JP2003344332A - 電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測定方法 - Google Patents
電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 曲面、凹凸の激しい面、垂直面、下向き面
等、被塗面の状態を問わず測定することができ、かつ外
部ノイズの影響を避けられ、正確な測定をすることので
きる電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測
定方法を提供することにある。 【解決手段】 セル本体が、ペースト状の電解質溶液を
保持する一定の大きさの開口部及び該電解質溶液が乾燥
するのを防ぐためのカバーを備えたマグネットシートで
あり、該開口部に分極の小さい対極材を設置され、更に
セル全体が導電性遮蔽材料で覆れ、該導電性遮蔽材料が
高絶縁材を介して塗膜上に着脱自在に保持され、アース
されたことを特徴とする電気化学的測定セル及びこれを
用いた電気化学的測定方法。
等、被塗面の状態を問わず測定することができ、かつ外
部ノイズの影響を避けられ、正確な測定をすることので
きる電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測
定方法を提供することにある。 【解決手段】 セル本体が、ペースト状の電解質溶液を
保持する一定の大きさの開口部及び該電解質溶液が乾燥
するのを防ぐためのカバーを備えたマグネットシートで
あり、該開口部に分極の小さい対極材を設置され、更に
セル全体が導電性遮蔽材料で覆れ、該導電性遮蔽材料が
高絶縁材を介して塗膜上に着脱自在に保持され、アース
されたことを特徴とする電気化学的測定セル及びこれを
用いた電気化学的測定方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗装された金属
の、塗膜下腐食診断を電気化学的手段で行う場合の測定
セル部分に関する。
の、塗膜下腐食診断を電気化学的手段で行う場合の測定
セル部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】塗膜下金属の腐食診断を非破壊で行う方
法として、従来より、微少な直流電流を印加するカレン
トインタラプター法を応用した方法、周波数を変えた交
流電圧を印加するＡＣインピーダンス法等が行われてい
る。以上の方法は試験室内で行う測定状態の整った好適
な場合、共に信頼性のあるデータを得られる方法であ
り、多くの実験データが報告されている。
法として、従来より、微少な直流電流を印加するカレン
トインタラプター法を応用した方法、周波数を変えた交
流電圧を印加するＡＣインピーダンス法等が行われてい
る。以上の方法は試験室内で行う測定状態の整った好適
な場合、共に信頼性のあるデータを得られる方法であ
り、多くの実験データが報告されている。
【０００３】しかしながら測定状態が一定ではない現場
の構造物の塗膜診断を行う場合、被測定面は平面とは限
らず、パイプ等の曲面であったり、凹凸がある場合があ
る。また、水平面とは限らず、垂直面、下向き面等が対
象となることもある。測定部の曲率が大きい場合や凹凸
が激しい場合、従来技術の固形のセル（例えば特開平２
−２８５２５０号公報）では測定面に良好な状態で設置
することができず、あるいは設置できても塗膜と密着し
ないため測定面積が一定とならず測定値の精度が低下す
る不都合があった。
の構造物の塗膜診断を行う場合、被測定面は平面とは限
らず、パイプ等の曲面であったり、凹凸がある場合があ
る。また、水平面とは限らず、垂直面、下向き面等が対
象となることもある。測定部の曲率が大きい場合や凹凸
が激しい場合、従来技術の固形のセル（例えば特開平２
−２８５２５０号公報）では測定面に良好な状態で設置
することができず、あるいは設置できても塗膜と密着し
ないため測定面積が一定とならず測定値の精度が低下す
る不都合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、曲
面、凹凸の激しい面、垂直面、下向き面等、被塗面の状
態を問わず測定することができ、かつ高抵抗塗膜のとき
でさえ外部ノイズの影響を避けられ、正確な測定をする
ことのできる電気化学的測定セル及びこれを用いた電気
化学的測定方法を提供することにある。
面、凹凸の激しい面、垂直面、下向き面等、被塗面の状
態を問わず測定することができ、かつ高抵抗塗膜のとき
でさえ外部ノイズの影響を避けられ、正確な測定をする
ことのできる電気化学的測定セル及びこれを用いた電気
