JP2017090304A - Corrosion test method and corrosion test device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、腐食試験方法、および、腐食試験装置に関する。 The present invention relates to a corrosion test method and a corrosion test apparatus.
屋外で長時間使用される鋼材や塗膜の腐食に対する耐性の評価をするため、JISやISO等に定められた複合サイクル試験が広く適用されてきた。この試験では、試料である鋼材に対し、塩水噴霧工程、乾燥工程、湿潤工程という3つの工程からなるサイクルを繰り返す(非特許文献1参照)。 In order to evaluate the resistance to corrosion of steel materials and coating films that are used outdoors for a long time, combined cycle tests defined in JIS, ISO, and the like have been widely applied. In this test, a cycle consisting of three steps of a salt water spraying step, a drying step, and a wetting step is repeated for a steel material as a sample (see Non-Patent Document 1).
しかし、上記の試験では、屋外で長時間使用される環境を模擬するため、試験に長時間を要するという問題がある。例えば、上記の複合サイクル試験において、試料に対する、塩水噴霧工程(2時間)、乾燥工程(4時間)、湿潤工程(2時間)という3つの工程からなるサイクルを長時間(数百〜数千時間程度)にわたり繰り返す必要があった。そこで、本発明は、前記した問題を解決し、鋼材や塗膜の腐食試験に要する時間を短縮することを課題とする。 However, in the above test, there is a problem that the test takes a long time because it simulates an environment used for a long time outdoors. For example, in the above combined cycle test, a cycle consisting of three steps of a salt spray step (2 hours), a drying step (4 hours), and a wetting step (2 hours) is performed for a long time (several hundred to several thousand hours). Degree). Then, this invention makes it a subject to solve the above-mentioned problem and to shorten the time which the corrosion test of steel materials and a coating film requires.
前記した課題を解決するため、本発明は、鋼材または鋼材の塗膜に対する腐食試験方法であって、試料である前記鋼材または塗装された鋼材に、所定時間、塩水を噴霧する塩水噴霧ステップと、前記塩水噴霧ステップの後、前記試料の乾燥を開始し、前記乾燥を開始した試料の重量を測定し、単位時間当たりの前記試料の重量減少が所定値以下となった場合、前記試料の乾燥を終了させる乾燥ステップと、前記乾燥ステップの後、前記試料を所定の温度および湿度の湿潤状態にする湿潤ステップとを含んだことを特徴とする。また、本発明は、前記各ステップにおいて、前記試料が設置される試験槽内における空気の酸素の濃度を大気濃度よりも高めた状態とすることを特徴とする。さらに、本発明は、前記鋼材または鋼材の塗膜が亜鉛を含む場合、前記各ステップにおいて、前記試料が設置される試験槽内の空気の酸素の濃度および二酸化炭素の濃度を大気濃度よりも高めた状態とすることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a corrosion test method for a steel material or a coating film of a steel material, the salt water spraying step spraying salt water on the steel material or the coated steel material as a sample for a predetermined time; After the salt water spraying step, the drying of the sample is started, the weight of the sample that has started the drying is measured, and when the weight reduction of the sample per unit time becomes a predetermined value or less, the drying of the sample is performed. The drying step is terminated, and the step of bringing the sample into a wet state at a predetermined temperature and humidity after the drying step is included. Further, the present invention is characterized in that, in each of the steps, the oxygen concentration of the air in the test tank in which the sample is installed is made higher than the atmospheric concentration. Further, in the present invention, when the steel material or the coating film of the steel material contains zinc, in each of the steps, the oxygen concentration and the carbon dioxide concentration in the test chamber in which the sample is installed are set higher than the atmospheric concentration. It is characterized by making it a state.
本発明によれば、鋼材や塗膜の腐食試験に要する時間を短縮できる。 According to the present invention, the time required for the corrosion test of steel materials and coating films can be shortened.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。本発明は本実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
(実施形態)
まず、本実施形態の腐食試験装置(試験装置)10の構成を説明する。試験装置10は、鋼材または鋼材の塗膜の腐食試験を実施する。腐食試験の対象となる試料は、例えば、金属や、塗装や樹脂ライニングなどの防食が施された金属、もしくはそれらが構成に含まれる物品である。腐食試験は、試料に対し、塩水噴霧工程、乾燥工程、湿潤工程の3つの工程からなるサイクルを繰り返すことにより行われる。ここで、試験装置10は、腐食試験の乾燥工程において試料の単位時間当たりの重量減少が緩やかになったとき試料の乾燥が完了したと判断して、次の工程(湿潤工程)に進む。これにより、試験時間を短縮することができる。
(Embodiment)
First, the structure of the corrosion test apparatus (test apparatus) 10 of this embodiment is demonstrated. The test apparatus 10 performs a corrosion test on a steel material or a coating film of a steel material. The sample to be subjected to the corrosion test is, for example, a metal, a metal subjected to anticorrosion such as painting or resin lining, or an article in which these are included. The corrosion test is performed by repeating a cycle consisting of three steps of a salt spray step, a drying step, and a wetting step on the sample. Here, the test apparatus 10 determines that the drying of the sample has been completed when the weight reduction per unit time of the sample becomes moderate in the drying process of the corrosion test, and proceeds to the next process (wetting process). Thereby, the test time can be shortened.
