JP5340361B2 - 試料表面モニタ方法及び該モニタ方法を用いた腐食試験機 - Google Patents
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Description
この発明は、試料表面モニタ方法及び該モニタ方法を用いた腐食試験機に係り、特に腐食試験時の試料表面上の塩の湿潤状態をモニタする試料表面モニタ方法及び該モニタ方法を用いた腐食試験機に関する。
腐食試験は、塗装、メッキ、アルマイト等の金属表面処理や、金属材料の腐食性(防錆性、防食性)を評価するために行われている。この腐食試験は、自然の環境を再現して試料の試験を行うものであり、自然界における腐食状態を忠実に再現して、人工的に短時間で試料の腐食性を知ることができ、自動車、住宅、家電製品、日常生活用品等のあらゆる工業製品の試験に使用されている。
このような腐食試験としては、塩水噴霧工程、乾燥工程、湿潤工程等を繰り返す複合サイクル試験や、あらかじめ決められた塩分量を試料に付着させる塩分付着工程後に、湿潤工程、乾燥工程等の試験を行う耐食性試験等がある。
このような腐食試験としては、塩水噴霧工程、乾燥工程、湿潤工程等を繰り返す複合サイクル試験や、あらかじめ決められた塩分量を試料に付着させる塩分付着工程後に、湿潤工程、乾燥工程等の試験を行う耐食性試験等がある。
特許文献１に記載の耐候試験機は、外気の導入量の調節によって試験槽内の湿度を所定に制御する湿度調整装置を設けたものである。
特許文献２に記載の回動制御装置を備えた塩水噴霧試験機は、均一な条件の下で腐食促進試験を行うとともに、この均一な条件の下で腐食促進試験を行うものである。
特許文献３は、金属材料に対し、予め塩分付着量を設定して塩分を付着させる工程、乾燥工程と湿潤工程を繰り返すサイクルを少なくとも１回行う工程、光を照射する工程の各工程をそれぞれ１回以上行い、耐食性を評価するものである。
特許文献２に記載の回動制御装置を備えた塩水噴霧試験機は、均一な条件の下で腐食促進試験を行うとともに、この均一な条件の下で腐食促進試験を行うものである。
特許文献３は、金属材料に対し、予め塩分付着量を設定して塩分を付着させる工程、乾燥工程と湿潤工程を繰り返すサイクルを少なくとも１回行う工程、光を照射する工程の各工程をそれぞれ１回以上行い、耐食性を評価するものである。
ところが、従来の腐食試験は、試験槽内の温度、相対湿度及びその経過時間を設定、監視して試験を行うのみで、試料表面における塩の湿潤状態に着目したものは存在しなかった。そのため、従来の腐食試験において、試料表面上の塩の湿潤状態を判断する手段はなく、試験中に試料表面上の塩の湿潤状態の確認を行いたい場合は、試験を一時中断して目視するしか方法がなかった。
また、腐食試験において、試料表面の温度及び試料表面上の塩の湿潤状態が腐食試験結果に影響を与えることは配慮されていなかった。
更に、従来では、試験時間中に試料表面がどのくらいの時間濡れていたかを確認することができなかった。そのため、試料の表面上で腐食が発生したのは、どのくらい濡れていたか又は乾燥していた結果であるのかという腐食量と試料濡れ時間との相関を把握することができなかった。また、腐食の結果を試料の濡れと腐食状況との関係として定量的に評価解析することができなかったため、その相関を求めることができなかった。
また、腐食試験において、試料表面の温度及び試料表面上の塩の湿潤状態が腐食試験結果に影響を与えることは配慮されていなかった。
更に、従来では、試験時間中に試料表面がどのくらいの時間濡れていたかを確認することができなかった。そのため、試料の表面上で腐食が発生したのは、どのくらい濡れていたか又は乾燥していた結果であるのかという腐食量と試料濡れ時間との相関を把握することができなかった。また、腐食の結果を試料の濡れと腐食状況との関係として定量的に評価解析することができなかったため、その相関を求めることができなかった。
