JP3062807B2 - 金属素材と塗膜とよりなる試験体の耐食試験法 - Google Patents

金属素材と塗膜とよりなる試験体の耐食試験法

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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属素材とその金
属素材に形成された塗膜とよりなる試験体の耐食試験法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、前記試験体において、その塗膜の
付着力を調べるための試験法としては陰極剥離試験法が
知られている(例えば、特開平7−195612号公報
参照)。この試験法においては、塗膜に、金属素材に達
する損傷部を備えた試験体を、電解液としてのNaCl
水溶液中に浸漬し、次いで金属素材の極性を陰極として
その金属素材とNaCl水溶液中の電極との間に直流を
流す、といった方法が採用される。
【0003】前記通電中に、陰極である金属素材側で
は、水の電気分解により生成された発生期のOHイオン
が塗膜の損傷部を起点として塗膜の、金属素材に対する
付着力を低下させ、同時に発生したH2 ガスがその物理
的作用で塗膜を剥離するものである。
【0004】このように陰極剥離試験法は、塗膜の付着
力の優劣を簡便に判定することができる、といった利点
を有するが、その塗膜の剥離に伴う金属素材の腐食を予
測することはできず、したがって陰極剥離試験法によっ
たのでは、試験体に関し総合的な耐食性評価を行うこと
ができない、という問題があった。
【0005】そこで、塗膜の剥離と金属素材の腐食(陽
極酸化)とを共に評価することのできる複合腐食試験法
(CCT:Cycle Corrosion Test) が採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記複
合腐食試験法は多大な試験時間を必要とするため早期に
試験結果を得ることができない、といった問題があっ
た。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、比較的簡単な
手段を採用することによって、塗膜の剥離と金属素材の
腐食とを共に評価することができ、また試験時間を大幅
に短縮することが可能な前記耐食試験法を提供すること
を目的とする。
【0008】前記目的を達成するため本発明によれば、
金属素材と、その金属素材に形成された塗膜とよりなる
試験体を電解液中に浸漬し、次いで前記金属素材に電圧
を印加して金属素材腐食工程および塗膜剥離工程を交互
に繰返して行う耐食試験法であって、前記金属素材に印
加される電圧を直流電圧Vdと交流電圧Vaとの重畳電
圧Vd+Vaとし、前記金属素材腐食工程ではVd<0
で、且つVd+Va>0の電圧条件を成立させ、前記塗
膜剥離工程ではVd<0で、且つVd+Va<0の電圧
条件を成立させる、金属素材と塗膜とよりなる試験体の
耐食試験法が提供される。
【0009】前記のような手段を採用すると、損傷部を
起点とした塗膜の剥離および金属素材の腐食が、重畳電
圧Vd+Vaの瞬間的な極性変換によって交互に繰返し
て行われ、これにより、塗膜の剥離を促進させると同時
に金属素材表面を活性状態に保持する、つまりその表面
の不動態化を防止してその腐食を十分に進行させること
ができ、したがって短時間のうちに総合的な耐食性評価
を行うことが可能である。また金属素材の腐食による凹
部の内面が凹弧面となり、これにより自然界における腐
食に近似した腐食を再現することができる。前記損傷部
には塗膜が剥離した部分の外に、塗膜の薄い部分、ピン
ホール等が含まれる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は耐食試験装置の実験設備1
を示し、電解槽2に、電解液としてのNaCl水溶液3
が貯溜されている。NaCl水溶液3に、板状試験体3
と板状電極5とが浸漬される。試験体4は、金属素材と
しての鋼板6と、その鋼板6全体に形成された塗膜7と
よりなる。図2に明示するように、塗膜7にはカッタに
よって鋼板6に達する損傷部8が形成されている。電極
5はカーボンより構成される。鋼板6および電極5は通
電路9,10を介して電源11に接続される。電源11
は、鋼板6に対して、直流電圧Vdと交流電圧Vaとの
重畳電圧Vd+Vaを印加し得るように構成されている
(ただし、|Va|>|Vd|である)。
【0011】図3は鋼板6に印加される重畳電圧Vd+
Vaの波形を示す。鋼板腐食工程では、鋼板6におい
て、Vd<0で、且つVd+Va>0の電圧条件を成立
させる。これにより鋼板6の極性が陽極に保持されるの
で、その鋼板6において陽極酸化現象が発生する。一
方、塗膜剥離工程では、鋼板6において、Vd<0で、
且つVd+Va<0の電圧条件を成立させる。これによ
り鋼板6の極性が陰極に保持されるので、前記のように
発生期のOHイオンおよびH2 ガスによる塗膜剥離が行
