JP2006284603A - 塗膜と金属界面の濡れ性の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来不可能であった重塗装の塗膜の耐食性を短期に評価することを可能とし、腐食の起点となる塗膜と金属界面の濡れ性を簡便に検知する方法を提供する。
【解決手段】 結露するまで湿度を変化させ、この変化に伴う塗膜の表面電位変化の挙動を検知し、腐食の起点となる塗膜と金属界面の濡れ性を評価する。
【選択図】 図６

Description

この出願の発明は塗膜と金属界面の濡れ性の測定方法に関するものである。

発明者らは先にポータブルさび変化安定化測定装置を開発して、金属のさび安定化度を表面電位の変化から評価する方法を提供したが、実際に使用されている重塗装の塗膜の耐食性を短期に評価するとの観点からは難点を有していた。また、腐食のメカニズムを解明する上でも問題を有していた。また、これまでにも、金属材の表面電位を、その表面に生成されたさびに少量の水分を付着される前と、付着させた時点から以後乾燥するまで測定し、その電位変動からさびの安定化度を評価する方法も提案されているが（特許文献１）、重塗装の塗膜においても初期の腐食をモニター可能とする手法は知られていない。

そして、従来から腐食機構の多くはインピ−ダンス法を用いる方法が研究されているが、この方法では重塗装の塗膜の抵抗が大き過ぎるためインピーダンスの計測は不可能とされていた。
特許第３２７７２２３号

この出願の発明は、以上のように従来では測定、評価が不可能であった重塗装の塗膜の場合でも、塗膜の存在による金属の耐食性を短期で評価することが可能であるとともに、塗膜が存在する場合の初期段階での腐食メカニズムの解明にも有用な方法を提供することを課題としている。

この出願の発明は、上記課題を解決するものとして、結露するまで湿度を変化させ、この変化に伴う塗膜の表面電位変化の挙動を検知することを特徴とする腐食の起点となる塗膜と金属界面の濡れ性の測定方法を提供する。

この出願の発明の濡れ性の測定方法によれば、塗膜の湿度変化に伴う表面電位の挙動を検知することにより、腐食の起点となる塗膜と金属界面の濡れ性を測定することができる。

この出願の発明は、上記のような特徴を有するものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

この出願の発明は、塗膜の傷の存在による塗膜の表面電位の変化から塗膜傷の存在とその腐食への影響を判定する方法に関連して創案されたものであって、湿度変化に伴う表面電位変化の挙動を検知して腐食の起点となる塗膜と金属の界面における濡れ性の判別を行うものものである。

具体的には測定前に数日間測定可能な状態で放置することで表面電位を安定させ、その後塗膜の表面電位の変化を計測する。これによって、腐食の起点となる塗膜と金属の界面における濡れ性が評価されることになる。この評価のフローチャートを示したものが図６である。

図１〜図５は、この評価方法に関連するものとして開発された、塗膜における傷の存在とこれによる腐食への影響を評価する手法を説明したものである。まず、この手法について概観しておく。

図１のフロー図は塗膜の電位変化を測定することにより、塗膜に傷があるかどうか、傷がある場合にはその傷は金属表面にまで達しているものかどうかの判別プロセスを示している。このことによって、金属表面に被覆されている塗膜の耐食性を評価することが可能になる。この場合、さらに、測定された表面電位の大きさ、消滅時間の長さ等によって、損傷の程度を検知することができる。なお、塗膜の表面電位分布を取得するにはグランドをとるために金属部を露出させる必要がある。この加工の影響で初期には電位変化は安定しない。ここで、金属部を露出させて、１日測定状態に放置しておくと、表面電位が安定することが判っている。そこで、表面電位を安定させ、その後、塗膜の表面電位の変化を測定する。

この手法の有効性は以下の実験によって確認される。すなわち、図２に示すように、たとえば、先ず塗膜厚さ０．１ｍｍのものに幅０．１ｍｍ、深さ０．０３ｍｍ、長さ１．５ｍｍの傷をカッターで塗膜表面に付ける。そして、塗膜付金属の塗膜表面に傷を付けた直後から時間経過を経た時点までの電位分布の計測を行う。図３は、塗膜面に上記条件の非常に小さな傷を付けた時のレーザ顕微鏡像および時間経過における電位変化を表わしている。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）において、それぞれの右縦列電位の間隔は０．２５Ｖ毎の単位で表わされている。図３（ａ）は塗膜に新しい傷を付けた直後の表面電位分布の変化を、（ｂ）は塗膜に傷を付けて２時間後の表面電位分布の変化を、（ｃ）は塗膜に傷を付けて５時間後の表面電位分布の変化を示している。これによれば、図３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）と時間を経過するにしたがって、傷部分の電位変化が徐々に消滅していくことが判る。