試験装置10は、図1に示すように、試験槽11と、空気供給部12と、塩水タンク13と、制御部14と、加湿部15と、加熱部16と、重量測定部17とを備える。また、試験槽11には、試料ホルダ111と、塩水噴霧部112と、温湿度センサ114とが設置される。また、試験装置10には純水供給部20が接続される。なお、図示を省略しているが、試験槽11には、試料に噴霧された塩水を排水するための排水口や、試験槽11内に供給された空気を排気するための排気口が設けられている。なお、破線で示す空気濃度センサ113は、試験装置10に装備される場合と装備されない場合とがあり、装備される場合について後記する。
As shown in FIG. 1, the test apparatus 10 includes a
試験槽11は、試料に対する腐食試験を行うための槽である。空気供給部12は、試験槽11内に空気の供給を行う。
The
塩水タンク13は、塩水噴霧部112に対し塩水を供給する。この塩水タンク13は、例えば、試験装置10の外部に設置された純水供給部20から供給される水に塩化ナトリウム(NaCl)を添加して塩水を供給する。また、この塩水タンク13にはヒータ131が設置され、このヒータ131により塩水の温度が調整される。
The salt water tank 13 supplies salt water to the
制御部14は、試験装置10全体の制御を司り、ここでは主に、試料の塩水噴霧工程→乾燥工程→湿潤工程の順で行われる各工程の制御を行う。 The control unit 14 controls the entire test apparatus 10. Here, the control unit 14 mainly controls each step performed in the order of the salt spraying process of the sample → the drying process → the wetting process.
まず、制御部14は、塩水噴霧工程を行う。つまり、制御部14は、塩水タンク13から塩水噴霧部112に所定温度の塩水を供給させ、塩水噴霧部112に、所定時間、試料に塩水を噴霧させる。
First, the control unit 14 performs a salt spray process. That is, the control unit 14 supplies salt water at a predetermined temperature from the salt water tank 13 to the
次に、制御部14は、乾燥工程を行う。つまり、制御部14は、加熱部16および加湿部15を用いて試験槽11内の温度および湿度を調整し、試料を乾燥させる。具体的には、制御部14は、試験槽11内の温度および湿度を温湿度センサ114によりモニタリングし、試験槽11内の温度および湿度が所定値となるよう加熱部16および加湿部15を制御する。また、制御部14は、試料の乾燥開始後、所定時間ごとに重量測定部17から試料の重量の測定結果を得る。そして、制御部14において、単位時間当たりの試料の重量減少が所定値よりも少なくなったと判断したとき、加熱部16および加湿部15を停止させる。つまり、制御部14は、試料の乾燥の開始後、単位時間当たりの試料の重量減少が所定値以下となったら、試料の乾燥が完了したと判断して、乾燥工程を終了させる。
Next, the control part 14 performs a drying process. That is, the control unit 14 uses the
次に、制御部14は、湿潤工程を行う。つまり、制御部14は、加熱部16および加湿部15を用いて試験槽11内の温度および湿度を調整し、試料を湿潤状態に移行させる。具体的には、制御部14は、試験槽11内の湿度を温湿度センサ114によりモニタリングし、試験槽11内の温度および湿度が所定値となるよう加熱部16および加湿部15を制御し、所定時間、試料を湿潤状態にする。制御部14は、上記の塩水噴霧工程、乾燥工程、湿潤工程の3つの工程からなるサイクルを繰り返す。
Next, the control unit 14 performs a wetting process. That is, the control part 14 adjusts the temperature and humidity in the
なお、上記の塩水噴霧工程、乾燥工程、湿潤工程の3つの工程それぞれにおける、所要時間、塩水の濃度、試験槽11内の温度および湿度等の試験条件については、試験条件記憶部141に記憶されている試験条件を用いるものとする。なお、この試験条件は、試験装置10の管理者等により入力される。
The test conditions such as the required time, the concentration of salt water, the temperature in the
加湿部15は、制御部14からの指示に基づき、試験槽11内の加湿を行う。加熱部16は、制御部14からの指示に基づき試験槽11内の加熱を行う。重量測定部17は、試料の重量を測定する。この重量測定部17は、例えば、電子天秤等が用いられる。この重量測定部17は、例えば、試料ホルダ111に乗った試料の重量を測定する。
The
試料ホルダ111は、試料を収納するホルダである。塩水噴霧部112は、制御部14からの指示に基づき、塩水タンク13から供給された塩水を試料ホルダ111上の試料に噴霧する。温湿度センサ114は、試験槽11内の温度および湿度を測定する。
The sample holder 111 is a holder for storing a sample. The
次に、図2を用いて、試験装置10の動作手順を説明する。まず、試験装置10は、所定時間(例えば、2時間)、塩水噴霧部112により試料に塩水を噴霧する(S1:塩水噴霧工程)。
Next, the operation procedure of the test apparatus 10 will be described with reference to FIG. First, the test apparatus 10 sprays salt water on the sample by the
