(57)【要約】【課題】非破壊にて防食皮膜の特性を評価できる防食皮膜の検査方法と検査装置を提供する。【解決手段】金属基材の表面に形成された防食皮膜の特性を検査する防食皮膜の検査方法である。この方法では、標準試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（基準データ）として設定する。次に、検査対象試料Sの防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（計測データ）として計測して、この計測データと基準データとから両試料の防食皮膜の色差を検出する。そして、この色差が所定の閾値以下か否かにより、検査対象試料Sの防食皮膜の特性判定を行う。【選択図】図１
2009063447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材の表面に形成された防食皮膜の特性を検査する防食皮膜の検査方法であって、
標準試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（基準データ）として設定する過程と、
検査対象試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（計測データ）として計測して、この計測データと基準データとから両試料の防食皮膜の色差を検出する過程と、
この色差が所定の閾値以下か否かにより、検査対象試料の防食皮膜の特性判定を行う過程とを備えることを特徴とする防食皮膜の検査方法。
【請求項２】
金属基材がマグネシウム合金またはマグネシウムからなることを特徴とする請求項1に記載の防食皮膜の検査方法。
【請求項３】
防食皮膜が化成皮膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の防食皮膜の検査方法。
【請求項４】
予め標準試料の防食皮膜に対する色差と防食皮膜の厚さとの相関関係を取得しておき、
この相関関係に基づいて決定した閾値を用いて、防食皮膜の厚さを判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の防食皮膜の検査方法。
【請求項５】
予め標準試料の防食皮膜に対する色差と防食皮膜の抵抗値との相関関係を取得しておき、
この相関関係に基づいて決定した閾値を用いて、防食皮膜の抵抗値を判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の防食皮膜の検査方法。
【請求項６】
予め標準試料の防食皮膜に対する色差と防食皮膜の耐食性との相関関係を取得しておき、
この相関関係に基づいて決定した閾値を用いて、防食皮膜の耐食性を判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の防食皮膜の検査方法。
【請求項７】
検査対象試料が走行される長尺体であって、
色差を検出する過程は、長尺体が挿通される暗箱内にて行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の防食皮膜の検査方法。
【請求項８】
金属基材の表面に形成された防食皮膜の特性を検査する防食皮膜の検査装置であって、
標準試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（基準データ）と所定の閾値とを記憶する記憶手段と、
検査対象試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（計測データ）として計測して、この計測データと前記基準データとから両試料の防食皮膜の色差を検出する色差検出手段と、
この色差が前記所定の閾値以下か否かにより、検査対象試料の防食皮膜の特性判定を行う判定手段とを備えることを特徴とする防食皮膜の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基材の表面に形成された防食皮膜の検査方法と検査装置に関する。特に、非破壊にて防食皮膜の特性を簡便に検査できる防食皮膜の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウムは、比重(密度g/cm3、20℃)が1.74で、構造用に利用される金属材料の中で最も軽い金属である。このマグネシウムには、種々の元素を添加して合金化することで強度を高めることができる。そのため、近年、軽量化が要求されている携帯電話やモバイル機器などの小型携帯機器類の筐体やノートパソコンの筐体、あるいは自動車部品などにマグネシウム合金を利用する例が増加してきている。
【０００３】
このようなマグネシウム合金には、通常、化成皮膜などの防食皮膜が形成される。その防食皮膜の耐食試験としては、非特許文献1に記載の塩水噴霧試験がある。塩水噴霧試験は、試料に対して塩水を所定期間噴霧し続け、試料の腐蝕面積や質量変化を評価するものである。
