JP2023053790A - 被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体 - Google Patents

被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体 Download PDF

Info

Publication number
JP2023053790A
JP2023053790A JP2021163043A JP2021163043A JP2023053790A JP 2023053790 A JP2023053790 A JP 2023053790A JP 2021163043 A JP2021163043 A JP 2021163043A JP 2021163043 A JP2021163043 A JP 2021163043A JP 2023053790 A JP2023053790 A JP 2023053790A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corrosion resistance
film
current
voltage
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021163043A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7156481B1 (ja
Inventor
照朗 浅田
Teruaki Asada
將展 佐々木
Masanori Sasaki
達哉 江▲崎▼
Tatsuya Ezaki
勉 重永
Tsutomu Shigenaga
明秀 ▲高▼見
Akihide Takami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2021163043A priority Critical patent/JP7156481B1/ja
Priority to US17/932,266 priority patent/US20230108474A1/en
Priority to CN202211121991.XA priority patent/CN115931689A/zh
Application granted granted Critical
Publication of JP7156481B1 publication Critical patent/JP7156481B1/ja
Publication of JP2023053790A publication Critical patent/JP2023053790A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

【課題】表面処理膜における膜の状態をより具体的に精度よく簡単に評価できる被覆金属材の耐食性試験方法を提供する。【解決手段】鋼板２に電着塗膜４が設けられてなる被覆金属材１の耐食性試験方法である。電着塗膜４の表面に腐食因子を接触させた状態で電着塗膜４の表面と鋼板２との間に電圧及び／又は電流を印加することにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化を測定する通電工程Ｓ２と、前記経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における前記電流及び／又は電圧の値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、電着塗膜４の膜質を評価する評価工程Ｓ３と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体に関する。
従来、塗膜性能を評価する手法として複合サイクル試験、塩水噴霧試験等の腐食促進試験が行われている。
しかし、かかる腐食促進試験においては、評価に数ヶ月を要するため、例えば塗装鋼板の構成材料や焼付条件の異なる塗膜の状態を簡便に評価し、塗装条件の最適化等を迅速に行うことが困難である。従って、材料開発、塗装工場の工程管理、車両防錆に係る品質管理の場において、塗装鋼板の耐食性を迅速且つ簡便に評価する定量評価法の確立が望まれている。
これに対して、特許文献１には、被覆金属の寿命予測方法として、実用又は試験下に置かれた被覆金属と対極との間に直流電圧を印加し、この時流れる電流を測定して、電流の経時変化を予め算出後、被覆膜の任意の開孔面積に相当する電流値まで外挿し、この時の時間を寿命とすることが記載されている。
また、特許文献２には、金属部材の表面に施された皮膜の耐食性を評価する手法として、金属部材及び対極部材を水又は電解質液に浸漬し、測定電源の負端子側を金属部材に、正端子側を対極部材に電気的に接続し、対極部材から皮膜を通して金属部材に流れる酸素拡散限界電流に基づいて当該皮膜の防食性能を評価することが記載されている。
さらに、特許文献３には、被覆金属材の塗膜表面側に電解質材料を介して電極を配置し、被覆金属材の基材と塗膜表面との間に電圧を印加し、塗膜が絶縁破壊するときの電圧値に基づいて、被覆金属材の耐食性を評価することが記載されている。
また、特許文献４には、火力プラント給水系における腐食速度測定法として、火力プラント給水系の構造材と同一材質からなる試料電極と貴金属からなる対照電極とで電極対を構成し、該電極対を前記火力プラント給水系統内に配置して前記電極対間で発生する電流値を測定し、前記電極対がさらされている環境下での前記構造材の平均腐食速度とそのときの前記電極間で発生する電流密度の平均値との相関関係を利用して前記測定電流値から前記構造材の腐食速度を実時間で求めることが記載されている。
特開昭６１－５４４３７号公報 特開２００７－２７１５０１号公報 特開２０１６－５０９１５号公報 特開２０００－２５８３８１号公報
特許文献１～４に記載された技術では、膜の寿命を予測することや、膜の全体的な耐食性を評価することは可能であるものの、膜の状態をより具体的に評価するという観点から、改善の余地がある。
そこで、本開示では、表面処理膜における膜の状態をより具体的に精度よく簡単に評価できる被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体を提供する。
上記の課題を解決するために、本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験方法は、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験方法であって、前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加することにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化を測定する通電工程と、前記経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における前記電流及び／又は電圧の値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価工程と、を備えたことを特徴とする。
一般に、表面処理膜を備えた被覆金属材では、例えば塩水、電解質を含む泥等の腐食因子が表面処理膜に浸透し、金属製基材に到達することで腐食が開始する。すなわち、被覆金属材の腐食過程は、腐食が発生するまでの過程と腐食が進展する過程とに分けられ、それぞれ腐食が開始するまでの期間（腐食抑制期間）と腐食が進展する速度（腐食進展速度）とを求めることにより評価できる。
例えば特許文献３では、腐食因子を表面処理膜の表面に接触させて表面処理膜の表面と金属製基材との間に電圧を印加し、塗膜が絶縁破壊するときの電圧値に基づいて、被覆金属材の耐食性のうちの上記腐食抑制期間を評価している。具体的に、表面処理膜の全体の膜質が正常である場合、時間に対して漸増する電圧を印加すると、表面処理膜の表面と金属製基材との間には当初ほとんど電流が流れないが、ある電圧値を超えたところで急激に電流値が増加する。この検出電流値の急激な上昇は、電圧の印加に伴い腐食因子の表面処理膜への浸透が促され、腐食因子が金属製基材の表面に到達したことを示している。すなわち、検出電流値が所定の閾値に達したときの印加電圧値を絶縁電圧とすると、当該絶縁電圧に到達するまでの時間は、腐食因子が鋼板に到達するまでの期間、すなわち被覆金属材の腐食抑制期間に対応している。
しかしながら、表面処理膜の全体の膜質が正常ではない場合には、検出電流値及び／又は検出電圧値の経時的変化の波形は、上記のような波形とは異なってくることが予測される。具体的には、表面処理膜の全体の膜質が正常ではない場合、表面処理膜への腐食因子の浸透が広範囲に亘って一様に促進され、腐食因子が金属製基材に到達したところから徐々に導通していくと考えられる。そうすると、検出電流値及び／又は検出電圧値の上昇する傾きが、急峻ではなく、なだらかになると考えられる。また、なだらかに検出電流値及び／又は検出電圧値が増加していくから、所定時間範囲内に発生する電流量及び／又は電圧量が、正常膜に比べて、大きくなると考えられる。すなわち、経時的変化の波形は、表面処理膜の全体的な膜質を反映した形状となるから、波形から算出できる上述の評価パラメータの少なくともいずれかに基づいて、表面処理膜の全体としての膜質を簡単且つ高精度で評価できる。また、膜質は、膜厚と、腐食抑制期間と、に基づいて評価することが一般的であるが、本構成によれば、膜厚の測定が困難な被試験体においても、膜質を簡単且つ高精度で評価できる。そうして、耐食性試験の信頼性が向上する。また、本開示により、被覆金属材における表面処理膜の耐食性に関する情報を定量的にデジタルデータとすることができる。