そこで、この発明の目的は、試料の表面が濡れているか又は乾燥しているかという試料の湿潤状態を正確に把握できる試料表面モニタ方法及び該モニタ方法を用いた腐食試験機を提供することにある。
この発明の試料表面モニタ方法は、試験槽内で試料表面上に塩分を付着させる腐食試験において、前記試験槽内の温度を測定する試験槽内温度センサを設け、金属板にセンサ本体を付設して前記金属板で表面温度を測定する塩付着面温度センサを設け、この塩付着面温度センサの前記金属板に塩分を付着させ、前記試験槽内温度センサで測定した値と前記塩付着面温度センサで測定した値との温度差から試料表面上の塩の湿潤状態を判断することを特徴とする。
また、この発明の試料表面モニタ方法は、前記塩付着面温度センサが試料と同条件下に設置されることを特徴とする。
更に、この発明の試料表面モニタ方法は、前記金属板が皿状の金属板であることを特徴とする。
更にまた、この発明の試料表面モニタ方法は、前記皿状の金属板の内側に塩を入れ、前記皿状の金属板の上部を高分子膜で覆うことを特徴とする。
また、この発明の腐食試験機は、上述の試料表面モニタ方法により検知された試料表面上の塩の湿潤状態を判断するとともに、前記試験槽内の温度及び湿度を制御することを特徴とする。
また、この発明の試料表面モニタ方法は、前記塩付着面温度センサが試料と同条件下に設置されることを特徴とする。
更に、この発明の試料表面モニタ方法は、前記金属板が皿状の金属板であることを特徴とする。
更にまた、この発明の試料表面モニタ方法は、前記皿状の金属板の内側に塩を入れ、前記皿状の金属板の上部を高分子膜で覆うことを特徴とする。
また、この発明の腐食試験機は、上述の試料表面モニタ方法により検知された試料表面上の塩の湿潤状態を判断するとともに、前記試験槽内の温度及び湿度を制御することを特徴とする。
この発明の試料表面モニタ方法及び該モニタ方法を用いた腐食試験機は、腐食試験時において、試料の表面が濡れているか又は乾燥しているかとういう試料の表面上の湿潤状態を正確に把握することができる。
これにより、この発明の腐食試験機は、試料表面の湿潤状態を把握するとともに試料表面の湿潤状態を制御して試験を行うことができ、試料表面の温度及び試料表面上の塩の湿潤状態が腐食試験結果に影響を与えることを配慮して試験を行うことができるため試験の再現性がよくなる。
これにより、この発明の腐食試験機は、試料表面の湿潤状態を把握するとともに試料表面の湿潤状態を制御して試験を行うことができ、試料表面の温度及び試料表面上の塩の湿潤状態が腐食試験結果に影響を与えることを配慮して試験を行うことができるため試験の再現性がよくなる。
この発明は、試料の表面上が濡れているか又は乾燥しているかという試料表面の湿潤状態を正確に把握する目的を、金属皿とセンサ本体によって構成された塩付着面温度センサにより試料の塩付着面温度を把握するとともに、乾球温度センサにより測定された試験槽内温度と塩付着面温度センサにより測定された塩付着面温度との温度差から試料表面上の塩の湿潤状態を判断して実現するものである。
図１〜図３は、この発明の実施例１を示すものである。
図１は、塩付着面温度センサ１を示した図である。この塩付着面温度センサ１は、金属皿２とセンサ本体３とによって構成される。センサ本体３は、金属皿２の表面温度を測定する。塩付着面温度センサ１は、試験槽内に試料９と同条件下に設置されている。これにより、試料９と塩付着面温度センサ１の金属皿２とには、同じ塩を付着させることができる。金属皿２は、チタン等の腐食しない材質で構成されている。
図１は、塩付着面温度センサ１を示した図である。この塩付着面温度センサ１は、金属皿２とセンサ本体３とによって構成される。センサ本体３は、金属皿２の表面温度を測定する。塩付着面温度センサ１は、試験槽内に試料９と同条件下に設置されている。これにより、試料９と塩付着面温度センサ１の金属皿２とには、同じ塩を付着させることができる。金属皿２は、チタン等の腐食しない材質で構成されている。