例えば、制御部14は、塩水噴霧部112に塩水噴霧の開始信号を送信し、これを受けた塩水噴霧部112は試料への塩水噴霧を開始する。このとき、制御部14は温湿度センサ114から試験槽11内の温度情報を得ながら、加熱部16および塩水タンク13内のヒータ131の出力を調整し、試験槽11内の温度を所定の設定値(例えば、35℃等)に制御する。そして、制御部14は、塩水噴霧の開始から所定時間(例えば、2時間)経過後、塩水噴霧部112の塩水噴霧を停止させる。
For example, the control unit 14 transmits a salt spray start signal to the
S1の後、試験装置10は、試料を乾燥させる(S2:乾燥工程)。 After S1, the test apparatus 10 dries the sample (S2: drying step).
例えば、制御部14は、温湿度センサ114から、試験槽11内の温度情報および湿度情報を得ながら、加熱部16および加湿部15の出力を調整し、試験槽11内の温度および湿度を乾燥環境の設定値(例えば、温度:60℃、湿度:30%等)に制御することで、試料を乾燥させる。また、制御部14は、乾燥を開始した試料の重さを重量測定部17でモニタリングする。そして、制御部14は、単位時間あたりの試料の重量減少が所定値以下になった場合(例えば、5分間での重量減少が5mg以下になった場合)、試料の乾燥が完了したとみなして加熱部16および加湿部15による乾燥を停止させる。
For example, the control unit 14 adjusts the outputs of the
なお、上記のS2の乾燥工程において、試験装置10は、試料ホルダ111と重量測定部17との組み合わせを複数用意し、制御部14において、すべての重量測定部17で単位時間あたりの重量減少が所定値以下になったとき、試料の乾燥が完了したとみなして乾燥工程を終了させてもよい。 In the drying step of S2 described above, the test apparatus 10 prepares a plurality of combinations of the sample holder 111 and the weight measuring unit 17, and the controller 14 reduces the weight per unit time in all the weight measuring units 17. When the value falls below a predetermined value, the drying process may be terminated assuming that the drying of the sample has been completed.
また、上記のS2の乾燥工程において、制御部14は、試料の乾燥の開始から所定時間(例えば、30分間)経過するまでの試料の重量減少(初期重量減少)と、所定時間ごと(例えば、10分間ごと)の試料の重量減少を測定する。そして、制御部14は、初期重量減少に対して、試料の重量減少が、所定の割合以下(例えば、1/20以下)となったとき、試料の乾燥が完了したとみなして乾燥工程を終了させてもよい。 Further, in the drying step of S2 described above, the control unit 14 decreases the weight of the sample (initial weight decrease) until a predetermined time (for example, 30 minutes) has elapsed from the start of the drying of the sample, and every predetermined time (for example, Measure the weight loss of the sample (every 10 minutes). Then, the control unit 14 regards that the drying of the sample is completed when the weight reduction of the sample is equal to or less than a predetermined ratio (for example, 1/20 or less) with respect to the initial weight reduction, and ends the drying process. You may let them.
S2の後、制御部14は、所定時間(例えば、2時間)、試料を湿潤状態にする(S3:湿潤工程)。 After S2, the control unit 14 puts the sample in a wet state for a predetermined time (for example, 2 hours) (S3: wet process).
例えば、制御部14は、温湿度センサ114から試験槽11内の温度情報および湿度情報を得ながら、加熱部16および加湿部15の出力を調整し、試験槽11内の温度および湿度を湿潤環境の設定値(例えば、温度:50℃、湿度:98%など)に制御する。そして、制御部14は、試験槽11内の温度および湿度を湿潤環境の設定値に設定してから、所定時間(例えば、2時間)経過後に、S3の湿潤工程を終了させる。その後、制御部14は、試験開始から所定時間経過したか否かを判断し(S4)、まだ所定時間経過していなければ(S4のNo)、S1の塩水噴霧工程に戻る。一方、試験開始から既に所定時間経過してれば(S4のYes)、試験を終了させる。なお、制御部14は、S1〜S3の工程からなるサイクルを所定回数実行したときに試験を終了させてもよい。
For example, the control unit 14 adjusts the outputs of the
試験装置10は、上記のS1〜S3の工程を繰り返すことで、試料の腐食を進行させる。 The test apparatus 10 advances the corrosion of the sample by repeating the steps S1 to S3.
