JP2011069625A

JP2011069625A - 大気腐食試験装置

Info

Publication number: JP2011069625A
Application number: JP2009218403A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Takahashi; 克仁高橋; Kazumi Fujii; 和美藤井; Takeya Ohashi; 健也大橋; Toru Miyasaka; 徹宮坂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】付着塩分量の精度を高め試験結果のバラツキが小さい腐食試験装置を提供する。
【解決手段】恒温恒湿槽１，塩水吐出機構２，洗浄機構３および移動架台４から構成され、被腐食試験体５を試験する。恒温恒湿槽１は、槽内の温度と湿度を独立して制御でき、かつ、プログラム制御により複数の温度と湿度の条件を連続に変化させる機能を有する。塩水吐出機構２は、超音波振動により塩水を滴状にして吐出する。洗浄機構３は、被試験体に洗浄水をかけ流し、試験体に付着した塩分を除去する。移動架台４は、被腐食試験体５を固定し、自身を塩水吐出機構２に対して移動させることにより、塩水吐出機構２から吐出された塩水を被腐食試験体５に点状に付着させる。被腐食試験体５を恒温恒湿槽１に挿入して腐食試験をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気中で使用される金属材料の腐食形態を再現できる試験方法およびその装置に係り、特に腐食を促進させる化学物質を被試験体に均一に付着させる方法および装置に関する。

大気腐食の促進試験法としては、ＪＩＳＺ２３７１で規定されている塩水噴霧試験方法やＪＩＳＫ５６００−７−９で規定されているサイクル腐食試験方法が知られており、規格に準拠した試験装置が用いられている。従来の試験装置では、腐食を促進させる化学物質として所定の濃度に調整された塩水を用い、この塩水を噴霧塔からミスト状に噴霧して被試験体に付着させる方法がとられた。この塩水の噴霧量に関しては、試験結果に影響するため、試験槽内の塩水の採取位置によるバラツキが少ないことが要求される。塩水噴霧のバラツキを小さくする方法として、例えば、噴霧塔を二重構造とすることにより改善する方法が特許として公開されている。

一方、霧状された噴霧された塩水が試験体に付着すると、噴霧された液滴が凝集して表面でぬれた状態になり、自然環境で飛来する海塩粒子のサイズが数１０μｍ程度であるのと大きく異なる。その結果、実際の自然環境中に置かれている材料の腐食状態とはかけ離れているものであった。自然環境で飛来する塩粒子の付着状況を再現する方法としては、発生させた塩粒子を一定の緩衝空間を飛来させた後に被試験体に付着させることにより再現する方法が特許として公開されている。

上記塩水を噴霧することにより被試験体に塩分を付着させる方法では、自然環境で飛来する塩粒子を再現できないのと同時に、塩付着の繰り返しや被試験体の設置位置による付着塩分量のバラツキを十分に解消できていない課題がある。また、塩粒子を一定空間飛来させて付着させる方法では、自然環境で飛来する塩粒子を再現できても、被試験体の設置位置によるバラツキを制御できない課題がある。また、これらの方法による場合、付着塩分量のバラツキが大きいため、塩付着前後の重量を測ることによって付着塩分量を把握する必要がある。

特許第２０３１３６５号公報特許第３６６８７４３号公報

本発明の目的は、自然環境で飛来する塩粒子を再現すると同時に、塩付着の繰り返しや試験槽内での被試験体の設置位置によるバラツキを小さくできる腐食試験装置を提供することにある。

（１）本発明は、恒温恒湿槽と、塩水吐出機構と、被腐食試験体を載せる架台と、洗浄機構とから構成され、吐出機構と対象物を相対移動させて塩水を付着させる腐食試験装置において、塩水吐出機構は周波数ｆにて吐出口より塩水を吐出し、塩水の吐出量ｑと、吐出機構と対象物との相対移動速度ｖの関係が

であることを特徴としている。（式１）を満たすことによって、塩水どうしを凝集させずに対象物に付着させることができる。
（２）本発明による腐食試験装置は、吐出量ｑが０.０１８ｍＬ／ｓ以上であることを特徴としている。吐出量ｑが０.０１８ｍＬ／ｓ以上であることによって、安定して塩水を吐出すことができる。
（３）本発明による腐食試験装置は、周波数ｆが１ｋＨｚ以上であることを特徴としている。周波数ｆが１ｋＨｚ以上であることによって、安定して塩水を吐出すことができる。
（４）本発明による腐食試験装置は、対象物に付着した塩水の直径が２００μｍ以下であることを特徴としている。対象物に付着した塩水の直径が２００μｍ以下であることによって、実環境と同様の腐食を再現することができる。
（５）本発明による腐食試験装置は、吐出口の直径を１００μｍ以下としたことを特徴としている。吐出口の直径を１００μｍ以下にすることによって、実環境と同様の腐食を再現することができる。

