JP7033034B2 - 腐食環境モニタリング方法および腐食環境モニタリングシステム - Google Patents
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Description
本発明は、腐食環境モニタリング方法および腐食環境モニタリングシステムに関する。
電気電子装置は、その電気電子装置を安定に稼動させる目的のために、長期にわたる信頼性が要求されている。また、高速化や省スペース化のために、高密度実装構造が採用され、微細配線構造や薄膜めっき構造からなる電気電子部品が数多く搭載されている。これら電気電子部品は、わずかな腐食損傷が電気特性または磁気特性を変動させ、故障や誤動作の原因となるため、その腐食損傷を抑制することが電気電子装置の信頼性の維持向上の課題に挙げられている。
電気電子部品の腐食の要因のひとつに腐食性ガスが挙げられる。その発生源としては、化石燃料の燃焼に起因するＳＯ２、自動車からの排気ガスに起因するＮＯ２、生活排水や廃棄物から発生するＨ２Ｓ、さらには電気電子装置の構成部材であるゴムや段ボールなどから発生するＳ８がある。
このような腐食性ガスが含まれる環境では、電気電子部品の腐食損傷を引き起こし、それを搭載している電気電子装置の信頼性を低下させることが懸念される。近年では、Ｈ２ＳやＳ８などの還元性硫黄に起因して、チップ部品の銀電極やプリント配線基板の銅配線の腐食障害が発生していることが報告されている（ＡＳＨＲＡＥ（アメリカ暖房冷凍空調学会）ＴＣ９．９、２０１１ Ｇａｓｅｏｕｓ ａｎｄ Ｐ1ａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ Ｆｏｒ Ｄａｔａ Ｃｅｎｔｅｒｓ）。
このような腐食性の高い環境に設置された電気電子装置は、環境の腐食性の程度に応じた防食対策を設計や保守に反映させる必要がある。このため、電気電子装置を設置する環境の腐食性ガスの種類を特定し、環境の腐食性を、簡単に短期間で精度良く評価することが求められている。
また、電気電子装置は省スペース化が求められているため、環境の腐食性を評価する装置も小型軽量であることが求められている。
これに対して、電気電子装置を設置する環境の腐食性を評価する方法として、ＩＳＯ１１８４４－１規格では、一定期間暴露した銅、銀、アルミニウム、鉄、亜鉛の腐食度合いを評価する方法が用いられている。銅、銀、アルミニウム、鉄、亜鉛は、影響程度は異なるがＳＯ２，ＮＯ２，Ｈ２Ｓのいずれの腐食性ガスでも腐食することが知られている。このＩＳＯ１１８４４－１規格では、１年間暴露した金属の腐食度合いを重量法で、または、暴露した金属の腐食生成物を電気化学測定法で定量化する。
さらに、本技術分野の背景技術として、特許第５７９８９５５号公報（特許文献１）がある。この公報には、一つの開口部を有する通路構造と、開口部からの腐食性物質の拡散方向と平行な通路構造の一部の壁面が透明基板で形成され、透明基板の上に形成した金属薄膜と、で構成された腐食環境モニタリング装置を備え、腐食環境モニタリング装置は、所定期間に渡り被測定環境中に放置した金属薄膜の腐食生成物によって変化した色調の領域の形状寸法について、透明基板を通して測定でき、腐食環境モニタリング装置の金属薄膜は所定の材料で構成されることを特徴とする腐食環境モニタリング装置が記載されている。
特許文献１には、電気電子装置を設置する環境の腐食性を評価する腐食環境モニタリング装置が記載されている。特許文献１に記載される腐食環境モニタリング装置は、一つの開口部を有する通路構造と、開口部からの腐食性物質の拡散方向と平行な通路構造の一部の壁面が透明基板で形成され、透明基板の上に形成した金属薄膜と、で構成されたものであり、金属薄膜の変色領域の長さから、金属板を暴露した場合の腐食厚さに換算する。そして、この金属薄膜の変色領域の長さからＨ２Ｓが発生していると仮定して、環境の腐食性を評価している。このため、Ｈ２Ｓが発生している環境とＳ８が発生している環境とを区別することが難しいという課題がある。
