JP2001133389A - 強制対流下金属表面腐食試験装置 - Google Patents

強制対流下金属表面腐食試験装置

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JP2001133389A
JP2001133389A JP31758199A JP31758199A JP2001133389A JP 2001133389 A JP2001133389 A JP 2001133389A JP 31758199 A JP31758199 A JP 31758199A JP 31758199 A JP31758199 A JP 31758199A JP 2001133389 A JP2001133389 A JP 2001133389A
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corrosion
test piece
metal
corrosive liquid
temperature
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JP31758199A
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Osamu Sakamoto
修 坂本
Nozomi Orii
望 折井
Hideo Tsuruoka
秀夫 鶴岡
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Isuzu Motors Ltd
Sanshin Chemical Industry Co Ltd
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Isuzu Motors Ltd
Sanshin Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属試験片に対して任意の流速で腐食液の垂
直流又は平行流を流し、金属試験片及び腐食液の温度を
別個独立に設定、調整する。 【解決手段】 ポンプ19の作動によって、流量計1
8、冷却器13、配管17、流入管14、腐食セル15
及び流出管16と腐食液4を強制循環させるとともに、
腐食液4を金属試験片1表面に向けて流出させて金属試
験片1表面に動圧を与え、かつ、腐食液4の温度を金属
試験片1の温度と別個独立に設定、調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は、静的な腐食(コ
ロージョン)のみならず、動的な潰食(エロージョン)
をも調査することができて、エロージョン性が問題とな
る比較的軟らかいアルミニウム合金のような材質の腐食
試験に適する強制対流下金属表面腐食試験装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】車両のエンジン等では、環境、省エネの
関係から、特に軽量化が図られており、従来、ウォータ
ポンプ、サーモスタット、フロントカバー等の冷却系
も、アルミニウム合金化されている。アルカリサイドに
ある液(冷却水)に接触するアルミニウム合金部品表面
では、アルミニウム合金が腐食され、まず、アルミナ3
水和物(水酸化アルミニウムAl・3HO)に
変態する。それが更にアルミナ1水和物(Al
O)に変態する。これらの層は、元の形態(アルミ
ニウム合金、アルミナ3水和物)と密度が異なるため、
密度変化に伴う膨張、収縮の過程で、変態により亀裂
(密度が低い物質に変わる膨張=アルミニウム合金がア
ルミナ3水和物に変わる場合)や欠損(密度が高い物質
に変わる収縮=アルミナ3水和物がアルミナ1水和物に
変わる場合)が生ずる。この亀裂や欠損を通じて物質の
移動により、腐食反応は更に深部へと進行する(図5参
照)。同時に、エロージョンにより腐食層が剥ぎ取ら
れ、新しいアルミニウム合金表面が現れるために、更に
深部への腐食反応が促進される。
【0003】図6は、アルミニウム合金(Mg系のJI
SのAC7A材)のパイプ状試料に腐食水(ホウ砂イオ
ン700ppm、硫酸イオン100ppm、塩素イオン
100ppm、残り蒸留水)を流速13m/sで100
時間流した後、試料を半割にした断面を示したものであ
るが、内径φ10であったのが、φ20位まで削られ、
拡大されている。なお、図7は、流速と腐食度との関係
を示すが、図7に示すように、一般的に静的な腐食(コ
ロージョン)条件下では、アルミニウム合金を構成する
金属とアルミニウムの金属のイオン化傾向の関係で、C
u−Si系のJISのAC4B材よりも、Mg系のJI
SのAC7A材の方が耐食性が優れていると言われてい
る。しかし、流速がある境界値Vcを超えると、静的な
腐食(コロージョン)よりも、動的な潰食(エロージョ
ン)が支配的となり、その領域では、金属の硬さが大き
な要因となる。そのため、その領域では、約HB80の
AC4B材よりも、軟らかいHB60程度のAC7A材
の方が潰食をより受けることとなり、耐食性が逆転す
る。
【0004】金属表面の腐食現象を解明する金属表面腐
食試験装置として、図8に示すようなものが知られてい
る。すなわち、表面に金属試験片1が置かれるととも
に、金属試験片1を下部から加熱するヒータが内蔵され
ている鉄心2(図9参照)と、金属試験片1の上面にO
リング3を介して置かれるとともに、腐食液4が注入さ
れる腐食セル5と、鉄心2と腐食セル5とを結合する結
合手段6とから構成されているものである。そして、結
合手段6は、腐食セル5の上面にOリング3を介して置
