で評価される。増加期間に、コーティングの性能が、加速された条件で評価される。この期間に、アノードの位置におけるアノード腐食プロセスおよびカソードの位置における剥離プロセスが、カソードおよびアノードの両端に印加された連続的な階段状ＤＣ電圧によって別々かつ徐々に加速される。アノードの位置における抑制効果およびカソードの位置における剥離抵抗が、同時に評価される。階段状ＤＣ電圧がカソードおよびアノードの両端に印加された場合に発生する激しい腐食を停止した後で、回復期間に、コーティングの回復性能が評価される。
【００１９】
図１および２は、本発明のアノードで発生する典型的なアノード溶解プロセス（図１）およびカソードで発生する剥離プロセス（図２）を示す。
【００２０】
図１は、金属基材１１０上に塗布された典型的な多重コーティングシステムにおける、本発明の装置のアノード端部を示す。図１には、金属基材１１０上に塗布された、典型的には２〜５０ナノメートルの厚さにわたる乾式変換コーティング層（リン酸塩層）１１２と、後続の典型的には２５〜２５０マイクロメートルの厚さにわたる電着コーティングプライマー１１４と、次に続く、シーラー用の典型的には２０〜５０マイクロメートルの、およびベースコーティング（カラーコーティング）用の５０マイクロメートル〜１２０マイクロメートルの厚さにわたるベースコーティングまたはシーラー−ベースコーティング組み合わせの乾燥層１１６と、が含まれる。典型的には、ベースコーティング１１６は、３０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの厚さにわたるクリアコーティングの乾燥層１１８で保護される。標準的な欠陥が、溶存酸素を含む３％塩化ナトリウムなどの電解液１２２に金属基材１１０を暴露する欠陥１２０によって表されている。金属基材１１０が、冷延鋼板である場合には、鉄イオンが、電解液において経時的に放出され、基材１１０の表面は、腐食してピット１２４、錆スケール等を形成する。次に、欠陥１２０のサイズは、腐食によって経時的に増加される可能性があり、次にこれは、多重コーティングを金属基材１１０から分離し、下にある表面を腐食および破損する。
【００２１】
図２は、本発明の装置のカソード端部を示す。図２は、自動車金属車体２１０上に塗布された典型的な多重コーティングを示すが、このコーティングには、金属基材２１０上に塗布された変換コーティングの乾燥層２１２と、後続する電着コーティングプライマーの乾燥層２１４と、後続するベースコーティングの乾燥層２１６と、後続するクリアコーティングの乾燥層２１８とが含まれ、全てが、上記のパラグラフで言及した厚さを有する。標準的な欠陥が、溶存酸素を含む３％の塩化ナトリウムなどの電解液２２４に金属基材２１０を暴露する欠陥２２０によって表されている。印加されたＤＣ電圧によって駆動されてカソード反応が発生すると、カソードの位置におけるｐＨが、酸素の還元によって増加され、より高いｐＨが、金属基材２１０からの多重コーティングの剥離を促進し、それによって、下にある金属表面をさらに暴露すると考えられる。さらに、印加されるＤＣ電圧が十分に高い場合には、水素２２４が生成され、これは、発生した水素気泡の機械的作用によってカソードの（図２に示す）剥離プロセス２２６をさらに促進する可能性がある。
【００２２】
したがって、そのために保護コーティングの耐食性を迅速に評価する試験装置およびプロセスを開発することが必要である。本発明用の腐食評価装置１の一実施形態が、図３に示されている。評価装置１には、電解液１２を中に保持するための、典型的にはガラスなどの不活性材料で作製されたチャンバ１０が含まれる。チャンバ１０は、形状は円筒形が好ましい。いくつかの典型的な電解液には、水溶液１００重量部に基づいて３重量部の濃度で塩化ナトリウムを含む水溶液、または製造機器が暴露される可能性がある水溶液など、酸性雨もしくは腐食性化学水溶液をシミュレートした水溶液を含むことができる。典型的には、塩化ナトリウムを含む水溶液を用いるのが好ましい。
【００２３】
チャンバ１０の一端部には、フランジ開口部１４が設けられるが、このフランジ開口部１４の上にはアノードホルダ１６を取り付けて、様々なタイプの鋼、アルミニウムおよび銅から作製されたアノード１８を保持することができる。アノード１８は、自動車ＯＥＭ塗料、自動車塗換塗料、船用塗料、航空機用塗料、建築用塗料、工業用塗料、ゴム引きコーティング、ポリテトラフルオロエチレンコーティングまたはジンクリッチプライマーに由来する単層または多層保護コーティングで作製されたアノードコーティング２０でコーティングされる。電解液１２の漏れを防ぐための一アプローチは、開口部１４のフランジ上の円形溝に保持される「Ｏ」リング２２を設けることであり、それによってアノードホルダ１６は、「Ｏ」リング２２に接してアノード１８を保持する。アノードホルダ１６は、ゴムなどの可撓性材料で作製するか、またはアノード１８をつかむクランプとすることができる。アノードコーティング２０には、アノード１８の表面を電解液１２に暴露するアノード欠陥２４が設けられる。
【００２４】
チャンバ１０のもう一方の端部には、フランジ開口部２６が設けられるが、このフランジ開口部２６の上にはカソードホルダ３０を取り付けて、様々なタイプの鋼、アルミニウムおよび銅から作製されたカソード３０を保持することができる。カソード３０は、自動車ＯＥＭ塗料、自動車塗換塗料、船用塗料、航空機用塗料、建築用塗料、工業用塗料、ゴム引きコーティング、ポリテトラフルオロエチレンコーティングまたはジンクリッチプライマーに由来する単層または多層保護コーティングで作製されたカソードコーティング３２でコーティングされる。電解液１２の漏れを防ぐための一アプローチは、開口部２６のフランジ上の円形溝に保持される「Ｏ」リング２２を設けることであり、それによってカソードホルダ２８は、「Ｏ」リング２２に接してカソード３０を保持する。カソードホルダ２８は、ゴムなどの可撓性材料で作製するか、またはカソード３０をつかむクランプとすることができる。カソードコーティング３２には、カソード３０の表面を電解液１２に暴露するカソード欠陥３６が設けられる。
