(57)【要約】【課題】  金属部材に施された被膜の防食特性の定量的評価を行うことができる防食評価方法を提供すること。【解決手段】  金属部材６に施された被膜８の防食性能を評価する被膜の防食評価方法。外部から被膜８を通して金属部材６に到達する酸素の拡散速度に基づいて被膜８の防食性能を評価する。また、被膜８を有する金属部材６及びこの金属部材６の対極となる対極部材１２を水に浸漬し、測定電源１４の負端子側を金属部材６に電気的に接続し、その正端子側を対極部材１２に電気的に接続し、対極部材１２から被膜８を通して金属部材６に流れる拡散限界電流に基づいて被膜８の防食性能を評価する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材の表面に施された被膜の防食性能を評価する被膜の防食評価方法であって、
外部から前記被膜を通して前記金属部材に到達する酸素の拡散速度に基づいて前記被膜の防食性能を評価することを特徴とする被膜の防食評価方法。
【請求項２】
前記被膜を有する前記金属部材及びこの金属部材の対極となる対極部材を水又は電解質液に浸漬し、前記測定電源の負端子側を前記金属部材に電気的に接続し、前記測定電源の正端子側を前記対極部材に電気的に接続し、前記対極部材から前記被膜を通して前記金属部材に流れる酸素拡散限界電流に基づいて前記被膜の防食性能を評価することを特徴とする請求項１に記載の被膜の防食評価方法。
【請求項３】
前記酸素拡散限界電流に基づいて前記被膜に覆われた前記金属材料の腐食速度を算出し、前記腐食速度に基づいて前記被膜の防食性能を評価することを特徴とする請求項２に記載の被膜の防食評価方法。
【請求項４】
前記金属部材は鉄を主成分とする材料から形成され、前記被膜は前記金属部材に塗布された塗覆装膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被膜の防食評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材の表面に施された被膜の防食性能を評価する防食評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス管、水道管などの埋設管は鋼鉄などから形成され、その外周面に防食被膜が施され、防食被膜として瀝青質系材料、例えばアスファルトなどの被膜（塗覆装膜）が設けられている。このような埋設管を地中に埋設した場合、土壌が電解質として作用して鋼管と電解質（土壌）との間で電流の流れが発生し、この電流の流れによって鋼管に腐食が発生する。防食被覆は鋼管と電解質との間のこのような電流の流れを防止し、これにより、鋼管の腐食を防止する。
【０００３】
防食被覆として瀝青質系材料をいた場合、経年劣化により防食性能が低下することが知られており、防食性能が低下すると、鋼管の腐食の進行が速くなり、鋼管としての寿命も短くなる。
【０００４】
このようなことから、鋼管に施された被膜の防食特性を評価するための防食評価方法として、被膜の電気的絶縁抵抗を測定する方法、即ち測定電源の一方の端子（例えば、正端子）側を鋼管に電気的に接続し、その他方の端子（例えば、負端子）側を被膜の表面に電気的に接続し、この被膜を通して電流を流してその電気的絶縁抵抗を測定する方法が知られている（そのような公知文献は見当たらなかった）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の上述した方法では、被膜を通して電流を流すことによって、その電気的絶縁抵抗を測定することができるが、この電気的絶縁抵抗と鋼管の腐食速度とは強い相関関係がなく、測定した電気的絶縁抵抗を用いて被膜の防食を定量的に評価するのが難しく、被膜の防食評価を定量的に行うことができる評価方法の実現が望まれていた。
【０００６】
本発明の目的は、金属部材に施された被膜の防食特性の定量的評価を行うことができる防食評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の被膜の防食評価方法は、金属部材の表面に施された被膜の防食性能を評価する被膜の防食評価方法であって、
外部から前記被膜を通して前記金属部材に到達する酸素の拡散速度に基づいて前記被膜の防食性能を評価することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の被膜の防食評価方法では、前記被膜を有する前記金属部材及びこの金属部材の対極となる対極部材を水又は電解質液に浸漬し、前記測定電源の負端子側を前記金属部材に電気的に接続し、前記測定電源の正端子側を前記対極部材に電気的に接続し、前記対極部材から前記被膜を通して前記金属部材に流れる酸素拡散限界電流に基づいて前記被膜の防食性能を評価することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の被膜の防食評価方法では、前記酸素拡散限界電流に基づいて前記被膜に覆われた前記金属材料の腐食速度を算出し、前記腐食速度に基づいて前記被膜の防食性能を評価することを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明の請求項４に記載の被膜の防食評価方法では、前記金属部材は鉄を主成分とする材料から形成され、前記被膜は前記金属部材に塗布された塗覆装膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の被膜の防食評価方法によれば、金属部材に施された被膜を通して金属材料に到達する酸素の拡散速度に基づいて被膜の防食性能を評価するので、その防食性能を定量的に評価することができる。