(57)【要約】【課題】大気中で用いる金属材料の試験に試験方法および試験装置を提供する。【解決手段】試験装置１０は、水溶液中で試験対象となる金属材料を一定の電圧で電気分解する際の電流を測定し、電流が規定値以上に低下したと測定された場合に、電気分解を停止することで、金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液１０１を作製する。そして、試験装置１０は、金属材料の電気化学的試験を行う際に、作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象となる金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら前記金属材料の電気化学的試験を行う試験ステップを含むことを特徴とする試験方法。
【請求項２】
水溶液中で前記金属材料を電気分解し、前記金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する作製ステップをさらに含み、
前記試験ステップは、前記作製ステップによって作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら前記金属材料の電気化学的試験を行うことを特徴とする請求項１に記載の試験方法。
【請求項３】
水溶液中で前記金属材料を一定の電圧で電気分解する際の電流を測定する測定ステップと、
前記測定ステップによって電流が規定値以下に低下したと測定された場合に、電気分解を停止することで、前記金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する作製ステップとをさらに含み、
前記試験ステップは、前記作製ステップによって作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら前記金属材料の電気化学的試験を行うことを特徴とする請求項１に記載の試験方法。
【請求項４】
水溶液中で前記金属材料を一定の電流で電気分解する際の電圧を測定する測定ステップと、
前記測定ステップによって電圧が規定値以上に上昇したと測定された場合に、電気分解を停止することで、前記金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する作製ステップとをさらに含み、
前記試験ステップは、前記作製ステップによって作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら前記金属材料の電気化学的試験を行うことを特徴とする請求項１に記載の試験方法。
【請求項５】
水溶液に前記金属材料が腐食した際に生じる金属イオンと同じ金属イオンを生じる金属塩を添加することで、前記金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する作製ステップをさらに含み、
前記試験ステップは、前記作製ステップによって作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら前記金属材料の電気化学的試験を行うことを特徴とする請求項１に記載の試験方法。
【請求項６】
水溶液中で試験対象となる金属材料を一定の電圧で電気分解する際の電流を測定する測定部と、
前記測定部によって電流が規定値以上に低下したと測定された場合に、電気分解を停止することで、前記金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する作製部と、
前記金属材料の電気化学的試験を行う際に、前記作製部によって作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングするバブラと、
を備えたことを特徴とする試験装置。
【請求項７】
水溶液中で試験対象となる金属材料を一定の電流で電気分解する際の電圧を測定する測定部と、
前記測定部によって電圧が規定値以上に上昇したと測定された場合に、電気分解を停止することで、前記金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する作製部と、
前記金属材料の電気化学的試験を行う際に、前記作製部によって作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングするバブラと、
を備えたことを特徴とする試験装置。
【請求項８】
