(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属腐食の加速試験方法であって、
金属部材に対し、下記の工程（ａ）及び工程（ｂ）；
（ａ）空気中３０〜６０℃の雰囲気下、０．５ｗｔ％ＮａＣｌ及び０．１ｗｔ％ＣａＣｌ２を含む水溶液（ｐＨ＝４）を１６時間にわたり前記部材に噴霧する工程
（ｂ）空気中３０〜６０℃の雰囲気下、前記部材を８時間放置する工程、
からなる組み合わせを繰り返し行うことを特徴とする試験方法。
【請求項２】
金属部材が大気中で腐食するまでの時間を予測する方法であって、
（１）２種以上の金属部材Ｍ１に対し、それぞれ個別に（i）請求項１に記載の試験方法を実施し、前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ａを記録するとともに、（ii）屋外曝露試験に供することにより前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ｂを記録する工程、
（２）前記Ｔ１ａ及び前記Ｔ１ｂとの相関関係を求める工程、
（３）試験に供する金属部材Ｍ２について、請求項１に記載の試験方法を実施し、金属部材Ｍ２に錆が発生するまでの時間Ｔ２ａを記録する工程、
（４）前記相関関係及び前記Ｔ２ａから、金属部材Ｍ２を屋外曝露試験に供した場合に金属部材Ｍ２に錆が発生するまでの時間Ｔ２ｂを外挿する工程、
を含むことを特徴とする金属の腐食寿命予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属腐食の加速試験方法に関する。さらに、本発明は、前記方法を利用した金属部材の腐食寿命予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ、ボルト・ナット、くぎ等をはじめとする金属部材は、建築構造物に欠かせないものである。これらの金属部材は、屋外で外気に晒されると湿気、塩分等により幾年も経て経時的に腐食劣化するため、これらを用いた構造物の耐久性等に大きな影響を与える。
【０００３】
このため、金属部材が腐食するまでの期間を予測することは、構造物の耐久性、安全性等を知る上で非常に重要である。金属部材が腐食に対して何年耐えられるかという問題については、加速試験が必要となる。これまでの加速試験としては、種々の方法が提案されている。例えば、日本工業規格等で定められている塩水噴霧試験がある。
【０００４】
しかしながら、上記の塩水噴霧試験では、どちらの方が長寿命であるかという相対的な寿命しか知ることができない。また、上記試験方法で得られる結果は、実際に外気に曝露された場合の寿命と異なる場合があり、相関性が低いという問題がある。その他にも寿命を予測するための方法が提案されているが（特許文献１〜３）、測定の簡便性及び予測精度の両立という点においてはさらなる改善が必要である。
【特許文献１】特開２０００−３１４６９９
【特許文献２】特開平５−２９７１８１
【特許文献３】特開２００３−３２９５７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の主な目的は、実際に屋外で外気に晒された場合との相関性が高い金属腐食加速試験方法を提供することにある。本発明のさらなる目的は、これまでの方法よりも高い信頼性を有し、かつ、比較的簡便な腐食寿命予測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の条件下で実施する試験を行うことにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記の金属腐食の加速試験方法及びその方法による腐食寿命予測方法に係る。
１．  金属腐食の加速試験方法であって、
金属部材に対し、下記の工程（ａ）及び工程（ｂ）；