そこで、本発明は、評価対象となる電気電子装置の機器筐体の内部の狭小な場所で、商用電源や蓄電池などの電源不要で、短期から長期にわたり腐食性ガスの種類の同定ができる腐食環境モニタリング方法および腐食環境モニタリングシステムを提供する。特に、本発明は、特別な分析機器を必要とせずに、電気電子装置が設置されている環境でも、腐食性ガスの種類の同定ができる腐食環境モニタリング方法を提供する。
上記課題を解決するため、本発明の腐食環境モニタリング方法は、一方端が閉止され、他方端が開口部とされた通路構造を有し、開口部に対する上下面または左右面の一部面を透明基板で形成し、透明基板上であって、開口部から流入する腐食性ガスと接触する面に金属薄膜を形成した腐食センサを用い、透明基板を透して金属薄膜の変色度合いである金属薄膜の厚さ方向が部分的に腐食した領域の長さを観測し、予め観測されている金属薄膜の変色度合いである金属薄膜の厚さ方向が部分的に腐食した領域の長さと腐食性ガスの種類との関係から、腐食性ガスの種類を同定するものである。
また、本発明の腐食環境モニタリングシステムは、本発明の腐食環境モニタリング方法を用いるものである。
本発明によれば、評価対象となる電気電子装置の機器筐体の内部の狭小な場所で、商用電源や蓄電池などの電源不要で、短期から長期にわたり腐食性ガスの種類の同定ができる腐食環境モニタリング方法および腐食環境モニタリングシステムを提供することができる。特に、本発明によれば、特別な分析機器を必要とせずに、電気電子装置が設置されている環境でも、腐食性ガスの種類の同定ができる腐食環境モニタリング方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、同一の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合は、その説明を省略する場合がある。
本実施例は、屋内外環境、主に電気電子装置が設置される環境を対象に、この環境中に存在する腐食性ガスの種類を同定し、その腐食性ガスによる金属の腐食度合いを測定するものである。
図１は、本実施例の腐食環境モニタリングシステムを説明する説明図である。
本実施例に記載する腐食環境モニタリングシステムは、腐食センサ１と判定システム１０とを有する。
判定システム１０は、腐食センサ１における金属薄膜（図２参照）の変色度合いを撮影するカメラなど撮影装置１１、撮影装置１１で撮影した写真等の画像を用いて腐食センサ１における金属薄膜の変色度合いを数値化する画像処理装置１２、画像処理装置１２で数値化した金属薄膜の変色度合いから腐食性ガスの種類の同定、および／または、その腐食性ガスによる金属の腐食度合いを演算する演算装置１３、演算装置１３で演算された演算結果を出力する出力装置１４を有する。
なお、判定システム１０は、撮影装置１１、画像処理装置１２、演算装置１３、出力装置１４の機能を有するものであればよく、例えば、スマートフォンなどの携帯端末でもよい。
図２は、本実施例の腐食センサを示す斜視図である。
箱型形状の腐食センサ１は、一方端が閉止され、他方端が開口部５とされた通路構造４を有し、開口部５に対する上下面または左右面の一部面（本実施例では上面）を透明基板３で形成し、透明基板３に接する面であって、開口部５から流入する腐食性ガス６と接触する面に金属薄膜２を形成する。そして、金属薄膜２の変色度合いを、透明基板３を透して観測する。
つまり、直方体の腐食センサ１は、一つ面に開口部５を有し、開口部５に対向する面は閉止である内部が空間となる通路構造４を有する。そして、開口部５に対して上下面又は左右面（他の四面）の一部面（本実施例では上面）に透明基板３を形成する。つまり、透明基板３は、開口部５から流入する腐食性ガス６の拡散方向と平行な通路構造４の一部の壁面（本実施例では上面）に形成される。さらに、金属薄膜２は、透明基板３に接する面であって、開口部５から流入する腐食性ガス６と接触する面に形成される。