【０００４】
また、携帯電話などの電子機器の筐体にマグネシウム合金を適用する場合、筐体自体に接地や高周波電流除去或いは電磁波シールドとしての特性も求められており、防食皮膜の表面抵抗を極力小さくすることが望まれている。そのため、防食皮膜の特性評価として、抵抗を測定することも行われる。この抵抗測定の方法としては、非特許文献2に記載される四探針法がある。四探針法の概要は、４つの探針を等間隔で直線上に配置して防食皮膜に押し当て、両端の一対の探針間に電流を流して、中間の一対の探針間の電位差から抵抗値を測定する方法である。さらに、四探針法の他に、類似の抵抗測定方法として二探針法もある。
【０００５】
その他、防食皮膜の膜厚自体を評価するために、膜厚を測定することもある。この場合、防食皮膜の形成されている試料の断面を顕微鏡により観察することが必要になる。
【０００６】
【非特許文献１】JISハンドブック  JIS  Z  2371  日本規格協会発行
【非特許文献２】JISハンドブック  JIS  K  7194  日本規格協会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した防食皮膜の耐食性、抵抗値、膜厚の検査方法は、いずれも防食皮膜を損傷させるものである。そのため、製品について全数検査をすることは到底できず、抜き取り検査により一部の製品について防食皮膜の各特性を検査しているのが現状である。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、非破壊にて防食皮膜の特性を評価できる防食皮膜の検査方法と検査装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、比較的短時間にて簡便に防食皮膜の特性を評価できる防食皮膜の検査方法と検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、金属基材に形成された防食皮膜の特性評価を非破壊にて簡便に行うべく鋭意検討した結果、防食皮膜の色差が同皮膜の特性と相関関係があることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明の防食皮膜の検査方法は、金属基材の表面に形成された防食皮膜の特性を検査する防食皮膜の検査方法である。この方法は、標準試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（基準データ）として設定する過程と、検査対象試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（計測データ）として計測して、この計測データと基準データとから両試料の防食皮膜の色差を検出する過程と、この色差が所定の閾値以下か否かにより、検査対象試料の防食皮膜の特性判定を行う過程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、標準試料に対する色差により検査対象試料の防食皮膜の特性を判定することができる。色差の検出は、防食皮膜を非破壊にて行え、かつ検出に要する手間や時間も極わずかである。そのため、本発明方法を用いることで、製品の防食皮膜に関して全数検査が可能になる。
【００１３】
本発明検査方法の一形態として、金属基材がマグネシウムまたはマグネシウム合金からなることが挙げられる。
【００１４】
マグネシウムまたはマグネシウム合金の基材には、通常、防食皮膜が施されている。そのため、本発明方法によれば、その防食皮膜の特性評価を簡便に行うことができる。
【００１５】
本発明検査方法の一形態として、防食皮膜が化成皮膜であることが挙げられる。
【００１６】
防食皮膜の代表例として、化成皮膜がある。そのため、本発明方法によれば、この化成皮膜の特性評価を簡便に行うことができる。
【００１７】
本発明検査方法の一形態として、予め標準試料の防食皮膜に対する色差と防食皮膜の厚さとの相関関係を取得しておき、この相関関係に基づいて決定した閾値を用いて、防食皮膜の厚さを判定することが挙げられる。
【００１８】
この構成によれば、標準試料と検査対象試料の防食皮膜の色差に基づいて、防食皮膜の膜厚を簡便に評価することができる。
【００１９】
本発明検査方法の一形態として、予め標準試料の防食皮膜に対する色差と防食皮膜の抵抗値との相関関係を取得しておき、この相関関係に基づいて決定した閾値を用いて、防食皮膜の抵抗値を判定することが挙げられる。
【００２０】
この構成によれば、標準試料と検査対象試料の防食皮膜の色差に基づいて、防食皮膜の抵抗値を簡便に評価することができる。
【００２１】