（ａ）空気中３０〜６０℃の雰囲気下、０．５ｗｔ％ＮａＣｌ及び０．１ｗｔ％ＣａＣｌ２を含む水溶液（ｐＨ＝４）を１６時間にわたり前記部材に噴霧する工程
（ｂ）空気中３０〜６０℃の雰囲気下、前記部材を８時間放置する工程、
からなる組み合わせを繰り返し行うことを特徴とする試験方法。
２．  金属部材が大気中で腐食するまでの時間を予測する方法であって、
（１）２種以上の金属部材Ｍ１に対し、それぞれ個別に（i）請求項１に記載の試験方法を実施し、前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ａを記録するとともに、（ii）屋外曝露試験に供することにより前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ｂを記録する工程、
（２）前記Ｔ１ａ及び前記Ｔ１ｂとの相関関係を求める工程、
（３）試験に供する金属部材Ｍ２について、請求項１に記載の試験方法を実施し、金属部材Ｍ２に錆が発生するまでの時間Ｔ２ａを記録する工程、
（４）前記相関関係及び前記Ｔ２ａから、金属部材Ｍ２を屋外曝露試験に供した場合に金属部材Ｍ２に錆が発生するまでの時間Ｔ２ｂを外挿する工程、
を含むことを特徴とする金属の腐食寿命予測方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の加速試験方法によれば、実際の屋外曝露試験の結果と高い相関性をもつ結果を得ることができる。そして、本発明の腐食寿命予測方法により、長期的な予測を短期間の結果に基づいて行うことができる。特に、本発明方法は、日本の気候と海塩粒子の影響を加味されているので、日本又は日本に近い気候を有する地域での予測に特に有効である。
【０００９】
これにより、金属部材が腐食するまでの期間を高い信頼性で予測することができるので、金属部材を用いた構造物の耐用年数を知ることができ、構造物の安全性に対する信頼度を高めることもできる。また、本発明の腐食寿命予測方法により、金属部材の交換時期を知ることができ、修理・改修効率を高めることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
１．金属腐食の加速試験方法
本発明の金属腐食の加速試験方法（促進試験方法）は、金属部材に対し、下記の工程（ａ）及び工程（ｂ）；
（ａ）空気中３０〜６０℃の雰囲気下、０．５ｗｔ％ＮａＣｌ及び０．１ｗｔ％ＣａＣｌ２を含む水溶液（ｐＨ＝４）を１６時間にわたり前記部材に噴霧する工程
（ｂ）空気中３０〜６０℃の雰囲気下、前記部材を８時間放置する工程、
からなる組み合わせを繰り返し行うことを特徴とする。
【００１１】
金属部材
金属部材の種類は、金属（合金及び金属間化合物も含む。）であれば、その材質、形状・大きさ、目的等は制限されない。
【００１２】
材質としては、例えば鉄、銅、チタン、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム等の金属のほか、鋼、ＳＵＳ４００及び３００系等のステンレス鋼、真鍮、チタン系合金、アルミニウム系合金、ニッケル系合金、マグネシウム系合金等の合金が挙げられる。
【００１３】
また、めっき処理、化成処理、溶射処理、塗装、アルミニウム合金等の陽極酸化皮膜、エッチング、ＣＶＤ又はＰＶＤ等の表面処理（金属皮膜による表面処理）が施されたものであっても良い。特に、本発明では、防錆めっきされた製品も好適に用いることができる。このような防錆めっき製品としては、例えば亜鉛めっき製品、鉄系、ニッケル系、スズ系、クロム系等の合金めっき製品が代表例として挙げられる。また、亜鉛めっき系製品は、光沢クロメート（ユニクロ）、有色クロメート、黒色クロメート、緑色クロメート、３価クロメート等のクロメート処理された製品や亜鉛めっき下地処理にアルミニウム合金粉末塗装等のトップコートを付与したような２層以上の多層表面処理であっても良い。