このように、試験装置10は、S2の乾燥工程において、試料の重量減少が所定値以下となったときに乾燥を終了させるので、乾燥工程に要する時間を短縮することができる。 Thus, since the test apparatus 10 ends the drying when the weight reduction of the sample is equal to or less than a predetermined value in the drying process of S2, the time required for the drying process can be shortened.
つまり、従来の腐食試験(非特許文献1参照)では、乾燥しにくい試料が用いられることも考慮し、乾燥工程において長めの乾燥時間(4時間)が設定されているが、実際には4時間以内に試料の乾燥が完了する場合もある。そこで、試験装置10は、乾燥工程において、試料の重量減少を測定し、試料の単位時間あたりの重量減少が所定値以下になったら、試料の乾燥が完了したと判断して、乾燥工程を終了させ、次の湿潤工程に移る。したがって、試験装置10は、様々な試料について確実に乾燥させつつ、短い乾燥時間で次の湿潤工程に移ることができる。 That is, in the conventional corrosion test (see Non-Patent Document 1), a longer drying time (4 hours) is set in the drying process in consideration of the use of a sample that is difficult to dry. The sample may be completely dried. Therefore, the test apparatus 10 measures the weight reduction of the sample in the drying process, and when the weight reduction per unit time of the sample becomes a predetermined value or less, determines that the drying of the sample is completed, and ends the drying process. And move to the next wetting step. Therefore, the test apparatus 10 can move to the next wet process in a short drying time while reliably drying various samples.
また、S2の乾燥工程のように、試験装置10が、試料の重量減少が所定値以下になったら、試料の乾燥を終了させることにより、乾燥時間は、例えば、100〜200μm程度の塗膜(下塗り・中塗り:エポキシ樹脂塗料、上塗り:ポリウレタン樹脂塗料)の場合、4時間→1時間程度に短縮される。その結果、例えば、従来技術(非特許文献1参照)では、厚さ100〜200μm程度の塗装鋼材に対し、塩水噴霧工程(温度:35℃、時間:2時間)→乾燥工程(温度:60℃、時間:4時間)→湿潤工程(温度:50℃、湿度95%以上、時間:2時間)というサイクルであったところ、試験装置10は、塩水噴霧工程(温度:35℃、時間:2時間)→乾燥工程(温度:60℃、時間:1時間)→湿潤工程(温度:50℃、湿度95%以上、時間:2時間)というサイクルになる。つまり、1サイクルに要する時間が8時間→5時間に短縮されるので、従来技術と同程度に試料の腐食が進行するまでの試験時間を約5/8にまで短縮することができる。 Further, as in the drying step of S2, when the test apparatus 10 finishes the drying of the sample when the weight reduction of the sample is equal to or less than a predetermined value, the drying time is, for example, about 100 to 200 μm. In the case of undercoat / intercoat: epoxy resin paint, topcoat: polyurethane resin paint), it is shortened from 4 hours to 1 hour. As a result, for example, in the prior art (see Non-Patent Document 1), a salt spray process (temperature: 35 ° C., time: 2 hours) → drying process (temperature: 60 ° C.) on a coated steel material having a thickness of about 100 to 200 μm. , Time: 4 hours) → wetting process (temperature: 50 ° C., humidity 95% or more, time: 2 hours), the test apparatus 10 has a salt spray process (temperature: 35 ° C., time: 2 hours). ) → Drying process (temperature: 60 ° C., time: 1 hour) → wetting process (temperature: 50 ° C., humidity 95% or more, time: 2 hours). That is, since the time required for one cycle is reduced from 8 hours to 5 hours, the test time until the corrosion of the sample progresses to about 5/8 as much as in the prior art.