化学的測定方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、セル本
体が、ペースト状の電解質溶液を保持する一定の大きさ
の開口部及び該電解質溶液が乾燥するのを防ぐためのカ
バーを備えたマグネットシートであり、該開口部に分極
の小さい対極材を設置され、更にセル全体が導電性遮蔽
材料で覆れ、該導電性遮蔽材料が高絶縁材を介して塗膜
上に着脱自在に保持され、アースされたことを特徴とす
る電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測定
方法が提供される。
体が、ペースト状の電解質溶液を保持する一定の大きさ
の開口部及び該電解質溶液が乾燥するのを防ぐためのカ
バーを備えたマグネットシートであり、該開口部に分極
の小さい対極材を設置され、更にセル全体が導電性遮蔽
材料で覆れ、該導電性遮蔽材料が高絶縁材を介して塗膜
上に着脱自在に保持され、アースされたことを特徴とす
る電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測定
方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。
細に説明する。
【０００７】本発明の電気化学的測定セル及びこれを用
いた電気化学的測定方法について、図１〜図３を用いて
説明する。
いた電気化学的測定方法について、図１〜図３を用いて
説明する。
【０００８】本発明の電気化学的測定セル部分は、図１
に示すように柔軟性に富むマグネットシート１をセル本
体とし、一定面積の開口部に電解質を含むペースト状の
溶液を充填することにより、平面以外の面でも電解質溶
液を測定面に密着させることができ、またカバー２の覆
いを付けることにより、溶液水分の蒸発を防ぎ、被測定
塗膜が高耐久性で、測定のため長時間浸漬する必要があ
る場合も対応できる。また、簡易型で安価なため、多
数、現場の構造物に設置しておき、数日後に測定するこ
ともできる。高耐久性塗膜の測定においては、電解質が
浸透するのに時間がかかり、通常設置してすぐには測定
することはできず、このような使い方が必須である。
に示すように柔軟性に富むマグネットシート１をセル本
体とし、一定面積の開口部に電解質を含むペースト状の
溶液を充填することにより、平面以外の面でも電解質溶
液を測定面に密着させることができ、またカバー２の覆
いを付けることにより、溶液水分の蒸発を防ぎ、被測定
塗膜が高耐久性で、測定のため長時間浸漬する必要があ
る場合も対応できる。また、簡易型で安価なため、多
数、現場の構造物に設置しておき、数日後に測定するこ
ともできる。高耐久性塗膜の測定においては、電解質が
浸透するのに時間がかかり、通常設置してすぐには測定
することはできず、このような使い方が必須である。
【０００９】本発明のマグネットシート１は、測定面が
パイプ等の曲面であったり凹凸がある面に密着できるよ
うに柔軟なものが好ましく、磁石等の磁性体をバインダ
ー材料のブタジエンゴム、スチレンゴム及びニトリルゴ
ム等の合成ゴムや天然ゴムと混練させて形成することが
できる。シートには一定面積の開口部を要するので、平
面状のシートを形成した後に開口部に必要な面積を開口
することにより作製することができる。シートの厚さは
０．５ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。
パイプ等の曲面であったり凹凸がある面に密着できるよ
うに柔軟なものが好ましく、磁石等の磁性体をバインダ
ー材料のブタジエンゴム、スチレンゴム及びニトリルゴ
ム等の合成ゴムや天然ゴムと混練させて形成することが
できる。シートには一定面積の開口部を要するので、平
面状のシートを形成した後に開口部に必要な面積を開口
することにより作製することができる。シートの厚さは
０．５ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。
【００１０】カバー２は、上記開口部に保持させるペー
スト状の電解質溶液が上記の様に長時間設置されても乾
燥するのを防止するためのものであり、溶液水分の蒸発
を防ぐものであればなんでも構わない。材料としては、
ポリエチレンやポリプロピレン等の有機樹脂が好適であ
る。
スト状の電解質溶液が上記の様に長時間設置されても乾
燥するのを防止するためのものであり、溶液水分の蒸発
を防ぐものであればなんでも構わない。材料としては、
ポリエチレンやポリプロピレン等の有機樹脂が好適であ
る。
【００１１】シート開口部に設置される電極となる対極
材３は、分極の小さい材料であり、具体的には、白金、