【００１４】
この他にも６価クロムを含まない表面処理、例えば亜鉛めっきに６価クロムフリーの皮膜処理された表面処理や塗装系の表面処理を施されたものでも良い。
【００１５】
目的別では、例えばボルト・ナット、ねじ、くぎ、リベット等の連結部材のほか、建材、電気部品、自動車・鉄道・船舶用の構造部材等の各種材料が挙げられる。
【００１６】
工程（ａ）
工程（ａ）では、空気中３０〜６０℃の雰囲気下、０．５ｗｔ％ＮａＣｌ及び０．１ｗｔ％ＣａＣｌ２を含む水溶液（ｐＨ＝４）を１６時間にわたり金属部材に噴霧する。
【００１７】
上記温度は、一般的には３０〜６０℃の範囲内で設定すれば良いが、特に５０℃とすることが好ましい。なお、雰囲気圧力は限定的でないが、一般的には大気圧とすれば良い。
【００１８】
上記水溶液は、上記所定量のＮａＣｌ及びＣａＣｌ２を水に溶解させることにより調製することができる。上記水溶液のｐＨは４とする。ｐＨの調整は、公知のｐＨ調整剤により行うことができる。例えば硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を添加することにより好適に行うことができる。
【００１９】
上記水溶液の噴霧方法は、公知の噴霧装置を用い、前記水溶液を霧状にして雰囲気内に導入すれば良い。噴霧条件は、JIS Z 2371と同じく自由落下で２４時間後の採取量が水平採取面積８０ｃｍ２に対して１時間当たり平均１．０〜２．０ｍＬとなるように設定することが好ましい。
【００２０】
工程（ａ）では、上記のような雰囲気を維持するために、容器（反応槽）中で行うことが望ましい。容器の大きさ、形状等は、適宜選択することができる。これらの点については、後記の工程（ｂ）も同様である。
【００２１】
工程（ｂ）
工程（ｂ）では、空気中３０〜６０℃の雰囲気下、前記部材を８時間放置する。
【００２２】
上記温度は、一般的には３０〜６０℃の範囲内で設定すれば良いが、工程（ａ）と同じ温度に設定することが好ましい。例えば、工程（ａ）で５０℃とした場合には、工程（ｂ）でも５０℃とすることが好ましい。なお、雰囲気圧力は限定的でないが、一般的には大気圧とすれば良い。
【００２３】
工程（ａ）（ｂ）の繰り返し
本発明の方法では、上記工程（ａ）（ｂ）の一連の工程（合計２４時間）を１単位として繰り返す。繰り返す回数は、試験体である金属部材が所定の状態になる場合を基準状態とし、その基準状態が観察されるまで続行することができる。基準状態としては、例えば１）錆が観察された状態、２）錆や腐食により金属部材の重量増減が特定量になった状態、３）ねじ込みする板とねじ等の接触する金属との電位差が特定量になった状態、４）応力を負荷した時に破壊又は特定量変形する状態等を挙げることができる。
２．金属の腐食寿命予測方法
本発明における金属の腐食寿命予測方法は、金属部材が腐食（錆による腐食）するまでの時間を予測する方法であって、
（１）２種以上の金属部材Ｍ１に対し、それぞれ個別に（i）請求項１に記載の試験方法を実施し、前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ａを記録するとともに、（ii）屋外曝露試験に供することにより前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ｂを記録する工程、
（２）前記Ｔ１ａ及び前記Ｔ１ｂとの相関関係を求める工程、
（３）試験に供する金属部材Ｍ２について、前記の加速試験方法を実施し、金属部材Ｍ２に錆が観察されるまでの時間Ｔ２ａを記録する工程、
（４）前記相関関係及び前記Ｔ２ａから、金属部材Ｍ２を屋外曝露試験に供した場合に金属部材Ｍ２に錆が観察されるまでの時間Ｔ２ｂを外挿する工程、
を含むことを特徴とする。
【００２４】