また、試験時間が短縮される結果、試験装置10の加熱部16、ヒータ131等の使用時間も短縮されるので、腐食試験に要する消費電力を低減することもできる。
Further, as a result of shortening the test time, the use time of the
(その他の実施形態)
なお、試験装置10の空気供給部12は、腐食試験の実施中(つまり、S1〜S3の各工程において)、試験槽11内に酸素濃度を高めた空気を供給するようにしてもよい。この場合、空気供給部12は、例えば、酸素ボンベや酸素濃縮装置等を用いる。また、試験装置10は、破線で示す空気濃度センサ113をさらに備える。この空気濃度センサ113は、試験槽11内の酸素濃度等を測定する。そして、制御部14は、腐食試験の実施中、試験槽11内の酸素濃度を空気濃度センサ113によりモニタリングし、試験槽11内の酸素濃度が所定の値となるよう空気供給部12を制御する。つまり、空気供給部12は、制御部14からの指示に基づき、腐食試験の実施中、試験槽11内に大気よりも酸素の濃度を高めた空気を供給する。
(Other embodiments)
In addition, you may make it the air supply part 12 of the test apparatus 10 supply the air which raised oxygen concentration in the
なお、ここでの酸素濃度は、例えば、通常の大気における酸素濃度の2倍(約40%)程度とすることが望ましい。このように試験槽11内に供給される空気の酸素濃度を高めることで、従来技術による場合と同程度に試料の腐食が進行するまでの時間を短縮することができる。
The oxygen concentration here is preferably about twice (about 40%) the oxygen concentration in normal air, for example. By increasing the oxygen concentration of the air supplied into the
また、試験対象となる試料が、亜鉛等の二酸化炭素の有無が腐食速度に大きく影響する金属を含む場合、試験装置10の空気供給部12は、試験槽11内に供給する空気に二酸化炭素も含める方が望ましい。例えば、空気供給部12は、試験槽11内に供給する空気における酸素と二酸化炭素の濃度比を、現実の大気の濃度比に近い200000:350程度とする。このようにすることで、試験対象となる試料が、亜鉛等の二酸化炭素有無が腐食速度に大きく影響する金属を含む場合、現実の屋外環境での試料の腐食を模擬した腐食試験を行うことができる。
In addition, when the sample to be tested includes a metal such as zinc in which the presence or absence of carbon dioxide greatly affects the corrosion rate, the air supply unit 12 of the test apparatus 10 also supplies carbon dioxide to the air supplied into the
上記のように空気供給部12が、試験槽11内に供給する空気に二酸化炭素も含める場合、空気濃度センサ113は試験槽11内の酸素および二酸化炭素の濃度を測定する。そして、制御部14は、この空気濃度センサ113から、試験槽11内の酸素濃度情報および二酸化炭素濃度情報を得ながら、空気供給部12の酸素および二酸化炭素の濃度を調整し、例えば、試験槽11内の酸素濃度:40%、二酸化炭素濃度:700ppm程度に制御する。なお、この場合、空気供給部12は、例えば、酸素ボンベと二酸化炭素ボンベとブレンダーとを用いる。そして、空気供給部12がブレンダーにより一般大気をブレンドし、酸素40%程度、二酸化炭素700ppm程度に調整する。
When the air supply unit 12 includes carbon dioxide in the air supplied into the
また、空気供給部12は、酸素濃縮装置を用いてもよい。この場合、酸素濃縮装置は中空糸膜方式のものが望ましい。これは、中空糸膜方式の酸素濃縮装置は、分子径の小さい酸素、二酸化炭素等は、膜の外側に排出され、分子径の大きい窒素はそのまま中空糸内を通り抜けるため、膜の側面から出てきた気体を集めると、酸素および二酸化炭素濃度の高い空気が得られるからである。 The air supply unit 12 may use an oxygen concentrator. In this case, the oxygen concentrator is preferably a hollow fiber membrane type. This is because the hollow fiber membrane type oxygen concentrator device discharges oxygen, carbon dioxide, etc. with a small molecular diameter to the outside of the membrane, and nitrogen with a large molecular diameter passes through the hollow fiber as it is, so it exits from the side of the membrane. This is because if the collected gas is collected, air having a high concentration of oxygen and carbon dioxide is obtained.
なお、他の方式の酸素濃縮装置は、酸素の濃度を高めることができても二酸化炭素の濃度が下がってしまうことが多いため、酸素も二酸化炭素も高濃度化された気体を得るには、上記の中空糸膜方式の酸素濃縮装置が望ましい。また、中空糸膜方式の酸素濃縮装置の場合、酸素と二酸化炭素の濃縮効率が異なるため、酸素:二酸化炭素の濃度比が現実の大気の値に近い200000:350から多少外れるが、酸素のみ濃縮される場合と比べれば、二酸化炭素も濃縮されるため、現実の屋外環境での腐食を比較的よく模擬できる。 In addition, since oxygen concentration devices of other methods often reduce the concentration of carbon dioxide even if the concentration of oxygen can be increased, in order to obtain a gas in which both oxygen and carbon dioxide are highly concentrated, The hollow fiber membrane type oxygen concentrator is desirable. Further, in the case of a hollow fiber membrane type oxygen concentrator, the concentration efficiency of oxygen and carbon dioxide is different, so the concentration ratio of oxygen: carbon dioxide is slightly different from 200000: 350 which is close to the actual atmospheric value, but only oxygen is concentrated. Compared with the case where carbon dioxide is used, since carbon dioxide is also concentrated, corrosion in an actual outdoor environment can be simulated relatively well.
