JP6344174B2 - 耐食性試験装置及び耐食性試験方法 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る耐食性試験装置の全体構成について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る耐食性試験装置の全体構成の一例を示した模式図である。
また、湿潤空気を供給するための配管については、特に限定されるものではなく、断熱されたパイプ状の部材であれば、例えば、樹脂製のもの、金属製のもの、合金製のもの等といった公知の部材を利用することが可能である。かかる場合において、配管に用いるパイプ状の部材が単独では十分な断熱性を有していない場合であっても、かかるパイプ状の部材の周囲に断熱材を十分に巻きつけて、配管内を通る湿潤空気と外部環境とが互いに影響を及ぼしあわないようになっていればよい。かかる配管として、例えば、プラスチック製のパイプに断熱材を十分に巻き付けたもの(例えば、φ10mmのプラスチック製のパイプに、外形がφ30〜40mm程度となるまで断熱材を巻き付けたもの)を利用することが可能である。
次に、図2〜図6を参照しながら、本実施形態に係る耐食性試験装置10が備える試験ユニット100について、具体的に説明する。図2は、本実施形態に係る耐食性試験装置の試験ユニットの構成の一例を示した模式図である。図3は、本実施形態に係る試験ユニットについて説明するための説明図である。図4及び図5は、本実施形態に係る耐食性試験装置の試験ユニットの構成の一例を示した模式図である。図6は、本実施形態に係る耐食性試験装置の試験ユニットの構成の他の一例を示した模式図である。
図2に模式的に示したように、試験ユニット100の湿潤空気生成部101は、洗浄瓶等の容器111と、容器111に収容されている水(蒸留水)113と、水113に浸漬されているノズル115と、から構成されている。また、容器111には、水113に浸漬しないように、湿潤空気を供給するための供給用配管107が接続されている。
試験室103は、所定の熱伝導率を有する素材で形成される筺体部131と、筺体部131よりも熱伝導率の高い伝熱部材で形成された高熱伝導部133と、から構成されている。本実施形態では、例えば、筺体部131を樹脂製とし、高熱伝導部133を金属製又は合金製とすることができる。ここで、図3に模式的に示したように、筺体部131の一部(例えば、筺体部131の底面)には開口部が設けられており、かかる開口部を充填するように、例えば伝熱板やヒートシンク等の伝熱部材が埋設されている。この埋設された伝熱部材が、高熱伝導部133となる。また、試験室103には、試験片Sを試験室103の内部に配設するための開閉可能な出し入れ口(図示せず。)が設けられている。
次に、図7〜図10を参照しながら、図1〜図6に示した耐食性試験装置10を利用した耐食性試験方法について、詳細に説明する。図7〜図10は、本実施形態に係る耐食性試験方法について説明するための説明図である。
湿潤空気生成部101に導入された空気は、湿潤空気生成部101を通過することで、温度Tair、相対湿度100%の湿潤空気となる。湿潤空気生成部101により生成された湿潤空気は、図7に示した湿り空気線図では、相対湿度=100%の曲線上の点Aに対応する。
次に、図8を参照しながら、本実施形態に係る耐食性試験装置10で実施可能な2種類の耐食性試験方法のうち、試験環境の調整がより簡便な第1の方法について説明する。
次に、図9及び図10を参照しながら、本実施形態に係る耐食性試験装置10で実施可能な2種類の耐食性試験方法のうち、試験片S上に形成される水膜Wの厚みを一定に保つことが可能な、第2の方法について説明する。
次に、図11を参照しながら、本実施形態に係る耐食性試験装置10の制御ユニット200がコンピュータ等の演算処理装置で実現される場合ついて、かかる制御ユニット200のハードウェア構成の一例を詳細に説明する。図11は、本発明の実施形態に係る制御ユニット200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
実験例1では、図6に示した耐食性試験装置10を利用して、表面にZn−Al−Mgめっき処理が施されためっき鋼板の耐食性試験を、図8に示した第1の方法に則して実施した。
・めっき層のままで更なる処理を行っていないもの(無処理)
・めっき層の表面にポリウレタン樹脂、シリカ及びリン酸化合物からなる化成処理を施したもの(化成処理1)
・めっき層の表面にポリウレタン樹脂及びリン酸化合物からなる化成処理を施したもの(化成処理2)
・めっき層の表面にクロメート処理を施したもの(クロメート処理)
の4種類を準備した。