水溶液に試験対象となる金属材料が腐食した際に生じる金属イオンと同じ金属イオンを生じる金属塩を添加することで、前記金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する作製部と、
前記金属材料の電気化学的試験を行う際に、前記作製部によって作製された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングするバブラと、
を備えたことを特徴とする試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験方法および試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料は腐食して強度や機能が低下・消失するため、使用する際には様々な試験が行われ、金属材料の腐食試験として、実環境を模擬した条件下に材料を設置し、既定の時間経過後に腐食量や物性の評価を行う方法がある。
【０００３】
例えば、実環境を模擬した条件下に材料を設置して腐食量や物性の評価を行う方法として、塩水噴霧試験（例えば、非特許文献１）や複合サイクル試験（例えば、非特許文献２）のように塩分の飛来する地域の環境を模擬した試験が行われ、規定の時間経過後に腐食量や残存強度・機能等を確認する試験が知られている。
【０００４】
また、金属材料の腐食試験として、試験対象の金属を様々な水溶液に浸漬し、対象金属の電気化学的な測定を行う方法も知られている。このような電気化学測定を行い、金属材料の電気化学的な特性や腐食メカニズムを詳細に明らかにすることで金属材料の信頼性の確認・向上や新たな金属材料の開発に貢献している。例えば、金属材料の電気化学測定方法として、試験対象の金属と照合電極を様々な水溶液に浸漬し、対象金属の標準電極電位や分極曲線、腐食電位・腐食電流密度等が測定・算出する方法が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１「塩水噴霧試験方法」
【非特許文献２】ＪＩＳ  Ｈ  ８５０２「めっきの耐食性試験方法」
【非特許文献３】「防錆技術学校教科書  基礎課程」、一般社団法人日本防錆技術協会、p.48-49
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した対象金属を電気化学的に測定する技術では、水溶液中で測定を行うために大気中での腐食と異なる挙動を示し、実環境を反映した結果が得られないという問題があった。つまり、従来の電気化学的試験では、水溶液中で行うため、大気中での実際の腐食とは異なる点が多く、大気中で用いる金属材料の試験には適していない場合がある。例えば、大気腐食においても亜鉛を腐食させた場合、鉄と比較して腐食速度は経験的には１／１０〜１／１００であると言われている。しかし、鉄と亜鉛の電気化学測定を行い、腐食電流密度を算出すると亜鉛と鉄でそれほど大きな違いは生じない。
【０００７】
このように電気化学測定の結果と大気中腐食の挙動との違いが生じる主な原因として、金属表面に薄い腐食被膜がすぐに形成されない点、金属表面直近の金属イオン濃度が金属の水酸化物を生じる濃度となっていない点、および、酸素が連続的に金属表面に供給されていない点が考えられる。例えば、大気中では亜鉛の表面にはすぐに水酸化亜鉛などの腐食生成物が生じるが、水溶液中では、溶液中での電気化学測定では亜鉛の腐食生成物は生成されない、もしくは、かなり長時間の試験を行わないと生じないため、電気化学測定の結果と大気中腐食の挙動との違いが生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の試験方法は、試験対象となる金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら前記金属材料の電気化学的試験を行う試験ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大気中で用いる金属材料の試験に適した電気化学的試験を実施することができ、金属材料の使用前にその大気中での寿命等を推定することが容易となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第一の実施の形態に係る試験装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、亜鉛を電気分解し、金属イオンを水溶液中に溶出させる様子を示す図である。
【図３】図３は、亜鉛上に金属水酸化物が析出して被膜を生成する様子を示す図である。