被膜が完全であると、外部からの酸素が金属部材に到達せず、その腐食も非常に抑制されるが、被膜が劣化して微細な欠陥が生じると、外部からの酸素が金属部材に到達する。このような状態において、金属部材の表面で酸素消費反応と金属部材の腐食反応が同時に進行し、この腐食の進行は被膜を通して金属部材に到達する酸素の量、即ち酸素拡散速度に強く依存している。従って、この酸素拡散速度に基づいて防食評価することによって、被膜の防食評価を定量的に行うことができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の被膜の防食評価方法によれば、水又は電解質液（例えば、塩化ナトリウム液）に金属部材及び対極部材が浸漬され、測定電源の負端子側が金属部材に接続され、その正端子側が対極電極に接続される。この状態において、測定電源からの電流を流すと、金属部材の表面で上述した酸化消費反応が起こり、流れる電流が大きくなるに伴って酸素消費反応も進み、被膜を通して酸素が充分に供給されるときにはこの関係も維持されるが、酸素が充分に供給されないときにはこの関係が保たれなくなり、この酸素消費反応が更に大きく進行しなくなるときの電流が酸素拡散限界電流であり、この酸素拡散限界電流に基づいて防食評価をすることによって、被膜の防食評価を定量的に行うことができる。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載の被膜の防食評価方法によれば、上述した酸素拡散限界電流を用いることによって、金属部材の腐食速度を算出することができ、この腐食速度に基づいて防食評価をすることによって、被膜の防食評価を定量的に行うことができる。
【００１４】
更に、本発明の請求項４に記載の被膜の防食評価方法によれば、金属部材が鉄を主成分とする材料、例えば鋼鉄、鋳鉄などから形成され、このような材料の金属部材の表面に塗布された塗覆装膜の防食評価を酸素の拡散速度を用いて定量的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う被膜の防食評価方法の一実施例について説明する。図１は、本発明に従う被膜の防食評価方法の一実施例を実施するための測定装置を簡略的に示す図であり、図２は、図１の測定装置により行われる酸素消費反応を説明するための図であり、図３は、図１の測定装置による測定結果の関係を示す図である。
【００１６】
図１において、この測定装置は測定槽２を備え、この測定槽２内に水又は電解質液が充填される。水又は電解質液は中性乃至ほぼ中性に保たれ、電解質液としては例えば塩化ナトリウム液（例えば、１〜３％程度の塩化ナトリウム水溶液）が用いられる。
【００１７】
測定すべき測定体４は、金属部材６と、この金属部材６の表面に設けられた被膜８とを有し、この評価方法では、金属部材６の腐食に大きな影響を与える被膜８の防食評価を後述する如くして行われる。金属部材６は、管状、プレート状などの適宜の形態でよく、その片面又は両面に腐食防止用の被膜８が施される。
【００１８】
金属部材６は、鉄を主成分とする材料、例えば鋼鉄、鋳鉄などから形成され、このような材料から形成されたものである場合、その表面に施された被膜８の防食性能の評価を正確に行うことができる。また、被膜８は、合成樹脂系のもの、瀝青質系のもの（例えば、アスファルトなど）などから形成され、金属部材６の表面に例えば塗装することによって形成される。
【００１９】
このような被膜８は、塗装直後においては完全な塗覆装膜を形成して充分な防食性能が得られるが、例えば、長期にわたって地中に埋設して使用する場合などにおいては経年劣化により被膜８に小さな孔１０が発生し、このような孔１０によって被膜８の防食性能が低下し、このことが原因となって、金属部材６の表面に腐食が起こり得る。
【００２０】
被膜８の防食評価を行う場合、この測定体４とともに対極部材１２が水（又は電解質液）に浸漬される。そして、測定電源１４として直流電源が用いられ、測定電源１４の負端子側がマイナスライン１６を介して測定体４の金属部材６に電気的に接続され、またその正端子側がプラスライン１８を介して対極電極１２に電気的に接続され、対極部材１２が被膜８に対向して配置される。
【００２１】
このような状態において、測定電源１４から負電圧を金属部材６に、その正電圧を対極部材１２に印加すると、水中に含まれる酸素が被膜８の孔１０を通して金属部材６の表面に到達して、次の反応式（１）、
２Ｈ２Ｏ  ＋  Ｏ２  ＋  ２ｅ−  →  ４ＯＨ−        ・・・（１）
の反応が起こり、金属部材６の表面にて上述した酸素消費反応が発生し、その表面電位がより卑となる。
【００２２】