これらの工程は、試験体である金属部材の腐食の期間が予想できる限り、その順序は適宜変更することができる。例えば、工程（１）から（４）まで順に実施する場合のほか、さきに工程（３）を実施した後に工程（１）（２）（４）の順で実施しても良い。
【００２５】
工程（１）
工程（１）では、２種以上の金属部材Ｍ１に対し、それぞれ個別に（i）請求項１に記載の試験方法を実施し、前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ａを記録するとともに、（ii）屋外曝露試験に供することにより前記部材Ｍ１に錆が観察されるまでの時間Ｔ１ｂを記録する。
【００２６】
この工程では、複数の金属部材を用い、相関関係を求めるためのデータを取得する。従って、金属部材Ｍ１は、２種以上あれば良いが、その種類が増えるほどデータの信頼性が高まる。通常は５〜１０種程度とすれば良い。
【００２７】
各金属部材Ｍ１（１）、Ｍ１（２）…、Ｍ１（ｎ）について、前記の加速試験方法を実施し、はじめて錆が観察されるまでの時間Ｔ１（１）ａ、Ｔ１（２）ａ…、Ｔ１（ｎ）ａを測定する。錆（腐食）の観察方法は、一定の基準が設定されている限り特に限定されない。例えば、肉眼（目視）にて錆が見えた時点をもってＴ１ａとすることができる。
【００２８】
その一方で、各金属部材Ｍ１（１）、Ｍ１（２）…、Ｍ１（ｎ）について、屋外曝露試験を実施し、はじめて錆が観察されるまでの時間Ｔ１（１）ｂ、Ｔ１（２）ｂ…、Ｔ１（ｎ）ｂを測定する。観察方法は、前記と同様にすれば良い。屋外曝露試験は、屋外の外気に晒される状況下に一定期間放置すれば良い。また、所望の環境での腐食予想をしようとする場合は、それに見合った環境下で屋外曝露試験を実施すれば良い。例えば、金属部材の海浜地域での腐食寿命予測を行う場合は、前記の屋外曝露試験を海浜地域で実施すれば良い。
【００２９】
工程（２）
工程（２）では、前記Ｔ１ａ及び前記Ｔ１ｂとの相関関係を求める。工程（１）で得られた結果、すなわちＴ１（１）ａ、Ｔ１（２）ａ…、Ｔ１（ｎ）ａとＴ１（１）ｂ、Ｔ１（２）ｂ…、Ｔ１（ｎ）ｂとの相関関係（対応関係）を算出する。相関関係の求め方は限定的ではなく、例えば横軸をＴ１ａ（加速試験結果）とし、縦軸をＴ１ｂ（屋外曝露試験結果）とするグラフを作成し、例えば、線形近似や対数近似、累乗近似、指数近似等により高い相関の得られる近似線を求める方法が挙げられる。本発明の方法では、例えば海浜地域で実施した屋外曝露試験データの場合、Ｔ１ａとＴ１ｂとは直線的な関係を示し、高い相関関係を得ることができる。具体的には、後記の図１の「各加速試験と屋外曝露試験との関係図」で示すように、ｘ軸（日）を加速試験結果とし、ｙ軸（月）を屋外曝露試験結果とした場合、直線的な関係（ｙ＝０．４２４ｘ）が得られる。
【００３０】
工程（３）
工程（３）では、試験に供する金属部材Ｍ２について、前記腐食方法を実施し、金属部材Ｍ２に錆が観察されるまでの時間Ｔ２ａを記録する。
【００３１】
工程（３）においては、試験体としての金属部材Ｍ２に対して同様の腐食試験を実施し、Ｔ２ａを測定する。
【００３２】
工程（４）
工程（４）では、前記相関関係及び前記Ｔ２ａから、金属部材Ｍ２を屋外曝露試験に供した場合に金属部材Ｍ２に錆が観察されるまでの時間Ｔ２ｂを外挿（予測）する。
【００３３】
例えば、前記の相関関係を示すグラフから、横軸としてのＴ２ａに対応する縦を求めることにより、金属部材Ｍ２を屋外曝露試験に供した場合に得られると予想されるＴ２ｂを知ることができる。例えば、Ｔ２ａが３０日であった場合、図１に示すグラフに当てはめると、ｙ＝０．４２４×３０となり、ｙ＝約１２．７ヶ月という結果が得られる。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
【００３５】
実施例１
本発明の加速試験方法を用い、屋外曝露試験との相関関係を求めた。
（１）サンプルの選定
