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はしじめに
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大気環境中で使用される金属材料は、ステンレス鋼等の商食材料を除いて環境因子の影響による腐食から保護するたにめっき、強装等さまざまな表面処理が施されている。これら表面処理された金属材料の融食性或いは耐候性を短時間で評価する促進試験方法は、国際規格(1 S O) 、国家規格(J I S, A S T M, D I Nなど) 、団体規格或いは社内規格等として規定され、品質向上或いは品質管理に重要な役割りを果たしている。しかし、現代規格化され実用化されている各種促進試験方法には、それぞれに歴史的な背景があり現代の試験方法が構成されているわけであるが、その結果が実現境での劣化との対応関係に乏しく、的確に耐久性を予測するには不十分であると言われている。 ー方、金属製品の使用環境の多様化、技術開発の進展或いは安全性の確保等とあいまって、精度よく製品の寿命を予測できる促進試験方法の開発が産業界はもとよりユーザ側からも強く要望され、各方面で新しい促進試験方法の研究開発が進められており、その主流は複合サイクル試験である。そこで本稿では、現行の促進試験の問題点及び実環境における劣化因子の作用を考察し、複合促進試験の研究動向を紹介するとともに、演者らが行った複合サイクル試験の実施例を紹介して、劣化因子の複合化について考察する。金属材料の劣化に影響する劣化因子2 ·大気中における被覆金属材料の劣化に影響する主な困子は次のとうりである。 1 ） 水(降水、結露水など)温度（化学反応速度、サーマルショック） 2 )湿度（毛管凝縮、吸着水） . 3 )大気汚染物質（塩化物、硫黄酸化物、ＮＯｘ ,オゾンなど) 4 )光〔太陽光或いは光中の紫外線エネルギー、赤外線エネルギー（熱として作5 ）用）  Jこれら困子の作用については、複合促進劣化試験装置開発部会報告り、(以下複合劣化試験報告と略称する）と、別に講演があるので詳細は省略する。ごれら主要因子の他に金属材料の劣化に影響する環境因子は数多くあり、建築外装材料についてみると、表1 ²りに示すように2 8種類もの因子が何等かのかたちで材料の劣化に関係している。表1は材料の劣化現象と劣化因子との関連を３段階に分けて関連築界から幅広くアンケート調査した結果であり、強い関連がありとされる因子は上述した主要因子と一致している。実現境及び促進試験で発現する劣化現象3 .被覆金属材料（鋼、アルミニウム合金）の実現境での劣化現象は次の通りである。実現場においてはこれら劣化現
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年魚薬地金属の腐食b) l - l d政想風Ai o l l ー方、塗装金属を対象に、 l 1悠せ- o o o o現在一般に使用されている代表o岐　岐　的　な級o o o方o的な促進試験により発現する劣劣　化　因　子クリーブ・変形1 o o o o化現象を考えてみると表2に(材料の外子の焼ムーアメントl - - A A示すとうりになる。一般的に実造には変にをも原o C - C ''魚影後・収婚たえない物理的施されている促進試験は大別すo o o o o波結・路成た因子） o o Of @$ oると耐食性を試験する促進試験乾幾・量高o Q o @ oと耐候性を試験する促進試験の沖物みカビ・高わ園d o c A ' 2通りである。従って、腐食促なせ因 子
 
時A l ' l -進試験では索地金属の腐食を促風類o | o O造させることができても、樹脂煤煙・盛攻o o o l 'のいh & oの酸化分解等の本質的な塗膜のd O R A ● ol ol世●の劣化を発現することはできない。 $：強い関連あり（）：関連ありー方、耐喉促進試験では表に示すように、人工光線による樹脂成分の酸化分解などの劣化を起こすことはできるが、蒸地金属の腐食を促進させることは困難であるか、又は非常に長い時間を要する。現在規格化されている各種促進試験の促進因子を複合劣化試験報告りの表７に示してあるので参照されたい。