なお、開口部５に対して上下面の間隔（「透明基板５と透明基板５に対向する面との間隔」や「開口部５の高さ」と称することもある）は、０．５ｍｍ～２．０ｍｍが好ましい。この間隔（高さ）は、腐食性ガス６が開口部５に流入する腐食性ガス６のガス量に影響し、特に、金属薄膜２の変色度合いに影響する。また、開口部５から開口部５に対向する面までの長さは、腐食センサ１が腐食性を評価する環境に設置される時間（設置時間）との関係で決定される。設置時間が長い場合は、この長さも長くなる。なお、本実施例では、この間隔（高さ）を１．０ｍｍに設定した。
腐食センサ１は、金属薄膜２がセンサ部を構成しており、通路構造４の内部の一壁面（本実施例では上面）に形成されている。つまり、金属薄膜２の成膜面は、通路構造４において、透明基板３が腐食性ガス６に接触する（腐食性ガス６の雰囲気側になる）ように、すなわち、透明基板３を透して金属薄膜２を観察できるように形成される。金属薄膜２は、銅、銀、アルミニウム、鉄、亜鉛など、金属とその金属の腐食生成物との色調が異なる金属を用いることが好ましい。なお、本実施例では、金属薄膜２には銀を用いている。
腐食センサ１を環境中に暴露すると、環境中に存在する腐食性ガス６は、開口部５から流入し、金属薄膜２を腐食させる。この際、通路構造４は、環境中に存在する腐食性ガス６によるセンサ部である金属薄膜２の腐食速度に影響を与える。つまり、通路構造４の高さ（開口部５の高さ）は、通路構造４に流入する腐食性ガス６のガス量に影響し、流入する腐食性ガス６のガス量が多い場合には、金属薄膜２の腐食速度も速まることになる。また、通路構造４の高さ（開口部５の高さ）は、通路構造４に流入する腐食性ガス６のガス流速にも影響する。
なお、通路構造４は、開口部５が一つのみ形成され、通路構造４には、開口部５以外に、開口部はなく、開口部５以外は周囲環境から遮断されている。このため、金属薄膜２の腐食の進行方向は、一方向に限定される。
このように、本実施例に記載する腐食環境モニタリング方法は、まず、本実施例に記載する腐食センサ１を用いる点に特徴がある。この腐食センサ１は、金属薄膜２の種類（本実施例では銀を使用）、金属薄膜２の厚さ（好ましくは５ｎｍ～４０ｎｍ）、開口部５の高さ（好ましくは０．５ｍｍ～２．０ｍｍ）に特徴があり、Ｈ２ＳとＳ８との２種類の腐食性ガスの種類を同定するものである。
そして、本実施例に記載する腐食環境モニタリング方法は、透明基板３を透して金属薄膜２の変色度合いを観測し、予め観測されている金属薄膜２の変色度合いと腐食性ガス６の種類との関係から、腐食性ガス６の種類を同定するものである。
また、本実施例に記載する腐食環境モニタリングシステムは、本実施例に記載する腐食センサ１における金属薄膜２の変色度合いを撮影する撮影装置１１と、撮影装置１１で撮影した画像を用いて、金属薄膜２の変色度合いを数値化する画像処理装置１２と、画像処理装置１２で数値化した金属薄膜２の変色度合いと、予め観測されている金属薄膜２の変色度合いと腐食性ガス６の種類との関係とから、腐食性ガスの種類を同定する演算装置１３と、演算装置１３で演算された演算結果を出力する出力装置１４と、を有するものである。
図３Ａは、本実施例の腐食センサを示すＡ－Ａ断面図であり、図３Ｂは、本実施例の腐食センサを示す上面図である。
環境中に存在する腐食性ガス６は、通路構造４が通風路とならないために、通路構造４の開口部５から暴露時間の経過とともに徐々に流入する。腐食性ガス６’は、通路構造４の内部に流入する腐食性ガス６を表しており、通路構造４の内部に流入した腐食性ガス６’は、開口部５側から徐々に金属薄膜２に接触する。
図４Ａは、本実施例の暴露後の腐食センサを示すＡ－Ａ断面図であり、図４Ｂは本実施例の暴露後の腐食センサを示す上面図である。
図４Ａ及び図４Ｂは、腐食センサ１の暴露後の金属薄膜２の腐食状況を示している。
環境中に存在する腐食性ガス６は、通路構造４の開口部５から暴露時間の経過とともに徐々に流入する。腐食性ガス６’は、通路構造４の内部に流入する腐食性ガス６を表しており、通路構造４の内部に流入した腐食性ガス６’は、開口部５側から徐々に金属薄膜２に接触する。そして、暴露時間の経過とともに、金属薄膜２は開口部５側から徐々に腐食される。
金属薄膜２の腐食の進行により、金属薄膜２の腐食厚さが金属薄膜２の厚さと同じになった領域（「透明基板３との界面まで金属薄膜２が腐食した領域」や「金属薄膜２の厚さ方向の全てが腐食した領域」と称することもある）７では、それ以上、金属薄膜２の厚さ方向には腐食は進行しない。