【００２５】
評価装置１には、さらに、所望の期間に所望のＤＣ電圧をアノード１８、カソード３０および電解液１２の両端に印加できるように、アノード１８およびカソード３０に接続するＤＣ出力リード４１を備えた従来の直流可変発電機３８が含まれる。直流可変発電機３８はまた、Ｄｅｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒｏｕｎｄ  Ｒｏｃｋ，  Ｔｅｘａｓによって供給されるコンピュータなどの従来のコンピュータ４０と通信する。評価装置１には、アノード１８、カソード３０および電解液１２の両端に印加されたＤＣ電圧を測定するための従来の直流測定装置４２が設けられる。直流測定装置４２もまた、コンピュータ４０と通信する。
【００２６】
評価装置１には、さらに、所望の期間に所望のＡＣ電圧を可変周波数でアノード１８、カソード３０および電解液１２の両端に印加するために、アノード１８およびカソード３０に接続するＡＣ出力リード４６を備えた従来の交流可変発電機４４が含まれる。交流可変発電機４４もまた、コンピュータ４０と通信する。一般に、印加されるＡＣ電圧は、約１０〜５０ｍＶ（ミリボルト）であり、２０〜３０ｍＶが好ましい。
【００２７】
評価装置１には、さらに、アノード１８、カソード３０および電解液１２の両端のインピーダンスを測定するために、アノード１８およびカソード３０に接続するリード４８を備えた従来のインピーダンス測定装置４６が含まれる。インピーダンス測定装置４６もまた、コンピュータ４０と通信する。以下の説明は、インピーダンス測定において利用される基本概念を規定する。
【００２８】
インピーダンスは、電流フローに抵抗する回路の能力を示す、より一般的なパラメータである。電流は、複素関数によって特徴付けられる電流の振幅および周波数によって完全に特徴付けることができる。同様に、インピーダンスもまた、通常は複素関数として示される。インピーダンスは、それがまた、周波数（ｆ）がゼロであると単に仮定することによってＤＣ電流の場合もカバーするので、より一般的である。
【００２９】
回路のインピーダンス（Ｚ）は、以下の式により３つの理想電気素子、すなわちインダクタ（Ｌ）、キャパシタ（Ｃ）、および抵抗器（Ｒ）の組み合わせによって説明することができる。
Ｚ（Ｌ）＝ｊ２πｆＬ                    （３）
Ｚ（Ｃ）＝−ｊ１／（２πｆＣ）          （４）
Ｚ（Ｒ）＝Ｒ                            （５）
ここで、ｆは、Ｈｚにおける周波数であり、
Ｌは、インダクタンス量であり、
Ｃは、キャパシタンス量であり、
Ｊは、複素関数の記号である；√−１
【００３０】
抵抗器のインピーダンスが周波数と無関係であり、一方でインダクタのインピーダンスが、周波数の関数として増加され、かつキャパシタのインピーダンスが周波数に反比例することを示すことができる。上記のように、ほとんどの場合に、回路のインピーダンス（Ｚ）は、通常３つの理想電気素子の組み合わせであり、実際のインピーダンスは、以下の複素関数によって示すことができる。
Ｚ（Ｌ，Ｃ，Ｒ）＝Ｚ（Ｌ）＋Ｚ（Ｃ）＋Ｚ（Ｒ）＝Ｒ＋ｊ（２πｆＬ−１／（２πｆＣ））＝実数部＋虚数部．．．．．（６）
【００３１】
評価装置１には、さらに、直流可変発電機３８と通信するコンピュータ４０に位置するコンピュータ使用可能記憶媒体５０と、直流測定装置４２と、交流可変発電機４４と、インピーダンス測定装置４６とが含まれ、コンピュータ可読プログラムコード手段４００（図４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄに示されている）が、前記コンピュータ使用可能記憶媒体５０に常駐する。
【００３２】
コンピュータ可読プログラムコード手段４００には、次のものが含まれる。
【００３３】
アノードコーティング２０およびカソードコーティング３２の前記一部を開始期間へと、コンピュータ４０に暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４１０であって、開始期間が、半時間〜１０００時間、好ましくは３〜１５時間にわたり得る手段４１０。
【００３４】
インピーダンス測定装置４６に、開始期間中に所定の間隔でインピーダンスＡのｎ１のセットを測定するように、コンピュータ４０に命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４１２であって、ＡＣインピーダンスＡの各前記セットが、交流可変発電機４４によって供給されるＡＣ電力の、１０００００〜１０-6Ｈｚ、好ましくは１００００〜１０-2Ｈｚにわたる所定の周波数で測定される手段４１２。
【００３５】
５００〜１０００００Ｈｚ、好ましくは５０００〜１００００Ｈｚから選択される開始水溶液周波数における前記インピーダンスＡの実数部を、インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、コンピュータ４０に開始水溶液抵抗（StaＲsol.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４１４。
【００３６】
１０-1〜１０-6Ｈｚ、好ましくは１０-2〜１０-3Ｈｚから選択される開始周波数におけるインピーダンスＡの実数部を、インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、コンピュータ４０に開始抵抗（StaＲSta.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４１６。
【００３７】
ｎ２の所定の期間にわたってｎ２の所定のＤＣ電圧を段階的に印加するように、直流可変発電機３８に対してコンピュータ４０に命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４１８であって、コンピュータ４０と通信し、かつカソード３０およびアノード１８に接続された直流測定装置４２が、所定のＤＣ電圧を測定するために用いられ、前述の所定の期間が、半時間〜１０時間、好ましくは半時間〜２時間にわたる手段４１８。典型的なＤＣ電圧は、０．５ボルトの増分と共に０．５ボルト〜４ボルトにわたる。