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劣化因子の複合化
4．1　金属又は無機被覆金属材料の場合自然環境下における材料表面は、降水、結露及び吸着水等によるる粒れと乾燥が繰り返されており、おれ状態のときに大気汚染物質に基づく亜硫酸ガス、海塩粒子等の腐食促進物質が吸着し（又は付着し）、その化学的反応又は奄気化学的反応により腐食が進行し、乾燥過程でさらに加速される。腐食形態としては点食が全面に散在した形で腐食が始まる。しかし、現在一般に実施されている促進試験では、4～5％の食塩水を連続して
噴霧する試験とS O 2 ガスを湿潤状態で作用させる試験が中心であり、試験中腐食液が常に厚い水膜として表面に存在した状態で腐食が進行している。そして、腐食は一ヵ所に集中する傾向がある。そのために、自然条件下と促進試験では腐食進行メカニズムに相違があり、結果として対応関係が乏しいものと推察される。そこで、いろいろな試験を組み合わせた複合促進試験の検討が自動車関連材料を中心に行われ、複合劣化試験報告りの表８にリストしたような方法が報告され、かなり良好な結果が得られている。これらの方法のなかで単一槽内で各種条件をサイクルで設定する方法は④の方法であり、この方法は領者らが提案している大気腐食促進試験方法( AACテストと略称する)で、めっき、陽極酸化アルミニウムを対象にした試験である。
4. 2 塗装金属材料の場合
屋外における塗装金風材料は、塗膜の光沢変化、色差変化、白亜化といった塗膜の樹脂成分の酸化分解などにもとづく劣化現象がおきる。これが進むと水分、各種イオンなどの腐食困子による素地金属の腐食が起こり、塗膜ふくれ、はがれ、われなどの劣化が加速される。この劣化現象を人工的に発現させるためには、人工光照射（特に紫外線）により強膜にダメージを与えるとともに腐食促進条件を設定して、薬地金属の腐魚も同時に起こさせるこ35とが重要である。複合劣化試験報告の表８の金装鋼板細を対象とした複合 →促進試験は③~ß 30を除いて塗膜の付着性を主として評価した試験であり塗膜の本質的な劣 25化を対象とした試験ではない。 - 12 -膠外における塗膜の劣化硬因の解析に関する研究は、金風の腐食に関する要因解析の研究ほどは進んでいず、結果は今後に期待するところ大であるが、演者らが大気暴露試験結果について解析したところ、強膜の劣化は紫外線劣化のみでなく気温、湿度（特に大気中の水分量：絶対湿度）が紫外線　図2と相互に関連して作用している?'ことが明確になっきた。図１に示す同一塗料の旭川、銚子、那覇でのＬａｂ値の変化と紫外線量との関係における同一変化量に達するまでの遅れが良い例である。また、図２は同一場所で基露角度を変えて日射量と光沢変化との関係を示した一例であるが、祖湿度条件が同一であるならば、強膜劣化に日射量が大きく影響していることを示している。
4. 3
複合サイクル試験の実施例
4． 3． 1　金属又は無機被覆金属材料の複合サイクル試験太陽光等の光劣化の影響を無視できる金属材料の酎食性を評価するのに、単一槽内に前記した主要因子をサイクルで設定し試験することは比較的容易である。しかし、因子をとのレベルで条件設定するか、あるいはサイクルをどう設定するかはまだまだ研究が必要である。演者らはめっき、鴉極酸化アルミニウムなどの大気暴露試験を繰り返し行い、腐食要因を解析して金属の腐食には気温、湿度（絶対湿度）、降水量、ねれ時間、硫黄酸化物量及び海塩粒子量が大きく影響していること4.5.6.7.8)を解明した。その結果、促進試験としてこれらの因子を単一槽内にサイクルで条件設定して、因子間の相互作用をもたせること、並びに湿潤－乾燥のサイクルが必要不可欠であるとの知見を得て、 AACテストを開発し提案した。AACテストは次のように構成されている。 AAC_テストのサイクル条件（温度：３５℃一定） (D ＳＯ₂ガス雰囲気；２０～２５ｐｐｍ，ＲＨ〉８０％，４２分→ 1 %食塩水( p H 6.5 ～7.2 )噴霧； 1 8分→ (3)漫潤放置；ＲＨ）８５％，１０２分→槽内除湿乾燥；７８分→ ①へ(4時間／サイクル)散水（上水）；２～５分、４～５Ｌ／分／６サイクルこのサイクルにおける各スッテプ時間は、試験装置の関係でこのように固定したものであ