図13から明らかなように、試験室103の外部の温度の変化に応じて、試験室103の内部の温度及び湿度が周期的に変化していることがわかる。具体的には、試験室103の温度が15℃に保持されると、試験室103の相対湿度は100%となっており、試験室103の温度が35℃に保持されると、試験室103の相対湿度は50%未満となっていることがわかる。また、QCMからの出力に着目すると、相対湿度が100%となっている状態で、QCMの表面に2.5μg/cm2程度の付着物(すなわち、結露した水)が観測されている。この結果から、本発明に係る耐食性試験装置及び耐食性試験方法を用いることで、試験片Sの表面にnmオーダーの水膜を形成できることが明らかとなった。
○:赤錆面積率0以上10%未満
△:赤錆面積率10以上30%未満
×:赤錆面積率30以上100%以下
以下の表1から明らかなように、本発明に係る耐食性試験方法は、屋外曝露試験における端面耐食性の評価結果が概ね一致している一方で、塩水噴霧試験における端面耐食性の評価結果は、屋外曝露試験における評価結果と異なっている。この結果から、本発明に係る耐食性試験装置及び耐食性試験方法は、屋外環境を模擬できていることが明らかとなった。
実験例2では、図6に示した耐食性試験装置10を利用して、図9に示した第2の方法による耐食性試験を実施した場合に、高熱伝導部133上に配置したQCMに付着する水膜量がどのように変化するかを評価した。
湿潤空気の供給流量F0=5L/minとし、湿潤空気の温度T0=20℃とした場合に、排出される湿潤空気の温度T1=15℃とすると、保持時間t=300sとした際の水膜増加は、QCMによる測定結果で2.5g/m2であった。
水含有量α0,α1は、実測した温度T0,T1と、湿り空気線図と、を利用することで算出することができる。例えば、T0=20℃における絶対湿度は、湿り空気線図より、0.015(g−H2O/g−air)であることがわかる。従って、α0=0.015(g−H2O/g−air)=0.015g−H2O/(8.3×10−4)m3−air=18g/m3となる。同様に、湿り空気線図から得られたT1=15℃における絶対湿度を利用して、α1=12g/m3となる。
100 試験ユニット
101 湿潤空気生成部
103 試験室
105 試験環境調整部
111 容器
113 水
115 ノズル
117 流量計
119 温度調整機構
121,123 流量調節弁
131 筺体部
133 高熱伝導部
135 センサ
151 外部温度調整機構
153 恒温槽
200 制御ユニット
Claims (15)
- 耐食性に関する試験対象である金属製の試験片が配設される試験室と、
前記試験室に対して供給される湿潤空気を生成する湿潤空気生成部と、
前記試験室の外部の温度を少なくとも含む試験環境を調整するように制御される機能を有する試験環境調整部と、
を備え、
前記試験室は、
所定の熱伝導率を有する素材で形成される筺体部と、
前記筺体部の一部に設けられた開口部を充填するように埋設され、前記筺体部よりも熱伝導率の高い伝熱部材で形成された高熱伝導部と、
から構成されており、
前記試験環境調整部は、前記試験環境として、更に、前記試験室に対して供給される前記湿潤空気の温度及び流量と、前記試験室から排出される前記湿潤空気の流量との少なくとも何れかを調整するように制御される機能を有し、
前記試験片は、前記高熱伝導部に配設される、耐食性試験装置。 - 前記試験室では、前記湿潤空気は、当該試験室の底面側から供給され、かつ、天面側から排出される、請求項1に記載の耐食性試験装置。
- 前記試験環境調整部は、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも高い第1の温度に調整しつつ、当該第1の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を乾燥させる乾燥プロセスと、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも低い第2の温度に調整しつつ、当該第2の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を湿潤させる湿潤プロセスと、
が交互に実施されるように、前記試験環境を調整する、請求項1又は2に記載の耐食性試験装置。 - 前記試験環境調整部は、
前記試験室に対して前記湿潤空気を所定時間供給させた後、前記試験室に対する前記湿潤空気の供給及び前記試験室からの前記湿潤空気の排出を停止する湿潤空気供給プロセスと、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも低い第2の温度に調整しつつ、当該第2の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を湿潤させる湿潤プロセスと、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも高い第1の温度に調整しつつ、当該第1の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を乾燥させる乾燥プロセスと、