【図４】図４は、電気化学測定を行う様子を示す図である。
【図５】図５は、金属粉末を高濃度に含む塗料で塗装した金属試験片を説明する図である。
【図６】図６は、電気分解する際の電流測定処理について説明する図である。
【図７】図７は、第一の実施の形態に係る試験装置における制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第二の実施の形態に係る試験装置における制御部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願に係る試験方法および試験装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本願に係る試験方法および試験装置が限定されるものではない。
【００１２】
［第一の実施の形態］
以下の本実施の形態では、金属の例として亜鉛を用いて説明するが、他の金属であっても適用可能である。特に、金属表面に耐食性の腐食生成物の被膜を形成する金属（例えばチタン、アルミニウム、ジルコニウム、アルミニウム、クロム、亜鉛、鉛）やそれらを含む合金であれば亜鉛以外の金属であっても本実施の形態では好適に用いられる。
【００１３】
また、これらの金属を高濃度に含む複合材料であっても好適に用いられる。例えば、ジンクリッチペイントは亜鉛を高濃度に含む塗料であるが、電気化学的な犠牲防食効果により基材を腐食より守る塗料である。本実施の形態に係る試験方法は、ジンクリッチペイントにより塗装した鋼材の評価にも好適に用いられる。また、本実施の形態に係る試験方法で用いられる水溶液は、３％ＮａＣｌ水溶液（ここで「％」は、「重量％」を指す）を用いて説明を行うが、他の水溶液を用いても本実施の形態に係る試験方法は適用可能である。例えば、海水や人工海水などを用いても本実施の形態に係る試験方法は好適に用いられる。
【００１４】
［試験装置の構成］
図１は、第一の実施の形態に係る試験装置１０の構成を示す図である。図１に示す試験装置１０は、測定部２０、制御部３０、バブラ４０、亜鉛５０、参照電極６０、対極７０、撹拌子８０、スターラ９０および水溶液１０１を有する。
【００１５】
試験装置１０は、試験対象となる金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら金属材料の電気化学的試験を行うことができる装置である。
【００１６】
測定部２０は、水溶液中で金属材料を一定の電圧で電気分解する際の電流を測定する。また、測定部２０は、水溶液中で試験対象となる金属材料を一定の電流で電気分解する際の電圧を測定してもよい。測定部２０は、例えば、ポテンショスタットやガルバノスタット等であり、一定の電圧を印加しながら電流を測定したり、一定の電流を流しながら電圧を測定したりする。また、測定部２０は、測定した電流値または電圧値を制御部３０に通知する。
【００１７】
制御部３０は、測定部２０によって電流が規定値以下に低下したと測定された場合に、電気分解を停止することで、金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液を作製する。例えば、制御部３０は、パーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータであって、測定部２０によって測定された電流が電気分解初期に測定された電流の１／３以下に低下したと測定されたところで電気分解を停止するプログラムが組み込まれている。
【００１８】
なお、制御部３０は、測定部２０によって電圧が規定値以上に上昇したと測定された場合に、電気分解を停止するようにしてもよい。例えば、制御部３０は、測定部２０によって測定される電圧が電気分解初期に測定された電圧の３倍になったところで電気分解を停止して、自動的に水溶液１０１が作製するようにしてもよい。
【００１９】
バブラ４０は、金属材料の電気化学的試験を行う際に、水溶液１０１中において、空気または酸素を含む気体をバブリングする。なお、バブリング条件の例としては、５００ｍＬの液量に対して１００ｍＬ／ｍｉｎ以上のガス流量で酸素を供給する。また、測定の際に溶液内の酸素が飽和溶解度値に達していることが望ましいので測定の少なくとも２０分前からバブリングを行っておくことが望ましい。
【００２０】
亜鉛５０は、試験対象となる金属材料である。また、亜鉛５０は、アノード電極として作用し、対極７０は、カソード電極として作用する。この際、亜鉛５０と対極７０との電位差が生じ、これにより、亜鉛５０と対極７０との間に、カップリング電流が流れる。また、参照電極６０は、水溶液１０１中に浸漬されており、亜鉛５０の電位を測る際に基準となる電極である。
