(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基材(12)の表面の一部を露出させて厚さ１０μｍ〜１mmの絶縁層(14)が形成され、さらに該絶縁層(14)の表面の一部に前記アルミニウム基材(12)よりも電位の貴なる材料で形成された厚さ１０μｍ〜１mmの導電層(15)が設けられ、前記アルミニウム基材(12)と導電層(15)とを短絡させ、無抵抗電流計(8)により前記導電層(15)とアルミニウム基材(12)の露出部(13)との間の腐食電流を検出するものとなされていることを特徴とするアルミニウムの腐食センサ。
【請求項２】
前記露出部(13)は、円形(13)またはスリット状(23a)(23b)(23c)である請求項１に記載のアルミニウムの腐食センサ。
【請求項３】
前記露出部(13)の面積は１〜１０００mm2 、前記導電層の面積は２〜２０００mm2 であり、かつ露出部(13)と導電層(15)の面積比は１：１〜１：１０である請求項１または２に記載のアルミニウムの腐食センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱交換器等の自動車用部品や建築用材料などのアルミニウム製品が使用される環境において腐食程度を把握し、あるいは腐食促進試験における腐食の促進度を把握するアルミニウムの腐食センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述のようなアルミニウム製品の耐食性を詳細に把握するためには、製品の使用環境での曝露試験が不可欠である。しかしながら、実使用環境下での曝露試験結果から耐食性を評価しようとすれば、少なくとも数年の長期にわたる試験期間が必要となる。
【０００３】
そのため、短期間で耐食性を評価すべく、腐食促進環境下に曝露する試験方法が採用されている。例えば、塩水噴霧試験方法（ＪＩＳ  Ｚ２３７１）、キャス試験（ＪＩＳ  Ｈ８６８１）、ＡＳＴＭ  Ｇ８５−８５，Ｍｅｔｈｏｄ  Ｇ４３ＳＷＡＡＴ、特に自動車用部品の試験方法では（財）自動車技術会制定の自動車規格ＪＡＳＯ  Ｍ６０９−９１  自動車用材料腐食試験方法、Ｍ６１０−９２  自動車部品外観腐食試験法などの腐食促進試験方法がある。
【０００４】
また一方、実機を使用環境下あるいは腐食促進環境下に曝露して耐食性を評価するのではなく、腐食センサを用いて使用環境が腐食影響程度を調査し、その結果に基づいて市場における耐食性を評価することも行われている。
【０００５】
このような腐食センサの一つとしてＡＣＭ（アトモスフェリック・コロージョン・モニタ）センサがある。このＡＣＭセンサは、鋼板を基材としてその一部を露出させた状態で絶縁塗料を介して銀含有導電塗料を塗布し、鉄と銀とのカップリング電流、即ち鉄の腐食電流を無抵抗電流計で検出するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ＡＣＭセンサは鉄または鉄合金のように面腐食する材料の試験には適しているが、アルミニウムのように孔食を主体とする腐食に対しては必ずしも市場における耐食性と相関性のある試験結果が得られないという問題点があった。
【０００７】
この発明はこのような技術背景に鑑み、アルミニウムの腐食程度を評価できる腐食センサの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の第１のアルミニウムの腐食センサは、アルミニウム基材(2) に孔(3) が設けられるとともに該孔(3) 以外の部分が厚さ５〜５０μｍの絶縁層(4) に被覆され、かつ前記孔(3) 内に塩化物(6) が充填され、前記アルミニウム基材(2) よりも電位の貴なる材料により形成されて前記孔(3) 内に配置された導電電極(5) を、前記アルミニウム基材(2) に短絡させ、無抵抗電流計(8) により前記導電電極(5) とアルミニウム基材(2) の孔(3) 内露出部との間の腐食電流を検出するものとなされていることを基本要旨とする。