本発明検査方法の一形態として、予め標準試料の防食皮膜に対する色差と防食皮膜の耐食性との相関関係を取得しておき、この相関関係に基づいて決定した閾値を用いて、防食皮膜の耐食性を判定することが挙げられる。
【００２２】
この構成によれば、標準試料と検査対象試料の防食皮膜の色差に基づいて、防食皮膜の耐食性を簡便に評価することができる。
【００２３】
本発明検査方法の一形態として、検査対象試料が走行される長尺体であって、色差を検出する過程は、長尺体が挿通される暗箱内にて行うことが挙げられる。
【００２４】
この構成によれば、ロール状に巻き取ったマグネシウム合金板などの長尺材を繰り出して走行させ、その走行中の検査対象試料に対して色差を検出することができる。その際、色差の検出は暗箱内を走行する検査対象試料に対して行うため、外光の影響を受けることなく正確な色差の検出を行なうことができる。
【００２５】
一方、本発明の防食皮膜の検査装置は、金属基材の表面に形成された防食皮膜の特性を検査する防食皮膜の検査装置である。この検査装置は、標準試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（基準データ）と所定の閾値とを記憶する記憶手段と、検査対象試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（計測データ）として計測して、この計測データと前記基準データとから両試料の防食皮膜の色差を検出する色差検出手段と、この色差が前記所定の閾値以下か否かにより、検査対象試料の防食皮膜の特性判定を行う判定手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、標準試料に対する色差により検査対象試料の防食皮膜の特性を非破壊にて判定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の検査方法および検査装置によれば、非破壊にて防食皮膜の特性を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００２９】
＜金属基材＞
金属基材は、防食皮膜で覆われている部材であり、具体的には、携帯電話やモバイル機器などの小型携帯機器類の筐体やノートパソコンの筐体、あるいは自転車・自動車部品などが挙げられる。本発明は、マグネシウムまたはマグネシウム合金を金属基材とする製品の防食皮膜検査に好適に利用できるが、その他、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金など、防食皮膜が形成される金属製品についても同様に本発明方法の適用が期待できる。金属基材の形状は特に問わない。小型電子機器の筐体などでは、その筐体の形状の金属基材となり、筐体に成形する前段階であれば、板材、パイプ材などの金属基材となる。
【００３０】
＜防食皮膜＞
防食皮膜は、金属基材の耐食性を高めるために、同基材表面に形成されている皮膜である。防食皮膜の代表例として、化成皮膜や陽極酸化膜がある。本発明の適用対象となる防食皮膜は、色差で評価を行う都合上、比較的薄く、厚みによって色彩が異なるような皮膜が好適である。特に、化成皮膜のように、干渉色が現われるような薄膜の防食皮膜の特性評価に本発明方法は効果的に利用できる。
【００３１】
＜表色系の数値データ＞
防食皮膜の色差を検出する前提として、色彩を計測する。色彩の計測は、市販の色彩計や分光測色計を利用すれば良い。色彩計や分光測色計で防食皮膜の色彩を計測すれば、その色彩を表色系の数値データとして取得することができる。表色系には、例えば、L*a*b*表色系、L*C*h*表色系、ハンターLab表色系、マンセル表色系、XYZ表色系などがあり、色差を求めることができれば、いずれの表色系で色彩を計測してもよい。
【００３２】
＜色差の検出＞
色差の検出は、標準試料から求められた表色系の数値データ（基準データ）と、検査対象試料から求められた表色系の数値データ（計測データ）から求められる。例えば、L*a*b*表色系では、標準試料のL*a*b*の各値と検査対象試料のL*a*b*の各値との差の二乗和の平方根で色差が表される。色差の演算は、通常、市販の色彩計や分光測色計で行われる。色差による防食皮膜の特性評価は、基準データと計測データとの比較による防食皮膜の特性評価に比べて、一層明確に評価を行うことができる。
【００３３】
金属基材の形状上、角部や凹凸が存在したり、成形加工などにより金属基材の一部に屈曲箇所などが存在する場合、色差の検出は、これら角部、凹凸、屈曲箇所を避けて平面部に対して行うことが好ましい。
【００３４】
また、検査対象試料のうち、防食皮膜が形成されている面積がある程度広い場合、その試料の複数箇所に対して色差の検出を行い、各検出値が全て閾値以下であるか否か、或いは各測定値の平均値が閾値以下であるか否かなどの基準により特性評価を行うことが好ましい。
【００３５】