かれる上部組立板61(図10参照)と、鉄心2の上端
フランジ2Aの下面に当接する下部組立板62(図11
参照)と、上部組立板61と下部組立板62とを連結す
るねじ付きロッド63と形成されている。
【0005】上部組立板61には、圧力計、安全弁など
の圧力系統を接続する圧力系統用接続口61A及ぶ腐食
セル5内に腐食液4を注入する注入口61Bが設けられ
ている。金属試験片1の側面には、温度センサが挿入さ
れる挿入口1Aが設けられている。挿入口1Aに装着さ
れる温度センサは温度計に接続されている。
【0006】腐食試験は、まず、金属試験片1を金属表
面腐食試験装置に装着し、腐食セル5に腐食液4が注入
し、注入口61Bに栓を装着する。加圧する場合は、圧
力系統を作動させて、所要圧力に設定する。次に、ヒー
タにより、鉄心2を介して金属試験片1を一定温度に加
熱する。JISでは、168時間、試験し、試験前後の
金属試験片の表面状態や重量を比較し、腐食の程度を観
察している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては、腐食セル5内に供給された後の腐食
液4の流れは、注入口から補給される場合を除き、加温
による自然対流のみである。そして、そこで得られる結
果は、いわゆる静的な腐食(コロージョン)のみによる
ものである。しかし、現実の諸問題を抱える現場での流
れは強制対流であり、強制対流の下では静的な腐食(コ
ロージョン)以外に、動的な潰食(エロージョン)が生
じ、影響としては後者の方が大きい。したがって、この
従来技術には、実際の使用条件に見合った強制対流の条
件の下での動的な潰食(エロージョン)の程度を把握で
きないという課題がある。
【0008】また、この従来技術においては、金属試験
片1は、腐食を促進するため、加熱されていて、その温
度が温度センサ、ヒータなどにより、制御されている
が、腐食液4の温度は、直接、制御されていない。した
がって、金属試験片1の温度、室温によって影響を受
け、実態に即した腐食液4の温度のもとで、試験を行う
ことができないという課題がある。
【0009】この発明は、このような従来技術の課題を
解決する目的でなされたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を、実施の一形態に対応する図1を用いて以下、
説明する。この発明は、腐食液中に金属試験片を浸漬し
て、金属表面の腐食状況を調査する金属表面腐食試験装
置において、腐食液4を強制循環させるとともに、腐食
液4を金属試験片1表面に向けて流出させて金属試験片
1表面に動圧を与え、かつ、腐食液4の温度を金属試験
片1の温度と別個独立に設定、調整することを特徴とす
るものである。
【0011】このように構成されたものにおいては、金
属試験片1に対して任意の流速で腐食液4の垂直流又は
平行流を流すことができる。また、金属試験片1及び腐
食液4の温度を別個独立に設定、調整することができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の一形態
を示す図である。図1において、1は金属試験片、2は
鉄心、11は温度センサ、12は温度計、13は冷却
器、14は流入管、15は腐食セル、16は流出管、1
7は配管、18は流量計、19はポンプである。
【0013】上部組立板61には、腐食液4内に配置さ
れて腐食液4の温度を検出する温度センサ11が吊設さ
れている。温度センサ11の出力は、温度計12及び冷
却器13に入力されて、腐食液4の温度を表示するとと
もに、冷却器13の作動を制御する。
【0014】上部組立板61には、腐食液4の流れを金
属試験片1の近傍で放出して金属試験片1表面に動圧を
与える流入管14が垂直に貫設されている。流入管14
として、例えば、内径7φのステンレス管が用いられ、
その下端と金属試験片1表面の間隔は、上部組立板61
での調整等によって任意に設定できるようになってお
り、例えば10mmに設定されている。金属試験片1と
して、アルミニウムまたはアルミニウム合金が使用され
ている。
【0015】腐食セル15の下部には、腐食液4を流出
するための流出管16が横設されている。腐食セル15
は、例えば、長さ530mm、内径50mmのガラス管
である。
【0016】流入管14と流出管16との間には、配管
17を介して冷却器13、流量計18及びポンプ19が
連結されている。冷却器13は、金属試験片1を介して
加熱されて上昇する腐食液4の温度を下げて、所要温度
に維持する。それゆえ、腐食液4の温度は、金属試験片
1の温度と別個独立に設定、調整することができ、金属
試験片1の温度、室温によって影響を受けることなく、
実態に即した一定温度における試験が可能になる。
【0017】ポンプ19の作動によって、流量計18、
冷却器13、配管17、流入管14、腐食セル15及び
流出管16と腐食液4が循環し、流入管14から腐食液
4が流出するとき、金属試験片1に対して任意の流速で
垂直流を流すことができ、金属試験片1表面に動圧を与
える。動圧を受けた個所は、強制対流となり、強制対流
の下で静的な腐食(コロージョン)のほかに、動的な潰
食(エロージョン)が生じる。すなわち、腐食層すなわ
ち、アルミナ1水和物(Al・HO)及びアル
ミナ3水和物(Al・3HO)を剥離する。し
たがって、実態に即した強制対流の条件の下での静的な
腐食(コロージョン)のみならず、動的な潰食(エロー
ジョン)の程度を把握することができる。この場合の金
属試験片1としては、エンジン冷却系において、冷却水
に接する部品、例えば、シリンダブロック、ウォータポ