なお、本明細書において、「経時的変化（データ）」とは、時間に対して検出電流値及び／又は検出電圧値をプロットしたデータであってもよいし、漸増する電圧及び／又は電流を印加する場合は、印加電圧値及び／又は印加電流値に対して検出電流値及び／又は検出電圧値をプロットしたデータであってもよい。
前記通電工程で、時間に対して漸増する、又は、時間に対して比例的に漸増する前記電圧及び／又は電流を印加することが好ましい。
時間に対して漸増する、好ましくは比例的に漸増する電圧及び／又は電流を印加することにより、表面処理膜の膜質をより短時間で精度よく評価できる。
前記評価工程で、少なくとも前記時間平均値に基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価することが好ましい。
本構成によれば、表面処理膜の膜質をより精度よく評価でき、耐食性試験の信頼性が向上する。
前記評価工程で、前記時間平均値が所定の閾値を超えたときに、前記膜質が正常ではないと判定することが好ましい。
上述のごとく、膜質が正常ではない場合、検出電流値及び／又は検出電圧値は徐々に上昇するから、経時的変化における前記時間平均値は、膜質が正常な場合と比較して、大きくなると考えられる。従って、時間平均値が所定の閾値を超えた場合には、膜質が正常ではないと判断することができる。本構成によれば、膜質の異常を簡単且つ精度よく検知できる。
前記金属製基材は、表面に形成された化成皮膜を備えており、前記表面処理膜は、前記化成皮膜を介して前記金属製基材の表面に設けられていることが好ましい。
前記金属製基材は、自動車部材用鋼板であることが好ましい。
前記表面処理膜は、樹脂系塗料を用いて形成された電着塗膜であることが好ましい。
本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験装置は、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験装置であって、前記被覆金属材の前記表面処理膜側に配置された電極と、前記表面処理膜と前記電極との間に両者に接触するように腐食因子を配置した状態で、前記電極と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加する電源部と、前記電源部による前記電圧及び／又は電流の印加に伴い、前記電極と前記金属製基材との間に生じる電流及び／又は電圧を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における前記電流及び／又は電圧の値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価部と、を備えたことを特徴とする。
本構成によれば、経時的変化の波形は、表面処理膜の全体的な膜質を反映した形状となるから、波形から算出できる上述の評価パラメータの少なくともいずれかに基づいて、表面処理膜の全体としての膜質を簡単且つ高精度で評価できる。また、膜質は、膜厚と、腐食抑制期間と、に基づいて評価することが一般的であるが、本構成によれば、膜厚の測定が困難な被試験体においても、膜質を簡単且つ高精度で評価できる。そうして、耐食性試験の信頼性が向上する。また、本開示により、被覆金属材における表面処理膜の耐食性に関する情報を定量的にデジタルデータとすることができる。
前記評価部は、少なくとも前記時間平均値に基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価することが好ましい。
本構成によれば、表面処理膜の膜質をより精度よく評価でき、耐食性試験の信頼性が向上する。
前記評価部は、前記時間平均値が所定の閾値を超えたときに、前記膜質が正常ではないと判定することが好ましい。
上述のごとく、膜質が正常ではない場合、検出電流値及び／又は検出電圧値は徐々に上昇するから、経時的変化における前記時間平均値は、膜質が正常な場合と比較して、大きくなると考えられる。従って、時間平均値が所定の閾値を超えた場合には、膜質が正常ではないと判断することができる。本構成によれば、膜質の異常を簡単且つ精度よく検知できる。
前記電源部は、時間に対して漸増する、又は、時間に対して比例的に漸増する前記電圧及び／又は電流を印加することが好ましい。
時間に対して漸増する、好ましくは比例的に漸増する電圧及び／又は電流を印加することにより、表面処理膜の膜質をより短時間で精度よく評価できる。
上述の少なくとも評価工程は、耐食性試験用プログラムとしてプログラム化されている。すなわち、本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験用プログラムは、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験用プログラムであって、コンピュータに、前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加することにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における前記電流及び／又は電圧の値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する手順を実行させることを特徴とする。
また、本開示の一実施形態に係る記録媒体は、上述の被覆金属材の耐食性試験用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
以上述べたように、本開示によると、表面処理膜の全体としての膜質を簡単且つ高精度で評価できる。また、膜厚の測定が困難な被試験体においても、膜質を簡単且つ高精度で評価できる。そうして、耐食性試験の信頼性が向上する。また、本開示により、被覆金属材における表面処理膜の耐食性に関する情報を定量的にデジタルデータとすることができる。
実施形態１に係る被覆金属材の耐食性試験装置の一例を示す図である。 実施形態１に係る耐食性試験方法の工程を示すフローチャートである。 正常な電着塗膜を備えた被覆金属材の耐食性試験において、印加電圧の変化（一点鎖線）及び該電圧の印加に伴い電極と鋼板との間に流れる電流の変化（実線）の例を示す図である。 正常な電着塗膜を備えた被覆金属材における導通メカニズムの例を説明するための図である。 実施形態１に係る耐食性試験方法の考え方を説明するための図である。 立ち上がりの傾きの算出方法の例を説明するための図である。 積算電気量及びその時間平均値の算出方法の例を説明するための図である。 実験例の耐食性試験の結果を示す図表である。 実験例の耐食性試験の結果を示す図表である。 実験例の耐食性試験の結果を示す図表である。 実施形態２に係る被覆金属材の耐食性試験装置の一例を示す図である。
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
（実施形態１）
＜被覆金属材＞
本実施形態の耐食性試験において試験対象となる被覆金属材１は、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる。
金属製基材は、例えば、家電製品、建材、自動車部品等を構成する鋼材、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、高張力鋼板又はホットスタンプ材等であり、或いは軽合金材であってもよい。金属製基材は、好ましくは自動車部材用鋼板である。金属製基材は、表面に化成皮膜（リン酸塩皮膜（例えば、リン酸亜鉛皮膜）、クロメート皮膜等）が形成されたものであってもよい。
樹脂塗膜は、樹脂系塗料を用いて形成された塗膜、好ましくは電着塗膜である。樹脂塗膜としては、具体的には例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系等のカチオン電着塗膜（下塗り塗膜）がある。
被覆金属材は、表面処理膜として二層以上の多層膜を備えていてもよい。具体的には例えば、表面処理膜が樹脂塗膜の場合は、電着塗膜に上塗り塗膜が重ねられた積層塗膜、電着塗膜に中塗り塗膜及び上塗り塗膜が重ねられた積層塗膜等であってもよい。
中塗り塗膜は、被覆金属材の仕上り性と耐チッピング性を確保するとともに、電着塗膜と上塗り塗膜との密着性を向上させる役割を有する。また、上塗り塗膜は、被覆金属材の色、仕上り性及び耐候性を確保するものである。これらの塗膜は、具体的には例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アルキド等の基体樹脂と、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイソシアネート化合物（ブロック体も含む）等の架橋剤とからなる塗料等により形成することができる。