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り必ずしもこの通りでなくてもよい。また試験片表面の乾燥はなるべくゆっくりと行った方が良いと考えている。このサイクルで試験すると全面に点状の腐食が発生して、大気暴露試験の腐食外観とよく類似した結果が得られ、対応関係も良好である。6.7)その一例を図３に示した。この結果はある材料メーカーが暴露試験（７ヶ月）を行い　AACテスト結果と対比したものであるが、図は水平地向きの暴露結果と良く対応していることを示している。このAACテストはケ/ CM mp.Crめっきの微孔数(10建物等の最も腐食が激しい軒天の腐食状況をよ　函３　AACテストと大気暴露試験との対応関係(Ni 10 μm-Cr 0.3μm)く再現することが出来る。また促進性も比較的よく６サイクル（２４時間）が約６ヶ月の暴露に相当するりことがわかっている。さらに亜鉛の腐食生成物を分析したところ大気中での生成物とほぼ同じ組成であることを確認している。
4. 3. 2 塗装金属材料の複合サイクル試験
有機皮膜が施されている塗装金属材料は、有機皮膜の紫外線による光劣化が大きいことから、劣化因子を単一槽内に複合化することは困難である。従って、現状はそれぞれに既存の促進試験装置を組み合わせた複合サイクル試験の構成にならざるおえない。有機物の光劣化を促進する耐候促進試験の人工光額には、キセノンランプ、紫外線カーボンアーク、サンシャインカーボンアーク、蛍光紫外線ランプとが実用化されているが、各光源の波長別エネルギ分布特性が異なりそれぞれの光源に特有の劣化現象及び促進性持っていることは良く知られている。その一例を図４に示す。そこでサンシャインウェザー試酸とデューサイクルウェザー試験の照射量は計算植であるが、紫外線・週潤試験と暴露試験は実測値をプロットしたものである。この図からデュー図4光沢変化との関係サイクルウェザー試験と- 14 -紫外線・温潤試験の促進性が良いことがわかる。そこでサンシャインカーボンアークを用いたデューサイクルウェザー試験の促進性に着目し、（財）スガウェザリング技術振興財団の助成により、（財）日本ウェザリングテストセンターで実施した複合サイクル試験について以下に紹介する。 ( 1 ) 試験片供試した11種類の試験片を表３に示す。Ａ～ＣはＪＩＳ　Ｇ　3312の巻色亜鉛鉄板(以下カラー鉄板と略称する) 、D～F，KはJ I S　K　6744のポリ塩化ビニル樹脂金属積層板（以下塩ビ鋼板と略称する）、Ｇ～Ｊはスプレー塗装した２コート２ペークの塗装鋼板である。なおカラー鉄板と塩ビ鋼板は切断面の上下のみシールして試験に供した。
2：G～J・・・・スプレー塗装（２コート２ベーク） ( 2 )複合サイクル試験条件試験条件を設定するにあたり、まず塗膜に光劣化によるダメージを与え、次に察地金属を腐食させる試験を行うことを基本に、腐食試験の条件はゆるやかにすることを考えて、次の複合サイクル試験を２、６、８、１０、１５、２０及び３０サイクル行った。なお、各ステップの時間は作業性を考慮して週２サイクルの試験が実施できるように組立てたものである。 1水準当りの試験片数は各３枚とした。サイクル条件①　デューサイクルウェザー試験(60'-60') ; 15h (照射８時間) →
— 15 —
②　熱冷サイクル試験；30分昇温→60℃。 > 98% R H ， 60分→40分冷却→ − 20℃、 60分： 2サイクル→ ③　塩水噴霧試験；２ｈ噴霧→35℃、15 h放置→ ④　ＳＯ₂ガス腐食試験；ＳＯ₂　 20～25ppm , 40℃, ＞95%ＲＨ, ２ｈ→40Ｃ, > 95% R H ,  5 h放置→   ①  ステップへ ( 4 5時間／サイクル)
結果及び考察
( 3 )