【００３８】
交流可変発電機４４によって供給されるＡＣ電流の所定の周波数において、所定の期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＢのセットを測定するように、インピーダンス測定装置４６に対してコンピュータ４０に命令させて、前記インピーダンスＢのｎ２の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４２０。
【００３９】
５００〜１０００００Ｈｚ、好ましくは５０００〜１００００Ｈｚから選択される増加水溶液周波数における前記インピーダンスＢの実数部を、インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、コンピュータ４０に増加水溶液抵抗（StpＲsol.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４２２。
【００４０】
１０-1〜１０-6Ｈｚ、好ましくは１０-2〜１０-3Ｈｚから選択される増加周波数におけるインピーダンスＢの実数部を、インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、コンピュータ４０に増加抵抗（StpＲStp.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４２４。
【００４１】
アノードコーティング２０およびカソードコーティング３２の一部を、前記所定の期間のそれぞれの間におけるｎ３の所定の回復期間へと、コンピュータ４０に暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４２６であって、前記所定の回復期間が、半時間〜１０時間、好ましくは３０分〜３時間にわたる手段４２６。
【００４２】
交流可変発電機４４によって供給されるＡＣ電力の所定の周波数において、所定の回復期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＣのセットを測定するように、インピーダンス測定装置４６に対してコンピュータ４０に命令させて、前記インピーダンスＣのｎ３の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４２８。
【００４３】
５００〜１０００００Ｈｚ、好ましくは５００〜１００００Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、コンピュータ４０に回復水溶液抵抗（RecＲsol.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４３０。
【００４４】
１０-1〜１０-6Ｈｚ（好ましくは１０-2〜１０-3Ｈｚ）から選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、コンピュータ４０に回復抵抗（RecＲRec.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４３２。
【００４５】
以下の式
Ｒperf＝［ΣStaｆn1（StaＲSta.n1−StaＲSol.n1）］／ｎ１＋［ΣStpｆn2（StpＲStp.n2−StpＲSol.n2）］／ｎ２＋［ΣRecｆn3（RecＲRec.n3−RecＲSol.n3）］／ｎ３
（ここで、ｎ１、ｎ２、ｎ３およびｎ３は、１〜１００にわたり、好ましくはｎ１は、５〜１５にわたり、ｎ２およびｎ３は、３〜１０にわたる。Staｆn1、Stpｆn2およびRecｆn3は、０．００００００１〜１、好ましくは０．１〜１にわたる）を用いることによって、アノード１８およびカソード３０ペアの耐食性能（Ｒperf）をコンピュータ４０に計算させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４３４。
一般に、ｎ２は、ｎ３と等しい。明確にするために、ｎ１が５の場合には、シグマ内では、分子のｎ１は、１、２、３、４および５となり、分母のｎ１は５となろう。
【００４６】
耐食性能（Ｒperf）を表示するように、コンピュータモニタ５２に対してコンピュータ４０に命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段４３６。
【００４７】
図５は、本発明のプロセスにおいて用いられる典型的な試験計画の１つを示す。試験を実施するための合計時間は、２時間〜３５０時間、好ましくは２０時間〜４０時間にわたる可能性がある。
【００４８】
好ましくは、直流可変発電機３８、直流測定装置４２、交流可変発電機４４およびインピーダンス測定装置４６は、全て、操作の利便性および容易さのために単一の独立型ユニットに配置することができる。かかるユニット（ユニットＢ１）は、Ｆａｒｎｂｏｒｏｕｇｈ，  Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ，  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍに位置するＳｏｌａｒｔｒｏｎ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌから入手した。
【００４９】