以下の説明では、鋼板２の表面に化成皮膜３が形成されてなる金属製基材に、表面処理膜としての電着塗膜４（樹脂塗膜）が設けられてなる被覆金属材１を例に挙げて説明する。
＜腐食因子＞
腐食因子６は、少なくとも水及び支持電解質を含有する電解質材料であり、導電材としての機能を有する。市場では塩水、電解質成分を含む泥等が腐食の要因となり得る。そのような腐食の要因となる物質を模擬した腐食因子６を電着塗膜４の表面に接触させることにより、後述する通電工程Ｓ２で電圧及び／又は電流を印加したときに、腐食因子６の電着塗膜４への浸透が促進され、耐食性試験の所要時間を短縮化できる。腐食因子６は、さらに粘土鉱物を含有してなる泥状物でもよい。腐食因子６が粘土鉱物を含有することにより、後述する通電工程Ｓ２において、腐食因子６中のイオン及び水が電着塗膜４に浸透し易くなる。
支持電解質は、塩であり、腐食因子６に十分な導電性を付与するためのものである。支持電解質としては、具体的には例えば、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウム、塩化カリウム、硝酸カリウム、酒石酸水素カリウム及び硫酸マグネシウムから選択される少なくとも一つの塩を採用することができる。支持電解質としては、特に好ましくは塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム及び塩化カルシウムから選択される少なくとも一つの塩を採用することができる。腐食因子６における支持電解質の含有量は、好ましくは１質量％以上２０質量％以下、より好ましくは３質量％以上１５質量％以下であること、特に好ましくは５質量％以上１０質量％以下である。
粘土鉱物は、腐食因子６を泥状にするとともに、電着塗膜４へのイオンの移動及び水の浸透を促進させるためのものである。粘土鉱物としては、例えば、層状ケイ酸塩鉱物又はゼオライトを採用することができる。層状ケイ酸塩鉱物としては、例えば、カオリナイト、モンモリロナイト、セリサイト、イライト、グローコナイト、クロライト及びタルクから選択される少なくとも一つを採用することができ、特に好ましくはカオリナイトを採用することができる。腐食因子における粘土鉱物の含有量は、好ましくは１質量％以上７０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上５０質量％以下、特に好ましくは２０質量％以上３０質量％以下である。なお、腐食因子６が泥状物であることにより、電着塗膜４が水平になっていない場合でも、該電着塗膜４の表面に腐食因子６を設けることができる。
腐食因子６は、水、支持電解質及び粘土鉱物以外の添加物をさらに含有してもよい。このような添加物としては、具体的には例えばアセトン、エタノール、トルエン、メタノール等の有機溶剤、塗膜の濡れ性を向上させるような物質等が挙げられる。これらの有機溶剤、物質等も電着塗膜４への水の浸透を促す機能を有し得る。これらの有機溶剤、物質等を、粘土鉱物に代えて腐食因子６に添加してもよい。腐食因子６が有機溶剤を含有する場合は、有機溶剤の含有量は、水に対して体積比で５％以上６０％以下であることが好ましい。その体積比は、１０％以上４０％以下であること、２０％以上３０％以下であることがさらに好ましい。
＜被覆金属材の耐食性試験装置＞
図１は、本実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験装置１００の一例を示している。
図１に示すように、本実施形態に係る耐食性試験装置１００は、容器３０と、電極１２と、外部回路７と、通電手段８（電源部、検出部）と、制御装置９（評価部）と、を備える。
－容器－
容器３０は、液漏れ防止用のシール材３２を介して被覆金属材１の電着塗膜４上に載置されている。腐食因子６は、容器３０内に収容された状態で、電着塗膜４の表面に接触している。
容器３０の形状は特に限定されるものではなく、例えば円筒状、多角筒状等の筒状である。容器３０は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、芳香族ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料製やセラミック製等、特に好ましくはアクリル樹脂、エポキシ樹脂、芳香族ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料製とすることができる。これにより、容器３０と外部との絶縁性を確保しつつ、耐食性試験装置１００を軽量化及び低コスト化することができる。
シール材３２は、例えばシリコーン樹脂製のシート状のシール材であり、容器３０を被覆金属材１上に載置したときに、容器３０と電着塗膜４との密着性を向上させるとともに、両者の隙間を埋めることができる。そうして、容器３０と電着塗膜４との間からの腐食因子６の漏れを効果的に抑制することができる。シール材３２を設けない構成も可能であるが、腐食因子６の漏れを十分に抑制する観点から設けることが好ましい。
－電極－
電極１２は、鋼板２と電着塗膜４の表面との間に電圧を印加するためのものであり、被覆金属材１の電着塗膜４側に配置されている。そして、電着塗膜４と電極１２との間には両者に接触するように腐食因子６が配置されている。具体的には、電極１２は、少なくともその先端が腐食因子６に埋没状態に設けられており、腐食因子６に接触している。
電極１２としては、電気化学測定において一般的に用いられる電極を使用することができ、具体的には例えば炭素電極、白金電極等を使用することができる。
電極１２の形状は、例えば棒状、板状等、電気化学測定において一般的に用いられる形状であればよい。また、例えば電極１２として、先端に少なくとも１つの孔を有する有孔電極を採用してもよい。例えば、先端がリング状の有孔電極を採用する場合は、当該リングが電着塗膜４と略平行になるように、有効電極を配置すればよい。或いは、有孔電極としてメッシュ状の電極を採用し、該メッシュ電極を腐食因子６に埋没した状態で電着塗膜４と略平行になるように配置してもよい。
－外部回路－
外部回路７は、配線７１と、配線７１上に配置された通電手段８と、を備える。配線７１は、電極１２と、鋼板２と、を電気的に接続している。配線７１としては、公知のものを適宜使用できる。
－通電手段－
通電手段８は、配線７１により、電極１２と鋼板２とに接続されており、電極１２と鋼板２との間に電圧及び／又は電流を印加する電源部としての役割を担う。また、同時に、通電手段８は、電圧及び／又は電流の印加に伴い、両者間に流れる電流及び／又は電圧を検出する電流検出手段／電圧検出手段（検出部）としての役割も担う。通電手段８としては、具体的には例えば、電圧／電流の印加法として制御可能なポテンショ／ガルバノスタット等を使用することができる。
通電手段８は、後述する制御装置９と電気的に接続又はワイヤレス接続されており、制御装置９により制御される。通電手段８により実際に印加された電圧及び／又は電流の値（「印加電圧値及び／又は印加電流値」ともいう。）、通電手段８により検出された電流及び／又は電圧の値（「検出電流値及び／又は検出電圧値」ともいう。）、及び、通電時間等の通電情報は、制御装置９に送られる。
なお、通電手段８は、電極１２と鋼板２との間に、時間に対して漸増する、好ましくは時間に対して比例的に漸増する電圧及び／又は電流を印加することが望ましい。これにより、電着塗膜４の膜質をより短時間で精度よく評価できる。
－制御装置－
制御装置９は、例えば周知のマイクロコンピュータをベースとする装置であり、制御部９１と、記憶部９２と、演算部９３と、を備える。また、制御装置９は、例えばキーボード等からなる入力部９４と、例えばディスプレイ等からなる出力部９５と、を備える。記憶部９２には、各種データ及び演算処理プログラム等の情報が格納されている。演算部９３は、記憶部９２に格納された上記情報、入力部９４を介して入力された情報等に基づいて、各種演算処理を行う。制御部９１は、記憶部９２に格納されたデータ、演算部９３の演算結果等に基づいて、通電手段８に制御信号を出力し、通電手段８により外部回路７に印加される電圧及び／又は電流を制御する。
なお、詳細は後述するが、制御装置９は、検出電流値及び／又は検出電圧値の経時的変化データにおいて、検出電流値及び／又は検出電圧値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における検出電流値及び／又は検出電圧値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、電着塗膜４の膜質を評価する評価部として機能する。特に、制御装置９は、上記時間平均値に基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価することが好ましい。また、制御装置９は、時間平均値が所定の閾値を超えたときに、膜質が正常ではないと判定することが好ましい。
＜被覆金属材の耐食性試験方法＞