このように試験装置10が、試験槽11内に供給する空気に二酸化炭素も含めることで、亜鉛等の二酸化炭素の有無が腐食速度に大きく影響する金属を含む試料の腐食試験についても、現実の屋外環境での試料の腐食を模擬した腐食試験を行うことができる。また、試験装置10が、試験槽11内に供給する空気に二酸化炭素の濃度についても高めることで、腐食試験の試験時間を短縮することができる。
In this way, the test apparatus 10 also includes carbon dioxide in the air supplied into the
なお、上記の試験槽11内に供給する空気の酸素濃度、二酸化炭素濃度等の試験条件は、試験条件記憶部141に設定されるものとする。
Test conditions such as oxygen concentration and carbon dioxide concentration of the air supplied into the
(実験結果)
次に、本実施形態の試験装置10を用いた試験方法の効果を検証するため、従来技術の試験方法(非特許文献1参照)との比較を行った。試料は、鋼、亜鉛の2種類である。試験条件を図3に示す。
(Experimental result)
Next, in order to verify the effect of the test method using the test apparatus 10 of the present embodiment, a comparison with a conventional test method (see Non-Patent Document 1) was performed. There are two types of samples: steel and zinc. The test conditions are shown in FIG.
図3に示すように従来技術による試験方法では、試験の各工程において試験槽11内に供給する空気の酸素および二酸化炭素の濃度を一般大気と同じとし、また、塩水噴霧工程における塩水のNaCl濃度:5wt%、試験槽11内の温度:35℃、時間:2hとした。また、乾燥工程における試験槽11内の温度:60℃、時間:4hとし、湿潤工程における試験槽11内の温度:50℃、時間:2hとした。また、図3におけるパターンAでは、試験の各工程において試験槽11内に供給する空気の酸素の濃度および二酸化炭素の濃度を一般大気と同じとしたが、乾燥工程において単位時間あたりの試料の重量減少が所定値以下になったとき、乾燥を終了させた。さらに、図3におけるパターンBでは、試験の各工程において試験槽11内に供給する空気の酸素の濃度および二酸化炭素の濃度を一般大気の2倍とし、乾燥工程の時間は従来技術と同様に4時間とした。
As shown in FIG. 3, in the test method according to the prior art, the oxygen and carbon dioxide concentrations of air supplied into the
また、図3におけるパターンA+Bは、パターンAとパターンBを併合させたパターンである。つまり、パターンA+Bでは、試験の各工程において試験槽11内に供給する空気の酸素および二酸化炭素の濃度を一般大気の2倍とし、かつ、乾燥工程において単位時間あたりの試料の重量減少が所定値以下になったとき、乾燥を終了させた。また、パターンA,B,A+Bのいずれの場合も、塩水噴霧工程における塩水のNaCl濃度:5wt%、試験槽11内の温度:35℃、時間:2hとし、湿潤工程における試験槽11内の温度:50℃、時間:2hとした。なお、このパターンA,A+Bの乾燥工程において単位時間あたりの試料の重量減少が所定値以下となるまでの時間は、乾燥工程の開始から1時間程度であった。
Further, the pattern A + B in FIG. 3 is a pattern in which the pattern A and the pattern B are merged. That is, in the pattern A + B, the oxygen and carbon dioxide concentrations of the air supplied into the
図3に示した試験条件による試験結果を図4に示す。なお、パターンA,B,A+Bのいずれの場合も、試験終了後の試料の腐食の度合いは、従来技術よりも試料の腐食が促進された。 FIG. 4 shows the test results under the test conditions shown in FIG. Note that, in each of the patterns A, B, and A + B, the degree of corrosion of the sample after the test was accelerated more than that of the conventional technique.
また、図4に示すように、従来技術の試験方法では、鋼の腐食速度は80(g/m2/day)であり、亜鉛の腐食速度は、15(g/m2/day)であった。一方、パターンAの場合、鋼の腐食速度は120(g/m2/day)であり、亜鉛の腐食速度は21(g/m2/day)であった。つまり、乾燥工程に要する時間が従来技術においては4時間であったところ、パターンBでは1時間に短縮できたので、それに伴い腐食試験の1サイクルに要する時間も8時間→5時間に短縮でき、試料の腐食速度が向上した。 Further, as shown in FIG. 4, in the conventional test method, the corrosion rate of steel was 80 (g / m 2 / day), and the corrosion rate of zinc was 15 (g / m 2 / day). It was. On the other hand, in the case of Pattern A, the corrosion rate of steel was 120 (g / m 2 / day), and the corrosion rate of zinc was 21 (g / m 2 / day). In other words, since the time required for the drying process was 4 hours in the prior art, the time required for one cycle of the corrosion test can be reduced from 8 hours to 5 hours in Pattern B because it can be shortened to 1 hour. The corrosion rate of the sample was improved.