本発明によれば、付着塩分量の精度を高めて塩分を付着させることができる。また、塩水を効率良く対象物に付着させることができるため、塩付着前後の重量を測るといった操作が不要となる。

大気腐食促進試験装置の構成図。塩水吐出機構の構成図。被試験体に付着した塩水を示す模式図。腐食試験後の被試験体の外観を示す模式図。腐食試験後の被試験体の外観を示す模式図。

以下、本発明の詳細について実施例を用い説明する。

図１に、本実施例の大気腐食促進試験装置の構成図を示す。大気腐食促進試験装置は、主として、恒温恒湿槽１，塩水吐出機構２，洗浄機構３および移動架台４から構成され、被腐食試験体５を試験する。恒温恒湿槽１は、槽内の温度と湿度を独立して制御でき、かつ、プログラム制御により複数の温度と湿度の条件を連続に変化させる機能を有する。塩水吐出機構２は、超音波振動により塩水を滴状にして吐出すものである。洗浄機構３は、被試験体に洗浄水をかけ流し、試験体に付着した塩分を除去する。移動架台４は、被腐食試験体５を固定し、自身を塩水吐出機構２に対して移動させることにより、塩水吐出機構２から吐出された塩水を被腐食試験体５に点状に付着させる。なお、被腐食試験体に付着しない余分な塩水は、塩水回収器２１に回収され、供給ポンプ２２により塩水吐出機構に供給される。塩水を供給する経路には流量計２３があり、塩水の供給量を調整する。

図２は本実施例における塩水吐出機構を示した図である。塩水吐出機構２は、塩水吐出機構本体２０１，塩水供給口２０２，超音波発振器２０３，吐出口２０４から構成される。吐出口を複数個、並列に設けることにより、一度に複数の液滴を被腐食試験体に付着させることができる。本実施例では塩水供給口２０２を１０１個設けた。塩水供給口２０２に塩水を供給すると共に、超音波発振器２０３を振動させ、吐出口２４より塩水を滴状に吐出した。本実施例では、吐出口２４の直径６０μｍ，吐出口２４の間隔５００μｍを使用したので、一度に幅５０mmの領域に塩水を付着させることができる。塩水が安定して吐出されたのは、塩水の供給量が１.８ｍＬ／ｓ以上の時であったので、本実施例では、塩水の供給量を０.０１８ｍＬ／ｓとした。また、塩水が滴状になって吐出されていたのは超音波発振器２０３の振動周波数が４０００Ｈｚ以上の時であった。そこで、超音波発振器２０３の振動周波数を４０００Ｈｚとした。移動架台４を塩水吐出機構２に対して移動させることにより、滴状に吐出される塩水を被腐食試験体５に点状に付着させた。（１）式より、点状に付着させるために移動速度を２.０ｍ／ｓとした。

図３に塩水が被試験体５に付着した様子を示す。付着させた塩水６は円状となり、直径は２００μｍであった。また、付着させ塩水６の間隔は５００μｍであり、個々の液滴どうしを凝集させずに付着させることができた。本実施例では塩水として３.５％のＮａＣｌ水溶液を使用しており、被試験体に１８.６ｍＬ／ｍ²の塩水を付着させたので、０.６５ｇ／ｍ²の塩分を付着させたことになる。また、塩水の濃度を変えることにより付着塩分量を調整することも可能である。

次に、この大気腐食促進試験装置における試験手順を示す。先ず、被腐食試験体５を洗浄および乾燥させた後に、移動架台４の全面に並べる。移動架台４に設置された被腐食試験体５が塩水吐出機構２の下を通過する際に、塩水吐出機構２から被腐食試験体５に向けて塩水が吐出されることにより、被腐食試験体５の表面に塩水が付着される。

この試験材をプログラム制御された恒温恒湿槽１に挿入して腐食試験を開始する。塩水が付着した被腐食試験体５は、恒温恒湿槽１で所定の温湿度が組み合わせられた温湿度サイクルの環境で腐食試験される。今回、被腐食試験体５の挿入後の温湿度サイクルとして、先ず、６０℃相対湿度３５％ＲＨの乾燥環境に３時間保持した後に４０℃相対湿度９５％ＲＨの湿潤環境に３時間保持するサイクルを１２回繰り返した。ここで、乾燥環境から湿潤環境および湿潤環境から乾燥環境への移行時間は、それぞれ１時間とし、一連のサイクルを８時間に設定した。