図２は、本実施形態に係る耐食性試験方法の工程を示すフローチャートである。図３は、正常な電着塗膜を備えた被覆金属材の耐食性試験において、印加電圧の変化（一点鎖線）及び該電圧の印加に伴い電極と鋼板との間に流れる電流の変化（実線）の例を示す図である。図４は、正常な電着塗膜を備えた被覆金属材における導通メカニズムの例を説明するための図である。図５は、本実施形態に係る耐食性試験方法の考え方を説明するための図である。図６は、立ち上がりの傾きの算出方法の例を説明するための図である。図７は、積算電気量及びその時間平均値の算出方法の例を説明するための図である。以下、図２～図７を参照して、本実施形態に係る耐食性試験方法について説明する。
図２に示すように、本実施形態に係る耐食性試験方法は、準備工程Ｓ１と、通電工程Ｓ２と、評価工程Ｓ３と、を備える。
－準備工程－
準備工程Ｓ１は、被覆金属材１の電着塗膜４側に、該電着塗膜４の表面に接触する腐食因子６と、該腐食因子６に接触する電極１２と、を配置する工程である。
具体的には例えば、まず、被覆金属材１の試験片における電着塗膜４表面上に、シール材３２を介して容器３０を設置し、該容器３０内に腐食因子６を充填する。そうして、電着塗膜４の表面に腐食因子を接触させる。また、この腐食因子６内に、外部回路７に接続された電極１２を浸漬させる。
－通電工程－
通電工程Ｓ２は、電極１２と鋼板２との間に電圧及び／又は電流を印加するとともに、両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化を測定する工程である。
具体的には例えば、制御装置９の制御のもとで、通電手段８により電極１２と鋼板２との間に電圧及び／又は電流が印加される。このとき、印加される電圧及び／又は電流は、時間に対して漸増する、好ましくは時間に対して比例的に漸増する電圧及び／又は電流であることが望ましい。これにより、電着塗膜４の欠陥発生状況をより短時間で精度よく評価できる。電圧を印加する場合、印加電圧の掃引速度は、具体的には例えば、０．１～１０Ｖ／ｓの範囲であり、より好ましくは０．５～２Ｖ／ｓである。電流を印加する場合、印加電圧の掃引速度は、具体的には例えば、０．１～２ｍＡ／ｓの範囲であり、より好ましくは０．５～１ｍＡ／ｓである。なお、印加される電圧及び／又は電流は、直流（ＤＣ）であってもよいし、交流（ＡＣ）であってもよい。
そして、通電手段８は、電圧及び／又は電流の印加に伴い、鋼板２と電着塗膜４の表面との間に生じる電流及び／又は電圧を検出する。検出電流値及び／又は検出電圧値は、経時的変化データとして、記憶部９２に格納される。
なお、印加電圧値及び／又は印加電流値、並びに、検出電流値及び／又は検出電圧値の少なくとも一方に閾値を設け、当該閾値に到達したところで、印加電圧値及び／又は印加電流値を一定にしてもよいし、通電を終了してもよい。これにより、過剰な電圧及び／又は電流の印加を抑制できるとともに、測定の精度を確保できる。
－評価工程－
評価工程Ｓ３は、通電工程Ｓ２で得られた検出電流値及び／又は検出電圧値の経時的変化データに基づいて、電着塗膜４の膜質を評価する工程である。
具体的には、経時的変化データにおける、検出電流値及び／又は検出電圧値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾きである「立ち上がりの傾き」、所定時間範囲内における検出電流値及び／又は検出電圧値の積算値である「積算電気量」、及び、該積算電気量の時間平均値である「単位時間当たりの平均電流値及び／又は平均電圧値」の少なくともいずれかに基づいて、電着塗膜４の膜質を評価する。以下、電圧を印加し、電流を検出する場合を例に挙げて、経時的変化データの上記各パラメータと電着塗膜４の膜質との対応について説明する。
図３に示すように、電着塗膜４が正常塗膜、すなわち電着塗膜４の全体の膜質が正常である場合には、例えば電極１２と鋼板２との間に比例的に漸増する直流電圧（図３中の一点鎖線）を印加すると、両者間に流れる電流値の経時的変化データは、図３中実線で示すような波形になる。すなわち、印加電圧値を上昇させても、電流は、時刻ｔ１に電圧値Ｖ１となるまではほとんど流れないが、電圧値Ｖ１を超えると電流量が急激に増加し、電圧値Ｖ２（時刻ｔ２）において電流量は閾値Ａ１に到達する。この電流値の経時的変化は、まず、電圧値Ｖ１に至るまでは腐食因子６に対する電着塗膜４の遮断性能が維持されていることを示している。そして、電圧値Ｖ２に至ると、図４に示すように、電圧の印加に伴い腐食因子６の電着塗膜４への浸透が促され、電着塗膜４の最も脆弱な箇所、すなわち例えば樹脂の架橋構造が相対的に少ない箇所等において腐食因子６が鋼板２の表面に到達したことを示している。言い換えると、図３の検出電流値の急激な上昇は、腐食因子６の鋼板２の表面への到達により、電着塗膜４の絶縁性、すなわち遮断性能が失われたことを示している。そして、検出電流値が閾値Ａ１に達したときの印加電圧値Ｖ２を絶縁電圧とすると、絶縁電圧Ｖ２となる時間ｔ２は、腐食因子６が鋼板２に到達するまでの期間、すなわち被覆金属材１の腐食抑制期間に対応している。
一方、例えば焼き付け不十分（焼き甘）による架橋密度低下、塗料及び塗膜の劣化、塗膜成分の析出不良等の理由により電着塗膜４の全体の膜質が正常ではない場合には、検出電流値の経時的変化の波形は、図３に示すような波形とは異なってくることが予測される。
具体的には、電着塗膜４の全体の膜質が正常ではない場合、通電工程Ｓ２で得られる経時的変化データの波形は、例えば図５のようになると考えられる。すなわち、図５の左端のセルに示すように、電圧の印加により、電着塗膜４への腐食因子６の浸透が広範囲に亘って一様に促進され、腐食因子６が鋼板２に到達したところから徐々に導通していくと考えられる。そうすると、検出電流値及び／又は検出電圧値の上昇する傾きが、図３のような急峻な傾きから、なだらかな傾きになると考えられる。
なお、図５の（１）、（２）に示すように、漸増する電圧（ＤＣ）又は定電圧（ＤＣ）を印加したときは、ある電圧値（時間）を超えると検出電流値が増加し始め、その後なだらかに増加すると考えられる。なお、（２）の場合は（１）に比べて検出電流値の増加率が小さくなると考えられる。さらに、図５の（３）、（４）に示すように、漸増する電圧（ＡＣ）又は定電圧（ＡＣ）を印加したときは、ある電圧値（時間）を超えると検出電流値の振幅が増加し始め、その後なだらかに増加すると考えられる。なお、（４）の場合は（３）に比べて検出電流値の振幅の増加率が小さくなると考えられる。
このような経時的変化データについて、例えば図６及び図７に示すような評価パラメータを用いて評価することが考えられる。
すなわち、図６に示す経時的変化データの検出電流値が増加し始めたときの立ち上がりの傾きαは、正常塗膜では大きくなり、電着塗膜４の膜質が低下するほど小さくなると考えられるため、当該立ち上がりの傾きαを評価パラメータとして使用できる。なお、立ち上がりの傾きαとしては、例えば、検出電流値が所定値Ｂを超えた直後の測定点から印加電圧値又は検出電流値が計測の上限値として設定した閾値に到達する直前の測定点までの検出電流値の増加分Ｙを印加電圧値又は時間の増加分Ｘで除して得られる増加率（α＝Ｙ／Ｘ）で表してもよい。また、傾きαとしては、検出電流値が所定値Ｂを超えた直後の測定点から一定時間経過後の測定点までの検出電流値の増加分Ｙを印加電圧値又は時間の増加分Ｘで除して得られる増加率（α＝Ｙ／Ｘ）で表してもよい。所定値Ｂは、試験条件、電着塗膜４の膜質等により適宜設定されるが、具体的には例えば０．１ｍＡ以上１ｍＡ以下とすることができる。また、Ｘ及びＹを規定する一定時間も試験条件、電着塗膜４の膜質等により適宜設定されるが、具体的には例えば、１秒以上５秒以下とすることができる。
また、図７に示す経時的変化データの検出電流値の所定時間範囲内における積算値である積算電気量Ｆは、正常塗膜では小さくなり、電着塗膜４の膜質が低下するほど大きくなると考えられるから、当該積算電気量Ｆを評価パラメータとして使用できる。所定時間範囲は、限定する意図ではないが、例えば、電圧の印加開始から、印加電圧値又は検出電流値が所定の閾値に到達した時点までの時間とすることができる。なお、経時的変化データの横軸が印加電圧値である場合は、昇圧速度を考慮して、積算電気量Ｆを算出する。
さらに、積算電気量Ｆは、試験対象の試験片毎に、所定時間範囲が変わり得ることを考慮すると、積算電気量Ｆの時間平均値である平均電流値Ｇを評価パラメータとすることがより好ましい。具体的には、平均電流値Ｇは、積算電気量Ｆを算出した所定時間範囲がＴであるとすると、積算電気量Ｆを所定時間範囲Ｔで除すことにより得られる（Ｇ＝Ｆ／Ｔ）。当該平均電流値Ｇは、積算電気量Ｆを単位時間当たりに換算した数値であるから、膜質評価の精度がさらに向上する。
また、例えば平均電流値Ｇに閾値Ｇ１を設定し、平均電流値Ｇが閾値Ｇ１を超えたときに、膜質が正常ではないと判定するようにしてもよい。膜質が正常ではない場合、検出電流値は徐々に上昇するから、平均電流値Ｇは、膜質が正常な場合と比較して、大きくなると考えられる。従って、平均電流値Ｇが閾値Ｇ１を超えた場合には、直ちに膜質が正常ではないと判断することができ、膜質の異常を簡単且つ精度よく検知できる。
以上述べたように、本実施形態に係る耐食性試験方法では、経時的変化データにおける上述の立ち上がりの傾きα、積算電気量Ｆ、並びに、平均電流値Ｇの少なくともいずれかの評価パラメータに基づいて、電着塗膜４の全体としての膜質を簡単且つ高精度で評価できる。なお、上記説明は電圧を印加し、電流を検出する場合を例に挙げて説明したが、電流を印加し、電圧を印加する場合も同様の考え方ができる。この場合、平均電流値Ｇに相当する評価パラメータを平均電圧値と称することができる。