金属部材６の表面に起こる上述した反応は、測定電源１４から金属部材６に流入される電流が大きくなるに伴ってより促進され、被膜８を通して充分な酸素が供給されるときにはこの関係が維持されるが、被膜８を通して酸素が充分に供給されなくなると、電流を大きくしても上記反応式（１）の反応が充分に行われず、上述した関係が維持されなくなる。そして、金属部材６に流入させる電流を更に大きくすると、金属部材６の表面では上記反応式（１）の反応から次の反応式（２）、
２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  →  Ｈ２        ・・・（２）
の反応に移行する。
【００２３】
金属部材６の表面で発生する上述した酸素消費反応について、金属部材６に流入される電流（電流密度）（常用対数で表示する）と金属部材６の表面電位との関係を示すと、図３に示す通りとなる。図３において、曲線Ａは、被膜８の防食性能が高い場合における電流密度と表面電位との関係を示し、曲線Ｂは、被膜８の防食性能が低い（例えば、被膜に経年劣化が生じた）場合における電流密度と表面電位との関係を示している。被膜８の防食性能が高い（換言すると、被膜８に孔１０がほとんどない）場合、被膜８を通して金属部材６の表面に到達する酸素量が少なく、即ち酸素拡散速度は小さくなり、このことに起因して、金属部材６に流入させる電流が小さい段階にて、被膜８を通して酸素が金属部材６の表面に充分に供給されなくなり、これによって、曲線Ａ（所謂、分極曲線）の傾きが大きくなるように変化して垂直になり、その後その傾きが小さくなるように変化する。曲線Ａにおいて垂直になる垂直部分ａに対応する電流密度が酸素拡散限界電流であり、この酸素拡散限界電流は被膜８の防食性能が高いときには小さくなる。
【００２４】
これに対して、被膜８の防食性能が低い（換言すると、被膜８に孔１０が多く存在する）場合、被膜８を通して金属部材６の表面に到達する酸素量が多く、即ち酸素拡散速度は大きくなり、このことに起因して、金属部材６に流入させる電流が大きくなった段階で、被膜８を通して酸素が金属部材６の表面に充分に供給されなくなり、これによって、電流密度が大きくなって曲線Ｂの傾きが変化して垂直になり、その後その傾きが小さくなるように変化し、曲線Ｂの垂直部分ｂの酸素拡散限界電流が大きくなる。尚、図３の曲線Ａ，Ｂにおいて、酸素拡散限界電流を境に、これよりも電流密度が小さい領域（図３において左側領域）では、金属部材６に充分な酸素が供給されて上記反応式（１）の反応が主に行われる領域であり、また酸素拡散限界電流よりも電流密度が大きい領域（図３において右側領域）では、金属部材６に充分な酸素が供給されなくなって上記反応式（２）の反応が主に行われるようになる。
【００２５】
このように被膜８の防食性能と被膜８を通して供給される酸素の供給量、即ち酸素拡散速度とは相関関係が非常に強く、この酸素拡散速度に基づいて被膜８の防食性能を定量的に評価することができる。また、この酸素拡散速度と酸素拡散限界電流とは非常に密接な相関関係にあり、従って、この酸素拡散限界電流を計測し、その計測結果に基づいても被膜８の防食性能を定量的に評価することができる。
【００２６】
このように酸素拡散限界電流を計測すると、この酸素拡散限界電流を用いて金属部材６の腐食速度を次のようにして演算することができ、この腐食速度に基づいても被膜８の防食性能を定量的に評価することができる。即ち、電流の流出に伴う金属部材６の溶出量（腐食量）は、電気量（電流×時間）に比例し、また同一の電気量によって溶出する量は、その金属材料の化学当量（原子量／原子価）に比例する。このようなことから、金属部材６の腐食量Ｗ（ｇ）は、次の計算式（３）、
Ｗ＝ｋ×Ｉ×ｔ            ・・・（３）
ｋ＝｛（原子量／原子価）／９６５００（ｇ／Ａ・ｓ又はｇ／Ｃ）
Ｉ：電流（Ａ）
ｔ：時間（ｓ）
となる。この計算式（３）において、電流として酸素拡散限界電流を用い、また時間として１年の時間（６０×６０×２４×３６５）（ｓ）を用いることによって、一年当たりの腐食量Ｗｙ（ｇ）を演算することができる。そして、この腐食量Ｗｙ（ｇ）を金属部材６の材料の比重で除算することによって、一年当たりの金属部材６の腐食量、即ち腐食速度を算出することができる。このように算出された金属部材６の腐食速度は、酸素拡散限界電流と非常に密接な相関関係にあり、従って、算出した上記腐食速度に基づいても被膜８の防食性能を定量的に評価することができる。
【００２７】
以上、本発明に従う被膜の防食評価方法の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に従う被膜の防食評価方法の一実施例を実施するための測定装置を簡略的に示す図。
【図２】図１の測定装置により行われる酸素消費反応を説明するための図。
【図３】図１の測定装置による測定結果の関係を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
２  測定槽
４  測定体
６  金属部材
８  被膜
１０  孔
１２  対極部材
１４  測定電源
【図１】
2007271501.tif 000003
【図２】
2007271501.tif 000004
【図３】
2007271501.tif 000005