われる。耐食試験においては、所定時間に亘って前記両
工程が交互に繰返して行われる。
【0012】この場合、鋼板6の極性が陽極に保持され
る時間と、その極性が陰極に保持される時間とを比べる
と、後者の方が十分に長くなる。鋼板6の腐食は、その
陽極保持時間が短くても確実に進行するので何等問題を
生じない。塗膜7の剥離には、OHイオンおよびH2
スを十分に発生させることが必要であるから、陰極保持
時間が短いと塗膜7の剥離がスムーズに進行しないが、
前記のように陰極保持時間を長くし得るので、前記問題
は生じない。
【0013】なお、前記両工程において、鋼板6に印加
される直流電圧VdがVd>0では、鋼板6の腐食が過
大となる反面、塗膜7の剥離が過小となるため、試験体
3の耐食性を正当に評価することが難しい。 〔実施例I〕幅70mm、長さ150mm、厚さ1mmの鋼板
6に、前処理剤(日本ペイント社製、商品名SD280
0)を用いて前処理を施し、次いで鋼板6全体にカチオ
ン電着塗装を施して厚さ20〜25μmの塗膜7を形成
し、これにより試験体4を得た。その後、塗膜7にカッ
タを用いて長さ50mmの損傷部8を形成した。
【0014】この試験体4を用いて、NaCl水溶液の
濃度3%、その液温45℃、鋼板6に印加される直流電
圧Vd=−6V(一定)、交流電圧Va=12,17ま
たは30V、その周波数50Hzの条件で耐食試験を行
った。
【0015】この耐食試験において、図4に示すよう
に、損傷部8を起点とした塗膜7の剥離と鋼板6の腐食
とが発生し、その腐食による凹部12aの内面は凹弧面
となる。そこで、試験時間と、塗膜7の剥離幅wおよび
板厚減少量tとの関係を調べたところ、図5,6の結果
を得た。
【0016】図5から、塗膜7の剥離幅wは試験時間の
経過に対し略比例的に増加することが判る。また交流電
圧Vaを高めると、単位時間当りの剥離幅wが増すこと
も明らかである。
【0017】一方、図6から、板厚減少量tは比較的短
時間のうちに急増するが、その後は増加の程度が極めて
緩やかになることが判る。これは、塗膜7の剥離の進行
に伴い鋼板6に新たな露出面が現われると、腐食はその
露出面について優先的に進行し、それに応じて板厚方向
への進行が緩慢となるからである。また交流電圧Vaを
高めると、単位時間当りの板厚減少量tが増すことも明
らかである。
【0018】図7は、前記同様の試験体4を用いた複合
腐食試験法(CCT)の結果を示す。複合腐食試験法に
おける20,50,80サイクル(1サイクル:8時
間)における試験結果と略同等の試験結果を得るために
必要な試験条件を、図5,6から求めたところ、表1の
結果を得た。
【0019】
【表1】
【0020】表1から明らかなように、実施例によれ
ば、複合腐食試験法に比べて極めて短い試験時間にて試
験体4の耐食性を正当に評価することが可能である。
【0021】次に、前記同様の、損傷部8を有する試験
体4を用いて、NaCl水溶液の濃度3%、その液温4
5℃、鋼板6に印加される直流電圧Vd=−10V(一
定)、交流電圧Va=14V(一定)、試験時間1時間
の条件において、交流の周波数を50Hzより高くなる
ように変化させながら耐食試験を行った。
【0022】図8は、耐食試験における交流の周波数と
板厚減少量tとの関係を示す。図8より、交流の周波数
が50Hzより高くなるに従って板厚減少量tが低下す
ることが判る。一方、交流の周波数が50Hz未満では
電源の出力効率が悪くなることを考慮すると、交流の周
波数は50Hzが適当である。 〔実施例II〕実施例Iと同様の、損傷部8を有する試験
体4を用いて、NaCl水溶液の濃度3%、その液温4
5℃、交流電圧Va=30V(一定)、その周波数50
Hz、鋼板6に印加される直流電圧Vd=−6,−8ま
たは−10V、の条件で耐食試験を行った。
【0023】この耐食試験において、試験時間と、塗膜
7の剥離幅wおよび板厚減少量tとの関係を調べたとこ
ろ、図9,10の結果を得た。
【0024】図9から、塗膜7の剥離幅wは試験時間の
経過に対し略比例的に増加することが判る。また直流電
圧Vdを、−6Vから−8V、−10Vへ低めると、単
位時間当りの剥離幅wが増すことも明らかである。これ
は、交流電圧Va=一定において、直流電圧Vdが低く
なると、それに伴って鋼板6の極性が陰極に保持される
時間が長くなるからである。
【0025】一方、図10から、板厚減少量tは比較的
短時間のうちに急増するが、その後は増加が極めて緩や
かになることが判る。また直流電圧Vdを、−10Vか
ら−8V、−6Vへ高めると、単位時間当りの板厚減少
量tが増加する。これは、交流電圧Va=一定におい
て、直流電圧Vdが高くなると、それに伴って鋼板6の
極性が陽極に保持される時間が長くなるからである。
【0026】実施例I同様に複合腐食試験法(CCT)
における20,50,80サイクル(1サイクル:8時
間)における試験結果と略同等の試験結果を得るために
必要な試験条件を、図9,10から求めたところ、表2