さらに、図４に示すように、金属部が露出するように幅０．５ｍｍ、深さ０．１２ｍｍ、長さ３ｍｍの傷を付け、腐食を起こさせるため塩化マグネシウム溶液を１〔μｌ〕付着させると、その結果として、電位変化が観察され、非常に小さな腐食が検出可能と判明した。

図５は、塗膜に人工欠陥を作り、腐食させたときの電位変化および欠陥部のカラーレーザー顕微鏡像を示している。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、それぞれの右縦列等間隔の電流変化は０．２Ｖ毎の単位で表わされている。なお、この場合、走査範囲はいずれも２０ｍｍ×２０ｍｍである。図５（ａ）は塗膜に作られた人工欠陥の腐食試験前の表面電位分布の変化を、（ｂ）は腐食試験直後の表面電位分布の変化を、（ｃ）は腐食試験後１時間経過後の表面電位分布の変化をそれぞれ示しており、図５（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の時間経過中、腐食が起こっている間は電位変化が起こっており、消滅するようなことはなく、またその際、腐食部が非常に小さいにも拘わらず情報が拡大して表示される。一方、欠陥がない部分についても同様の腐食試験の実験を行ったが電位の変化は見られなかった。

この出願の発明は、以上のような塗膜の損傷の存在とその影響度を評価する方法とは異って、腐食の起点となる塗膜と金属界面の濡れ性の測定を可能とするものである。そこで、実施例に沿って以下に説明する。なお、この実施例においても上記と同様にグランドをとって安定化した後の電位変化が測定されている。

図７は、親水性塗膜の湿度変化に伴う表面電位分布変化を示している。図７（ａ），（
ｂ）において、それぞれの右縦列等間隔の電流変化は０．２Ｖ毎の単位で表わされている。なお、この場合、走査範囲２０ｍｍ×２０ｍｍである。これによれば、親水性の塗膜を用いた場合、相対湿度３０％における表面電位分布の変化と相対湿度８０％における表面電位分布の変化をそれぞれ示しており、図７（ａ）→（ｂ）と湿度の増加に伴って電位変化が起こっていることが示され、親水性塗膜では湿度を８０％まで増加したのみで表面電位は平均０．７Ｖ低下した。一方、撥水性塗膜では結露させてもしばらくは表面電位の変化は見られなかった。

以上から、図６に示すように、結露するまでの湿度変化を与え場合の、結露前の電位変化の有無、及び結露後の電位変化の有無、それらの挙動を検知し、結露前に電位変化がある場合には塗膜は親水性塗膜であって、金属界面が水により濡れていると判別することができる。結露前に電位変化がなく、結露後にも電位変化がない場合には、塗膜／金属界面は水により濡れていないと判別でき、結露後にしばらく経て電位変化がある場合には、塗膜は疎水性塗膜であって、塗膜／金属界面は水により濡れていると判別できることになる。このようなことから、腐食の起点となる塗膜と金属界面の漏れ性がモニター可能となる。また、海岸などで使用される非常に厚い塗装の電位も測定した結果、可能であることが判った。

塗膜の欠陥をモニターする方法のフロー図を示す。 塗膜面に新しくを付ける傷の概要を表わし、（ａ）は傷の形状を示し、（ｂ）は塗膜面に新しい傷を付けた時の傷のレーザ顕微鏡像をそれぞれ示す。 塗膜面に新しくを付けた傷における時間経過の電位変化を表わし、（ａ）は新しい傷を付けた直後の表面電位分布の変化、（ｂ）は２時間後の表面電位分布の変化、（ｃ）は５間後の表面電位分布の変化をそれぞれ示す。 塗膜にさらに金属表面に達する傷を作って形成される人工欠陥の概要を表わし、（ａ）人工欠陥の形状を示し、（ｂ）は腐食直前のカラーレーザー顕微鏡像を示し、（ｃ）は腐食試験後のカラーレーザー顕微鏡像をそれぞれ示す。 塗膜に人工欠陥を作り、腐食させたときの電位変化を示し、（ａ）は腐食試験前、（ｂ）は腐食試験直後、（ｃ）は腐食試験後１時間後、の表面電位分布の変化をそれぞれ示す。 この出願の発明に係る塗装金属の塗膜／金属界面の濡れ性をモニターする方法のフロー図を示す。 この出願の発明に係わる親水性塗膜の湿度変化に伴う表面電位分布変化を示し、（ａ）は相対湿度３０のおける表面電位分布変化を、（ｂ）は相対湿度８０のおける表面電位分布変化をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 結露するまで湿度を変化させ、この変化に伴う塗膜の表面電位変化の挙動を検知することを特徴とする腐食の起点となる塗膜と金属界面の濡れ性の測定方法。