なお、一般的に、電着塗膜４の腐食抑制期間は、膜厚と膜質との積で表される（（腐食抑制期間）＝（膜厚）×（膜質））。従って、従来、電着塗膜４の膜質を評価するためには、膜厚及び腐食抑制期間の情報が必要となる。
この点、本実施形態に係る耐食性試験方法では、膜厚及び／又は腐食抑制期間の情報が得られていない場合であっても、膜質を簡単且つ高精度で評価できる。従って、例えば膜厚の測定が困難な被試験体、具体的には例えば部品のエッジ、溶接ビード部、その他部品の膜厚測定が困難な曲面、複雑形状物等においても、膜質を簡単且つ高精度で評価できる。そうして、耐食性試験の信頼性が向上する。また、本開示により、被覆金属材１における電着塗膜４の耐食性に関する情報を定量的にデジタルデータとすることができる。なお、膜質が正常ではない電着塗膜４を備えた被覆金属材１では、例えば上述の所定値Ｂやその他の所定値を超えるまでの時間を腐食抑制期間として考えてもよい。
また、上記立ち上がりの傾きα、積算電気量Ｆ、並びに、平均電流値Ｇ及び／又は平均電圧値は、電着塗膜４の硬化度とも相関関係があると考えられる。具体的には例えば、立ち上がりの傾きαは、膜質が低下する、すなわち硬化度が低いと小さくなる。また、積算電気量Ｆ並びに平均電流値Ｇ及び／又は平均電圧値は、膜質が低下する、すなわち硬化度が低いと大きくなる。従って、これらの評価パラメータと硬化度との間には例えば比例的な相関関係が存在すると考えられる。当該相関関係に基づいて、電着塗膜４の膜質として硬化度を算出することもできる。
なお、経時的変化データの波形の解析には、機械学習等の画像処理技術を用いてもよいし、微分法等の数学的手法を用いてもよい。また、これらを併用してもよい。
経時的変化データの波形の解析結果に基づいて、被覆金属材１の電着塗膜４の不具合の予兆を発見・原因推定・プロセス管理することができる。
具体的には、例えば製造ラインから部品を定期的に抜き出して経時的変化データの波形の解析を行うことや、市場の製品における経時的変化データの波形の解析を定期的に行うことにより、被覆金属材１における電着塗膜４の膜質をモニタリングすることができる。そうして、電着塗膜４の品質の確認や品質低下の予兆の発見、電着塗膜４に対する市場環境の影響等の確認等に寄与することができる。
また、例えば被覆金属材１の製造工程は、主に、鋼板２の成形・加工プロセス、脱脂プロセス、化成処理プロセス、及び電着塗装プロセスの４つのプロセスに分割される。鋼板２の成形・加工プロセスにおいて、例えば溶接熱により鋼板２の表面状態が変化したことが原因で塗膜成分の析出異常等が起こり、電着塗膜４の耐食性の低下に繋がり得る。また、脱脂プロセスにおいても、油の残存程度に応じてハジキが発生すると、塗膜成分の析出異常等が起こり得る。化成処理プロセスにおける化成不良部も、塗膜成分の析出以上等の原因となり得る。また、電着塗装プロセスにおいて、樹脂成分と顔料成分との混合比や塗料の電導性等の塗料バランスのずれ等の塗装条件等も、塗膜成分の析出異常の原因となり得る。従って、例えば経時的変化データの波形の解析と、好ましくは表面観察等の結果とを組み合わせることにより、膜質の低下に寄与するプロセスの洗い出し等が可能になる。
さらに、被覆金属材１の製造の場において、同一製造ラインにおける経時的変化データ、同一工場における経時的変化データ、他工場における経時的変化データ、他メーカの工場における経時的変化データ等をデータベース化しておくことにより、これらのデータとの比較に基づいて、電着塗膜４の膜質をより精度よく評価できる。
そして、影響するプロセスの洗い出しや工場間の性能差を解析すること等により、電着塗膜４の品質確保や品質低下の原因推定を行うことができる。さらに、生産管理条件との紐付けから、防錆領域において品質のプロセス管理を実現できる。また、本評価技術と他の解析技術とを組み合わせることにより、塗料組成管理から防錆機能とその発現プロセスに至るまで一元的に管理することができる。
＜実験例＞
次に、経時的変化データの具体例を示すために実施した実験例について説明する。
－耐食性試験－
まず、実験例１～７の耐食性試験において使用する試験片（「ＴＰ」ともいう。）を作製した。
被覆金属材１の仕様は以下の通りである。すなわち、金属製基材としては、鋼板２としてのＧＡの表面に化成皮膜３としてのリン酸亜鉛皮膜が形成されてなるものを用いた。なお、リン酸亜鉛皮膜の形成に係る化成処理時間は１２０秒であった。表面処理膜としては、エポキシ系樹脂からなる電着塗膜４を形成した。なお、実験例１～４のＴＰにおける電着焼付条件及び電着塗膜４の厚さは図８及び図９に示すとおりである。また、実験例５～６のＴＰにおける電着焼付条件は図１０に示すとおりであり、電着塗膜４の厚さは１０μｍであった。
腐食因子６として、５質量％の塩化ナトリウム水溶液を用い、温度２５℃で、検出電流値が閾値電流１０ｍＡに到達するまで、１Ｖ／ｓで昇圧させながら電圧を印加した。そして、電極１２と鋼板２との間に発生する電流値を１秒毎に検出した。
－実験例１～４について－
図８及び図９は、実験例１～４のＴＰにおける印加電圧値に対して検出電流値をプロットした経時的変化データ、ＴＰの複合サイクル試験（ＣＣＴ試験）後又は５質量％塩水浸漬実験後の表面のデジタル顕微鏡写真を示している。
なお、ＣＣＴ試験の試験条件は、ＴＰに対し、塩水噴霧（６時間）、乾燥（３時間）、湿潤（１４時間）、送風（１時間）の各工程を２４時間１サイクルとして所定期間施すものであった。
また、実験例１～４のＴＰについては、経時的変化データに基づき、印加電圧の昇圧速度が０．１Ｖ／ｓであることを考慮して、検出電圧値が所定値Ｂとしての０．５ｍＡを超えたときの立ち上がりの傾きα（ｍＡ／ｓ）を算出した。詳細には、傾きαは、検出電流値が０．５ｍＡを超えた直後の測定点から検出電流値が計測の上限値として設定した閾値電流１０ｍＡに到達する直前の測定点までの検出電流値の増加分Ｙを時間の増加分Ｘで除すことにより算出した。また、所定時間範囲を電圧の印加開始から検出電流値が閾値電流１０ｍＡに到達するまでとして、積算電気量Ｆ（ｍＣ）及び積算電気量Ｆの単位時間あたりの平均電流値Ｇ（ｍＡ）を算出した。
図８に示すように、実験例１の正常な電着塗膜４を備えたＴＰでは、経時的変化データの波形は、印加電圧値が２５０Ｖを超えた時点で急激な電流値の増加を示すパターンとなった。そして、実験例１のＴＰをＣＣＴ試験に供すると、３０日経過後においても電着塗膜４の腐食は観察されなかった。
実験例２のＴＰは、焼付が不十分であるために十分な架橋形成が行われていない、いわゆる焼き甘の電着塗膜４を備えたＴＰである。経時的変化データの波形は、実験例１の経時的変化データの波形と比べて、検出電流値の立ち上がりの傾きがなだらかとなった。すなわち、実験例１に比べて、実験例２では、立ち上がりの傾きは小さくなり、積算電気量及び単位時間あたりの平均電流値はそれぞれ約１．４倍及び約４．３倍に増加した。実験例２のＴＰをＣＣＴ試験（６０日）に供すると、ＴＰの全面に亘って腐食の進展が観察された。一方、正常塗膜を有するＴＰでは、ＣＣＴ試験（６０日）後においても腐食は観察されなかった。
図９に示す実験例３のＴＰは、塗料成分の樹脂を光劣化させた塗料を使用して電着塗膜４を形成したＴＰである。経時的変化データにおける立ち上がりの傾きは、実験例１に比べて小さくなり、積算電気量及び単位時間あたりの平均電流値は実験例１と比べてそれぞれ約３．７倍及び約に増加、単位時間あたりの平均電流値は約３２倍に増加した。実験例３のＴＰをＣＣＴ試験（１０日）に供すると、ＴＰの全面に亘って腐食の進展が観察された。一方、正常塗膜を有するＴＰでは、ＣＣＴ試験（１０日）後においても腐食は観察されなかった。
実験例４のＴＰは、塗料に含まれる顔料が析出異常を起こしたＴＰである。経時的変化データにおける立ち上がりの傾きは、実験例１に比べて小さくなり、積算電気量及び単位時間あたりの平均電流値は実験例１と比べてそれぞれ約２．９倍及び約６．１倍に増加した。実験例４のＴＰを５質量％塩水に２０日間浸漬させると、ＴＰの全面に亘って腐食の進展が観察された。一方、正常塗膜を有するＴＰでは、同様の環境にさらしても腐食は観察されなかった。
－実験例５～７について－
図１０は、実験例５～７のＴＰにおける印加電圧値に対して検出電流値をプロットした経時的変化データ、及び、これらの経時的変化データから算出した立ち上がりの傾きαと電着硬化度との関係を示している。実験例５～７のＴＰの立ち上がりの傾きαについては、実験例１～４と同様の方法で算出した。また、ＴＰをアセトンで洗浄して、電着塗膜４中の未硬化樹脂分を溶出させ、その前後の電着塗膜４の重量変化から電着硬化度（％）を算出した。
図１０に示すように、電着硬化度が低いほど、経時的変化データの立ち上がりの傾きも小さくなり、電着硬化度と立ち上がりの傾きとの間には比例的な相関関係があることが判った。
＜耐食性試験用プログラム及びその記録媒体＞