コーティングのランダムな固有の欠陥の影響を除去するために、出願人は、次の驚くべき発見をした。すなわち、カソードおよびアノードコーティング上に、周知のサイズおよび形状の標準的な欠陥を慎重に作製し、かつ下にあるアノード／カソード表面を電解液に暴露することによって、ＤＣ電圧がカソードおよびアノードの両端に印加されたときに、下にあるアノードのアノード溶解および下にあるカソードの剥離プロセスを、予測可能および再現可能な方法で実質的に加速することができる発見をした。図６は、「Ｏ」リング６１６を有するチャンバ６１４に接して位置する、カソードまたはアノードの６１０上に塗布されたアノードまたはカソードコーティング６１２上の慎重に作製されたかかる欠陥６１８、６２０および６２２を示す。最も望ましい欠陥は欠陥６２０であるが、しかし欠陥６１８は、下にあるカソードまたはアノード６１０の表面を電解液に暴露するので許容可能であるのに対して、欠陥６２２は、下にあるカソードまたはアノード６１０の表面を電解液に暴露しないので許容できない。
【００５０】
好ましくは、図７に示すようなアノードまたはカソード欠陥には、下にあるアノードまたはカソードの表面を電解液に暴露する、コーティング７１０に配置された複数の円形開口部７１２が含まれる。円形開口部７１２は、５マイクロメートル〜３ミリメートルの範囲における直径を有するのが好ましく、各円形開口部７１２は、円形開口部７１２の直径の１０〜２０００倍だけ互いから均一に分離される。その結果、１つの開口部７１２に接するゾーン７１４によって示される腐食効果は、波及せず、隣接する開口部７１２Ａにおける腐食プロセスに影響しない。代替として、アノードまたはカソードコーティング７１０には、前記カソードまたはアノードの平方センチメートル当たり、１〜１００の円形開口部７１２を設けることができる。
【００５１】
アノード１８およびカソード３０は、同一の形状（好ましくは円形）および厚さを有するのが好ましい。アノードコーティング２０は、カソードコーティング３２と同一であるのが好ましく、アノード欠陥２４は、カソード欠陥３６と同一であるのが好ましい。その結果、カソードおよびアノードのセット間のどんな偏向も除去することができる。
【００５２】
評価装置１には熱ジャケット５４を設けて、電解液１２の温度を所望の温度に維持することができる。典型的には、水などの熱伝達流体５６を用いて、電解液１２の温度を０．５℃〜９９．５℃の範囲に維持することができる。コンピュータ４０と通信する従来の温度プローブ５８を用いて、電解液１２の温度を所望の温度に維持することができる。
【００５３】
評価装置１は、２以上のチャンバを提供するように構成することができ、それによって全てのかかるチャンバは、保護コーティングの一セットの耐食性を他のセットと比較するために同様の条件下に維持することができる。すなわち、異なるタイプのカソードコーティングを自身の上に塗布したカソードを、コーティング剥離性能（剥離が少なければ少ないほど、耐食特性はそれだけ優れている）のために比較することができる。同様に、対応するカソードとペアになり、同一のアノードコーティングを自身の上に塗布したアノードは、一タイプの前記アノードコーティングの耐食性を、もう一方のタイプの前記アノードコーティングと比較することができる。各ペアになったカソードおよびアノードは、同一のコーティングを自身の上に塗布するのが好ましい。図８は、マルチチャンバ８００の構成を示すが、この構成によってチャンバ８１０は、熱ジャケット８１２内に囲まれる。
【００５４】
図９に示す、本発明の別の実施形態９００は、逆「Ｙ」（λ）の脚部９１４を形成するアノードアセンブリ９１０およびカソードアセンブリ９１２を含んで、使用中に電解液９１６に発生される任意のガス、またはコーティングされたクーポンの表面に設置中に付着した気泡が、円筒チャンバ９１８から容易に逃れることができるようにするが、この円筒チャンバ９１８には、入口９２４および出口９２６を有する、熱伝達流体９２２を含む熱ジャケット９２０を設けることができる。チャンバ９１８には、さらに、温度計ウェル９２８および支持体９３０を設けることができる。
【００５５】
代替において、出願人はまた、本発明の別の実施形態を考えているが、この実施形態では、逆「Ｕ」形状（∩）のチャンバであって、逆「Ｕ」形状チャンバにおける各脚部の底部にアノードおよびカソードが配置されたチャンバが、使用中に電解液において発生されたどんなガスもチャンバから容易に逃れることができるようにするために、逆「Ｕ」形状チャンバの頂点に開口部を有する。
【００５６】
本発明はまた、図３に示す評価装置１を利用するプロセスに関する。このプロセスは、下記のステップを用いることによって、アノード１８の表面上に塗布されたアノードコーティング２０の耐食性、およびカソード３０の表面上に塗布されたカソードコーティング３２の耐食性を評価する。すなわち、
（ｉ）耐食性評価装置１のチャンバ１０に位置するアノードホルダ１６にアノード１８を密閉可能に配置するステップであって、アノードコーティング２０の一部が電解液１２に暴露されるように、チャンバ１０がその中に電解液１２を含み、アノードコーティング２０の一部が、それ自体にアノード欠陥２４を有するステップと、
（ｉｉ）カソードコーティング３２の一部が電解液１２に暴露されるように、チャンバ１０に位置するカソードホルダ２８にカソード３０を密閉可能に配置するステップであって、カソードコーティング３２の一部が、それ自体にカソード欠陥３６を有するステップと、
（ｉｉｉ）  コンピュータ４０に位置する使用可能記憶媒体５０に常駐し、かつ以下のステップをコンピュータ４０に実行させるように構成された（図４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄに示す）コンピュータ可読プログラムコード手段４００を通して評価装置１のコンピュータ４０に命令するステップと、であり、以下のステップには、次のものが含まれる。すなわち、
ａ．アノードコーティング２０およびカソードコーティング３０の一部を開始期間へと暴露するステップと、
ｂ．コンピュータ４０と通信し、かつカソード３０および前記アノード１８に接続されたインピーダンス測定装置４６に対して、開始期間中に所定の間隔でインピーダンスＡのｎ１のセットを測定するように命令するステップであって、インピーダンスＡの各前記セットが、コンピュータ４０と通信する交流可変発電機４４によって供給される所望の交流電圧においてＡＣ電力の１０００００〜１０-6Ｈｚにわたる所定の周波数で測定され、交流可変発電機４４が、カソード３０およびアノード１８と接続するＡＣ出力リード４６を有するステップと、