銀・塩化銀、ステンレススチール、鉄、カーボン、アル
ミニウム、チタン又はモリブデンやタングステン等と鉄
の合金材等を使用することができ、好ましくは白金、カ
ーボン、ステンレススチール及び銀・塩化銀であり、特
に好ましくは白金である。対極材３は、測定する塗装さ
れた金属の鋼材７の素地面と塗膜下金属腐食診断装置５
を介して接している。
材３は、分極の小さい材料であり、具体的には、白金、
銀・塩化銀、ステンレススチール、鉄、カーボン、アル
ミニウム、チタン又はモリブデンやタングステン等と鉄
の合金材等を使用することができ、好ましくは白金、カ
ーボン、ステンレススチール及び銀・塩化銀であり、特
に好ましくは白金である。対極材３は、測定する塗装さ
れた金属の鋼材７の素地面と塗膜下金属腐食診断装置５
を介して接している。
【００１２】測定時における周囲の電気ノイズの侵入を
防ぐため導電性遮蔽材４は、金属製の網あるいはアルミ
ニウム箔のような導電性の柔軟な材料を、セル本体を覆
うように高絶縁材１０を介して鋼材７の塗膜６上に磁石
８や粘着テープ等で着脱自在に保持される。ノイズ遮蔽
材が金属の網の場合、網目があまり大きくてはノイズ侵
入を防ぐ効果が低下するので、少なくとも網目の大きさ
が１ｃｍ以下であることが好ましい。また、導電性遮蔽
材はアースする必要がある。遮蔽材４は導電性を有する
ものなら何でもよく、金属の網、アルミニウム箔、金属
を織り込んだ布又は金属を蒸着した材料でも使用するこ
とができる。高絶縁材１０は、絶縁材４と塗膜６を電気
的絶縁し、塗膜４から高絶縁材１０への測定時における
漏れ電流を遮断するために挿入されている。高絶縁材１
０の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン等の電
気抵抗値が１０12Ω・ｃｍ以上のものが好ましい。
防ぐため導電性遮蔽材４は、金属製の網あるいはアルミ
ニウム箔のような導電性の柔軟な材料を、セル本体を覆
うように高絶縁材１０を介して鋼材７の塗膜６上に磁石
８や粘着テープ等で着脱自在に保持される。ノイズ遮蔽
材が金属の網の場合、網目があまり大きくてはノイズ侵
入を防ぐ効果が低下するので、少なくとも網目の大きさ
が１ｃｍ以下であることが好ましい。また、導電性遮蔽
材はアースする必要がある。遮蔽材４は導電性を有する
ものなら何でもよく、金属の網、アルミニウム箔、金属
を織り込んだ布又は金属を蒸着した材料でも使用するこ
とができる。高絶縁材１０は、絶縁材４と塗膜６を電気
的絶縁し、塗膜４から高絶縁材１０への測定時における
漏れ電流を遮断するために挿入されている。高絶縁材１
０の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン等の電
気抵抗値が１０12Ω・ｃｍ以上のものが好ましい。
【００１３】ペースト状の電解質溶液９は、垂直面又は
下向き面に設置されうるので、セルの開口部から液漏れ
しない程度の粘度を有する材料であることが好ましく、
特には水溶液が高粘性を有するカルボキシメチルセルロ
ースが好適に使用でき、これ以外にも吸水性高分子材料
等が使用できる。カルボキシメチルセルロースの含有量
は粘性を考慮すると、電解質溶液全質量に対して１質量
％〜２０質量％が好ましい。電解質としては、通常電気
化学的測定に使用される電解質は何でも使用でき、例え
ば、食塩、塩化カリウム、塩化アンモニウム、硫酸ナト
リウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモ
ニウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウム等が挙げら
れ、その含有量は、電解質溶液の抵抗が１ｋΩ・ｃｍ以
下、好ましくは１００Ω・ｃｍ以下が適当である。
下向き面に設置されうるので、セルの開口部から液漏れ
しない程度の粘度を有する材料であることが好ましく、
特には水溶液が高粘性を有するカルボキシメチルセルロ
ースが好適に使用でき、これ以外にも吸水性高分子材料
等が使用できる。カルボキシメチルセルロースの含有量
は粘性を考慮すると、電解質溶液全質量に対して１質量
％〜２０質量％が好ましい。電解質としては、通常電気
化学的測定に使用される電解質は何でも使用でき、例え
ば、食塩、塩化カリウム、塩化アンモニウム、硫酸ナト
リウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモ
ニウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウム等が挙げら
れ、その含有量は、電解質溶液の抵抗が１ｋΩ・ｃｍ以