以上の耐食性試験方法の各工程の少なくとも一部は、耐食性試験用プログラムとしてプログラム化されている。具体的に、本実施形態に係る耐食性試験用プログラムは、コンピュータに、上記各工程のうち、少なくとも評価工程Ｓ３の手順、好ましくは通電工程Ｓ２の手順及び評価工程Ｓ３の手順を実行させるプログラムである。この耐食性試験用プログラムは、記憶部９２に格納された状態で、制御部９１及び演算部９３により実行され得る。また、当該耐食性試験用プログラムは、記憶部９２に格納された状態に限らず、例えば光ディスク媒体や磁気テープ媒体など、コンピュータ読み取り可能な種々の周知の記録媒体に記録させておくことができる。そして、このような記録媒体を制御装置９の読み出し装置（不図示）に装着して耐食性試験用プログラムを読み出すことにより、当該プログラムを実行可能である。
（実施形態２）
以下、本開示に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態１の耐食性試験装置１００では、腐食因子６を容器３０に収容する構成であったが、当該構成に限られるものではなく、例えば図１２に示すように、プローブ型の電極１２等を使用してもよい。
本実施形態において、準備工程Ｓ１では、腐食因子６を電着塗膜４の表面に配置する。腐食因子６は、泥状や粘性の高い材料であれば、そのまま電着塗膜４の表面に配置してもよく、また、粘性の低い水溶液等の材料であれば、例えばスポンジ等の多孔質材料に含浸させて電着塗膜４の表面に配置してもよい。そして、電極１２の先端を、電着塗膜４の表面に配置された腐食因子６に接触させる。このとき、電極１２の先端に、腐食因子６を付着させた状態で、当該先端を腐食因子６に接触させることが好ましい。電極１２の先端に腐食因子６を付着させておくことにより、電極１２、腐食因子６及び電着塗膜４の表面の各界面における接触抵抗を低減できる。
上記構成によれば、試験片の形状が制約されることなく、例えば平坦面を有さない試験片、試験片のエッジ部、試験片の曲面部等における測定が容易になる。
本開示は、表面処理膜における膜の状態をより具体的に精度よく簡単に評価できる被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体を提供できるので、極めて有用である。
１ 被覆金属材
２ 鋼板（金属製基材）
３ 化成皮膜（金属製基材）
４ 電着塗膜（表面処理膜）
６ 腐食因子
７ 外部回路
８ 通電手段（電源部、検出部）
９ 制御装置（評価部）
１２ 電極
１００ 耐食性試験装置
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ 通電工程
Ｓ３ 評価工程
上記の課題を解決するために、本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験方法は、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験方法であって、前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加することにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化を測定する通電工程と、前記経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾きに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価工程と、を備えたことを特徴とする。
しかしながら、表面処理膜の全体の膜質が正常ではない場合には、検出電流値及び／又は検出電圧値の経時的変化の波形は、上記のような波形とは異なってくることが予測される。具体的には、表面処理膜の全体の膜質が正常ではない場合、表面処理膜への腐食因子の浸透が広範囲に亘って一様に促進され、腐食因子が金属製基材に到達したところから徐々に導通していくと考えられる。そうすると、検出電流値及び／又は検出電圧値の上昇する傾きが、急峻ではなく、なだらかになると考えられる。また、なだらかに検出電流値及び／又は検出電圧値が増加していくから、所定時間範囲内に発生する電流量及び／又は電圧量が、正常膜に比べて、大きくなると考えられる。すなわち、経時的変化の波形は、表面処理膜の全体的な膜質を反映した形状となるから、波形から算出できる上述の傾きに基づいて、表面処理膜の全体としての膜質を簡単且つ高精度で評価できる。また、膜質は、膜厚と、腐食抑制期間と、に基づいて評価することが一般的であるが、本構成によれば、膜厚の測定が困難な被試験体においても、膜質を簡単且つ高精度で評価できる。そうして、耐食性試験の信頼性が向上する。また、本開示により、被覆金属材における表面処理膜の耐食性に関する情報を定量的にデジタルデータとすることができる。
前記通電工程で、前記表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に前記電圧を印加して両者の間に生じる前記電流の前記経時的変化を測定し、前記傾きは、前記電流の値が前記所定値を超えた直後の測定点から印加した前記電圧の値又は検出された前記電流の値が計測の上限値として設定した閾値に到達する直前の測定点までの前記電流の値の増加分を、時間の増加分で除して得られる増加率で表されることが好ましい。
なお、前記所定値は、０．１ｍＡ以上１ｍＡ以下であることが好ましい。
本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験装置は、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験装置であって、前記被覆金属材の前記表面処理膜側に配置された電極と、前記表面処理膜と前記電極との間に両者に接触するように腐食因子を配置した状態で、前記電極と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加する電源部と、前記電源部による前記電圧及び／又は電流の印加に伴い、前記電極と前記金属製基材との間に生じる電流及び／又は電圧を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾きに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価部と、を備えたことを特徴とする。
本構成によれば、経時的変化の波形は、表面処理膜の全体的な膜質を反映した形状となるから、波形から算出できる上述の傾きに基づいて、表面処理膜の全体としての膜質を簡単且つ高精度で評価できる。また、膜質は、膜厚と、腐食抑制期間と、に基づいて評価することが一般的であるが、本構成によれば、膜厚の測定が困難な被試験体においても、膜質を簡単且つ高精度で評価できる。そうして、耐食性試験の信頼性が向上する。また、本開示により、被覆金属材における表面処理膜の耐食性に関する情報を定量的にデジタルデータとすることができる。
前記電源部は、前記電極と前記金属製基材との間に前記電圧を印加するものであり、前記検出部は、前記電極と前記金属製基材との間に生じる前記電流を検出するものであり、前記傾きは、前記電流の値が前記所定値を超えた直後の測定点から印加した前記電圧の値又は検出された前記電流の値が計測の上限値として設定した閾値に到達する直前の測定点までの前記電流の値の増加分を、時間の増加分で除して得られる増加率で表されることが好ましい。
なお、前記所定値は、０．１ｍＡ以上１ｍＡ以下であることが好ましい。
上述の少なくとも評価工程は、耐食性試験用プログラムとしてプログラム化されている。すなわち、本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験用プログラムは、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験用プログラムであって、コンピュータに、前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加することにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾きに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する手順を実行させることを特徴とする。
－電極－
電極１２は、鋼板２と電着塗膜４の表面との間に電圧及び／又は電流を印加するためのものであり、被覆金属材１の電着塗膜４側に配置されている。そして、電着塗膜４と電極１２との間には両者に接触するように腐食因子６が配置されている。具体的には、電極１２は、少なくともその先端が腐食因子６に埋没状態に設けられており、腐食因子６に接触している。
なお、詳細は後述するが、制御装置９は、検出電流値及び／又は検出電圧値の経時的変化データにおいて、検出電流値及び／又は検出電圧値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における検出電流値及び／又は検出電圧値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、電着塗膜４の膜質を評価する評価部として機能する。特に、制御装置９は、上記時間平均値に基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価することが好ましい。本構成によれば、表面処理膜の膜質をより精度よく評価でき、耐食性試験の信頼性が向上する。また、制御装置９は、時間平均値が所定の閾値を超えたときに、膜質が正常ではないと判定することが好ましい。上述のごとく、膜質が正常ではない場合、検出電流値及び／又は検出電圧値は徐々に上昇するから、経時的変化における前記時間平均値は、膜質が正常な場合と比較して、大きくなると考えられる。従って、時間平均値が所定の閾値を超えた場合には、膜質が正常ではないと判断することができる。本構成によれば、膜質の異常を簡単且つ精度よく検知できる。