環境中に存在する腐食性ガス６は、開口部５に近い左側（図４における左）から拡散し、右側（図４における右）に向けて金属薄膜２を腐食させる。金属薄膜２の厚さ方向の全てが腐食した領域７（図４中、左端からＡ点までの範囲：長さＬ１）は暴露時間の経過とともに右側に広がる。そして、金属薄膜２の厚さ方向が部分的に腐食した領域７’（図４中、Ａ点からＢ点までの範囲：長さＬ２）は暴露時間の経過とともに右側に移動する。
つまり、金属薄膜２の厚さ方向の全てが腐食した領域７は、暴露時間の経過とともに、右側に広がる（長さＬ１が長くなる）が、金属薄膜２の厚さ方向が部分的に腐食した領域７’は、暴露時間の経過とともに、右側に移動する（長さＬ２は変わらず、Ａ点が右側に移動した分、Ｂ点も右側に移動する）。
ここで、通路構造４の内部に流入し、開口部５の近傍において拡散する腐食性ガス６’の挙動について説明する。腐食センサ１は、腐食性ガス６’の拡散を、図４中、左側から右側への方向に限定しているため、金属薄膜２の腐食の進行方向が決定される。
そして、開口部５からの距離が近い程、腐食性ガス６’の濃度が高いため、金属薄膜２は、開口部５からの距離が近い程、金属の腐食度合いも大きくなる。なお、この挙動については、「電子装置向け目視型腐食センサの開発」材料と環境、第６７巻、ＮＯ６、ｐ２６１－２６７（２０１８）に記載されている。参考として紹介する。
また、本実施例では、腐食センサ１のセンサ部に金属薄膜２を用いている。このため、金属薄膜２の腐食厚さが金属薄膜２の厚さと同じになった領域７では、それ以上、金属薄膜２の厚さ方向には腐食は進行しない。この領域７を、透明基板３を透して観察すると、金属薄膜２の金属の色調から金属薄膜２の腐食生成物（金属薄膜２が腐食し、生成された物質）の色調に変化していることが確認できる。
さらに、金属薄膜２の厚さ方向が部分的に腐食した領域７’でも、この領域７’を、透明基板３を透して観察すると、金属薄膜２の金属の色調から変化していることが確認できる。なお、この色調は、金属薄膜２の腐食生成物の色調とも異なることが確認できる。
このように本実施例に記載する腐食環境モニタリング方法は、金属薄膜２の変色度合いは、２種類の変色した領域（領域７および領域７’）から観測される。
図５は、本実施例の腐食環境モニタリング方法を説明する説明図である。図５は、腐食環境モニタリング方法における腐食性ガスの種類の同定の手順および金属の腐食度合いの測定の手順を示している。
撮影装置１１（図１参照）を用いて、腐食センサ１（透明基板３を透して金属薄膜２の変色度合い）を撮影する。
画像処理装置１２（図１参照）を用いて、撮影装置１１にて撮影された画像から、黄色度を演算する。そして、開口部５から開口部５に対向する面に向かって黄色度プロファイルを演算する。なお、黄色度の演算方法は、撮影したカラー写真からＪＩＳ Ｋ７３７３「プラスチック―黄色度及び黄変度の求め方」により黄色度を求める。つまり、撮影装置１１で撮影した画像を用いて、金属薄膜２の変色度合いを数値化することになる。黄色度は、測定に使用した標準イルミナントや補助イルミナントに応じて、ＸＹＺ表色系やＸ１０Ｙ１０Ｚ１０表色系を用い、算出する。なお、計算式は、ＡＳＴＭ Ｅ ３１３－００と同一の計算式を用いる。また、ＡＳＴＭ Ｅ ３１３－０５を参照することができる。
黄色度の演算は、開口部５から開口部５に対向する面までの距離を所定の間隔（例えば、０．１ｍｍピッチや０．２ｍｍピッチ）に区分し、その各ピッチに対応する位置の黄色度を求める。そして、この各ピッチの黄色度を、開口部５から開口部５に対向する面に向かって、連続的に表現したものが黄色度プロファイル（分布）である。
演算装置１３（図１参照）を用いて、画像処理装置１２で数値化した金属薄膜２の変色度合いから腐食性ガス６の種類の同定、および、その腐食性ガス６による金属の腐食度合いを演算する。
まず、腐食性ガス６の種類の同定では、黄色度プロファイルにおける黄色度の変化点（後述する「黄色度の傾きと開口部５からの距離の関係」における変曲点）から、長さＬ２を測定する。長さＬ２から腐食性ガスの種類が同定できる。
