JP2005241316A

JP2005241316A - 金属腐食度測定方法および装置

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Publication number: JP2005241316A
Application number: JP2004048927A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shinozaki; 美穂篠崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】金属表面における酸化物被膜の発生等の腐食度を簡単、且つ高精度で定量測定する金属腐食度測定方法および装置を提供する。
【解決手段】被測定金属２０の表面に、光源１１から所定入射角度で可視光線１５を照射し、その金属２０の表面からの反射光線１６を受光部１３で受光する。光源１１から照射される可視光線の波長を２種類又はそれ以上に切り替えて、反射光線の差を演算部１４により求めて金属２０の腐食度を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は金属腐食測定技術に関し、特に金属表面の腐食度を定量的に測定する金属腐食度測定方法および装置に関する。

金属（合金を含む）は、一般に優れた強度、平坦性、弾力性、加工性等の物理特性を有するので、用途に応じて種々の金属材料が使用されている。しかし、多くに金属は、使用中又は保管中に空気中の酸素等と化合し、表面に酸化物等の化合物を形成する、即ち腐食するという点で、他の材料、例えばプラスチック材料等に対して化学的安定性が劣る。そこで、防錆対策を講じるには、腐食度を定量的且つ正確に測定することが必要である。

従って、金属材料は、その腐食度を監視又は測定することが、その優れた特性を維持するために必須不可欠である。金属の腐食度を求める一般的な従来技法として、模式図および目視による比較法がある。しかし、斯かる従来技法は、個人差があり、正確且つ定量的な腐食度測定とはなり得ない。また、金属表面が変色し又は金属表面に腐食物が生成した場合には、腐食度を表すことが不可能であった。画像処理を利用する方法も提案されているが、装置が複雑且つ高価であり、未だ一般的ではない。

斯かる技術分野における従来技術は、幾つかの文献に開示されている。試料である金属材料の表面に酸化物Ａおよび酸化物Ｂの層を有する試料である金属材料の表面にＸ線を照射し、酸化物Ａおよび酸化物Ｂによる回折Ｘ線強度を回折Ｘ線検出器で検出して、金属材表面の酸化物の組成および量を正確に測定する金属材表面酸化物の測定方法およびＸ線回折装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、アルミニウム等の金属母材表面に自然に形成された酸化被膜の厚さを、加速電圧２０ｋＶで加速された電子線を照射して、試料表面から二次的発生する特性Ｘ線を計測することにより、容易且つ正確に測定する酸化被膜の厚さ測定方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。更に、金属材料ではないが、液晶表示パネル等の製造に使用されるガラス等の基板の表面に形成された金属酸化物に紫外光源から光学系を介して紫外線を照射し、反射光を別の光学系を介して検査器に入射させると共に画像処理装置を使用して金属酸化物の検査装置および検査方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００１-２８１１７５号公報（第４-５頁、第１図）特開平１０-１０４１７８号公報（第３-４頁、第１図）特開平９-２４３５５６号公報（第４頁、第１図）

しかし、上述の如き従来技術は、定量的且つ正確な測定が不可能であるか又は構成が複雑且つ高価であるという課題があった。

本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構成でしかも正確に定量的な測定を可能にする金属腐食度測定方法および装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明による金属腐食度測定方法および装置は、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）被測定金属の表面に酸化物等の化合物が発生する表面腐食度を定量的に測定する金属腐食度測定方法において、
前記被測定金属の表面からの複数の波長の光線に対する反射率を求める工程と、前記反射率の差に基づいて前記被測定金属の表面の腐食度を求める工程とを有する金属腐食度測定方法。

（２）前記被測定金属表面に照射される照射光線の波長は、単一光源から切り替えられる上記（１）の金属腐食度測定方法。

（３）前記照射光線の波長は、ＪＩＳで定めるＤ６５の可視光線と、３波長型昼光色蛍光灯Ｆ１０の波長領域の可視光線とする上記（１）又は（２）の金属腐食度測定方法。

（４）被測定金属の表面の腐食度を、前記金属の表面における光線の反射率に基づいて定量的に測定する金属腐食度測定装置において、
前記金属表面に異なる波長の光線を照射する光線照射部と、前記金属表面からの反射光線を受光する受光部と、前記光線照射部からの照射光線の波長を切り替える波長切替手段と、該波長切替手段で切り替えられた照射光線に対する反射率の差を求めて前記金属の腐食度を求める演算部とを備える金属腐食度測定装置。

（５）前記光線照射部から照射される照射光線の波長は、ＪＩＳで定めるＤ６５の可視光線および３波長型昼光色蛍光灯Ｆ１０の波長領域の可視光線である上記（４）の金属腐食度測定装置。

（６）前記照射光線の波長は、単一光源を使用して出力光線の波長を切り替える上記（４）又は（５）の金属腐食度測定装置。

（７）前記受光部は、一定角度の反射光線を受光する集光器を備える上記（４）、（５）又は（６）の金属腐食度測定装置。

本発明の金属腐食度測定方法および装置によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、金属の腐食度を数値化して正確に定量的に測定することが可能である。また、腐食により金属表面が変色した場合でも、腐食度を測定して数値化可能である。更に、散乱光を測定するため、金属表面にピンホール、凹凸又は腐食物が生成した場合でも、腐食度が測定可能である。