試験結果を図５～図９に示す。各種塗膜の色差、光沢変化、チョーキングの発生状況はデューサイクルウェザー試験のみの場合とほぼ同様な変化傾向を示し、サイクル条件の中の他.の試験の影響はほとんどな山いものと考えられる。図７は腐食欠陥面積標準図表と対比して求めたふくれの程部度を面積％とレイティングナンバーＲＮでプロットしたものである。なお、図中の範囲は試験片３枚のバラツキを示す。図からわかるようにカラー鉄板は２サイクルで彼小ふくれが全面に発生し、サイクルを重ねるにつれてバラツキは大きいがふくれの数は多くなり、メンディングテープ（住友３Ｍ製）のはく離動の結果ふくれははく離し、ふくれ下に亜鉛の白さびの発生を認めた。このふくれの発生況は大気暴露試験の外観と良く類似した外観を呈していた。この試験と平行して英施している５ »所の大気暴露試験で暴— 16 —羅2年後に、Ａ試料では8vS,RN7 ～9.8 , B資料では8vS , RN6 ～ 9.8 , Ｃ試料では8vS, RN9.8の彼小ふれが発生していた。図８は切断面からのふくれの進行状況を示したものである。図中の範囲は３枚のバラツキを示す。電気めっきはほほ直線的にふくれ幅が大きくなっており、めっきの付着量の差が明瞭に示されている。なお、Ｋ試料は５年間の大気暴露試験で那覇で38mm,銚子で23mm,旭川で18mmの端部からの最大ふくれが発生していた99。また図９は各水準毎に塩ビ鋼板の１枚(70  × 150mm）の下半分の塩ビ塗膜をリムーバではく離し、塩ビ塗膜下に発生した腐食面積をトレーシングベーパーにトレースして重量法で面積を求めた結果である。腐食はいずれの試料も切断面から進行していた。これらの結果は下地の亜鉛めっきの種類、亜鉛の付着量が耐食性に大きな影響を及ぼしていることを示しており、この複合サイクル試験でその違いを的確に評価出来ることが明— 17 —らかとなった。塗膜の付着性は、蘇盤目セロテープ試験で試料Ｈを除きすべての試料は変化なかった。しかし、カラー鉄板ではカッターでのカット部以外の部分の強膜が点状にはく難した。この複合サイクル試験結果は、個カラー鉄板、塗装鋼板の平面部にさびふくれを比較的短時間で発生させることができ、かつ外観形状が屋外のそれと類似していること、 PCM 鋼板の切断面からの腐食動向が、めっきの種類及びめっきの付き量に大きく影響されていることが屋外での動向とほぼ同じ傾向として得られることなどから、本実験と同じように、人工光源照射による塗膜劣化試験に寒地金属の腐生した腐食（図中の数値は赤さび面積）食を促進する試験を組み合わせた複合サイクル試験が、塗装金属材料の耐久性評価試験にとって有効な試験方法であるとの知見を得た。
5　まとめ
現在規格化されている耐食性及び耐候性を評価するための各種促進試験は、管理試験として重要な役割りを果たしており今後も必要な試験であるが、被覆金属材料の寿命を的確に予測できる促進試験の開発研究は鋭意進められべきであり、早急に確立されねばならない課題である。それには、多くの環境劣化困子を採り入れ、そのシュミレーション精度を上げことである。現状の複合サイクル試験は複雑で装置も高価なものであり、本稿で紹介した試験も一般には実施し難い方法である。しかし、既存の装置を工夫することにより（例えば、塩水噴霧試験機に乾温サイクル機機を持たせ、試験液を工夫するなと。）容易にサイクル試験が行え、興味ある結果が得られる。要は耐食性試験の場合、乾祖サイクルを必ず取り入れることである。また強膜等の光劣化についても、蛍光紫外線ランプや紫外線ランプ等手軽に使用できる光源の利用を考えてもよいのてはないかと思う。複合促進劣化試験装置開発専門部会報告、（財）日本ウェザリングテストセンター、 1 (1985)建築材料等の耐久性に関する標準化のための調査研究報告書、（財）建材試験セン2ター、p 127 ,   (1986)シ4 5 6 7 8 9耐久製品の耐燥性の標準化に関する調査研究（昭和59年度報告書）、（財）日本ウェザリングテストセンター、収16、積14（1985）外川第人、他；金属表面技術、32、336   (1981)外川靖人、他；金属表面技術、32、344   (1981)松下静夫、外川第人；金属表面技術、30、（1979）外川靖人、他；無電解めっきの高速化と長寿命かに関する研究、成果普及講習会テキスト、 p 17 (毀品料学研究所、1984 )矢島勝司、他；金属表面技術、37 、301 （1986）耐久製品の耐候性の標準化に関する調査研究（昭和58年度報告書）、（財）日本ウェザリングテストセンター、積10 (1984) . .. . . . . . CONCRETE - the content . . And Construction . .  . . . . the content of the cont ... . .