上記の課題を解決するために、本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験方法は、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験方法であって、前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加して前記腐食因子の前記表面処理膜への浸透を促進させることにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化を測定する通電工程と、前記経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾きに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価工程と、を備えたことを特徴とする。
本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験装置は、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験装置であって、前記被覆金属材の前記表面処理膜側に配置された電極と、前記表面処理膜と前記電極との間に両者に接触するように腐食因子を配置した状態で、前記電極と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加することにより、前記腐食因子の前記表面処理膜への浸透を促進させる電源部と、前記電源部による前記電圧及び／又は電流の印加に伴い、前記電極と前記金属製基材との間に生じる電流及び／又は電圧を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾きに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価部と、を備えたことを特徴とする。
上述の少なくとも評価工程は、耐食性試験用プログラムとしてプログラム化されている。すなわち、本開示の一実施形態に係る被覆金属材の耐食性試験用プログラムは、金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験用プログラムであって、コンピュータに、前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加して前記腐食因子の前記表面処理膜への浸透を促進させることにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾きに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する手順を実行させることを特徴とする。

Claims (13)

  1. 金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験方法であって、
    前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加することにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化を測定する通電工程と、
    前記経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における前記電流及び／又は電圧の値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価工程と、を備えた
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験方法。
  2. 請求項１において、
    前記通電工程で、時間に対して漸増する、又は、時間に対して比例的に漸増する前記電圧及び／又は電流を印加する
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験方法。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記評価工程で、少なくとも前記時間平均値に基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験方法。
  4. 請求項３において、
    前記評価工程で、前記時間平均値が所定の閾値を超えたときに、前記膜質が正常ではないと判定する
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験方法。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記金属製基材は、表面に形成された化成皮膜を備えており、
    前記表面処理膜は、前記化成皮膜を介して前記金属製基材の表面に設けられている
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験方法。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記金属製基材は、自動車部材用鋼板である
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験方法。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
    前記表面処理膜は、樹脂系塗料を用いて形成された電着塗膜である
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験方法。
  8. 金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験装置であって、
    前記被覆金属材の前記表面処理膜側に配置された電極と、
    前記表面処理膜と前記電極との間に両者に接触するように腐食因子を配置した状態で、前記電極と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加する電源部と、
    前記電源部による前記電圧及び／又は電流の印加に伴い、前記電極と前記金属製基材との間に生じる電流及び／又は電圧を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における前記電流及び／又は電圧の値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する評価部と、を備えた
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験装置。
  9. 請求項８において、
    前記評価部は、少なくとも前記時間平均値に基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験装置。
  10. 請求項９において、
    前記評価部は、前記時間平均値が所定の閾値を超えたときに、前記膜質が正常ではないと判定する
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験装置。
  11. 請求項８乃至請求項１０のいずれか一において、
    前記電源部は、時間に対して漸増する、又は、時間に対して比例的に漸増する前記電圧及び／又は電流を印加する
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験装置。
  12. 金属製基材に表面処理膜が設けられてなる被覆金属材の耐食性試験用プログラムであって、
    コンピュータに、前記表面処理膜の表面に腐食因子を接触させた状態で該表面処理膜の表面と前記金属製基材との間に電圧及び／又は電流を印加することにより両者の間に生じる電流及び／又は電圧の経時的変化において、前記電流及び／又は電圧の値が所定値を超えたときの該経時的変化の傾き、所定時間範囲内における前記電流及び／又は電圧の値の積算値、及び、該積算値の時間平均値の少なくともいずれかに基づいて、前記表面処理膜の膜質を評価する手順を実行させる
    ことを特徴とする被覆金属材の耐食性試験用プログラム。
  13. 請求項１２に記載された被覆金属材の耐食性試験用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
JP2021163043A 2021-10-01 2021-10-01 被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体 Active JP7156481B1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021163043A JP7156481B1 (ja) 2021-10-01 2021-10-01 被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体