下、好ましくは１００Ω・ｃｍ以下が適当である。
【００１４】塗膜下金属腐食診断装置５は、カレントイ
ンタラプター法により塗膜抵抗、塗膜容量、分極抵抗及
び分極容量を測定し、これらの効果は下記の通りであ
る。 ・塗膜抵抗（Ｒf）：塗装鋼材の塗膜抵抗はその塗膜の
健全度を知るうえで有効である。 ・塗膜容量（Ｃf）：塗膜中の水分の割合に関係する数
値である。これにより吸水のし易く、膜を介しての腐食
のし易さに関係する。膜の特性を知るのに重要である。 ・分極抵抗（Ｒe）：分極抵抗は電極反応である腐食反
応に対する抵抗であり、分極抵抗が小さくなることは塗
膜下金属界面に水分の層ができるか、腐食の開始によ
り、塗膜と金属の密着が損なわれてきたことを反映する
ものであり、塗膜下における腐食の開始を判断するのに
有効である。 ・分極容量（Ｃdt）：電極と電解質との接触界面に存在
する１０-8ｍ厚程度の層で、その両側で電極電位に相当
する電位差がある。そしてその層は電極と電荷質特有の
電気容量を持つ。従って、分極容量が分かると塗膜下電
極界面の特性がわかる。
ンタラプター法により塗膜抵抗、塗膜容量、分極抵抗及
び分極容量を測定し、これらの効果は下記の通りであ
る。 ・塗膜抵抗（Ｒf）：塗装鋼材の塗膜抵抗はその塗膜の
健全度を知るうえで有効である。 ・塗膜容量（Ｃf）：塗膜中の水分の割合に関係する数
値である。これにより吸水のし易く、膜を介しての腐食
のし易さに関係する。膜の特性を知るのに重要である。 ・分極抵抗（Ｒe）：分極抵抗は電極反応である腐食反
応に対する抵抗であり、分極抵抗が小さくなることは塗
膜下金属界面に水分の層ができるか、腐食の開始によ
り、塗膜と金属の密着が損なわれてきたことを反映する
ものであり、塗膜下における腐食の開始を判断するのに
有効である。 ・分極容量（Ｃdt）：電極と電解質との接触界面に存在
する１０-8ｍ厚程度の層で、その両側で電極電位に相当
する電位差がある。そしてその層は電極と電荷質特有の
電気容量を持つ。従って、分極容量が分かると塗膜下電
極界面の特性がわかる。
【００１５】これらの結果から、金属上に塗布された塗
膜の健全度及び／又は塗膜下金属の腐食度を知ることが
でき、特に塗膜抵抗及び分極抵抗が５．５×１０6ｃｍ2
以上あればさびが発生しないことが知られている（佐
藤、星野、田辺：防食技術，２８，５２４−５３１（１
９７９））。
膜の健全度及び／又は塗膜下金属の腐食度を知ることが
でき、特に塗膜抵抗及び分極抵抗が５．５×１０6ｃｍ2
以上あればさびが発生しないことが知られている（佐
藤、星野、田辺：防食技術，２８，５２４−５３１（１
９７９））。
【００１６】塗膜下金属腐食診断装置５で用いるカレン
トインタラプター法とは、定電流電解における電流に印
加、切断時の分極過渡現象に基づくもので、塗装鋼材を
その適用の対象とすることができる。測定時の塗装鋼材
の等価回路を簡略化して図５に示す。ここでＲは純抵抗
で、本発明では溶液抵抗がこれに相当する。塗膜に相当
するインピーダンスが塗膜容量Ｃf、塗膜抵抗Ｒfで表わ
され、金属界面のインピーダンスが分極容量Ｃdt、分極
抵抗Ｒeと直列回路を形成しているとして、その結果、
時定数に顕著な差異が存在すれば、それぞれの分極現象
を分離することが可能になる。本発明の導電性溶液の抵
抗は数十Ω以下であり、また塗膜回路では容量Ｃfが約
１０-9〜１０-10Ｆ、抵抗Ｒfが約１０6〜１０7Ωである
から、時定数は容量と抵抗の積の関係から約１ｍｓｅｃ
程度となる。金属界面のインピーダンスは容量Ｃdtが約
１０-5Ｆ、分極抵抗Ｒeが１０6Ω程度であるとすれば、
時定数は約１０ｓｅｃ程度となる。塗膜の時定数が１ｍ
ｓｅｃ程度であるのに対し、金属界面の時定数は１０ｓ
ｅｃであり、これらの間には顕著な差がみられ、その結
果、両者を分離しておのおのを検討することができる。
トインタラプター法とは、定電流電解における電流に印
加、切断時の分極過渡現象に基づくもので、塗装鋼材を
その適用の対象とすることができる。測定時の塗装鋼材
の等価回路を簡略化して図５に示す。ここでＲは純抵抗
で、本発明では溶液抵抗がこれに相当する。塗膜に相当
するインピーダンスが塗膜容量Ｃf、塗膜抵抗Ｒfで表わ
され、金属界面のインピーダンスが分極容量Ｃdt、分極
抵抗Ｒeと直列回路を形成しているとして、その結果、
時定数に顕著な差異が存在すれば、それぞれの分極現象
を分離することが可能になる。本発明の導電性溶液の抵
抗は数十Ω以下であり、また塗膜回路では容量Ｃfが約
１０-9〜１０-10Ｆ、抵抗Ｒfが約１０6〜１０7Ωである
から、時定数は容量と抵抗の積の関係から約１ｍｓｅｃ