【００２１】
撹拌子８０は、水溶液１０１の容器の底部に設置され、スターラ９０によって駆動される。スターラ９０は、撹拌子８０を駆動して水溶液１０１を撹拌する。水溶液１０１は、試験対象となる金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液である。
【００２２】
［試験方法の流れ］
ここで、図２〜図４を用いて、本実施の形態に係る試験方法の流れを説明する。まず、試験装置１０は、試験対象の対象金属を電気分解し、金属イオンを水溶液中に溶出させる。例えば、図２に例示するように、対象金属が亜鉛５０である場合を例にして説明すると、試験装置１０では、３％ＮａＣｌ水溶液中において電源を用いて亜鉛試料をアノードとして電気分解すると、陽極では亜鉛５０が腐食して亜鉛イオンが水溶液中に放出される。
【００２３】
そして、電気分解を継続すると、対象金属の金属イオン濃度が高くなり、金属イオンと水酸化物イオンの濃度積が金属水酸化物の溶解度積を上回って対象金属上に金属水酸化物が析出し被膜を形成する。ここで、被膜が形成されたら電気分解を停止することで、金属イオンがそのｐＨにおける飽和状態となった水溶液１０１が得られるとともに、金属水酸化物の被膜が付いた試料（図３の例では、亜鉛試料１０２）が得られる。
【００２４】
つまり、図３に例示するように、試験装置１０では、時間経過とともに、水溶液中の亜鉛イオン濃度が高くなるので、亜鉛イオンと水酸化物イオンの濃度積が水酸化亜鉛の溶解度積を上回り、アノードである亜鉛５０の表面に水酸化亜鉛が析出しはじめたところで電気分解を停止し水溶液１０１が作製される。
【００２５】
この時、亜鉛５０の表面近傍の亜鉛イオン濃度が高いため、溶液全体が十分な亜鉛イオンになる前に水酸化亜鉛が析出し始めることがある。それを防ぐために水溶液を撹拌しながら電気分解を実施し水溶液１０１を作製する。そして、図４に例示するように、水溶液が作製された後、対象金属上に金属水酸化物被膜が形成されて水溶液は対象金属の金属イオンがそのｐＨにおける飽和状態で、電気化学測定を実施する。なお、対象金属に水酸化物ができる様子を測定・観察したい場合は、水溶液はそのままで、対象金属を新品に交換して測定するとよい。
【００２６】
［金属塩の添加による水溶液の作製］
また、上記した電気分解以外の方法として、水溶液に金属材料が腐食した際に生じる金属イオンと同じ金属イオンを生じる金属塩を添加することで、金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液１０１’を作製してもよい。例えば、３％ＮａＣｌ水溶液に亜鉛イオンと水酸化物イオンの濃度積が水酸化亜鉛の溶解度積と等しくなるような量の塩化亜鉛を添加して、水溶液１０１’を作製する。水酸化亜鉛を用いると水溶液のｐＨが変化して弱アルカリ性となるため塩化亜鉛を用いる。塩化亜鉛も過剰に用いると水溶液が弱酸性となるため、水酸化亜鉛の溶解度積から計算して適切な量を添加する必要がある。
【００２７】
例えば、水酸化亜鉛の場合はＫｓｐ＝１．２×１０−１７であるので、ｐＨ７の３％ＮａＣｌ溶液の場合、［Ｚｎ２＋］［ＯＨ−］２＝１．２×１０−１７、［ＯＨ−］＝１０−７から［Ｚｎ２＋］＝１．２×１０−３ｍｏｌ／Ｌとなるように塩化亜鉛を添加すればよい。水溶液の体積が０．１Ｌであれば１．２×１０−４ｍｏｌのＺｎＣｌ２を添加すればよいためＺｎＣｌ２のモル質量１３６．３１５ｇ／ｍｏｌをかけて１３６．３１５×１．２×１０−４＝０．０１６４ｇのＺｎＣｌ２を投入すればよい。
【００２８】
［電気化学的測定］
次に、この水溶液１０１もしくは１０１’を用いての電気化学的測定について説明する。水溶液１０１を作製した後に電気化学測定を行う場合、図４のように、亜鉛試料１０２は、水酸化亜鉛が付着した状態である。水酸化亜鉛が付着した状態の亜鉛５０の測定が行いたければそのまま試験に用いてよい。また、水酸化亜鉛の保護被膜が形成される過程を測定したい場合は亜鉛試料を新品（腐食生成物の生じていない試料）に交換してから測定するとよい。
【００２９】
また、水溶液１０１’を作製後に電気化学測定を行う場合は亜鉛試料に水酸化亜鉛が付着していないため、水酸化亜鉛の保護被膜が形成される過程を測定する場合に適しているが、水酸化亜鉛が付着した状態の亜鉛５０の測定が行いたければ、水溶液１０１を作製する際と同様に亜鉛をアノードとして電気分解を実施することで、水酸化亜鉛が付着した状態の亜鉛試料（亜鉛試料１０２’）を得ることができるので、すぐに水酸化亜鉛が付着した状態の亜鉛の測定を行うこともできる。