Ｈ２Ｓが存在している環境では、長さＬ２がＬ２≒８ｍｍとなることから、この長さＬ２を測定することにより、Ｌ２≒８ｍｍの場合には、Ｈ２Ｓが存在していると同定され、Ｓ８が存在している環境では、長さＬ２がＬ２≒２ｍｍとなることから、この長さＬ２を測定することにより、Ｌ２≒２ｍｍの場合には、Ｓ８が存在していると同定される。
本実施例では、本実施例に記載した腐食センサ１を、予め、Ｈ２ＳまたはＳ８が存在している環境に暴露し、腐食性ガス６であるＨ２ＳとＳ８とに対する長さＬ２を測定した。その結果、Ｈ２Ｓが存在する場合には、Ｌ２≒８ｍｍとなり、Ｓ８が存在する場合には、Ｌ２≒２ｍｍとなることが分かった。この結果を利用し、Ｈ２ＳとＳ８とのいずれの腐食性ガス６が発生しているかが不明な環境においては、本実施例に記載した腐食センサ１を、その環境に設置し、長さＬ２を測定することにより、Ｈ２ＳとＳ８とのいずれの腐食性ガス６が発生しているかを同定できる。
つまり、本実施例により、Ｈ２Ｓが発生している環境とＳ８が発生している環境とを区別することが困難な場合であっても、区別することができる。
なお、他の腐食性ガス６の種類についても、予め長さＬ２を測定し、その結果と、実際の環境における測定された長さＬ２とを比較することにより、腐食性ガス６の種類を同定することができる。
このように本実施例では、予め観測されている金属薄膜２の変色度合い（この場合は長さＬ２）と腐食性ガス６の種類との関係を把握し、その把握された関係と実際に観測された金属薄膜２の変色度合い（この場合も長さＬ２）を比較することにより、腐食性ガス６の種類を同定することができる。
ここで、Ｈ２Ｓ環境とＳ８環境とで、金属薄膜２の領域７’の長さＬ２が相違することは、腐食性ガス６であるＨ２ＳとＳ８とでは、拡散係数が相違することから説明することができる。ここでは、Ｈ２Ｓ環境とＳ８環境とについて取り上げているが、他の腐食性ガス６（拡散係数が異なる腐食性ガス６）についても、同様に、金属薄膜２の領域７’の長さＬ２を求め、腐食性ガス６の種類を同定することができる。
また、金属の腐食度合いでは、黄色度プロファイルにおける黄色度の変化点から、長さＬ１を測定する。なお、金属の腐食度合いは、金属板を暴露した場合の金属板の腐食厚さに換算して表すことができる。長さＬ１と金属板の腐食厚さとの関係を示す検量線を用いて、長さＬ１から金属板の腐食厚さを演算する。この金属板の腐食厚さを用いて、環境の腐食性を評価する。つまり、長さＬ１を用いて、環境の腐食性を評価することができる。金属板の腐食厚さに応じてランク分けされ、そのランクに応じて環境の腐食性が評価される。
また、他の腐食性ガス６（拡散係数が異なる腐食性ガス６）についても、同様に、金属薄膜２の領域７の長さＬ１を求め、環境の腐食性を評価することができる。
例えば、本実施例によれば、１カ月間の短期間の暴露で比較的清浄な環境における腐食性を、ＡＳＨＲＡＥガイドラインに則り評価でき、さらに、１年間の長期間の暴露で比較的汚染された環境における腐食性を、ＩＳＯ１１８４４－１規格に則り評価できる。
図６は、本実施例の腐食センサ（４０ｎｍ以下の膜）の暴露後における金属薄膜の状態を説明する説明図である。（ａ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）の暴露後における金属薄膜２の断面図、（ｂ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）の暴露後における金属薄膜２の上面図、（ｃ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）の暴露後における金属薄膜２の黄色度（実線）と開口部５からの距離及び黄色度の傾き（点線）と開口部５からの距離の関係を示している。
本実施例では、黄色度を用いて黄色度プロファイルを作成し、その黄色度プロファイルから金属薄膜２の領域７の長さＬ１と金属薄膜の領域７’の長さＬ２とを測定する。
４０ｎｍ以下の金属薄膜２を用いた腐食センサ１では、金属薄膜２の領域７は黄色に変色し、金属薄膜２の領域７’は黒色に変色するため、黄色度プロファイルを用いて評価すると境界（黄色度の傾きが大きい地点）を判定できる。