の結果を得た。
【0027】
【表2】
【0028】表2から明らかなように、実施例によれ
ば、複合腐食試験法に比べて極めて短い試験時間にて試
験体4の耐食性を正当に評価することが可能である。 〔比較例〕実施例Iと同様の、損傷部8を有する試験体
4を用いて、NaCl水溶液の濃度3%、その液温45
℃、交流電圧Va=8V、その周波数50Hzの条件、
つまり交流のみを用いて耐食試験を行った。
【0029】この耐食試験において、試験時間と、塗膜
7の剥離幅wおよび板厚減少量tとの関係を調べたとこ
ろ、図11の結果を得た。
【0030】交流通電を行った場合、理論的には、鋼板
6の極性が陽極に保持される時間と、陰極に保持される
時間とは同一であるから、鋼板6におけるFeの溶出量
とFeの析出量とが同一となり、したがって鋼板6の厚
さは減少しないことになる。
【0031】ところが、実際には、交流波形が正確な正
弦波ではない等の理由によりFeの溶出反応がFeの析
出反応に勝り、その結果、図11、線tで示すように鋼
板6の厚さが減少する。一方、交流通電では、鋼板6の
極性を陰極に保持する時間が極めて短いので、発生期の
OHイオンの生成量が不十分となり、その結果、図1
1、線wで示すように塗膜7の剥離が殆ど進行しない。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、前記のような手段を採
用することによって、塗膜の損傷部、薄肉部、ピンホー
ル等を起点とした塗膜の剥離および金属素材の腐食を十
分に促進させて試験時間を大幅に短縮し、これにより試
験体に関し短時間のうちに総合的な耐食性評価を行うこ
とが可能な耐食試験法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐食試験装置の実験設備の概略図である。
【図2】図1の2−2線拡大断面図である。
【図3】重畳電圧Vd+Vaの波形図である。
【図4】塗膜の剥離および鋼板の腐食を示す試験体の要
部拡大断面図である。
【図5】試験時間と塗膜の剥離幅wとの関係の一例を示
すグラフである。
【図6】試験時間と板厚減少量tとの関係の一例を示す
グラフである。
【図7】サイクル数と、塗膜の剥離幅wおよび板厚減少
量tとの関係を示すグラフである。
【図8】交流の周波数と板厚減少量tとの関係を示すグ
ラフである。
【図9】試験時間と塗膜の剥離幅wとの関係の他例を示
すグラフである。
【図10】試験時間と板厚減少量tとの関係の他例を示
すグラフである。
【図11】試験時間と、塗膜の剥離幅wおよび板厚減少
量tとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
3 NaCl水溶液(電解液) 4 試験体 6 鋼板(金属素材) 7 塗膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木内 啓治 群馬県桐生市広沢町一丁目2681番地 株 式会社 ミツバ内 (72)発明者 太田 英道 群馬県桐生市広沢町一丁目2681番地 株 式会社 ミツバ内 (56)参考文献 特開 昭61−53560(JP,A) 特開 昭50−156966(JP,A) 特開 昭59−48649(JP,A) 特開 平4−76447(JP,A) 特開 平2−122248(JP,A) 特開 平6−249820(JP,A) 特開 平6−130021(JP,A) 特開 昭56−162042(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/26 351 G01N 17/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属素材(6)と、その金属素材(6)
    に形成された塗膜(7)とよりなる試験体(4)を電解
    液(3)中に浸漬し、次いで前記金属素材(6)に電圧
    を印加して金属素材腐食工程および塗膜剥離工程を交互
    に繰返して行う耐食試験法であって、前記金属素材
    (6)に印加される電圧を、直流電圧Vdと交流電圧V
    aとの重畳電圧Vd+Vaとし、前記金属素材腐食工程
    ではVd<0で、且つVd+Va>0の電圧条件を成立
    させ、前記塗膜剥離工程ではVd<0で、且つVd+V
    a<0の電圧条件を成立させることを特徴とする、金属
    素材と塗膜とよりなる試験体の耐食試験法。
  2. 【請求項2】 前記直流電圧Vdが一定であるとき、試
    験時間の増加に応じて前記交流電圧Vaを高める、請求
    項1記載の金属素材と塗膜とよりなる試験体の耐食試験
    法。
  3. 【請求項3】 前記交流電圧Vaが一定であるとき、試
    験時間の増加に応じて前記直流電圧Vdを高める、請求
    項1記載の金属素材と塗膜とよりなる試験体の耐食試験
    法。
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