ｃ．５００〜１０００００Ｈｚから選択される開始水溶液周波数におけるインピーダンスＡの実数部をインピーダンスＡの各前記セットから選択するによって、開始水溶液抵抗（StaＲsol.n1）を決定するステップと、
ｄ．１０-1〜１０-6Ｈｚから選択される開始周波数におけるインピーダンスＡの実数部を前記インピーダンスＡの各前記セットから選択するによって、開始抵抗（StaＲSta.n1）を決定するステップと、
ｅ．ｎ２の所定の期間にわたって段階的にｎ２の所定のＤＣ電圧を印加するように直流可変発電機３８に命令するステップであって、直流可変発電機３８が、コンピュータ４０と通信し、かつカソード３０およびアノード１８に接続され、コンピュータ４０と通信しかつカソード３０およびアノード１８に接続された直流測定装置４２が、前記所定のＤＣ電圧を測定するために用いられるステップと、
ｆ．交流可変発電機４４によって供給されるＡＣ電力の前記所定の周波数において、前記所定の期間のそれぞれにおける終わりに、インピーダンスＢのセットを測定するようにインピーダンス測定装置４６に命令して、前記インピーダンスＢのｎ２の前記セットを生成するステップと、
ｇ．５００〜１０００００Ｈｚから選択される増加水溶液周波数における前記インピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択するによって、増加水溶液抵抗（StpＲsol.n2）を決定するステップと、
ｈ．１０-1〜１０-6Ｈｚから選択される増加周波数におけるインピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択するによって、増加抵抗（StpＲStp.n2）を決定するステップと、
ｉ．前記所定の期間のそれぞれの間に、アノードコーティング２０およびカソードコーティング３２の前記一部を、ｎ３の所定の回復期間へと暴露するステップと、
ｊ．交流可変発電機４４によって供給されるＡＣ電力の前記所定の周波数において、前記所定の期間のそれぞれにおける終わりに、インピーダンスＣのセットを測定するようにインピーダンス測定装置４６に命令して、前記インピーダンスＣのｎ３の前記セットを生成するステップと、
ｋ．５００〜１０００００Ｈｚから選択される回復周波数における前記インピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択するによって、回復水溶液抵抗（RecＲsol.n3）を決定するステップと、
ｌ．１０-1〜１０-6Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択するによって、回復抵抗（RecＲRec.n3）を決定するステップと、
ｍ．次の式、
Ｒperf＝［ΣStaｆn1（StaＲSta.n1−StaＲSol.n1）］／ｎ１＋［ΣStpｆn2（StpＲStp.n2−StpＲSol.n2）］／ｎ２＋［ΣRecｆn3（RecＲRec.n3−RecＲSol.n3）］／ｎ３
（ここで、ｎ１、ｎ２、ｎ３およびｎ３は、１〜１００にわたり、Staｆn1、Stpｆn2およびRecｆn3は、０．００００００１〜１にわたる）を用いることによって、前記アノードおよび前記カソードペアの耐食性能（Ｒperf）を計算するステップと、
ｎ．コンピュータモニタ５２に対して耐食性能（Ｒperf）を表示するようにコンピュータ４０に命令させるステップと、
が含まれる。
【００５７】
本発明のプロセスは、図８に示すチャンバなどの多数のチャンバを用いて同様の条件および試験計画の下でコーティングを試験することによって、一タイプのコーティング対別のタイプのコーティングの耐食性を比較するために用いることができる。異なるタイプのカソードコーティングを自身に塗布したカソード、および異なるタイプのカソードコーティングを自身に塗布した前記アノードを比較して、一タイプのカソードコーティング対もう一方のタイプのカソードコーティングの剥離抵抗を評価することができる。ペアになったカソードおよびアノードの各セットが、それら自体に同一のコーティングを塗布することになることを理解されたい。同時に、異なるタイプのアノードコーティングを自身に塗布したアノードは、一タイプのアノードコーティング対もう一方のタイプのアノードコーティングの耐食性を評価するために比較することができる。
【実施例】
【００５８】
従来の腐食試験方法からの比較腐食データ
従来の４０日周期の腐食試験と本発明の腐食試験との間の相関が、８つの従来のＥコーティングシステムを用いることによって実行された。腐食性能を変えるために、異なるリン酸塩前処理、異なる配合、異なる焼き付け温度および焼き付け時間を含む、コーティングＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＩと指定された８つのＥコーティングシステムが、冷延鋼板で作製された試験パネル上に塗布された。全ての試験パネルは、サイズ、形状および厚さにおいて同一だった。コーティングされた試験パネルは、クーポンとして定義された。コーティングが塗布および硬化された後で、各クーポンは、格子パターンを刻み付けられた。相関検証において用いられた従来の４０日周期の腐食試験は、腐食試験の４０サイクルを利用した。２４時間続く各サイクルには、電解液スプレイへの半時間の暴露および後続する１時間半の休眠期間からなる反復シーケンスを含む、電解液スプレイ暴露の第１の８時間が含まれた。用いられた電解液は、全て総重量に基づいた重量パーセントにおいて０．９％ＮａＣｌ、０．１％ＣａＣｌ2、および０．２５％ＮａＨＣＯ3の混合物だった。前述の８時間電解液スプレイ暴露には、オーブンにおける５０℃および１００％ＲＨにおける８．０時間湿度暴露、次に６０℃における８．０時間暴露が続いた。Ｅコーティングシステムのそれぞれのための二重のクーポンが、試験に用いられた。前述した従来の腐食試験後の各クーポンは、従来のクリープ測定装置を用いたクリープ試験にかけられ、ミリメートル単位のクリープが報告された。次に、クリープデータは、次の式を用いて、耐食性に変換された。