US17/932,266 US20230108474A1 (en) 2021-10-01 2022-09-14 Corrosion-resistance testing method for coated metal member, corrosion-resistance testing apparatus for coated metal member, corrosion-resistance testing program for coated metal member, and storage medium
CN202211121991.XA CN115931689A (zh) 2021-10-01 2022-09-15 被覆金属材料的耐腐蚀性试验方法、耐腐蚀性试验装置、耐腐蚀性试验用程序及记录介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021163043A JP7156481B1 (ja) 2021-10-01 2021-10-01 被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP7156481B1 JP7156481B1 (ja) 2022-10-19
JP2023053790A true JP2023053790A (ja) 2023-04-13

Family

ID=83688417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021163043A Active JP7156481B1 (ja) 2021-10-01 2021-10-01 被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230108474A1 (ja)
JP (1) JP7156481B1 (ja)
CN (1) CN115931689A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6801805B1 (ja) * 2020-06-22 2020-12-16 マツダ株式会社 計測方法及び計測装置、並びに、被覆金属材の耐食性試験方法及び耐食性試験装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6342783B2 (ja) * 2014-11-12 2018-06-13 日本電信電話株式会社 水素侵入評価方法
JP2017181486A (ja) * 2016-03-23 2017-10-05 大阪瓦斯株式会社 孔食評価方法および孔食評価装置
JP6565980B2 (ja) * 2017-08-04 2019-08-28 マツダ株式会社 被覆金属材の耐食性試験装置及び被覆金属材の耐食性試験方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230108474A1 (en) 2023-04-06
CN115931689A (zh) 2023-04-07
JP7156481B1 (ja) 2022-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6436688B2 (ja) 塗装金属材の耐食性評価方法及び耐食性評価装置
Upadhyay et al. Localized electrochemical characterization of organic coatings: a brief review
JP6213426B2 (ja) 塗装金属材の耐食性評価方法及び耐食性評価装置
US9476820B2 (en) Corrosion resistance evaluators
Caldona et al. Surface electroanalytical approaches to organic polymeric coatings
Su et al. Prediction of film performance by electrochemical impedance spectroscopy
US20230108997A1 (en) Corrosion-resistance testing method for coated metal member, corrosion-resistance testing apparatus for coated metal member, corrosion-resistance testing program for coated metal member, and storage medium
CN103534574A (zh) 耐腐蚀性评估仪
US20130325364A1 (en) Process for evaluating corrosion resistance of coating
Esfahani et al. An electrochemical and mechanical approach to the corrosion resistance of cathodic electrocoatings under combined cyclic and DC polarization conditions
JP7156481B1 (ja) 被覆金属材の耐食性試験方法、耐食性試験装置、耐食性試験用プログラム及び記録媒体
Cai et al. Impedance sensor for the early failure diagnosis of organic coatings
Poelman et al. Electrochemical study of the corrosion behaviour at the edges of electrocoated steel
Upadhyay et al. Exploring the combined effect of DC polarization and high temperature exposure on the barrier properties of organic coatings
WO2012088236A2 (en) Corrosion resistance evaluator
KR20080018426A (ko) 차체 및 샤시 부품의 방청 관련 정전류 인가를 통한 가속화시험 방법
JP6751924B2 (ja) 耐食性の評価方法およびめっき製品の修復方法
Whitten et al. Effects of catalyst and pigment on polyester− melamine in situ phosphatizing coating on a cold-rolled steel system
US11796451B2 (en) Systems and methods for measuring galvanic corrosion potential
da Silva Pereira Use of Electrochemical Impedance Spectroscopy technique for characterizing anticorrosive coatings
Allahar et al. In situ monitoring of organic coatings under QUV/prohesion exposure by embedded sensors
JP2022001833A (ja) 被覆金属材の耐食性試験方法
Abushwashi Corrosion protection performance of cathodically protected oil and gas pipeline coatings around the transition temperature
McCune et al. The Use of AC-DC-AC Methods in Assessing Corrosion Resistance Performance of Coating Systems for Magnesium Alloys
JPH0449909B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211202

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20211202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220708

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220906

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220919

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7156481

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150