【０００９】
また、第２のアルミニウムの腐食センサは、アルミニウム基材(12)の表面の一部を露出させて厚さ１０μｍ〜１mmの絶縁層(14)が形成され、さらに該絶縁層(14)の表面の一部に前記アルミニウム基材(12)よりも電位の貴なる材料で形成された厚さ１０μｍ〜１mmの導電層(15)が設けられ、前記アルミニウム基材(12)と導電層(15)とを短絡させ、無抵抗電流計(8) により前記導電層(15)とアルミニウム基材(12)の露出部(13)との間の腐食電流を検出するものとなされていること基本要旨とする。
【００１０】
まず、第１の腐食センサについて詳述する。
【００１１】
前記アルミニウム基材(2) は、実機の耐食性を的確に予測するために、実機と同一の材質で形成することが好ましく、その他ＪＩＳ  Ａ１１００以上の純アルミニウムを推奨できる。また、アルミニウム基材(2) の寸法は、５mm×５mm×５mm〜３０mm×３０mm×３０mmが好ましい。上述の下限値より小さくなると、孔(3) を設けて内部に電極(5) を配置し孔(3) 内に塩化物を充填するといった作業がしづらくなる。また上限値以上に大きくしてもセンサの製作においても腐食試験においても格別に有利な点はない。アルミニウム基材(2) の特に好ましい寸法は、１０mm×１０mm×１０mm〜２０mm×２０mm×２０mmである。
【００１２】
前記アルミニウム基材(2) に設ける孔(3) の寸法は、前記アルミニウム基材(2) の寸法や内部に導電電極(5) を配置することを考慮して、口径が１〜１０mmφで深さが２〜２０mmが好ましく、特に口径が２〜５mmφで深さが４〜１０mmが好ましい。さらに、孔(3) の口径と深さの比が１：１〜１：１０の範囲が好ましく、特に１：２〜１：５が好ましい。
【００１３】
前記絶縁層(4) を形成する理由は、アルミニウム基材(2) と貴な導電電極(5) との間の局部短絡を防止し、短絡腐食電流をすべて無抵抗電流計で検出するためである。また、曝露雰囲気からの腐食影響を孔(3) 以外の部分から受けないように、絶縁層(4) は孔(3) を除くアルミニウム基材(2) の全体に形成することが好ましい。そのため、絶縁層(4) の材質は、体積固有抵抗が１０7 Ω・cm以上、特に１０11Ω・cm以上のものが好ましく、具体的にはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、塩化ビニル樹脂等を例示できる。絶縁層(4) の厚さは、５μｍ未満では樹脂の欠陥、ピンホール等によるアルミニウムと貴な導電電極との短絡が問題であり、５０μｍを超えると絶縁層(4) に工数がかかるため５〜５０μｍとする必要があり、特に１０μｍ〜３０μｍが好ましい。絶縁層(4) の形成方法は、ペースト状の絶縁物質の塗着や絶縁フィルムの接着を例示できる。前記絶縁層(4) は孔(3) 以外の部分に孔(3) の内面が露出するように形成するが、内面全体を 露出させても良いし、図１に示すように孔(3) の開口部の周縁にも形成しても良い。
【００１４】
前記導電電極(5) は、孔食電位または自然電位が前記アルミニウム基材(2) よりも３０ｍＶ以上貴であるものを使用する。例えば、基材(2) よりも貴であるアルミニウム、金、銀、白金、パラジウム、カーボンを好適に使用することができる。例えば、熱交換器の耐食性を評価する場合、チューブ用合金またはフィン用合金のうちの電位の卑な方でアルミニウム基材(2) を形成し、電位の貴な方で導電電極(5) を形成すれば、試験結果を実機の腐食形態に近付けることができる。導電電極(5) の寸法は、上述の孔(3) の寸法に基づき０．２〜２mmφが好ましく、特に０．５〜１mmφが好ましい。また、導電電極(5) は先端部以外を絶縁被覆しても良い。
【００１５】