等価耐食性（ｏｈｍ）＝Ｂ／クリープ＝３０００００／クリープ
ここで、Ｂは、ｏｈｍ／ｍｍにおける変換係数であり、これは、用いられる金属基材の種類および腐食試験法方法の攻撃性によって影響され得る。データ変換は、比較のために必要だった。なぜなら、本発明の耐食性評価装置によって得られるデータが、耐食性の形態であったからである。
【００５９】
本発明の腐食試験方法からの腐食データ
コーティングＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＩとして指定された８つのＥコーティングシステムが、クーポン上に塗布されて硬化された。標準的なアノードおよびカソード欠陥をそれぞれ設けるために、かかるクーポンのコーティング面に、直径３００ミクロンの６つの穴があけられた。穴のそれぞれは、コーティングの厚さを貫通し、金属／コーティングの界面で停止した。標準的なアノードおよびカソード欠陥は、同一だった。
【００６０】
腐食試験評価装置は、開始期間（ＤＣボルト＝０）の１２時間中におけるＡＣインピーダンス測定の５セットと、後続する４つの所定の期間であって、各期間が、０．５ボルトから始まって１ボルト、２ボルトおよび３ボルトと続く段階的電圧において２時間続く４つの所定の期間と、を含む２６時間の試験計画に基づいた。１セットのＡＣインピーダンス測定が、各所定の期間の終わりに実行された。１．５時間の回復期間が、各所定の期間の間に用いられた。１セットのＡＣインピーダンス測定が、各回復期間の終わりに行われた。コーティングの耐食性能は、次の式を用いることによって計算された。
Ｒperf＝［ΣStaｆn1（StaＲSta.n1−StaＲSol.n1）］／ｎ１＋［ΣStpｆn2（StpＲStp.n2−StpＲSol.n2）］／ｎ２＋［ΣRecｆn3（RecＲRec.n3−RecＲSol.n3）］／ｎ３
ここで、ｎ１は５であり、ｎ２は４であり、ｎ３は４であり、Staｆn1、Stpｆn2、およびRecｆn3は、全て１に等しい。
【００６１】
前述のStaＲSta.n1、StpＲStp.n2およびRecＲRec.n3は、それぞれの期間に得られたそれぞれのＡＣインピーダンス測定値のそれぞれから、１０-2ＨｚにおけるＡＣインピーダンスの実数部によって決定された。StaＲSol.n1、StpＲSol.n2およびRecＲSol.n3は、それぞれの期間に得られたそれぞれのＡＣインピーダンス測定値のそれぞれから、１０００００ＨｚにおけるＡＣインピーダンスの実数部によって決定された。下記は、前述の要素を測定する際に用いられた様々な要素のさらなる説明を提供する。
【００６２】
本発明の方法によって得られた（コーティングＨ用の）典型的なＡＣインピーダンスデータは、図１０で説明することができる。インピーダンスデータは、１０００００Ｈｚ〜１０-2Ｈｚの周波数走査を用いて得られた。このプロットは、負の虚数部をＹ軸とし、実数部をＸ軸としたナイキストプロットと呼ばれる。このプロットの欠点は、周波数がプロットにおいて明示的に表現されないということである。前に注意したように、インピーダンスが周波数依存性であるので、周波数が変更された場合には、インピーダンスが変更される。様々な周波数（通常は１０００００Ｈｚ〜１０-2Ｈｚ）におけるインピーダンスデータによって、抵抗成分およびキャパシタンス成分をそれぞれ分離し取得することができる。例えば、図１１として拡大されている図１０のはるか左側において、開始期間における水溶液抵抗StaＲSol.2が、１０００００Ｈｚにおけるインピーダンスの実数部を選択するによって取得可能である。図１２として拡大された図１０のはるか右側において、開始抵抗StaＲSta.2が、１０-2Ｈｚにおけるインピーダンスの実数部を選択するによって取得可能である。（StaＲSta.2−StaＲSol.2）の値がまた図１０に示されているが、これは、試験されるコーティングの耐食性を計算するために用いることができる。
【００６３】
本発明の腐食評価装置および従来の周期的な腐食試験によって得られた耐食性データが、図１３に示されている。図１３から、従来の腐食試験方法と本発明の腐食試験方法との間に実質的な相関があったことを容易に観察することができる。これらの２つの方法の相関係数は、ピアソン積率相関係数の従来の定義を用いることによって計算することができる。ピアソン積率相関係数は、２つの確率変数間の線形関係の強さおよび方向を示す周知の相関係数である。これらの２つの方法の相関係数は、７４％だったが、これは、５５％未満である、任意の他の２つの従来的なコーティング評価方法間の相関係数と比較しても非常に高い。したがって、加速された耐食性評価装置は、従来の腐食試験方法と非常によく相関する。
【００６４】
コーティング評価試験で観察される不一致は、主として、正確に同じ品質を備えたコーティングされたサンプルを準備する際の困難さ、および従来の腐食試験において用いられる評価方法の主観的な性質ゆえである。
【００６５】
ＥコーティングＧに関して観察される不一致は、次のように説明することができる。
【００６６】
同じＥコーティング配合に関して、前処理は、リン酸亜鉛＞リン酸鉄＞無しのように最高から最低まで順位付けされるべきである。この順位付けは、従前の経験および腐食科学の知識に基づいて周知である。両方の方法が、この順位付けを正確に識別できることが図１３から示された（一グループにおいてコーティングＡ、ＢおよびＣを比較し、第２のグループにおいてコーティングＦ、ＧおよびＨを比較する）。また、図１３および下記の表１から、同じ前処理に対してＥコーティング２が、Ｅコーティング１よりよく機能することを、ほとんどのデータが示したことが分かる（コーティングＦを、コーティングＡと比較し、コーティングＧをコーティングＢと比較し、コーティングＨをコーティングＣと比較し、コーティングＩをコーティングＤと比較する）。本発明の腐食評価方法は、かかる傾向を１００％の精度で識別し、一方で従来の周期的な腐食方法は、この傾向を、コーティングＧのただ１つの例外を伴って識別した。したがって、本発明の方法によって得られたコーティングＧのデータは、より正確で、より信頼できる可能性が高い。