図２において、腐食試験機５は、試験槽６と、この試験槽６の上部を閉鎖する蓋体７とからなり、試験槽６内には、試料枠８を設置している。試料枠８には、任意の位置に試料９を載せることができる。
腐食試験機５は、試験槽６内に塩水を噴霧する塩水噴霧機構１０を備えている。
この塩水噴霧機構１０は、試験槽６内の試料枠８よりも下部に溶液溜め部１１を配置し、溶液溜め部１１の上部に試料枠８を挿通して突出される噴霧塔１２を立設している。噴霧塔１２は、内部に噴霧ノズル１３を備え、試験槽６の上部に達する上端に噴霧口１４を備えている。塩水噴霧機構１０は、溶液溜め部１１の塩水を噴霧ノズル１３で噴霧塔１２内に噴霧して塩水ミストを生成し、生成した塩水ミストを噴霧塔１２上端の噴霧口１４から試験槽６内に自然落下させ、試料枠８に載せた試料９に接触させる。
腐食試験機５は、試験槽６内に塩水を噴霧する塩水噴霧機構１０を備えている。
この塩水噴霧機構１０は、試験槽６内の試料枠８よりも下部に溶液溜め部１１を配置し、溶液溜め部１１の上部に試料枠８を挿通して突出される噴霧塔１２を立設している。噴霧塔１２は、内部に噴霧ノズル１３を備え、試験槽６の上部に達する上端に噴霧口１４を備えている。塩水噴霧機構１０は、溶液溜め部１１の塩水を噴霧ノズル１３で噴霧塔１２内に噴霧して塩水ミストを生成し、生成した塩水ミストを噴霧塔１２上端の噴霧口１４から試験槽６内に自然落下させ、試料枠８に載せた試料９に接触させる。
また、腐食試験機５は、試験槽６内の湿度を調整する湿度調整機構として、加湿器１５を備えている。加湿器１５は、試験槽２の外部に設置した加湿器本体１６を試験槽６下部に接続している。加湿器本体１６内には、水を加熱して蒸気を発生するヒータ１７を備えている。加湿器１５は、ヒータ１７によって発生した加湿器本体１６内の蒸気を試験槽６に供給し、試験槽６の空気を加湿する。
さらに、腐食試験機５は、試験槽６内の温度を調整する温度調整機構として、加熱器１８を備えている。加熱器１８は、試験槽６の外部に上下方向に延びる加熱器本体１９を設置し、加熱器本体１９の下部を試験槽６の試料枠８より下部に接続するとともに、上部を試験槽６の試料枠８より上部に接続している。加熱器本体１９内には、空気を加熱するヒータ２０と加熱した空気を送風するファン２１とを備えている。ファン２１は、ファンモータ２２により駆動される。加熱器１８は、試験槽６下方の空気を加熱器本体１９内に導入してヒータ２０で加熱し、ファン２１で試験槽６上方に送出する。
腐食試験機５は、試験槽６内の乾球温度を測定する乾球温度センサ２３と、湿球温度を測定する湿球温度センサ２４とを備えている。腐食試験機５は、乾球温度センサ２３及び湿球温度センサ２４の付着物を洗浄する洗浄ノズル２５を備えている。洗浄ノズル２５は、図示しない洗浄液容器から送られる洗浄液を噴射し、乾球温度センサ２３及び湿球温度センサ２４を洗浄する。
また、腐食試験機５は、試験槽６内の試料枠８の試料９と同等の位置に塩付着面温度センサ１を備えている。従って、塩付着面温度センサ１に試料９と同量の塩を付着させることができる。
腐食試験機５は、加湿器１５及び加熱器１８を制御する制御部２６を備えている。制御部２６には、前記加湿器１５のヒータ１７が加湿器用電力調整器２７を介して接続し、前記加熱器１８のヒータ２０が加熱器用電力調整器２８を介して接続し、加熱器１８のファンモータ２２を接続し、乾球温度センサ２３及び湿球温度センサ２４が湿度変換器２９を介して接続している。
制御部２６は、乾球温度センサ２３及び湿球温度センサ２４が測定した乾球温度及び湿球温度の測定値を湿度変換器２９により湿度に変換して得て、得られた湿度を基に試験槽６内の湿度が設定した値となるように加湿器用電力調整器２７で加湿器１５のヒータ１７を制御する。また、制御部２６は、乾球センサ２３により測定された試験槽内温度と塩付着面温度センサ１により測定された試料表面温度との温度差から試料９の表面上の塩の湿潤状態を判断する。このため制御部２６は判断部２６Ａを備えている。