【００３０】
続いて、水溶液１０１、１０１’を用いて水酸化亜鉛が付着した状態の亜鉛の電気化学測定を実施する場合について説明する。ここでは水溶液１０１および水溶液１０１作製の過程でできた亜鉛試料表面に水酸化亜鉛が付着した亜鉛試料１０２の組み合わせ、もしくは水溶液１０１’および水溶液１０１’作製後に電気分解により亜鉛試料表面に水酸化亜鉛を付着させた亜鉛試料１０２’の組み合わせを用いる。
【００３１】
これらの亜鉛試料１０２および１０２’の表面には水酸化亜鉛の被膜が形成されており、それが腐食を抑制するため、例えば分極測定などを実施した場合には算出される腐食電流密度は低い値となる。分極測定を実施する場合にはカソード分極曲線測定用とアノード分極曲線測定用の試料は同一の試料を使わず、それぞれ別の試料を使用することが望ましい。
【００３２】
一方、本実施の形態に係る試験方法のような操作を行わずに、３％ＮａＣｌ水溶液中で水酸化亜鉛が付着していない状態で分極測定を実施した場合、水溶液中の亜鉛イオン濃度が低いため、水酸化亜鉛が析出しないので、亜鉛５０が腐食しやすい状態での測定となる。例えば、分極測定などを実施した場合には算出される腐食電流密度は高い値となる。実際の大気中での腐食において、一般的な環境では水が介在した腐食である湿食が問題となるが、この場合、金属表面には薄い水の膜が形成されている。
【００３３】
しかし、水の体積はわずかなので亜鉛が腐食して亜鉛イオンが水中に出ただけで亜鉛イオン濃度は高くなり、すぐに水酸化物イオンと結合して水酸化亜鉛の被膜が形成され、腐食が抑制される。なお、大気中試験ですぐに形成される被膜の厚みは約数μm程度であり、その後の膜厚の変化は塩化物イオンの有無や風雨の影響により変わり最終的な膜厚は数μｍ〜数百μmと幅広い範囲となる。塩化物イオンが無い場合には薄くて緻密な膜に、塩化物が存在すると比較的厚くポーラスな被膜となる。電気分解の場合も塩化ナトリウム溶液であれば最終的な厚みは数百μm程度になる。
【００３４】
このように、実際の大気中での腐食に近いのは本実施の形態に係る試験方法であることがわかる。例えば、実際の大気中での腐食速度を鉄と亜鉛で比較すると亜鉛の腐食速度は１／１０〜１／１００程度で、１桁以上違うことが経験的に知られているが、本実施の形態の試験方法を用いない電気化学測定においては、腐食電流密度は鉄よりやや亜鉛が低い程度で大気中の腐食速度ほど大きな違いは観察されない。
【００３５】
従来は、金属の腐食生成物の被膜がある状態での電気化学測定を行うためには、水溶液中（例えば海水や３％ＮａＣｌ水溶液）に亜鉛を長期間（例えば、数か月程度）浸漬してから試験を行っていたが、本実施の形態に係る試験方法を用いると、短時間で金属水酸化物の溶解度積とほぼ等しい溶液（そのｐＨにおける金属イオンの飽和溶液）および腐食生成物の被膜が形成された試料が作製できるため、短時間（例えば、１００ｍＶで分極した場合に数日程度）で腐食生成物被膜により腐食が抑制された状態の試料および溶液を再現して電気化学測定を行うことができる。
【００３６】
また、水酸化物イオンと金属イオンの濃度積が金属水酸化物の溶解度積とほぼ等しい溶液（そのｐＨにおける金属イオンの飽和溶液）が得られるため、この溶液を用いて新品の亜鉛試料（腐食生成物の生じていない試料）を測定すれば、すぐに腐食生成物の被膜が形成されはじめるため、短時間で腐食生成物被膜の生成過程を測定することも可能となる。
【００３７】
また、本実施の形態に係る試験方法では、電気化学測定時には水溶液中に常に空気（もしくは酸素を含む気体）をバブリングする。これは実際の大気中での腐食においては薄い水膜中で腐食が進行するため酸素濃度は常に飽和濃度もしくはそれに近い値であるため、それに近づけるためである。空気（もしくは酸素を含む気体）をバブリングせずに電気化学測定を実施すると水溶液中の酸素が消費された後は酸素の液中での拡散による酸素供給が律速となり、大気腐食と整合性が得られない実験結果となる可能性が高まる。
【００３８】
バブリング条件の例としては５００ｍＬの液量に対して１００ｍＬ／ｍｉｎ以上のガス流量で酸素を供給する。測定の際に溶液内の酸素が飽和溶解度値に達していることが望ましいので測定の少なくとも２０分前からバブリングを行っておくことが望ましい。また、測定時には溶液内が均一な酸素濃度となっていることが望ましいので、バブリングと共にマグネチックスターラにより常に攪拌されている状態とする。