サンプルとして、下記に示す８種類のねじを選んだ。これら８種類のそれぞれについて５つずつ同じサンプルを用いた（８×５＝合計４０個）。
サンプルＡ：鋼製ドリルねじ（ＳＷＣＨ１８Ａ）＋ユニクロ５μｍめっき
サンプルＢ：鋼製ドリルねじ（ＳＷＣＨ１８Ａ）＋ユニクロ１２μｍめっき
サンプルＣ：鋼製ドリルねじ（ＳＷＣＨ１８Ａ）＋ユニクロ２０μｍめっき
サンプルＤ：ステンレス鋼製ドリルねじ（ＳＵＳ４１０）＋パシベート１
サンプルＥ：ステンレス鋼製ドリルねじ（ＳＵＳ４１０）＋パシベート２
サンプルＦ：鋼製六角ボルト（ＳＷＣＨ１０Ｒ）＋３価クロメート５μｍめっき
サンプルＧ：鋼製六角ボルト（ＳＷＣＨ１０Ｒ）＋ユニクロ５μｍめっき
サンプルＨ：鋼製六角ボルト（ＳＷＣＨ１０Ｒ）＋溶融亜鉛２０μｍめっき
（２）加速試験
前記の８種類のサンプルについて、本発明の加速試験方法を実施した。比較のため、従来の塩水噴霧試験及び湿潤繰り返し試験（ＳＡＥ Ｊ２３３４）も実施した。試験用装置としては、塩乾湿複合サイクル試験機「ＩＳＯ−３−ＣＹＬ・Ｒ（スガ試験機株式会社製）」を用いた。
【００３６】
ａ）本発明の加速試験方法
［酸性雨溶液噴霧（５０℃×１６時間）→乾燥（５０℃×８時間）］を１単位とする試験を繰り返した。前記の酸性雨溶液として、０．５ｗｔ％ＮａＣｌ＋０．１ｗｔ％ＣａＣｌ２の水溶液（ｐＨ＝４，０．０００１Ｎ（Ｈ２ＳＯ４））を用いた。圧力は大気圧、雰囲気は空気中とした。噴霧方法は、サンプルを硬質塩化ビニル板（縦１５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚み３ｍｍ）に取り付け、JIS Z 2371と同じ条件で噴霧ノズルを介して上記水溶液を噴霧した。
【００３７】
ｂ）塩水噴霧試験
［塩水噴霧（３５℃×８１６時間）］を実施した。塩水は、３５ｗｔ％ＮａＣｌ水溶液を用いた。圧力は大気圧、雰囲気は空気中とした。噴霧方法は、前記ａ）と同様にした。
【００３８】
ｃ）湿潤繰り返し試験
［酸性雨溶液噴霧（３５℃×８時間）→乾燥（３５℃×１６時間）］を１単位とする試験を繰り返した。前記の酸性雨溶液として、０．５ｗｔ％ＮａＣｌ水溶液（ｐＨ＝３．５，０．００１Ｎ（Ｈ２ＳＯ４＋ＨＮＯ３））を用いた。圧力は大気圧、雰囲気は空気中とした。噴霧方法は、前記ａ）と同様にした。
（３）屋外曝露試験
各サンプルについて、海浜地域での試験を実施した。具体的には、御前崎曝露試験場（日本塗料検査協会）を利用した。試験は、１年３ヶ月にわたり行った。
（４）錆の確認
前記（２）（３）の試験において、各種類のサンプル５つのうち３つについて赤錆が肉眼により観察された時点（試験開始から前記時点までの時間）を測定・記録した。本発明の加速試験の結果と前記（３）の結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0004471897.tif 000002
【００４０】
なお、前記（３）の試験期間中において、８種類のサンプルのうちサンプルＨには赤錆が認められなかった。
（５）相関関係図の作成
前記（４）の結果をプロットし、グラフを作成した。横軸（ｘ軸）を前記（２）の各加速試験結果（日）とし、縦軸（ｙ軸）を屋外曝露試験の結果（月）とした。その結果を図１に示す。
【００４１】
図１の結果からも明らかなように、前記（２）のｂ）ｃ）の各試験では屋外曝露試験との相関性が認められなかった。これ対し、本発明の加速試験は、屋外曝露試験とｙ＝０．４２４ｘという直線的な関係が得られることがわかる。この検量線に基づいて、所定の金属部材について本発明の加速試験結果を当てはめることにより、その金属部材が実際に屋外で曝露された場合の腐食寿命を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】各加速試験と屋外曝露試験との関係を示す図である。
【図１】
0004471897.tif 000003