以下に、腐食試験機５において、試料９の湿潤状態について説明する。
試験槽内温度と試料表面温度とを測定し、そして、例えば、試験槽内温度が湿潤時で、図３に示すように、Ａ℃の時、試料表面温度がＡ℃以上か又はＡ℃かを、あるいは試験槽内温度が乾燥時で、Ｂ℃の時、試料表面温度がＢ℃以下か又はＢ℃かを、確認することによって、試料表面の状態を正確に把握することができる。つまり、設定された試験槽内温度と試料９と同じ位置にある塩付着面温度センサ１で測定した金属皿２の表面温度との間に塩の影響によって温度差が生ずることを利用し、この温度差をモニタすることで試料表面の塩の状態を把握できる。
試験槽内温度と試料表面温度とを測定し、そして、例えば、試験槽内温度が湿潤時で、図３に示すように、Ａ℃の時、試料表面温度がＡ℃以上か又はＡ℃かを、あるいは試験槽内温度が乾燥時で、Ｂ℃の時、試料表面温度がＢ℃以下か又はＢ℃かを、確認することによって、試料表面の状態を正確に把握することができる。つまり、設定された試験槽内温度と試料９と同じ位置にある塩付着面温度センサ１で測定した金属皿２の表面温度との間に塩の影響によって温度差が生ずることを利用し、この温度差をモニタすることで試料表面の塩の状態を把握できる。
このように、乾球温度センサ２３により測定された試験槽内温度と、塩付着面温度センサ１により測定された表面温度との間の温度差をモニタすることで、腐食に関係する重要な要素である試料表面の濡れている時間が数値としてわかり、試験中の試料が濡れている割合を、具体的に認識できる。
従って、腐食試験機５の試験運転中に試験を停止せずに試料表面の塩の湿潤状態を把握することができる。
従って、腐食試験機５の試験運転中に試験を停止せずに試料表面の塩の湿潤状態を把握することができる。
さらに、従来では、試料表面の温度が試験槽内温度と同じとして判断されていたので、その判断にズレが生じていたが、この実施例では、試料表面の温度と試験槽内温度とが具体的に分かり、その温度差が明確になったことで、試験の正確性を向上できる。
そして、本実施例１の腐食試験機５は、試料表面の湿潤状態を把握し、試料表面を乾燥させるか、湿潤させるかを選択し、制御部２６により、乾球温度センサ２３により測定された試験槽内温度と、塩付着面温度センサ１により測定された表面温度との温度差に基づいて、加熱器１８及び、加湿器１５を作動制御することができる。
図４及び図５は、この発明の実施例２を示すものである。
図４は、塩付着面温度センサ１０１を示した図である。この塩付着面温度センサ１０１は、金属皿１０２とセンサ本体１０３によって構成される。センサ本体１０３は、この金属皿１０２の表面温度を測定する。この塩付着面温度センサ１０１は、湿潤、乾燥試験中では、試験槽内で試料１０９と同条件下に設置されている。また、腐食試験中に試料１０９に付着させる塩分量が予め決まっている試験において、塩付着面温度センサ１０１の金属皿１０２内に試料１０９に付着させる塩分量と同量の塩を載置した後に、金属皿１０２の上部を水蒸気が通過可能な高分子膜１０４で覆う。金属皿１０２は、チタン等の腐食しない材質で構成されている。金属皿１０２には、試料１０９に塩を付着させる方法と同様の方法で塩を載置することもできる。
図４は、塩付着面温度センサ１０１を示した図である。この塩付着面温度センサ１０１は、金属皿１０２とセンサ本体１０３によって構成される。センサ本体１０３は、この金属皿１０２の表面温度を測定する。この塩付着面温度センサ１０１は、湿潤、乾燥試験中では、試験槽内で試料１０９と同条件下に設置されている。また、腐食試験中に試料１０９に付着させる塩分量が予め決まっている試験において、塩付着面温度センサ１０１の金属皿１０２内に試料１０９に付着させる塩分量と同量の塩を載置した後に、金属皿１０２の上部を水蒸気が通過可能な高分子膜１０４で覆う。金属皿１０２は、チタン等の腐食しない材質で構成されている。金属皿１０２には、試料１０９に塩を付着させる方法と同様の方法で塩を載置することもできる。