つまり、黄色度プロファイルにおける黄色度（実線）から黄色度の傾き（点線）を演算すると、Ａ点及びＢ点にピークが表れ、これらピークより、金属薄膜２の領域７の長さＬ１と金属薄膜の領域７’の長さＬ２と、を測定することができる。
金属薄膜２の領域７の長さＬ１と金属薄膜の領域７’の長さＬ２と、の測定は、可能であれば、目視によって実施してもよい。また、長さＬ１と長さＬ２の測定方法については、黄色度を用いる方法に限定されない。例えば、他の色に着目した方法（色調度を用いた方法）であってよく、金属薄膜２の領域７の長さＬ１と金属薄膜の領域７’の長さＬ２とを測定できればよい。
このように本実施例に記載する腐食環境モニタリング方法は、金属薄膜２の厚さ方向が部分的に腐食した領域（領域７’）の長さ（長さＬ２）を用いて、腐食性ガス６の種類を同定することになる。また、本実施例に記載する腐食環境モニタリング方法は、２種類の変色した領域（領域７および領域７’）を黄色度プロファイルから測定するものである。
図７は、本実施例における金属薄膜の変色領域の長さと金属板の腐食厚さとの関係を示す説明図である。図７は、金属薄膜２の領域７の長さＬ１と金属板の腐食厚さ（金属板の腐食生成物の厚さ）との関係を示す検量線である。
このような検量線を、予め作成することによって、測定された金属薄膜２の領域７の長さＬ１から金属板の腐食厚さを求めることができる。
つまり、本実施例における検量線は、金属薄膜２の領域７の長さＬ１と金属板の腐食厚さとの関係を示したものである。検量線から求められた金属板の腐食生成物の厚さ（金属板の腐食厚さ）を、ＡＳＨＲＡＥガイドライン、または、ＩＳＯ１１８４４－１規格と照合して、環境の腐食性を評価することになる。
図８は、本実施例の比較例の腐食センサ（４０ｎｍより厚い膜）の暴露後における金属薄膜の状態を説明する説明図である。（ａ）は本実施例の比較対象である腐食センサ１の暴露後における金属薄膜２の断面図、（ｂ）は本実施例の比較対象である腐食センサ１の暴露後における金属薄膜２の上面図、（ｃ）本実施例の比較対象である腐食センサ１の暴露後における金属薄膜２の黄色度（実線）と開口部５からの距離及び黄色度の傾き（点線）と開口部５からの距離の関係を示している。
このように、４０ｎｍより厚い金属薄膜２を用いた腐食センサ１では、金属薄膜１の領域７の長さＬ１は測定できるものの、金属薄膜２の領域７’の長さＬ２は測定できない。これは、金属膜厚２の膜厚が厚いため、金属薄膜２の反射率が高く、金属薄膜２の領域７’の長さＬ２を検出できなかったためである。
したがって、金属薄膜２の膜厚は、４０ｎｍ以下が好ましく、更に、３０ｎｍ以下が好ましい。なお、本実施例では、金属薄膜の膜厚を２０ｎｍとした。また、金属薄膜２の膜厚は５ｎｍ以上が好ましい。
図９は、本実施例の腐食センサ（４０ｎｍ以下の膜）のＨ２Ｓ環境に暴露後における金属薄膜の状態を説明する説明図である。（ｂ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）のＨ２Ｓ環境に暴露後における金属薄膜２の上面図（写真）、（ｃ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）のＨ２Ｓ環境に暴露後における金属薄膜２の黄色度（点線）と開口部５からの距離及び黄色度の傾き（実細線）と開口部５からの距離の関係、（ｄ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）のＨ２Ｓ環境に暴露後における金属薄膜２の腐食厚さと開口部５からの距離との関係を示している。
腐食センサ１をＨ２Ｓ環境に暴露後における金属薄膜２の上面図（写真）（ｂ）を用いて、図５に示した手順により、この写真から黄色度のプロファイルを求めた（ｃ）。（ｃ）から求めた長さＬ１と長さＬ２との値は、解析結果と一致している。すなわち、腐食性ガス６の種類を同定する指標である長さＬ２は、Ｈ２Ｓ環境でＬ２≒８ｍｍであることがわかる。ただし、この値は開口部５の高さが１ｍｍの場合の値である。なお、開口部５の高さが２ｍｍの場合は、長さＬ２は約１１ｍｍとなる。