その他、検査対象試料の色差の検出を行う場合（標準試料の色彩を検出する場合も）、試料を乾燥させてから行うことが好ましい。乾燥された試料を色差の検出対象とすることで、検出精度を高めることができる。検査対象試料が長尺材の場合、色差を測定する暗箱の前段階で検査対象試料を乾燥するための加熱手段を設けるなどすれば良い。
【００３６】
＜標準試料＞
標準試料は、金属基材表面に防食皮膜が形成された試料であって、防食皮膜の特性が良品として確認されている試料のことである。代表的には、平板状の金属基材に防食皮膜を形成したものが標準試料として好適に利用できる。防食皮膜の良品としての確認は、例えば、標準試料の一部の領域に対して、従来から行われている破壊を伴う評価方法により行うことができる。
【００３７】
＜検査対象試料＞
検査対象試料は、実際に防食皮膜の特性評価を行う試料であって、標準試料と実質的に同一組成の金属基材表面に実質的に同一組成の防食皮膜が形成された試料である。本発明方法および装置によれば、一つの製品の防食皮膜特性を非破壊にて極短時間におこなうことができるため、製品の全品を検査対象試料とする検査が行える。
【００３８】
＜記憶手段＞
本発明装置の記憶手段には、標準試料の防食皮膜の色彩を表色系の数値データ（基準データ）と所定の閾値とが記憶される。
【００３９】
基準データは、検査装置のユーザが検査対象試料の特性に応じて予め求めておき、記憶手段に記憶させてもよいし、防食皮膜の特性が規格化されている場合などであれば、予め検査装置のメーカ側が決定しておいた値を記憶手段に記憶させておいてもよい。
【００４０】
一方、閾値は、標準試料の防食皮膜に対する色差と防食皮膜の特性との相関関係から決定すればよい。この防食皮膜の特性には、防食皮膜に求められる種々の特性が含まれる。具体的には、耐食性、抵抗値、厚さなどが挙げられる。この相関関係に基づく閾値も、検査装置のユーザが検査対象試料の特性に合わせて予め求めておいて記憶手段に記憶させてもよいし、防食皮膜の特性が規格化されている場合などであれば、予め検査装置のメーカ側が求めておいて記憶手段に記憶させても良い。
【００４１】
＜色差検出手段＞
色差検出手段には、市販の色彩計や分光測色計が利用できる。検査対象試料の防食皮膜面積が広い場合、色差検出手段を複数設け、同時に複数箇所の色差が検出できるようにしてもよい。
【００４２】
＜判定手段＞
判定手段は、検査対象試料について求められた色差を記憶手段から読み出した閾値と対比して、検査対象試料の防食皮膜の良否を判定する。この閾値は、防食皮膜の各要求特性に応じて、相関関係から決定すれば良い。標準試料に対する色差は、小さいほど防食皮膜の特性が標準試料の防食皮膜に近いことを示しているため、耐食性、抵抗値、厚さなど、各特性ごとに異なる閾値を設定し得る場合でも、そのうち最も小さな値を閾値として選択してもよい。
【実施例１】
【００４３】
マグネシウム合金の表面に化成皮膜を形成した部材について、その化成皮膜の膜厚、耐食性、抵抗値を評価する場合を例として、本発明の実施例を説明する。
【００４４】
ここでは、AZ91の圧延材を基材とし、その基材に化成皮膜を形成する。化成皮膜の形成は次の工程で行った。
基材の脱脂→水洗→エッチング→水洗→脱スマット→水洗→表面調整→水洗→化成処理→水洗→乾燥
【００４５】
これらの各工程のうち、主な工程で用いた溶液は次の通りである。
脱脂：10％  KOH、ノニオン系界面活性剤0.2％
エッチング：大塚化学株式会社製シャダンMG  N-1020  5％水溶液
脱スマット：10％  KOH
表面調整：大塚化学株式会社製シャダンMG  N-2010  10％水溶液
化成処理：大塚化学株式会社製シャダンMG  N-3100  10％水溶液
【００４６】
化成処理では、化成処理時間を変えることで、厚さの異なる化成皮膜を基材表面に形成し、その各々を試料No.1〜No.6とした。試料No.の番号が大きくなるほど化成処理時間を長くしている。
【００４７】
得られた試料のうち、本例では試料No.4を標準試料とする。まず標準試料の色彩の測定を行ってL*a*b*表色系における基準データを取得し、続いて各試料でも同様に色彩の測定を行ってL*a*b*表色系における計測データを求め、両データから標準試料に対する色差を求める。標準試料の色彩の測定および検査対象試料の色差の測定には、日本電色工業株式会社製分光色差計NF333を用いた。
【００４８】
そして、この色差と膜厚、耐食性、抵抗値との相関関係を調べるため、各試料の防食皮膜について、以下の方法で各特性を調べた。ただし、試料No.6については、目視で防食皮膜が黒っぽいことを確認でき、外観不良であるため、膜厚の測定は行っていない。
【００４９】
膜厚は、試料の断面をSEMで観察して防食皮膜の平均膜厚を求めた。
【００５０】