以下、本発明による金属腐食度測定方法および装置の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１は、本発明による金属腐食度測定装置の好適実施例の全体構成を示す図である。この金属腐食度測定装置１０は、光源照射部１１、電源部１２、受光部１３、演算部１４、ケース１７および黒色のセル１８により構成される。

図１に示す金属腐食度測定装置１０において、光源照射部１１は、電源部１２からケーブルＣ１を介して動作電力が供給され、可視光線１５を発生する。この光線照射部１１から発生された可視光線１５は、セル１８内を通過して被測定金属２０の表面に照射される。（腐食した）被測定金属２０の表面には、光源照射部１１より波長領域が異なる２種類の可視光線１５が照射される。金属２０の表面から反射した可視光線（反射可視光線）１６は、金属２０表面の腐食状況により影響され、受光部１３により受光され、ケーブルＣ２を介して演算部１４に送られる。

演算部１４では、反射可視光線１６の波長および強さの光源の違いによる差を計算し、金属２０の腐食度を求める。尚、ケース１７は、上述した各構成要素を囲む。また、黒色のセル１８は、外部からの可視光線の影響を防ぐため、光源部１１および受光部１３を保護又は遮蔽している。

次に、図２を参照して本発明による金属腐食測定装置１０の動作を説明する。図２は、図１に示す金属腐食度測定装置１０の動作説明図であり、金属腐食度測定装置１０の一部分および測定被金属２０の拡大図を示す。

先ず、光源１１よりＪＩＳ-Ｚ-８７２０で定めるＤ６５（最もポピュラーで太陽光に近い光源）および３波長型昼光色蛍光灯Ｆ１０の波長領域の可視光線１５を、腐食した被測定金属２０の表面に対し予め決められた、６０°の入射角度θで選択的に照射する。金属２０の表面の腐食状況により、反射可視光線１６の波長および強さが変化し、反射可視光線１６は受光部１３にて受光される。

また、金属２０の表面の腐食度が進行した状況では、金属２０表面にピンホール等が生じ、更に腐食物、即ち金属化合物が生成し凹凸となり、金属２０の表面は荒れた表面状態となる。この状態の金属２０の表面に照射された可視光線１５は、荒れた表面状況により散乱光１６’が増加する。この散乱光１６’は、３０°の角度θ’の範囲で集光器１３’により集光され受光部１３に送られる。受光部１３に受光された可視光線１６の波長および強さは、２種類の光源により異なる。この差を演算部１４により求めて、金属２０の腐食度を決定する。

以上、本発明による金属腐食度測定方法および装置の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

例えば、上述した本発明の好適実施例では、波長領域が異なる２種類の可視光源を使用して金属の腐食度を求めた。しかし、波長領域が異なる３種類以上の可視光線を使用して、金属表面に照射し、それらの反射光線の差により、金属の腐食度の測定精度の向上を図ることが可能である。また、上述の好適実施例では、単一光源を使用して金属の表面に照射する光線の波長を切り換えているが、予め２又は複数種類の光源を使用してもよい。

本発明による金属腐食度測定装置の好適実施例の全体構成を示す正面図である。図１に示す金属腐食度測定装置の動作を説明する動作説明図である。

符号の説明

１０金属腐食度測定装置
１１可視光源（波長切替型）
１２電源部
１３受光部
１３´集光器
１４演算部
１５可視光線（照射光線）
１６反射光線
１７ケース
２０金属（被測定金属）

Claims

被測定金属の表面に酸化物等の化合物が発生する表面腐食度を定量的に測定する金属腐食度測定方法において、
前記被測定金属の表面からの複数の波長の光線に対する反射率を求める工程と、前記反射率の差に基づいて前記被測定金属の表面の腐食度を求める工程とを有することを特徴とする金属腐食度測定方法。
前記被測定金属表面に照射される照射光線の波長は、単一光源から切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の金属腐食度測定方法。
前記照射光線の波長は、ＪＩＳで定めるＤ６５の可視光線と、３波長型昼光色蛍光灯Ｆ１０の波長領域の可視光線とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属腐食度測定方法。
被測定金属の表面の腐食度を、前記金属の表面における光線の反射率に基づいて定量的に測定する金属腐食度測定装置において、
前記金属表面に異なる波長の光線を照射する光線照射部と、前記金属表面からの反射光線を受光する受光部と、前記光線照射部からの照射光線の波長を切り替える波長切替手段と、該波長切替手段で切り替えられた照射光線に対する反射率の差を求めて前記金属の腐食度を求める演算部とを備えることを特徴とする金属腐食度測定装置。
前記光線照射部から照射される照射光線の波長は、ＪＩＳで定めるＤ６５の可視光線および３波長型昼光色蛍光灯Ｆ１０の波長領域の可視光線であることを特徴とする請求項４に記載の金属腐食度測定装置。
前記照射光線の波長は、単一光源を使用して出力光線の波長を切り替えることを特徴とする請求項４又は５に記載の金属腐食度測定装置。
前記受光部は、一定角度の反射光線を受光する集光器を備えることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の金属腐食度測定装置。