なお、開口部５の高さが高くなるにつれて長さＬ２は長くなり、金属薄膜２の領域７および金属薄膜２の領域７’のそれぞれの境界線が不明瞭になる傾向があることが分かった。開口部５の高さは２ｍｍ以下が好ましい。
また、（ｄ）より、腐食センサ１をＨ２Ｓ環境に暴露後における金属薄膜２の腐食厚さと開口部５からの距離との関係がわかる。
図１０は、本実施例の腐食センサ（４０ｎｍ以下の膜）のＨ２Ｓ環境に暴露後（所定の時間毎）における金属薄膜の断面方法の腐食厚さと開口部からの距離との関係の解析した説明図である。
図１０に示すように、経時的に長さＬ１は伸長するが、長さＬ２は≒８ｍｍと一定であることがわかる。また、傾き（開口部５から離れるに伴い腐食厚さが１から０まで低下する傾き）に変化がないこともわかる。
図１１は、本実施例の腐食センサ（４０ｎｍ以下の膜）のＳ８環境に暴露後における金属薄膜の状態を説明する説明図である。（ｂ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）のＳ８環境に暴露後における金属薄膜の上面図（写真）、（ｃ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）のＳ８環境に暴露後における金属薄膜２の黄色度（点線）と開口部５からの距離及び黄色度の傾き（実細線）と開口部５からの距離の関係、（ｄ）は本実施例の腐食センサ１（４０ｎｍ以下の膜）のＳ８環境に暴露後における金属薄膜２の腐食厚さと開口部５からの距離との関係を示している。
腐食センサ１をＳ８環境に暴露後における金属薄膜２の上面図（写真）（ｂ）を用いて、図５に示した手順により、この写真から黄色度のプロファイルを求めた（ｃ）。（ｃ）から求めた長さＬ１と長さＬ２との値は、解析結果と一致している。すなわち、腐食性ガス６の種類を同定する指標である長さＬ２は、Ｓ８環境でＬ２≒２ｍｍであることがわかる。ただし、この値は開口部５の高さが１ｍｍの場合の値である。なお、開口部５の高さが２ｍｍの場合は、長さＬ２は約４ｍｍとなる。
開口部５の高さが高くなるにつれて長さＬ２は長くなり、金属薄膜２の領域７および金属薄膜２の領域７’のそれぞれの境界線が不明瞭になる傾向があることが分かった。開口部５の高さは２ｍｍ以下が好ましい。
また、（ｄ）より、腐食センサ１をＳ８環境に暴露後における金属薄膜２の腐食厚さと開口部５からの距離との関係がわかる。
図１２は、本実施例の腐食センサ（４０ｎｍ以下の膜）のＳ８環境に暴露後（所定の時間毎）における金属薄膜の断面方法の腐食厚さと開口部からの距離との関係の解析した説明図である。
図１２に示すように、経時的に長さＬ１は伸長するが、長さＬ２は≒２ｍｍと一定であることがわかる。また、傾き（開口部５から離れるに伴い腐食厚さが１から０まで低下する傾き）に変化がないこともわかる。
以上のように、本実施例によれば、金属薄膜２の変色度合いを観測し、予め観測されている金属薄膜２の変色度合いと腐食性ガス６の種類との関係から、電気電子装置が設置される環境の腐食性ガスの種類を同定することができる。
本実施例によれば、電気電子装置が設置される環境でも、腐食センサ１を観測することにより、環境の腐食性を評価することができ、こうした腐食センサ１を高密度実装された電気電子装置の機器筐体の内部に設置することができる。
また、本実施例によれば、特別な電源を準備する必要がなく、容易に腐食センサ１を電気電子装置の機器筐体の内部に設置し、環境の腐食性を評価することができる。
本実施例によれば、Ｈ２Ｓが発生している環境とＳ８が発生している環境とを判定することができ、正確に、環境の腐食性を評価することができる。
また、本実施例によれば、特別な分析機器を必要とせずに、その場で、評価対象となる電気電子機器の筐体の内部の狭小な場所であっても、商用電源や蓄電池などの電源を必要とせず、短期間から長期間に渡り、腐食性ガス６の種類を同定することができる。また、金属の腐食度合いを測定できる。
特に、本実施例では、近年、報告件数が多い硫化腐食障害に対して、還元性硫黄である腐食性ガス６の種類を同定することができ、Ｈ２ＳとＳ８との腐食性ガスを区別することができる。