図５において、腐食試験機１０５は、試験槽１０６と塩付着槽１３１を有している。
塩付着槽１３１の塩付着台１３２に試料１０９を設置し、噴霧ノズル１１３により、予め設定された規定量の塩が試料に付着するように塩溶液を試料１０９に付着させる。
ここで、塩付着面温度センサ１０１を試料と同様の位置に塩付着台１３２に設置することで、金属皿１０２に塩を載置するが、金属皿１０２に試料１０９と同量の塩を載置可能であれば、塩付着方法はどのようなものでもよい。
塩付着槽１３１の塩付着台１３２に試料１０９を設置し、噴霧ノズル１１３により、予め設定された規定量の塩が試料に付着するように塩溶液を試料１０９に付着させる。
ここで、塩付着面温度センサ１０１を試料と同様の位置に塩付着台１３２に設置することで、金属皿１０２に塩を載置するが、金属皿１０２に試料１０９と同量の塩を載置可能であれば、塩付着方法はどのようなものでもよい。
塩付着槽１３１で塩を付着させた試料１０９及び塩付着面温度センサ１０１は、試験槽１０６に移される。ここで、塩付着面温度センサ１０１の金属皿１０２を水蒸気の通過可能な高分子膜１０４で覆い、金属皿１０２上の塩の減少及び不純物の混入を防ぐ。
試験槽１０６は、試料載置部と温湿度調整部を隔てる隔壁１３５を有し、温湿度調整部内に試験槽１０６内の湿度を調整する湿度調整機構として、加湿器１１５を備えている。加湿器１１５は、試験槽１０６の外部に設置され、水を加熱して発生した蒸気を試験槽１０６に供給し、試験槽１０６の空気を加湿する。
また、試験槽１０６は、温湿度調整部内に試験槽１０６内の温度を調整する温度調整機構として、加熱器１１８を備えている。
さらに、試験槽１０６は、温湿度調整部の上部にファン１２１を備えている。このファン１２１は、ファンモータ１２２により回転速度が調整され、温湿度調整部内で温度と湿度が調整された空気を試験槽１０６内に循環させる。
試験槽１０６は、乾球温度を測定する乾球温度センサ１２３と、湿球温度を測定する湿球温度センサ１２４とを備えている。
また、試験槽１０６は、試験槽１０６内の試料枠１０８の試料１０９と同等の位置に塩付着面温度センサ１０１を備えている。
さらに、試験槽１０６は、温湿度調整部の上部にファン１２１を備えている。このファン１２１は、ファンモータ１２２により回転速度が調整され、温湿度調整部内で温度と湿度が調整された空気を試験槽１０６内に循環させる。
試験槽１０６は、乾球温度を測定する乾球温度センサ１２３と、湿球温度を測定する湿球温度センサ１２４とを備えている。
また、試験槽１０６は、試験槽１０６内の試料枠１０８の試料１０９と同等の位置に塩付着面温度センサ１０１を備えている。
試験槽１０６は、加湿器１１５及び加熱器１１８を制御する制御部１２６を備えている。この制御部１２６には、前記加湿器１１５が加湿器用電力調整器１２７を介して接続し、加熱器１１８が加熱器用電力調整器１２８を介して接続し、ファン１２１がファンモータ１２２を接続し、乾球温度センサ１２３及び湿球温度センサ１２４が湿度変換器１２９を介して接続している。
制御部１２６は、乾球温度センサ１２３及び湿球温度センサ１２４が測定した乾球温度及び湿球温度の測定値を湿度変換器１２９により湿度に変換して得て、得られた湿度をもとに試験槽１０６内の湿度が設定した値となるように加湿器用電力調整器１２７で加湿器１１５を制御する。また、制御部１２６は、判断部１２６Ａを備え、実施例１と同様に乾球センサ１２３により測定された試験槽内温度と塩付着面温度センサ１０１により測定された塩付着面温度との温度差から試料１０９の表面上の塩の湿潤状態をモニタすることができる。