程度となる。金属界面のインピーダンスは容量Ｃdtが約
１０-5Ｆ、分極抵抗Ｒeが１０6Ω程度であるとすれば、
時定数は約１０ｓｅｃ程度となる。塗膜の時定数が１ｍ
ｓｅｃ程度であるのに対し、金属界面の時定数は１０ｓ
ｅｃであり、これらの間には顕著な差がみられ、その結
果、両者を分離しておのおのを検討することができる。
【００１７】ここで、図５に示すように、塗膜のインピ
ーダンスを単一のＣ及びＲ素子で示すと、定電流印加の
際の分極現象は次式で表される； ｉ＝ｉR＋ｉC＝Ｖ／Ｒ＋Ｃ（ｄｖ／ｄｔ）
ーダンスを単一のＣ及びＲ素子で示すと、定電流印加の
際の分極現象は次式で表される； ｉ＝ｉR＋ｉC＝Ｖ／Ｒ＋Ｃ（ｄｖ／ｄｔ）
【００１８】従って
Ｖ＝ｉＲ（１−ｅ-t/τ） （τ＝ＣＲ）
また、電流切断時の電位減衰は
Ｖ＝ｉＲｅ-t/τ
従って
ｌｏｇＶ＝ｌｏｇｉＲ−ｔ／２．３τ （１）
となる。これをグラフで表わせば図６に示すようにな
り、これから時定数τと容量Ｃ、抵抗Ｒを求めることが
できる。
り、これから時定数τと容量Ｃ、抵抗Ｒを求めることが
できる。
【００１９】塗膜下金属の素地面では、定電流印加時に
浸漬液を介して電極反応、すなわち腐食反応が起こる。
いまＯx＋ｎｅ⇔Ｒedなる酸化還元系の電極反応の電位
と電流の関係は、電極表面上の反応種の濃度が、沖合濃
度と平衡になっている時、ファラデー電流ｉfは ｉf＝ｉO［ｅｘｐ（αｎＦη／ＲＴ） −ｅｘｐ｛（１−α）ｎＦη／ＲＴ｝］ （２） で表される。ここで、ｉOは交換電流密度、αは遷移係
数、ｎは反応電子数、Ｆはファラデー定数、Ｒは気体定
数、Ｔは絶対温度、ηは過電圧である。
浸漬液を介して電極反応、すなわち腐食反応が起こる。
いまＯx＋ｎｅ⇔Ｒedなる酸化還元系の電極反応の電位
と電流の関係は、電極表面上の反応種の濃度が、沖合濃
度と平衡になっている時、ファラデー電流ｉfは ｉf＝ｉO［ｅｘｐ（αｎＦη／ＲＴ） −ｅｘｐ｛（１−α）ｎＦη／ＲＴ｝］ （２） で表される。ここで、ｉOは交換電流密度、αは遷移係
数、ｎは反応電子数、Ｆはファラデー定数、Ｒは気体定
数、Ｔは絶対温度、ηは過電圧である。
【００２０】ただし式（２）は電解開始直後とか、電位
移動反応抵抗が極めて大きい場合に適用できるもので、
一般には電解が進むにつれて、電極界面に反応種の浸度
勾配ができるので電流と電位の関係は ｉr＝ｉo［（ＣO／ＣC *）ｅｘＰ（αｎＦη／ＲＴ）−
（ＣR／ＣR *）ｅｘｐ｛（１−α）ｎＦη／ＲＴ｝］ で表される。ここでＣO及びＣCは電極面上のＯX及びＲ
edの濃度である。本発明においては、低電流密度を短時
間印加することにより、電極界面の反応種の濃度勾配の
発生を極力除去したこと、また式の単純化を図り、その
取り扱いを容易にする意図から、式（２）をもって論じ
ることができる。
移動反応抵抗が極めて大きい場合に適用できるもので、
一般には電解が進むにつれて、電極界面に反応種の浸度
勾配ができるので電流と電位の関係は ｉr＝ｉo［（ＣO／ＣC *）ｅｘＰ（αｎＦη／ＲＴ）−
（ＣR／ＣR *）ｅｘｐ｛（１−α）ｎＦη／ＲＴ｝］ で表される。ここでＣO及びＣCは電極面上のＯX及びＲ
edの濃度である。本発明においては、低電流密度を短時
間印加することにより、電極界面の反応種の濃度勾配の
発生を極力除去したこと、また式の単純化を図り、その
取り扱いを容易にする意図から、式（２）をもって論じ
ることができる。
【００２１】この電極系を電気的に等価な回路に置き換
えると図７のようになる。この場合の反応抵抗Ｒeは反
応速度に反比例し、塗膜下での低腐食反応速度の場合の
腐食電流密度ｉcorrを１０-8ＡとするとＲeは約１０6Ω
程度となる。また、Ｃdtは通常１０-5Ｆ程度である。こ
れから時定数は１０ｓｅｃ程度となって、塗膜の時定数
との差が大きいため、明瞭に分離できることになる。
えると図７のようになる。この場合の反応抵抗Ｒeは反
応速度に反比例し、塗膜下での低腐食反応速度の場合の
腐食電流密度ｉcorrを１０-8ＡとするとＲeは約１０6Ω
程度となる。また、Ｃdtは通常１０-5Ｆ程度である。こ
れから時定数は１０ｓｅｃ程度となって、塗膜の時定数
との差が大きいため、明瞭に分離できることになる。
【００２２】定電流印加の際
ｉ＝Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＋ｉO［ｅｘｐ（αｎＦη／ＲＴ）
−ｅｘｐ｛（１−α）ｎＦη／ＲＴ｝］ （３）
【００２３】ｉ）ｎＦη／ＲＴ≪１のとき（η≦１０ｍ
Ｖ） 式（３）の指数関数を展開して近似すると、０＜α＜１