【００６７】
【表１】
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次に本発明の好ましい態様を示す。
１．（ｉ）電解液を内部に保持するためのチャンバと、
（ｉｉ）アノードの表面上に塗布されたアノードコーティングの耐食性を試験するための前記チャンバに位置するアノードホルダであって、前記アノードが前記アノードホルダに密閉可能に配置された場合に、前記アノードコーティングの一部が前記電解液に暴露されるようにし、前記アノードコーティングの前記一部がそれ自体にアノード欠陥を有するアノードホルダと、
（ｉｉｉ）カソードの表面上に塗布されたカソードコーティングの耐食性を試験するための前記チャンバに位置するカソードホルダであって、前記カソードが前記カソードホルダに密閉可能に配置された場合に、前記カソードコーティングの一部が前記電解液に暴露されるようにし、前記カソードコーティングの前記一部がそれ自体にカソード欠陥を有するカソードホルダと、
（ｉｉｉ）所望の期間にわたって前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端に所望のＤＣ電圧を印加するための、前記カソードおよび前記アノードに接続するＤＣ出力リードを備えた直流可変発電機と、
（ｉｖ）前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端にわたるＤＣ電圧を測定するための直流測定装置と、
（ｖ）所望の期間にわたって前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端に可変周波数で所望のＡＣ電圧を印加するための、前記カソードおよびアノードに接続するＡＣ出力リードを備えた交流可変発電機と、
（ｖｉ）前記カソード、前記電解液および前記アノードの両端にわたるインピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置と、
（ｖｉｉ）前記直流可変発電機、前記直流測定装置、前記交流可変発電機、および前記インピーダンス測定装置と通信するコンピュータに位置するコンピュータ使用可能記憶媒体であって、コンピュータ可読プログラムコード手段が、前記コンピュータ使用可能記憶媒体に常駐し、前記コンピュータ可読プログラムコード手段が、
（ａ）  前記アノードコーティングおよび前記カソードコーティングの前記一部を開始期間へと、前記コンピュータに暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｂ）  前記開始期間中に所定の間隔でインピーダンスＡのｎ１のセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対して前記コンピュータに命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段であって、ＡＣインピーダンスＡの各前記セットが、前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の１０００００〜１０-6Ｈｚにわたる所定の周波数で測定される手段と、
（ｃ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される開始水溶液周波数における前記インピーダンスＡの実数部を、前記インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに開始水溶液抵抗（StaＲsol.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｄ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される開始周波数におけるインピーダンスＡの実数部を、前記インピーダンスＡの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに開始抵抗（StaＲSta.n1）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｅ）  ｎ２の所定の期間にわたってｎ２の所定のＤＣ電圧を段階的に印加するように、前記直流可変発電機に対して前記コンピュータに命令させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段であって、前記コンピュータと通信し、かつ前記カソードおよび前記アノードに接続された前記直流測定装置が、前記所定のＤＣ電圧を測定するために用いられる手段と、
（ｆ）  前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の前記所定の周波数において、前記所定の期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＢのセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対して前記コンピュータに命令させて、前記インピーダンスＢのｎ２の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｇ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される増加水溶液周波数における前記インピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに増加水溶液抵抗（StpＲsol.