そして、本実施例２の腐食試験機１０５は、試料表面の湿潤状態を把握し、試料表面を乾燥させるか又は湿潤させるかを選択し、制御部１２６により、乾球温度センサ１２３により測定された試験槽内温度と塩付着面温度センサ１０１により測定された表面温度との温度差に基づいて、加熱器１１８、冷却器１３０及び加湿器１１５を作動制御することができる。
なお、実施例１及び実施例２は本発明の実施の一例であり、本発明を限定するものではない。
この発明は、腐食試験において、試料表面上の塩の湿潤状態を正確に把握し、試料表面の塩を湿潤状態又は乾燥状態に制御できるため、試験の再現性が良くなるものであり、この発明に係る試料表面モニタ方法及び該方法を用いた腐食試験機は他の試験にも適用可能である。
１、１０１ 塩付着面温度センサ
２、１０２ 金属皿
３、１０３ センサ本体
１０４ 高分子膜
５、１０５ 腐食試験機
６、１０６ 試験槽
７ 蓋体
８、１０８ 試料枠
９、１０９ 試料
１０ 塩水噴霧機構
１１ 塩水溜め部
１２ 噴霧塔
１３、１１３ 噴霧ノズル
１４ 噴出口
１５、１１５ 加湿器
１６ 加湿器本体
１７ ヒータ
１８、１１８ 加熱器
１９ 加熱器本体
２０ ヒータ
２１、１２１ ファン
２２、１２２ ファンモータ
２３、１２３ 乾球温度センサ
２４、１２４ 湿球温度センサ
２５ 洗浄ノズル
２６、１２６ 制御部
２６Ａ、１２６Ａ 判断部
２７、１２７ 加湿器用電力調整器
２８、１２８ 加熱器用電力調整器
２９、１２９ 湿度変換器
１３０ 冷却器
１３１ 塩付着槽
１３２ 塩付着台
１３３ 温湿度調整部
１３４ 試料載置部
１３５ 隔壁
２、１０２ 金属皿
３、１０３ センサ本体
１０４ 高分子膜
５、１０５ 腐食試験機
６、１０６ 試験槽
７ 蓋体
８、１０８ 試料枠
９、１０９ 試料
１０ 塩水噴霧機構
１１ 塩水溜め部
１２ 噴霧塔
１３、１１３ 噴霧ノズル
１４ 噴出口
１５、１１５ 加湿器
１６ 加湿器本体
１７ ヒータ
１８、１１８ 加熱器
１９ 加熱器本体
２０ ヒータ
２１、１２１ ファン
２２、１２２ ファンモータ
２３、１２３ 乾球温度センサ
２４、１２４ 湿球温度センサ
２５ 洗浄ノズル
２６、１２６ 制御部
２６Ａ、１２６Ａ 判断部
２７、１２７ 加湿器用電力調整器
２８、１２８ 加熱器用電力調整器
２９、１２９ 湿度変換器
１３０ 冷却器
１３１ 塩付着槽
１３２ 塩付着台
１３３ 温湿度調整部
１３４ 試料載置部
１３５ 隔壁
Claims (5)
- 試験槽内で試料表面上に塩分を付着させる腐食試験において、前記試験槽内の温度を測定する試験槽内温度センサを設け、金属板にセンサ本体を付設して前記金属板で表面温度を測定する塩付着面温度センサを設け、この塩付着面温度センサの前記金属板に塩分を付着させ、前記試験槽内温度センサで測定した値と前記塩付着面温度センサで測定した値との温度差から試料表面上の塩の湿潤状態を判断することを特徴とする試料表面モニタ方法。
- 前記塩付着面温度センサは、試料と同条件下に設置されることを特徴とする請求項１に記載の試料表面モニタ方法。
- 前記金属板は、皿状の金属板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の試料表面モニタ方法。
- 前記皿状の金属板の内側に塩分を入れ、前記皿状の金属板の上部を高分子膜で覆うことを特徴とする請求項３に記載の試料表面モニタ方法。
- 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の試料表面モニタ方法により検知された試料表面上の塩分の湿潤状態を判断するとともに、前記試験槽内の温度及び湿度を制御することを特徴とする腐食試験機。
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