であるから ｉ＝Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＋ｉO［（１＋（αｎＦη／ＲＴ） −｛１−（１−α）ｎＦ／ＲＴ｝］ ＝Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＋ｉOｎＦη／ＲＴ この微分方程式を解いて η＝（ｉ／ｉO）（ＲＴ／ｎＦ）｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）｝ （４） ここに τ＝ＣdtＲＴ／ｎＦｉO＝ＣＲe Ｒｅ＝ＲＴ／ｎＦｉO ｉO＝ＲＴ／ＲeｎＦ Ｃdt＝τ／Ｒe ｔが非常に小さい場合はｉdtに比してｉfは無視できる
ので ｉ＝Ｃdt［ｄη／ｄｔ］t=o また、式（４）は式（１）と全く同様に取扱うことがで
きるので図６のグラフからτ、Ｒe、Ｃdtが求まりＲＴ
／ｎＦが既知であればｉOすなわち腐食速度も求まる。
Ｖ） 式（３）の指数関数を展開して近似すると、０＜α＜１
であるから ｉ＝Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＋ｉO［（１＋（αｎＦη／ＲＴ） −｛１−（１−α）ｎＦ／ＲＴ｝］ ＝Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＋ｉOｎＦη／ＲＴ この微分方程式を解いて η＝（ｉ／ｉO）（ＲＴ／ｎＦ）｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）｝ （４） ここに τ＝ＣdtＲＴ／ｎＦｉO＝ＣＲe Ｒｅ＝ＲＴ／ｎＦｉO ｉO＝ＲＴ／ＲeｎＦ Ｃdt＝τ／Ｒe ｔが非常に小さい場合はｉdtに比してｉfは無視できる
ので ｉ＝Ｃdt［ｄη／ｄｔ］t=o また、式（４）は式（１）と全く同様に取扱うことがで
きるので図６のグラフからτ、Ｒe、Ｃdtが求まりＲＴ
／ｎＦが既知であればｉOすなわち腐食速度も求まる。
【００２４】ｉｉ）ｍＦη／ＲＴ≫１のとき
アノード分極の場合はカソード電流が無視できるので
ｉ＝Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＋ｉOｅｘｐ（αｎＦη／Ｒ
Ｔ） 電流切断の際の減衰時はｉdt＝−ｉf、ｉ＝０とおける
ので Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＝−ｉOｅｘｐ（αｎＦη／ＲＴ） この微分方程式を解くと ｔ＝（ＣＲＴ／ｉOαｎＦ）ｅｘｐ（−αｎＦη／Ｒ
Ｔ） 従って η＝（−ＲＴ／αｎＦ）Ｉｎｔ＋（ＲＴ／αｎＦ）Ｉｎ
（ＣＲＴ／ｉOαｎＦ） となり、図８のη−１ｏｇｔの関係から、ターフェル係
数が求まる。
Ｔ） 電流切断の際の減衰時はｉdt＝−ｉf、ｉ＝０とおける
ので Ｃdt（ｄη／ｄｔ）＝−ｉOｅｘｐ（αｎＦη／ＲＴ） この微分方程式を解くと ｔ＝（ＣＲＴ／ｉOαｎＦ）ｅｘｐ（−αｎＦη／Ｒ
Ｔ） 従って η＝（−ＲＴ／αｎＦ）Ｉｎｔ＋（ＲＴ／αｎＦ）Ｉｎ
（ＣＲＴ／ｉOαｎＦ） となり、図８のη−１ｏｇｔの関係から、ターフェル係
数が求まる。
【００２５】得られたターフェル係数と分極抵抗Ｒeと
から、スターンの式（６）より腐食速度が求まる； ｉcorr＝ｂa／ｂc／２．３Ｒe（ｂa＋ｂc） （５） ただし式（５）はη＜１０ｍＶの範囲で成立する。ここ
に ｂa＝２．３ＲＴ／αｎＦ （６） ｂc＝２．３ＲＴ／（１−α）ｎＦ （７）
から、スターンの式（６）より腐食速度が求まる； ｉcorr＝ｂa／ｂc／２．３Ｒe（ｂa＋ｂc） （５） ただし式（５）はη＜１０ｍＶの範囲で成立する。ここ
に ｂa＝２．３ＲＴ／αｎＦ （６） ｂc＝２．３ＲＴ／（１−α）ｎＦ （７）
【００２６】従って、前述のように分極抵抗Ｒeを求め
ることによって塗装鋼板における塗膜下の腐食を測定す
ることができる。
ることによって塗装鋼板における塗膜下の腐食を測定す
ることができる。
【００２７】
【実施例】（実施例１）屋外に設置された外径１５ｃｍ
の円筒状の鉄鋼構造物の垂直部、鉛系さび止とフタル酸
樹脂塗料が合計約１００μｍ塗装されて１０年経過した
塗膜面に、図１に示される厚さ２ｍｍのマグネットシー
ト及びカバーよりなるセル本体を設置し、マグネットシ
ートの開口部（５×４ｃｍ）に３質量％食塩水１００質
量部にカルボキシメチルセルロース５質量部を添加して
作製したペースト状の電解質溶液を充填し、その上に４
×３ｃｍの白金の対極を置き、白金対極と素地鉄鋼から
リード線を出し、塗膜下金属腐食診断装置ＨＬ２０１
（北斗電工（株）製）に結線した。次に、セル部分全体
を網目の大きさ５ｍｍの金網で覆い、周囲を永久磁石で
アングル材に固定しアースした。５時間放置し、電解質