【００３９】
［金属粉末を高濃度に含む塗料で塗装した金属試験片の測定］
次に、金属粉末を高濃度に含む塗料で塗装した金属試験片を測定する場合について述べる。例えば、リード線を接続したＳＳ４００鋼板にジンクリッチペイントを塗装した試料を作製して電気化学測定を行い、分極測定を行って腐食電流密度を測定することで、実環境におけるジンクリッチペイントの寿命が亜鉛めっきと比較して長いか短いか、等を推定することが可能になる。
【００４０】
この時、例えば、図５に例示するように、リード線はＳＳ４００に接続してからＳＳ４００にジンクリッチペイントを塗装するとよい。ジンクリッチペイントは導電性であるが抵抗はかなり大きく、さらに、ジンクリッチペイントが腐食しはじめるとリード線と試料間の導電性がより低下するため、リード線は被塗装基材に接続してから塗装を行うことが望ましい。
【００４１】
［水溶液の自動作製］
次に、水溶液１０１を自動的に作製する方法および装置について説明する。試験装置１０には、測定部２０としてポテンショスタットやガルバノスタットが利用されているが、これらを用いると、一定の電圧を印加しながら電流を測定したり、一定の電流を流しながら電圧を測定したりすることが可能である。
【００４２】
例えば、試験装置１０は、対象金属である亜鉛５０をアノードとして電気分解を行った場合、腐食生成物の被膜が生成されるとそれが抵抗となるため、一定の電圧を印加しながら電流を測定すれば金属イオン濃度が高くなり、腐食生成物の被膜が生成されるに従い、抵抗が大きくなるため電流値が低下する。
【００４３】
このため、例えば、図６の（１）に例示するように、試験装置１０は、測定される電流が電気分解初期に測定された電流の１／３になったところで電気分解を停止することで、自動的に水溶液１０１が作製できる。もしくは、試験装置１０は、測定される電流が電気分解初期に測定された電流の１／３になった後に電流値の変化がほとんど生じなくなったところで電気分解を停止してもよい。
【００４４】
また、一定の電流を流しながら電圧を測定すれば金属イオン濃度が高くなり、腐食生成物の被膜が生成されるに従い、抵抗が大きくなるため電圧が上昇する。そのため、例えば、図６の（２）に例示するように、試験装置１０は、測定される電圧が電気分解初期に測定された電圧の３倍になったところで電気分解を停止することでも、自動的に水溶液１０１が作製できる。もしくは測定される電圧が電気分解初期に測定された電圧の３倍になった後に電圧の変化がほとんど生じなくなったところで電気分解を停止してもよい。
【００４５】
［添加する金属塩量の自動計算］
次に、水溶液１０１’を簡易に作製するために、制御部３０が添加する金属塩量を計算する場合について説明する。ここで、制御部３０の構成例について、図７を用いて説明する。図７に示すように、制御部３０は、記憶部３１、入力部３２、計算部３３および出力部３４を有する。
【００４６】
記憶部３１は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの記憶装置であって、各種の腐食生成物の溶解度積や金属塩のモル質量を記憶する。入力部３２は、キーボードやマウス等の入力装置であって、水溶液の体積およびｐＨの入力を受け付ける。
【００４７】
計算部３３は、入力部３２に水溶液の体積およびｐＨが入力されることより、入力されたｐＨにおいて、その金属酸化物の溶解度積と等しくなる金属イオン濃度から添加する金属塩量を計算する。出力部３４は、計算部３３によって計算された金属塩の添加量を表示する。
【００４８】
例えば、亜鉛を３％ＮａＣｌ溶液中で試験する場合には、腐食生成物として析出するのは水酸化亜鉛であることから、金属塩としては塩化亜鉛を用いればよい。水酸化亜鉛を用いると水溶液のｐＨが変化して弱アルカリ性となるため塩化亜鉛を用いる。塩化亜鉛も過剰に用いると水溶液が弱酸性となるため、水酸化亜鉛の溶解度積から計算して適切な量を添加する必要がある。
【００４９】
また、例えば、水酸化亜鉛の場合は、Ｋｓｐ＝１．２×１０−１７モル質量１３６．３１５ｇ／ｍｏｌである。次に、入力部３２に水溶液の体積とｐＨを入力する。ここでは１００ｍＬ、ｐＨ７とする。ｐＨ７の場合には、水酸化亜鉛の溶解度積と等しくなる亜鉛イオン濃度を計算すると、Ｋｓｐ＝［Ｚｎ２＋］［ＯＨ−］２＝１．２×１０−１７、［ＯＨ−］＝１０−７から、［Ｚｎ２＋］＝１．２×１０−３ｍｏｌ／Ｌとなる塩化亜鉛を添加すればよい。水溶液の体積が１００ｍＬであれば１．２×１０−３ｍｏｌ／Ｌ×０．１Ｌ＝１．２×１０−４ｍｏｌのＺｎＣｌ２を添加すればよいため、ＺｎＣｌ２のモル質量１３６．３１５ｇ／ｍｏｌをかけて１３６．３１５×１．２×１０−４＝０．０１６４ｇのＺｎＣｌ２を投入すればよい。このように計算された塩化亜鉛の添加量を計算結果として、出力部３４に表示する。