前記孔(3) に充填する塩化物(6) は、ＮａＣｌ、あるいはＮａＣｌを主成分とし、ＡｌＣｌ3 、Ａｌ（ＯＨ）3 の１種または２種を混合した塩化物を使用する。混合塩化物の場合、混合比は１（ＮａＣｌ）：０〜１（ＡｌＣｌ3 ）：０〜１（Ａｌ（ＯＨ）3 ）が好ましい。
【００１６】
次に、第２の腐食センサについて詳述する。
【００１７】
前記アルミニウム基材(12)の材質は、第１の腐食センサと同様に、実機と同一のアルミニウムまたはＪＩＳ  Ａ１１００以上の純アルミニウムを使用する。
【００１８】
また、前記絶縁層(14)の材質は第１の腐食センサの絶縁層(4) と同様の１０7 Ω・cm以上、特に１０11Ω・cm以上の体積固有抵抗を有するものが好ましいが、厚さは、アルミニウム基材(12)と貴な導電層(15)とが絶縁層(14)を介して積層されているため一か所でも欠陥があると短絡してしまうため、第１の腐食センサよりも厚い、１０μｍ〜１mmとする必要があり、特に２０μｍ〜０．５mmが好ましい。また、このような絶縁層(14)は、アルミニウム基材(12)の表面の一部に形成し、一部はアルミニウム基材(12)を露出させて露出部(13)を形成する。また、絶縁層(14)の形成方法は、絶縁ペーストの塗着や絶縁フィルムの接着の他、絶縁物質を接着剤として導電層を貼付けるようにしても良い。
【００１９】
前記露出部(13)の形状は、図３に示す円形(13)や図６に示すスリット状(23a) (23b)(23c) を例示できる。露出部(13)の面積は１mm2 〜１０００mm2 は好まし い。１mm2 未満では腐食電流を十分検出できず、１０００mm2 を超えると露出アルミニウム表面の中で局部電池を形成してしまい、アルミニウム(12)と貴な導電層(15)との間の正しい腐食電流を検出できない。露出部(13)の特に好ましい下限値は２mm2 であり上限値は３００mm2 である。
【００２０】
さらに、前記導電層(15)は前記絶縁層(14)の表面の一部に形成される。形成位置は、図３および図４に示すように露出部(13)が円形の場合は露出部(13)を取り囲むように円形(14)に形成し、図６および図７に示すようにスリット状の露出部(23a)(23b)(23c) の場合は露出部(23a)(23b),(23b)(23c) 間の絶縁層上に帯状(25a)(25b)に形成する。また、前記導電層の材質は、第１の腐食センサにおける導電電極(5) と同じく、孔食電位または自然電位が前記アルミニウム基材よりも３０ｍＶ以上貴であるアルミニウム、または他の金属を使用する。導電層(15)(25a)(25b)の厚さは、１０μｍ未満では無抵抗電流計のリード線接合部で断線しやすく、また１mmを超えると貴な導電層(15)(25a)(25b)のコストが高くなり高価なものになるため１０μｍ〜１mmが好ましい。導電層(15)(25a)(25b)の厚さの特に好ましい下限値２０μｍであり上限値は０．５mmである。また、導電層(15)(25a) (25b)の面積は、２mm2 未満では十分な短絡腐食電流が検出できず２０００mm2  を超えると貴な導電層(15)(25a)(25b)の表面内で局部電池を形成し、正確な腐食電流が検出できないため、２〜２０００mm2 の範囲が好ましい。導電層(15)(25a)(25b)の面積の特に好ましい下限値は４mm2 であり、上限値は６００mm2 である。また、露出部(23a)(23b)(23c) の形状がスリット状であれば導電層(25a)(25b)はスリット間に形成されて複数の平行な帯状となるが、これらの導電層(25a)(25b)の間隔は０．５〜３mmが好ましく、特に１〜２mmが好ましい。また、このような導電層(15)(25a)(25b)の形成方法は、前記絶縁層上に導電フィルムの接着や導電ペーストの塗布、蒸着による導電皮膜の形成、絶縁層を接着材として導電フィルムの接着等を例示できる。
【００２１】