通常、例えば、還元性硫黄が存在する環境で銀を暴露した場合、銀の腐食生成物である硫化銀（Ａｇ２Ｓ）から環境の腐食性を評価することになる。しかしながら、Ｈ２Ｓが発生する環境でも、Ｓ８が発生する環境でも、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）が生成し、Ｈ２Ｓが発生しているのか、Ｓ８が発生しているのか、の判定が困難である。このため、Ｈ２Ｓが発生しているのか、Ｓ８が発生しているのか、が不明であり、現場における腐食性ガス６の発生源を特定することが難しく、環境の腐食性を正確に評価できなかったが、本実施例により、こうした課題を解決することができた。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも記載した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１：腐食センサ
２：金属薄膜
３：透明基板
４：通路構造
５：開口部
６、６’：腐食性ガス
７：金属薄膜２の厚さ方向の全てが腐食した領域
７’：金属薄膜２の厚さ方向が部分的に腐食した領域
１０：判定システム
１１：撮影装置
１２：画像処理装置
１３：演算装置
１４：出力装置
２：金属薄膜
３：透明基板
４：通路構造
５：開口部
６、６’：腐食性ガス
７：金属薄膜２の厚さ方向の全てが腐食した領域
７’：金属薄膜２の厚さ方向が部分的に腐食した領域
１０：判定システム
１１：撮影装置
１２：画像処理装置
１３：演算装置
１４：出力装置
Claims (7)
- 一方端が閉止され、他方端が開口部とされた通路構造を有し、前記開口部に対する上下面または左右面の一部面を透明基板で形成し、前記透明基板上であって、前記開口部から流入する腐食性ガスと接触する面に金属薄膜を形成した腐食センサを用いた腐食環境モニタリング方法であって、
前記透明基板を透して前記金属薄膜の変色度合いである前記金属薄膜の厚さ方向が部分的に腐食した領域の長さを観測し、予め観測されている前記金属薄膜の変色度合いである前記金属薄膜の厚さ方向が部分的に腐食した領域の長さと前記腐食性ガスの種類との関係から、前記腐食性ガスの種類を同定することを特徴とする腐食環境モニタリング方法。 - 請求項１に記載の腐食環境モニタリング方法であって、
前記金属薄膜の変色度合いが、２種類の変色した領域から観測されることを特徴とする腐食環境モニタリング方法。 - 請求項２に記載の腐食環境モニタリング方法であって、
前記２種類の変色した領域を黄色度プロファイルから測定することを特徴とする腐食環境モニタリング方法。 - 請求項１に記載の腐食環境モニタリング方法であって、
前記金属薄膜は、膜厚が５～４０ｎｍであることを特徴とする腐食環境モニタリング方法。 - 請求項１に記載の腐食環境モニタリング方法であって、
前記開口部は、高さが０．５～２．０ｍｍであることを特徴とする腐食環境モニタリング方法。 - 請求項１に記載の腐食環境モニタリング方法であって、
前記金属薄膜が銀であり、Ｈ２ＳとＳ８との２種類の腐食性ガスの種類を同定することを特徴とする腐食環境モニタリング方法。 - 一方端が閉止され、他方端が開口部とされた通路構造を有し、前記開口部に対する上下面または左右面の一部面を透明基板で形成し、前記透明基板上であって、前記開口部から流入する腐食性ガスと接触する面に金属薄膜を形成した腐食センサにおける前記金属薄膜の変色度合いを撮影する撮影装置と、
前記撮影装置で撮影した画像を用いて、前記金属薄膜の変色度合いである前記金属薄膜の厚さ方向が部分的に腐食した領域の長さを数値化する画像処理装置と、
前記画像処理装置で数値化した前記金属薄膜の変色度合いと、予め観測されている前記金属薄膜の変色度合いと前記腐食性ガスの種類との関係とから、前記腐食性ガスの種類を同定する演算装置と、
前記演算装置で演算された演算結果を出力する出力装置と、
を有することを特徴とする腐食環境モニタリングシステム。
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