また、パターンBの場合、鋼の腐食速度は150(g/m2/day)であり、亜鉛の腐食速度は27(g/m2/day)であった。つまり、試験の各工程において試験槽11内に供給する空気の酸素の濃度および二酸化炭素の濃度を一般大気の2倍とすることで、亜鉛、鋼いずれの試料についても腐食速度を約2倍にすることができた。これにより、本実施形態の試験方法は、例えば、亜鉛を含まない鋼材のみならず、亜鉛を含む鋼材や、亜鉛を含む塗膜を対象とした腐食試験においても腐食速度を向上させることが確認できた。
In the case of Pattern B, the corrosion rate of steel was 150 (g / m 2 / day), and the corrosion rate of zinc was 27 (g / m 2 / day). In other words, by doubling the concentration of oxygen and carbon dioxide in the air supplied into the
また、パターンA+Bの場合、鋼の腐食速度は220(g/m2/day)であり、亜鉛の腐食速度は36(g/m2/day)であった。つまり、パターンA+Bの場合、パターンAやパターンBの場合よりも、さらに試料の腐食速度が向上した。 In the case of pattern A + B, the corrosion rate of steel was 220 (g / m 2 / day), and the corrosion rate of zinc was 36 (g / m 2 / day). That is, in the case of the pattern A + B, the corrosion rate of the sample was further improved as compared with the case of the pattern A or the pattern B.
すなわち、本実施形態の試験装置10のように、試験の各工程において試験槽11内に供給する空気の酸素および二酸化炭素の濃度を一般大気よりも高め、かつ、乾燥工程において単位時間あたりの試料の重量減少が所定値以下になったとき、試料の乾燥を終了させることにより、試料の腐食試験の時間を短縮することができた。
That is, as in the test apparatus 10 of the present embodiment, the concentration of oxygen and carbon dioxide in the air supplied into the
なお、非特許文献2には、腐食試験の信頼性の確保のためには、塩水噴霧工程、乾燥工程、湿潤工程の全工程に要する時間に対し、試料が濡れている状態(つまり、塩水噴霧工程および湿潤工程)の時間比率を50%とすることが条件として記載されている。これは試料が濡れている状態の時間比率をより高く(50%超)した場合、試料の腐食はより促進されるが、実環境で生じる腐食とは大幅に様相の異なる腐食が生じてしまい、腐食試験の信頼性が確保できなくなるという実験結果に基づくものである。このことから、従来、非特許文献1に記載のJISの試験条件、例えば、1サイクルあたり塩水噴霧工程(2時間)→乾燥工程(4時間)→湿潤工程(2時間)という試料が濡れている状態の時間比率50%の試験条件が用いられてきた。これに対して、本発明の発明者は「試料が濡れている状態の時間比率」よりも「試料が連続で濡れている時間」が重要であることを明らかにし、「試料が濡れている状態の時間」を所定時間以下(本実施形態においては4時間)にすれば、「試料が濡れている状態の時間比率」を高くして促進性を高めても実環境で生じる腐食と近似性の高い腐食を再現でき、試験の信頼性を確保できることを明らかにした。そのため、試験装置10において、「連続で試料が濡れている時間(湿潤工程+塩水噴霧工程)を4時間」と設定した上で、腐食試験の乾燥工程において、試料の重量減少が所定値以下となり、乾燥が完了したと判断したときに乾燥工程を終了させた場合、多くの試料では30〜2時間程度で乾燥が終了するため試料が濡れている状態の時間比率は50%超となり試料の腐食がより促進されると同時に「連続で試料が濡れている時間は所定時間以下」となるため、腐食の信頼性も確保しつつ、乾燥工程に要する時間を短縮することができる。よって、試料の腐食試験の時間を短縮することができる。
In
また、亜鉛を含む鋼材や、亜鉛を含む塗膜は、実環境においては酸素および二酸化炭素の影響を受ける。従って、試験槽11に供給する空気に二酸化炭素を含めると、非特許文献3のTableIIに示すような組成の亜鉛酸化物が生成される。ここで、亜鉛を含む試料の腐食試験の塩水噴霧工程において、試験槽11に供給する空気の酸素のみを高濃度として二酸化炭素を加えなかったところ、試験後の腐食生成物の組成分析結果で、非特許文献3のTableIIに記載の炭素(C)を含む酸化物が確認できなかった。つまり、亜鉛を含む鋼材や、亜鉛を含む塗膜を対象とした腐食試験において、試験槽11に供給する空気に二酸化炭素を含めることで実環境を模擬した腐食試験を実現できることが確認できた。
In addition, steel materials containing zinc and coating films containing zinc are affected by oxygen and carbon dioxide in an actual environment. Therefore, when carbon dioxide is included in the air supplied to the
10 試験装置
11 試験槽
12 空気供給部
13 塩水タンク
14 制御部
15 加湿部
16 加熱部
17 重量測定部
20 純水供給部
111 試料ホルダ
112 塩水噴霧部
113 空気濃度センサ
114 温湿度センサ
131 ヒータ
141 試験条件記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (6)
試料である前記鋼材または塗装された鋼材に、所定時間、塩水を噴霧する塩水噴霧ステップと、
前記塩水噴霧ステップの後、前記試料の乾燥を開始し、前記乾燥を開始した試料の重量を測定し、単位時間当たりの前記試料の重量減少が所定値以下となった場合、前記試料の乾燥を終了させる乾燥ステップと、
前記乾燥ステップの後、前記試料を所定の温度および湿度の湿潤状態にする湿潤ステップと
を含んだことを特徴とする腐食試験方法。 A corrosion test method for steel or steel film,