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｈ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される増加周波数におけるインピーダンスＢの実数部を、前記インピーダンスＢの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに増加抵抗（StpＲStp.n2）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｉ）  前記アノードコーティングおよび前記カソードコーティングの前記一部を前記所定の期間のそれぞれの間におけるｎ３の所定の回復期間へと、前記コンピュータに暴露させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｊ）  前記交流可変発電機によって供給されるＡＣ電力の前記所定の周波数において、前記所定の回復期間のそれぞれの終わりにインピーダンスＣのセットを測定するように、前記インピーダンス測定装置に対してコンピュータに命令させて、前記インピーダンスＣのｎ３の前記セットを生成するコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｋ）  ５００〜１０００００Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに回復水溶液抵抗（RecＲsol.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｌ）  １０-1〜１０-6Ｈｚから選択される回復周波数におけるインピーダンスＣの実数部を、前記インピーダンスＣの各前記セットから選択することによって、前記コンピュータに回復抵抗（RecＲRec.n3）を決定させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｍ）  以下の式、
Ｒperf＝［ΣStaｆn1（StaＲSta.n1−StaＲSol.n1）］／ｎ１＋［ΣStpｆn2（StpＲStp.n2−StpＲSol.n2）］／ｎ２＋［ΣRecｆn3（RecＲRec.n3−RecＲSol.n3）］／ｎ３
（ここで、ｎ１、ｎ２、ｎ３およびｎ３は、１〜１００にわたり、Staｆn1、Stpｆn2およびRecｆn3は、０．００００００１〜１にわたる）を用いることによって、前記アノードおよび前記カソードペアの耐食性能（Ｒperf）を前記コンピュータに計算させるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、
（ｎ）前記コンピュータに、
（ｎ１）前記耐食性能（Ｒperf）を表示するようにコンピュータモニタに対して命令させ、
（ｎ２）前記耐食性能（Ｒperf）を印刷するようにプリンタに対して命令させ、
（ｎ３）前記耐食性能（Ｒperf）をリモートコンピュータまたはリモートデータベースへ転送させ、
（ｎ４）これらの組み合わせをさせるコンピュータ可読プログラムコード装置を構成するための手段と、を含むコンピュータ使用可能記憶媒体と、
を含む耐食性評価装置。
２．前記カソードおよび前記アノードが鋼で作製される、上記１の耐食性評価装置。
３．前記アノードコーティングおよび前記カソードコーティングが、自動車ＯＥＭ塗料、自動車塗換塗料、船用塗料、航空機用塗料、建築用塗料、工業用塗料、ゴム引きコーティング、ポリテトラフルオロエチレンコーティングまたはジンクリッチプライマーを含む多層コーティング成分に由来する、上記１の耐食性評価装置。
４．前記チャンバが、前記電解液の温度を０．５℃〜９９．５℃にわたる所望の温度に維持するために熱ジャケットによって囲まれる、上記１の耐食性評価装置。
５．前記チャンバの２つ以上が、前記チャンバのそれぞれにおける前記電解液の温度を０．５℃〜９９．５℃にわたる所望の温度に維持するために熱ジャケットによって囲まれる、上記１の耐食性評価装置。
６．前記アノードコーティングが、前記カソードコーティングと同一である、上記１の耐食性評価装置。
７．前記アノード欠陥が、前記カソード欠陥と同一である、上記１または６の耐食性評価装置。
８．前記アノード欠陥が、前記アノードの前記下にある表面を前記電解液に暴露する、前記コーティングに配置された複数の円形開口部を含む、上記１または６の耐食性評価装置。
９．前記カソード欠陥が、前記カソードの前記下にある表面を前記電解液に暴露する、前記コーティングに配置された複数の円形開口部を含む、上記１または６の耐食性評価装置。
１０．前記カソードまたはアノード欠陥が、５マイクロメートル〜３ミリメートルの範囲の直径をそれぞれ有する円形開口部を含み、各前記円形開口部が、前記円形開口部の直径の１０〜２０００倍だけ互いに均一に分離される、上記９の耐食性評価装置。
１１．前記カソードまたはアノード欠陥が、前記カソードまたはアノードの平方センチメートル当たり、１〜１００の範囲の前記円形開口部を含み、前記円形開口部が互いに均一に分離され、前記円形開口部が、５マイクロメートル〜３ミリメートルの範囲における直径を有する、上記９の耐食性評価装置。
１２．前記電解液が、
（ａ）水溶液１００重量部に基づいて３重量部の濃度で塩化ナトリウムを含む水溶液と、
（ｂ）酸性雨をシミュレートした水溶液と、
（ｃ）腐食性化学水溶液と、
を含む、上記１に耐食性評価装置。
１３．前記アノードホルダおよび前記カソードホルダが、それぞれ逆「Ｙ」の脚部を形成して、使用中に電解液に発生される任意のガス、またはコーティングされたクーポンの表面に設置中に付着した気泡が前記チャンバから容易に逃れられるようにする、上記１の耐食性評価装置。
１４．前記アノードホルダおよび前記カソードホルダが、前記チャンバの反対端部に配置されて、使用中に発生された任意のガスが前記チャンバから容易に逃れられるようにする、上記１の耐食性評価装置。
１５．前記開始期間が、半時間〜１０００時間にわたる、上記１の耐食性評価装置。
１６．前記所定の間隔が、半時間〜１０時間にわたる、上記の耐食性評価装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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