さらに、前記アルミニウム基材(12)(22)の露出部(13)(23a)(23b)(23c) と導電層(15)(25a)(25b)の面積比は、１：１〜１：１０が好ましく、特に１：２〜１：５が好ましい。
【００２２】
この発明のアルミニウムの腐食センサは、アルミニウム製品の使用環境あるいは腐食促進環境における腐食電流を検出し、その大小により腐食の促進性を評価することができる。特に、孔内に塩化物を充填した第１の腐食センサは、特に孔食形態の腐食促進性が大きく、孔食促進性を短時間で評価できる。また、第２の腐食センサは、特に初期の腐食促進性が大きく初期腐食促進性を短時間で評価できる。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
図１に第１の腐食センサの具体例を示す。
【００２４】
前記腐食センサ(1) において、アルミニウム基材(2) は幅２０mm×奥行２０mm×厚さ２０mmのＪＩＳ  Ａ１０５０により形成され、中央に直径４mm×深さ１０mmの孔(3) が形成されている。また、前記アルミニウム基材(2) は外周面全体と孔(3) の開口縁部とにエポキシ樹脂からなる絶縁ペーストが塗布されて厚さ３０μｍの絶縁層(4) が形成され、孔(3) の底部のみが露出している。そして、前記孔(3) 内に、腐食電位が前記アルミニウム基材よりも２５００mV高い金（Ａｕ）からなる線状の導電電極(5) が挿入配置され、孔(3) 内に塩化物(6) として塩化ナトリウムが充填されている。また、前記導電電極(5) はリード線(7) により前記アルミニウム基材(2) に短絡され、無抵抗電流計(8) により導電電極(5) とアルミニウム基材(2) の孔(3) 内露出部との間の腐食電流を検出するようになされている。
【００２５】
次に、前記腐食センサ(1) を用いて、塩水噴霧−乾燥−湿潤のサイクル試験における腐食電流の変化を観察した。サイクル試験は、塩水噴霧ステップにおいて５％塩化ナトリウム水溶液を４０℃で１時間噴霧し、乾燥ステップにおいて５０℃、湿度３０％ＲＨで２時間保持し、湿潤ステップにおいて５０℃、湿度９５％ＲＨで２１時間保持するものとした。このサイクル試験における腐食電流の変化を図２に示す。
【００２６】
図２の結果にもとづき、腐食電流は、乾燥直後に腐食電流が最大となる他、湿潤環境において高い値を持続していることから、湿潤環境において腐食の促進性が大きく、孔食の促進に効果のあることがわかる。
【００２７】
（実施例２）
図３および図４に第２の腐食センサの具体例を示す。
【００２８】
前記腐食センサ(11)において、アルミニウム基材(12)は幅２０mm×奥行２０mm×厚さ１０mmのＪＩＳ  Ａ１０５０により形成されている。また、前記アルミニウム基材(12)は、中央部において直径５mmの円形の露出部(13)を残して外周面全体にアクリル樹脂からなる絶縁ペーストが塗布されて厚さ０．１mmの絶縁層(14)が形成されている。さらに、前記絶縁層上において前記露出部を縁取るようにして金（Ａｕ）ペーストを塗布して厚さ０．０５mm×幅２mmの円形の導電層(15)が形成されている。また、前記導電層(15)はリード線(7) により前記アルミニウム基材(12)に短絡され、無抵抗電流計(8) により導電電極(15)とアルミニウム基材(12)の露出部(13)との間の腐食電流を検出するようになされている。
【００２９】
次に、前記腐食センサ(11)を用いて、実施例１と同じ塩水噴霧−乾燥−湿潤のサイクル試験における腐食電流の変化を観察した。このサイクル試験における腐食電流の変化を図５に示す。
【００３０】
図５の結果にもとづき、腐食電流は、乾燥開始直後と湿潤開始直後に腐食電流がピークとなることから、湿潤環境において腐食の促進性が大きく、初期腐食の促進に適することがわかる。
【００３１】
（実施例３）
図６および図７に、第２の腐食センサの他の例を示す。この腐食センサ(21)は、実施例２の腐食センサ(11)とは露出部および導電層の形状のみが異なり、他の構成は実施例２と同じ構成である。