A salt spray step of spraying salt water on the steel material or the coated steel material as a sample for a predetermined time;
After the salt water spraying step, the drying of the sample is started, the weight of the sample that has started the drying is measured, and when the weight reduction of the sample per unit time becomes a predetermined value or less, the drying of the sample is performed. A drying step to finish,
And a wetting step for bringing the sample into a wet state at a predetermined temperature and humidity after the drying step.
前記各ステップにおいて、前記試料が設置される試験槽内の空気の酸素の濃度および二酸化炭素の濃度を大気濃度よりも高めた状態とすることを特徴とする請求項1に記載の腐食試験方法。 When the steel material or steel coating film contains zinc,
2. The corrosion test method according to claim 1, wherein in each of the steps, the oxygen concentration and the carbon dioxide concentration in the air in the test tank in which the sample is installed are set higher than the atmospheric concentration.
試料である前記鋼材または塗装された鋼材が設置される試験槽と、
前記試験槽内において前記試料に塩水を噴霧する塩水噴霧部と、
前記試験槽内に空気を供給する空気供給部と、
前記試験槽内の加熱を行う加熱部と、
前記試験槽内の加湿を行う加湿部と、
前記試料の重量を測定する重量測定部と、
前記塩水噴霧部に、所定時間、前記試料へ塩水を噴霧させ、前記塩水の噴霧を終了した後、前記加熱部に前記試料の乾燥を開始させ、前記重量測定部により測定された単位時間当たりの前記試料の重量減少が所定値以下となったとき、前記加熱部による前記試料の乾燥を終了させ、前記加熱部および前記加湿部により、所定時間、前記試料を所定の湿潤状態にさせる制御部と
を備えることを特徴とする腐食試験装置。 A corrosion test apparatus for steel or steel coating film,
A test tank in which the steel material or painted steel material as a sample is installed;
A salt spray section for spraying salt water on the sample in the test tank;
An air supply unit for supplying air into the test chamber;
A heating unit for heating in the test chamber;
A humidifying section for humidifying the test chamber;
A weight measuring unit for measuring the weight of the sample;
The salt spray unit is sprayed with salt water on the sample for a predetermined time, and after spraying the salt water is finished, the heating unit is started to dry the sample, and the unit is measured per unit time measured by the weight measuring unit. A control unit that terminates drying of the sample by the heating unit when the weight reduction of the sample is equal to or less than a predetermined value, and causes the sample to be in a predetermined wet state for a predetermined time by the heating unit and the humidifying unit; A corrosion test apparatus comprising:
前記制御部は、さらに、前記試料への塩水の噴霧、前記試料の乾燥、および、前記試料を所定の湿潤状態にする各工程において、前記空気供給部に、酸素の濃度および二酸化炭素濃度を大気濃度よりも高めた空気を前記試験槽内に供給させることを特徴とする請求項4に記載の腐食試験装置。 When the steel material or steel coating film contains zinc,
The control unit further supplies oxygen concentration and carbon dioxide concentration to the air supply unit in each step of spraying salt water on the sample, drying the sample, and bringing the sample into a predetermined wet state. The corrosion test apparatus according to claim 4, wherein air having a higher concentration is supplied into the test tank.
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