ンプ、クランクケース、サーモスタットなどに用いられ
るJISのADC12やADC14等の材質のものが主
に用いられる。
【0018】腐食液の温度を金属試験片の温度と別個独
立に設定、調整しないときは、温度センサ11、温度計
12及び冷却器13は、不要である。
【0019】以上は、金属試験片1表面に略直角に腐食
液4を流出させる場合であるが、金属試験片1表面に略
水平に腐食液4を流出させる場合は、図2に示すよう
に、流出管16に対向させて流入管20を横設するとと
もに、腐食セル21の下部には、腐食セル21を上下に
分離する隔壁22を設け、隔壁22と金属試験片1表面
との間に腐食液通路部23(図3参照)を形成する。隔
壁22としてゴム板等が用いられている。
【0020】流入管20と流出管16との間には、配管
17を介して冷却器13、流量計18及びポンプ19が
連結されている。ポンプ19の作動によって、流量計1
8、冷却器13、配管17、流入管20、腐食液通路部
23及び流出管16と腐食液4が循環し、流入管20か
ら腐食液4が流出するとき、金属試験片1に対して任意
の流速で水平流を流すことができ、金属試験片1表面に
動圧を与える。この場合の金属試験片1としては、エン
ジン冷却系において、冷却水に接する部品、例えば、ウ
ォータジャケット、オイルクーラなどに用いられるJI
SのAC4B等の材質のものが主に用いられる。
【0021】なお、図1、2において、24は温調計、
25はヒータである。また、鉄心2の上端フランジの下
面に当接する下部組立板及び上部組立板61と下部組立
板とを連結するねじ付きロッドの図示は、省略されてい
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明は、
腐食液中に金属試験片を浸漬して、金属表面の腐食状況
を調査する金属表面腐食試験装置において、腐食液を強
制循環させるとともに、腐食液を金属試験片表面に向け
て流出させて金属試験片表面に動圧を与え、かつ、腐食
液の温度を金属試験片の温度と別個独立に設定、調整す
ることを特徴とするものである。それゆえ、金属試験片
に対して任意の流速で腐食液の垂直流又は平行流を流す
ことができる。また、金属試験片及び腐食液の温度を別
個独立に設定、調整することができる。したがって、こ
の発明によれば、実態に即した強制対流の条件の下での
静的な腐食(コロージョン)のみならず、動的な潰食
(エロージョン)の程度を把握することができ、各対象
部品の取付位置による条件と同等となるように、金属試
験片表面とそれに接する腐食液の温度を別個独立に維持
しながら試験を行うことができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図2】この発明の実施の他の形態を示す説明図であ
る。
【図3】図2におけるX−X断面図である。
【図4】図2におけるY−Y断面図である。
【図5】腐食過程を示す図である。
【図6】アルミニウム合金のパイプ状試料の腐食状態を
示す図である。
【図7】流速と腐食度との関係を示す図である。
【図8】従来技術を示す図である。
【図9】従来技術を構成する鉄心を示す図で、(A)は
平面図、(B)は正面図である。
【図10】従来技術を構成する上部組立板を示す平面図
である。
【図11】従来技術を構成する下部組立板を示す平面図
である。
【符号の説明】
1 金属試験片 2 鉄心 11 温度センサ 12 温度計 13 冷却器 14 流入管 15 腐食セル 16 流出管 17 配管 18 流量計 19 ポンプ
フロントページの続き (72)発明者 折井 望 神奈川県藤沢市土棚8番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内 (72)発明者 鶴岡 秀夫 東京都江東区新木場4丁目12番14号 三進 化学工業株式会社東京工場内 Fターム(参考) 2G050 AA01 BA01 BA10 BA11 CA02 CA06 DA01 EA01 EA04 EA05 EC01 EC03 2G055 AA05 BA12 CA02 FA01 FA02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 腐食液中に金属試験片を浸漬して、金属
    表面の腐食状況を調査する金属表面腐食試験装置におい
    て、腐食液を強制循環させるとともに、該腐食液を金属
    試験片表面に向けて流出させて金属試験片表面に動圧を
    与えることを特徴とする強制対流下金属表面腐食試験装
  2. 【請求項2】 腐食液中に金属試験片を浸漬して、金属
    表面の腐食状況を調査する金属表面腐食試験装置におい
    て、腐食液を強制循環させるとともに、該腐食液を金属
    試験片表面に向けて流出させて金属試験片表面に動圧を
    与え、かつ、腐食液の温度を金属試験片の温度と別個独
    立に設定、調整することを特徴とする強制対流下金属表
    面腐食試験装置
  3. 【請求項3】 金属試験片表面に略直角に腐食液を流出
    させる請求項1又は請求項2記載の強制対流下金属表面
    腐食試験装置
  4. 【請求項4】 金属試験片表面に略水平に腐食液を流出
    させる請求項1又は請求項2記載の強制対流下金属表面
    腐食試験装置
  5. 【請求項5】 金属試験片が、アルミニウム又はアルミ
    ニウム合金であり、アルミナ水和物を剥離する請求項1
    乃至請求項4のいずれかに記載の強制対流下金属表面腐
    食試験装置
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