【００３２】
前記腐食センサ(21)は、アルミニウム基材(22)が絶縁層(24)に被覆されない露出部(23a)(23b)(23c) が、幅１mm×長さ１０mmの３本のスリット状に形成されている。また、導電層(25a)(25b)は、前記露出部(23a)(23b)(23c) の間の絶縁層上に幅２mm×長さ１０mmの帯状に形成されている。また、一方の導電層(25a) とアルミニウム基材(22)とがリード線(7) で短絡されている。
【００３３】
【発明の効果】
以上の次第で、この発明の第１のアルミニウムの腐食センサは、アルミニウム基材に孔が設けられるとともに該孔以外の部分が厚さ５〜５０μｍの絶縁層に被覆され、かつ前記孔内に塩化物が充填され、前記アルミニウム基材よりも電位の貴なる材料により形成されて前記孔内に配置された導電電極を、前記アルミニウム基材に短絡させ、無抵抗電流計により前記導電電極とアルミニウム基材の孔内露出部との間の腐食電流を検出するものとなされているから、アルミニウムの腐食形態である孔食の腐食促進性が大きく、実機を用いることなくアルミニウムの耐食性を短時間で評価できる。
【００３４】
また、この第１の腐食センサにおいて、前記孔の寸法を、口径１〜１０mmφ、深さ２〜２０mmであり、かつ口径と深さの比が１：１〜１：１０に形成する、あるいは前記塩化物として、塩化ナトリウム、あるいは塩化ナトリウムを主成分としＡｌＣｌ3 、Ａｌ（ＯＨ）3 の１種または２種を混合した混合塩化物を用いることにより、より的確に耐食性を評価することができる。
【００３５】
また、第２のアルミニウムの腐食センサは、アルミニウム基材の表面の一部を露出させて厚さ１０μｍ〜１mmの絶縁層が形成され、さらに該絶縁層の表面の一部に前記アルミニウム基材よりも電位の貴なる材料で形成された厚さ１０μｍ〜１mmの導電層が設けられ、前記アルミニウム基材と導電層とを短絡させ、無抵抗電流計により前記導電層とアルミニウム基材の露出部との間の腐食電流を検出するものとなされているから、アルミニウムの初期の腐食促進性が大きく、実機を用いることなくアルミニウムの耐食性を短時間で評価できる。
【００３６】
また、この第２の腐食センサにおいて、前記露出部を円形またはスリット状に形成すること、あるいは前記露出部の面積は１〜１０００mm2 、前記導電層の面積は２〜２０００mm2 であり、かつ露出部と導電層の面積比を１：１〜１：１０に形成することにより、より的確に耐食性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の腐食センサの断面図である。
【図２】腐食促進サイクル試験において、図１の腐食センサにより測定した腐食電流を示すグラフである。
【図３】この発明の第２の腐食センサの一例の斜視図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】腐食促進サイクル試験において、図３の腐食センサにより測定した腐食電流を示すグラフである。
【図６】この発明の第２の腐食センサの他の例の斜視図である。
【図７】図６のVII −VII 線断面図である。
【符号の説明】
1,11,21 …腐食センサ
2,12,22 …アルミニウム基材
3 …孔
13,23a,23b,23c…露出部
4,14,24 …絶縁層
5 …導電電極
15,25a,25b…導電層
6 …塩化物
8 …無抵抗電流計
【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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【図６】
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【図７】
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