乾燥と湿潤の組み合わせ環境に被腐食試験体５を１２サイクル計９６時間暴露した後、移動架台４に設置された被腐食試験体５を水洗し、塩分を除去した。恒温恒湿槽１内には、洗浄機構３を設置しており、まず、洗浄機構３から洗浄水としての純水を被腐食試験体５にかけ流し被腐食試験体５に付着していた塩分を洗い流した。洗浄水の温度は３０℃、温風の温度は５０℃に設定した。この一連の塩水付着，温湿度サイクルと洗浄乾燥工程を繰り返すことにより腐食試験を継続した。温湿度サイクルでの乾燥・湿潤を４週間、または８週間繰り返し、その中で、週に二回、塩分付着と洗浄を行った。

これにより、実環境の腐食を再現することができた。

実施例２として、実施例１とは吐出機構の形状および塩付着の条件が異なる場合の実施例について説明する。塩水吐出機構は、吐出口の直径が５０μｍ、吐出口の間隔が４００μｍの形状のものを使用し、塩水吐出口１個あたりの吐出量を０.０１１ｍＬ／ｓ、超音波発信器の振動周波数を５０００Ｈｚ、被試験体の移動速度を２.０ｍ／ｓにして塩水を付着させた。塩水として塩分濃度３.５％の人工海水を使用しており、付着塩分量は０.５１ｇ／ｍ²であった。なお、大気腐食促進試験装置および大気腐食試験方法は実施例１と同様とした。

付着した塩水は円状になり、直径は１５０μｍであった。また、付着した塩水の間隔は４００μｍであり、個々の液滴どうしを凝集させずに付着させることができた。

図４は腐食試験をした場合の腐食の様子を示す。被腐食試験体５の表面に腐食された部分７が均一に形成されており、実環境や実施例１の腐食形態と同様であった。

実施例３として、吐出口の寸法が不適正な場合の実施例について説明する。吐出口の直径が９０μｍ、吐出口の間隔が１２５０μｍの形状の塩水吐出機構を使用し、塩水吐出口１個あたりの吐出量を０.０２３ｍＬ／ｓ、超音波発信器の振動周波数を１０００Ｈｚ、被試験体の移動速度を１.２５ｍ／ｓにして塩を付着させた。塩水として塩分濃度３.５％の人工海水を使用しており、付着塩分量は０.５１ｇ／ｍ²で、実施例２の場合と同等であった。なお、大気腐食促進試験装置および大気腐食試験方法は実施例１と同様とした。付着した塩水は円状になり、直径は３９０μｍであった。また、付着した塩水の間隔は１２５０μｍであり、個々の液滴どうしを凝集させずに付着させることができた。図５は腐食試験をした場合の腐食の様子を示す。塩水が付着した位置に腐食が集中してしまい、腐食された部分７と腐食されていない部分８が不均一であり、付着塩分量は０.５１ｇ／ｍ²が同等であっても実施例２の腐食と異なっていた。

１恒温恒湿槽
２塩水吐出機構
３洗浄機構
４移動架台
５被腐食試験体
６付着させ塩水
７腐食された部分
８腐食されていない部分
２１塩水回収器
２２供給ポンプ
２３流量計
２０１塩水吐出機構本体
２０２塩水供給口
２０３超音波発振器
２０４吐出口

Claims

恒温恒湿槽と、塩水吐出機構と、被腐食試験体を載せる架台と、洗浄機構とから構成され、吐出機構と対象物を相対移動させて塩水を付着させる腐食試験装置において、
塩水吐出機構は周波数ｆにて吐出口より塩水を吐出し、塩水の吐出量ｑと、吐出機構と対象物との相対移動速度ｖの関係が、

であることを特徴とする腐食試験装置。
請求項１において、前記吐出量ｑが０.０１８ｍＬ／ｓ以上であることを特徴とする腐食試験装置。
請求項１において、前記周波数ｆが１ｋＨｚ以上であることを特徴とする腐食試験装置。
請求項１において、前記対象物に付着した塩水の直径が２００μｍ以下であることを特徴とする腐食試験装置。
請求項１において、前記吐出口の直径を１００μｍ以下としたことを特徴とする腐食試験装置。