耐食性は、JIS  Z  2371に基づいて行う塩水噴霧試験を24時間行い、試験後の腐蝕面積が１％以下である場合に良品（○）、同面積が１％超の場合に不良品（×）と判定する。
【００５１】
抵抗値は、三菱化学株式会社製抵抗率計ロレスターを用いて、二探針法により防食皮膜の体積抵抗率の測定を行い、0.2Ω・cm以下を良品、0.2Ω・cm超を不良品と判定する。
【００５２】
その結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2009063447.tif 000003
【００５４】
この表からわかるように、平均膜厚が比較的厚い試料No.4〜No.6で耐食性が良好であり、試料No.1〜No.5で抵抗値が良好であることがわかる。これに対して、平均膜厚が１μm以上と推定される試料No.6では抵抗値が不合格となっている。また、色差を見てみると、耐食性の判定結果の境界となっている試料No.3とNo.4との間で大きな変化が見られ、色差の大きな変化が耐食性の判定基準として利用できることがわかる。さらに、抵抗値も、判定結果の境界となっている試料No.5とNo.6との間で大きな変化が見られ、色差の変化が抵抗値の判定基準として利用できることがわかる。従って、本例の場合、色差が0.5以下程度、より好ましくは0.3以下程度であれば、耐食性が確保でき、かつ抵抗値も十分判定基準を満たすことがわかる。
【００５５】
なお、理論上、試料No.4の色差は0になるはずであるが、同じ試料No.4同士で色差を検出しても、基準データを取得する場合と、計測データを取得する場合とで計測箇所が微妙にずれているため、色差が0なっていないと考えられる。
【実施例２】
【００５６】
次に、長尺の検査対象試料に対して、その長手方向にほぼ連続的に色差を検出して、試料の防食皮膜の特性評価を行う実施例を図1に基づいて説明する。本例では、防食皮膜が形成されたマグネシウム合金の圧延板（検査対象試料S）を図示しないロールから繰り出し、図の左側から右側に向かって走行させ、その途中で試料Sの乾燥と色差の検出を行って防食皮膜の良否を判定する。
【００５７】
ロールから繰り出された検査対象試料Sは、まず乾燥炉1を通過して、その表面を乾燥状態にされる。続いて、検査対象試料Sは、乾燥炉1の直後に設けられた暗箱2に導入される。暗箱2は、その内部に色差計3を備え、試料Sの色差を測定する際に外光を遮断することで色差の検出が正確に行えるようにするためのものである。色差計3は走行する検査対象試料Sの色差を一定の周期で検出する。必要に応じて、検査対象試料Sの幅方向に色差計3を複数並列して、多点検査できるようにしてもよい。
【００５８】
色差を検出する前提として、標準試料の色彩を予め計測しておき、表色系のデータ（基準データ）としてコンピュータ10の記憶手段11に記憶させておく。標準試料は、予め良品であることが確認できているマグネシウム合金の板片に防食皮膜を形成したものである。検査対象試料Sのマグネシウム合金および防食皮膜は、標準試料のそれらと実質的に同一組成である。また、記憶手段11には、防食皮膜の良否を判定するための閾値も記憶されている。この閾値は、予め同一組成のマグネシウム合金上に同一組成で平均膜厚の異なる防食皮膜を複数種形成し、これらについて色差と耐食性などの防食皮膜特性との相関関係を求め、その相関関係から決定した値である。
【００５９】
色差計3は、検査対象試料Sの色彩を測定し、その結果を表色系のデータ（計測データ）として取得する。取得した計測データと、記憶手段11から読み出した基準データとからコンピュータ10の図示しない演算手段により標準試料と検査対象試料Sとの色差を求める。続いて、得られた色差を記憶手段11から読み出した閾値と判定手段12にて対比して、閾値以下であった場合に良品、閾値超であった場合に不良品と判定する。この判定は、色差計3による色差の取得ごとに順次行われ、各色差の取得時間を把握しておけば、検査対象試料Sの走行速度から検査対象試料Sのどの位置で不良判定が行われたかを事後的に確認することができる。そして、その判定結果は、コンピュータ10のモニタに表示される。
【００６０】
この装置によれば、走行される長尺材について、連続的に防食皮膜の特性評価を行うことができ、非常に効率的な製品検査が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の検査方法および検査装置は、マグネシウム合金の防食皮膜の製品検査などに好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明実施例装置の使用状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
1  乾燥炉  2  暗箱  3  色差計
10  コンピュータ  11  記憶手段  12  判定手段
S  検査対象試料
【図１】
2009063447.tif 000004