が塗膜内に浸透後、測定を行った。結果を表１に示す。
の円筒状の鉄鋼構造物の垂直部、鉛系さび止とフタル酸
樹脂塗料が合計約１００μｍ塗装されて１０年経過した
塗膜面に、図１に示される厚さ２ｍｍのマグネットシー
ト及びカバーよりなるセル本体を設置し、マグネットシ
ートの開口部（５×４ｃｍ）に３質量％食塩水１００質
量部にカルボキシメチルセルロース５質量部を添加して
作製したペースト状の電解質溶液を充填し、その上に４
×３ｃｍの白金の対極を置き、白金対極と素地鉄鋼から
リード線を出し、塗膜下金属腐食診断装置ＨＬ２０１
（北斗電工（株）製）に結線した。次に、セル部分全体
を網目の大きさ５ｍｍの金網で覆い、周囲を永久磁石で
アングル材に固定しアースした。５時間放置し、電解質
が塗膜内に浸透後、測定を行った。結果を表１に示す。
【００２８】測定結果は良好で、塗膜抵抗、塗膜容量、
分極抵抗及び分極容量の数値から塗膜は未だに健全であ
り、かつ塗膜下で腐食が開始していないと判断される。
分極抵抗及び分極容量の数値から塗膜は未だに健全であ
り、かつ塗膜下で腐食が開始していないと判断される。
【００２９】更に、目視観察でも塗膜表面にさびは発生
しておらず、塗膜を剥がして素地面を目視観察してもさ
びの発生は認められなかった。
しておらず、塗膜を剥がして素地面を目視観察してもさ
びの発生は認められなかった。
【００３０】（比較例１）実施例１と同様のセルを用
い、導電性遮蔽材である金網を用いず測定したところ、
外部の電気ノイズを拾って正確な測定が不可能であっ
た。 （比較例２）図４に示すような円筒形の固形磁石を用い
たセルで測定を試みたが、測定セルがうまく円筒状の構
造体に固定できず測定不能であった。
い、導電性遮蔽材である金網を用いず測定したところ、
外部の電気ノイズを拾って正確な測定が不可能であっ
た。 （比較例２）図４に示すような円筒形の固形磁石を用い
たセルで測定を試みたが、測定セルがうまく円筒状の構
造体に固定できず測定不能であった。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、被測
定面の形状に追随するフレキシブルなセル構成材と外部
ノイズを遮断する金網等のシールド材を組み合わせるこ
とにより、被測定面が平面でなく、かつ垂直部であって
も被塗面の状態を問わず測定セルを固定でき、精度の高
い電気化学的測定をすることのできるセル及び該方法を
提供することが可能となった。
定面の形状に追随するフレキシブルなセル構成材と外部
ノイズを遮断する金網等のシールド材を組み合わせるこ
とにより、被測定面が平面でなく、かつ垂直部であって
も被塗面の状態を問わず測定セルを固定でき、精度の高
い電気化学的測定をすることのできるセル及び該方法を
提供することが可能となった。
【図１】本発明の電気化学的測定セル本体の概略構成図
である。
である。
【図２】セルの開口部に対極材を設置した様子である。
【図３】本発明の電気化学的測定方法の概略図である。
【図４】比較例に用いた測定セルの概略図である。
【図５】本発明に用いた測定原理のカレントインタラプ
ター法を説明するための図である。
ター法を説明するための図である。
【図６】本発明に用いた測定原理のカレントインタラプ
ター法を説明するための図である。
ター法を説明するための図である。
【図７】本発明に用いた測定原理のカレントインタラプ
ター法を説明するための図である。
ター法を説明するための図である。
【図８】本発明に用いた測定原理のカレントインタラプ
ター法を説明するための図である。
ター法を説明するための図である。
１ マグネットシート
２ カバー
３ 対極材
４ 導電性遮蔽材
５ 塗膜下金属腐食診断装置
６ 塗膜
７ 鋼材
８ マグネット
９ ペースト状の電解質溶液
１０ 高絶縁材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 永井 昌憲
栃木県大田原市薄葉1926−９
(72)発明者 田邉 弘往
栃木県那須郡西那須野町朝日町８−15
(72)発明者 松平 昌昭
東京都目黒区碑文谷４丁目22番13号 北斗
電工株式会社内
Ｆターム(参考） 2G060 AA06 AA10 AE28 AE29 AF06
AG11
Claims (8)
- 【請求項１】 セル本体が、ペースト状の電解質溶液を
保持する一定の大きさの開口部及び該電解質溶液が乾燥
するのを防ぐためのカバーを備えたマグネットシートで
あり、該開口部に分極の小さい対極材が設置され、更に
セル全体が導電性遮蔽材料で覆われ、該導電性遮蔽材料
が高絶縁材を介して塗膜上に着脱自在に保持され、アー