【００５０】
また、記憶部３１に様々な金属の腐食生成物の溶解度積や各種金属塩のモル質量を登録しておき、水溶液の体積およびｐＨを入力して計算を実行することで、自動的に適切な量の金属塩の添加量が算出され、水溶液１０１’を容易に作製することができる。
【００５１】
［第一の実施の形態の効果］
このように、第一の実施の形態に係る試験方法では、試験対象となる金属材料の金属イオン濃度が該金属材料の水酸化物を生じる濃度に調整された水溶液中において、空気または酸素を含む気体をバブリングしながら金属材料の電気化学的試験を行う。このため、大気中で用いる金属材料の試験に適した電気化学的試験を実施することができ、金属材料の使用前にその大気中での寿命等を推定することが容易となる。
【００５２】
つまり、第一の実施の形態に係る試験方法では、溶液中における試験対象金属近傍の環境を大気雰囲気下の状態に近い状況に保ちながら電気化学的な計測ができるため、実環境に近い状態で腐食電流値等の反応速度に関する情報を求めることができ、短時間の測定により実環境下での劣化挙動の推定や寿命予測が可能となる。
【００５３】
［第二の実施の形態］
上記の第一の実施の形態において、金属酸化物の溶解度積と等しくなる金属イオン濃度を計算する場合について説明したが、計算された金属イオン濃度に基づいて、そのような金属イオン濃度となる電気分解の条件を算出し、測定部（ポテンシャルスタットもしくはガルバノスタット）に送信してもよい。
【００５４】
図８は、第二の実施の形態に係る試験装置における制御部３０Ａの構成を示すブロック図である。図８に示すように、制御部３０Ａは、図７の制御部３０と比較して、算出部３５および送信部３６をさらに有する点が異なる。
【００５５】
算出部３５は、計算部３３により計算された、金属水酸化物の溶解度積と等しくなる金属イオン濃度に基づいて、そのような金属イオン濃度となる電気分解の条件を算出し、算出した電気分解の条件を送信部３６に通知する。例えば、算出部３５は、金属イオン濃度の値を用いて、所定の算出式で電気分解の条件を算出する。また、算出部３５は、金属イオン濃度の値と電気分解の条件とが対応付けられたテーブルが事前に有し、該テーブルを用いて、金属イオン濃度の値から電気分解の条件を求めてもよい。なお、ここで、電気分解の条件とは、例えば、電圧値、電流値、電圧が初期値の何分の１であるか、または、電流が初期値の何分の１であるか等である。
【００５６】
送信部３６は、算出部３５によって算出された電気分解の条件を測定部（ポテンシャルスタットもしくはガルバノスタット）２０に送信する。そして、測定部２０は、電気分解の条件を送信部３６から受信すると、該電気分解の条件を設定する。これにより、試験装置は、設定された電気分解の条件を満たした場合に、電気分解を停止することとする。
【００５７】
このように、第二の実施の形態に係る試験方法では、計算された金属イオン濃度に基づいて、そのような金属イオン濃度となる電気分解の条件を算出するため、電気分解の条件を自動で設定することができ、電気化学的試験をより容易に実施することが可能である。
【００５８】
以上、本発明をいくつかの実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５９】
また、本実施の形態において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００６０】
また、本実施の形態で説明した試験装置における制御部３０、３０Ａの処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  試験装置
２０  測定部
３０、３０Ａ  制御部
３１  記憶部
３２  入力部
３３  計算部
３４  出力部
３５  算出部
３６  送信部
４０  バブラ
５０  亜鉛
６０  参照電極
７０  対極
８０  撹拌子
９０  スターラ
【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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【図８】
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