が順次実施されるように、前記試験環境を調整する、請求項1又は2に記載の耐食性試験装置。 - 前記湿潤空気生成部は、所定温度の水が収容されている容器を有し、当該水の中に空気が吹き込まれることで前記湿潤空気が生成される、請求項1〜4の何れか1項に記載の耐食性試験装置。
- 前記試験室の外部の温度に関する前記試験環境を調整する前記試験環境調整部は、前記試験室の外部に設けられた温度調整機構又は恒温槽である、請求項1〜5の何れか1項に記載の耐食性試験装置。
- 前記試験室に対して供給される前記湿潤空気の流量と、前記試験室から排出される前記湿潤空気の流量と、をそれぞれ調整する前記試験環境調整部は、前記試験室の前段及び後段に位置する湿潤空気用配管に設けられた調整弁である、請求項1〜6の何れか1項に記載の耐食性試験装置。
- 前記試験室に対して供給される前記湿潤空気の温度を調整する前記試験環境調整部は、前記湿潤空気生成部に設けられた温度調整機構である、請求項1〜7の何れか1項に記載の耐食性試験装置。
- 前記試験環境調整部を少なくとも制御する制御ユニットを更に備える、請求項1〜8の何れか1項に記載の耐食性試験装置。
- 前記湿潤空気生成部で生成される前記湿潤空気の相対湿度は、100%である、請求項1〜9の何れか1項に記載の耐食性試験装置。
- 前記試験室の内部における塩化物イオンの濃度が、100ppm以下である、請求項1〜10の何れか1項に記載の耐食性試験装置。
- 耐食性に関する試験対象である金属製の試験片が配設される試験室と、前記試験室に対して供給される湿潤空気を生成する湿潤空気生成部と、前記試験室の外部の温度を少なくとも含む試験環境を調整するように制御される機能を有する試験環境調整部と、を備え、前記試験室は、所定の熱伝導率を有する素材で形成される筺体部と、前記筺体部の一部に設けられた開口部を充填するように埋設され、前記筺体部よりも熱伝導率の高い伝熱部材で形成された高熱伝導部と、から構成されており、前記試験片が前記高熱伝導部に配設される耐食性試験装置を用い、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも高い第1の温度に調整しつつ、当該第1の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を乾燥させる乾燥プロセスと、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも低い第2の温度に調整しつつ、当該第2の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を湿潤させる湿潤プロセスと、
を交互に実施する、耐食性試験方法。 - 耐食性に関する試験対象である金属製の試験片が配設される試験室と、前記試験室に対して供給される湿潤空気を生成する湿潤空気生成部と、前記試験室の外部の温度を少なくとも含む試験環境を調整するように制御される機能を有する試験環境調整部と、を備え、前記試験室は、所定の熱伝導率を有する素材で形成される筺体部と、前記筺体部の一部に設けられた開口部を充填するように埋設され、前記筺体部よりも熱伝導率の高い伝熱部材で形成された高熱伝導部と、から構成されており、前記試験片が前記高熱伝導部に配設される耐食性試験装置を用い、
前記試験室に対して前記湿潤空気を所定時間供給させた後、前記試験室に対する前記湿潤空気の供給及び前記試験室からの前記湿潤空気の排出を停止する湿潤空気供給プロセスと、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも低い第2の温度に調整しつつ、当該第2の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を湿潤させる湿潤プロセスと、
前記試験室の外部の温度を、前記湿潤空気の温度よりも高い第1の温度に調整しつつ、当該第1の温度を所定時間維持することで、前記試験室の内部を乾燥させる乾燥プロセスと、
を順次実施する、耐食性試験方法。 - 前記湿潤空気生成部で生成される前記湿潤空気の相対湿度は、100%である、請求項12又は13の何れか1項に記載の耐食性試験方法。
- 前記試験室の内部における塩化物イオンの濃度が、100ppm以下である、請求項12〜14の何れか1項に記載の耐食性試験方法。
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