スされたことを特徴とする電気化学的測定セル。 - 【請求項２】 対極材が白金、カーボン、ステンレスス
チール、銀・塩化銀からなる群より選ばれる請求項１に
記載の電気化学的測定セル。 - 【請求項３】 ペースト状の電解質溶液がカルボキシメ
チルセルロースを含有する請求項１又は２に記載の電気
化学的測定セル。 - 【請求項４】 セル本体が、ペースト状の電解質溶液を
保持する一定の大きさの開口部及び該電解質溶液が乾燥
するのを防ぐためのカバーを備えたマグネットシートで
あり、該開口部に分極の小さい対極材が設置され、更に
セル全体が導電性遮蔽材料で覆われ、該導電性遮蔽材料
が高絶縁材を介して塗膜上に着脱自在に保持され、アー
スされた電気化学的測定セルを用いたことを特徴とする
電気化学的測定方法。 - 【請求項５】 対極材が白金、カーボン、ステンレスス
チール、銀・塩化銀からなる群より選ばれる請求項４に
記載の電気化学的測定方法。 - 【請求項６】 ペースト状の電解質溶液がカルボキシメ
チルセルロースを含有する請求項４又は５に記載の電気
化学的測定方法。 - 【請求項７】 測定原理がカレントインタラプター法で
ある請求項４〜６のいずれかに記載の電気化学的測定方
法。 - 【請求項８】 前記測定方法により金属上に塗布された
塗膜の健全度、塗膜下金属の腐食度の一方又は両方を測
定する請求項７に記載の電気化学的測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002154204A JP3651601B2 (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002154204A JP3651601B2 (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003344332A true JP2003344332A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3651601B2 JP3651601B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=29771057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002154204A Expired - Fee Related JP3651601B2 (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 電気化学的測定セル及びこれを用いた電気化学的測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651601B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225508A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Dainippon Toryo Co Ltd | 塗膜下金属腐食診断装置の測定セル |
| JP2017181085A (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 中日本高速道路株式会社 | コンクリート内鉄筋腐食環境測定方法及びシステム |
| JP2020051781A (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 大日本塗料株式会社 | 塗膜診断装置 |
-
2002
- 2002-05-28 JP JP2002154204A patent/JP3651601B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2017181085A (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 中日本高速道路株式会社 | コンクリート内鉄筋腐食環境測定方法及びシステム |
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| JP7202827B2 (ja) | 2018-09-25 | 2023-01-12 | 大日本塗料株式会社 | 塗膜診断装置 |
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|---|---|
| JP3651601B2 (ja) | 2005-05-25 |
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