JP7223649B2 - 塗膜特性測定方法、および塗膜特性測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗膜特性測定方法、および塗膜特性測定装置に関する。

海洋鋼構造物は厳しい腐食環境の中で長期に亘り機能を維持する必要がある。３０年以上の耐用年数が期待される海洋鋼構造物の飛沫干満帯には、超厚膜形エポキシ樹脂塗装が適用される場合が多い。超厚膜形エポキシ樹脂塗装は、２．５ｍｍを超える厚い塗膜によって漂流物に対する耐衝撃性を向上させる。また、超厚膜形エポキシ樹脂塗装の厚い塗膜は、腐食因子である水、酸素、塩化物イオンが鋼材表面に到達するまでの時間の長期化を図ることができる。さらに、塗膜を厚く形成することにより紫外線による減耗で塗膜の膜厚が減少することに対して、必要な膜厚を確保している。このように超厚膜形エポキシ樹脂塗装は塗膜を厚くすることによって、鋼材の長期耐久性を担保している。この塗装が最初に適用されたものは今日で期待耐用年数である３０年を経過し、クラックや微細孔が全面にあり外観上からは明らかに劣化している状況にある。

３０年を経過した塗膜の海洋暴露試験体について、その防食性能の調査が行われている（例えば、非特許文献１参照）。この防食性能の調査における調査項目は外観、膜厚、塗膜の付着力測定による破壊検査、電気化学インピーダンススペクトル法（ＥＩＳ： Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による測定などである。防食性能の調査は、２００Ｈｚ～１ｋＨｚといった狭い周波数域で、且つ、３つの周波数２００Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚの周波数に対する電気化学インピーダンススペクトル特性を測定することで行われ、塗膜の劣化状況が評価されている。

佐々木信博, 佐藤弘隆, 森田さやか， 「２６年経過した超厚膜形エポキシ樹脂被覆の防食性能」， 防錆管理， ２０１８， ｖｏｌ．６２， ｎｏ．５， ｐ．１５９－１６８

電気化学インピーダンススペクトル法は、塗膜の深度方向の劣化を評価できる非破壊検査法の一つである。電気化学インピーダンススペクトル特性は、電気的等価回路で説明され、等価回路のパラメータは、塗膜の劣化とともに変化する。等価回路のパラメータは、実測した電気化学インピーダンススペクトル特性から得られるボード線図とナイキスト線図とを、回路要素を適合させることによって導出される。導出されたパラメータと、ボード線図とナイキスト線図との曲線変化傾向とが劣化指標となる。
仮に、電気化学インピーダンススペクトル法による劣化診断を、超厚膜形エポキシ樹脂塗装に適用した場合に、２００Ｈｚ～１ｋＨｚの狭い周波数域ではインピーダンスの計測を行うことによって、大まかな塗膜の劣化傾向は把握できる。
しかし、塗膜の鋼材に近い部分である塗膜の最深部や塗膜と鋼材界面の状態を示す２００Ｈｚより低い低周波数域では、超厚膜形エポキシ樹脂塗装の塗膜が劣化した場合でも絶縁性が高いため、Ｓ／Ｎ比が悪く、電気化学インピーダンススペクトル特性が、ノイズに埋もれてしまう場合がある。この場合、等価回路のパラメータを導出できる実データが得られないことになるため、劣化診断が不可能となる。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、検査時の膜厚が１．５ｍｍを超えるような塗膜の鋼材に近い部分である塗膜の最深部やその下の鋼材表面近傍の状況を把握するための情報を導出できる塗膜特性測定方法、および塗膜特性測定装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様に係る塗膜特性測定方法は、
電気化学インピーダンススペクトル法を使用して塗膜の特性を測定する塗膜特性測定装置が実行する塗膜特性測定方法であって、
前記塗膜は鋼材にジンクリッチプライマーなどの防食下地を塗布した後、所定の塗装間隔をおいて、超厚膜形のエポキシ樹脂による防食層を形成した塗膜であり、
前記塗膜特性測定方法は、前記塗膜上に形成された電極と前記鋼材と間に交流電圧を印加し、交流電圧を周波数掃引することで得られる交流電流を測定するステップと、
前記交流電圧と前記交流電流の測定結果とに基づいて、インピーダンスを導出するステップとを有し、前記電極の面積は、０．０５ｍ^２以上である。

この発明によれば、塗膜特性測定方法は、電気化学インピーダンススペクトル法を使用して、塗膜上に形成された電極と鋼材との間に交流電圧を周波数掃引することで得られる交流電流を測定する。電極の面積は、０．０５ｍ^２以上である。電極の面積を、０．０５ｍ^２以上とすることによって、塗膜特性測定方法は、電極と鋼材との間に印加した交流電圧と交流電流の測定結果とに基づいて、低周波数側のインピーダンスを導出できる。低周波数側のインピーダンスは、超厚膜形のエポキシ樹脂による防食層の鋼材側に近い深部や鋼材上の防食下地（ジンクリッチプライマー）の状態を示している。このため、塗膜深部から鋼材表面近傍の状況を把握するための情報を導出できる。

（２）本発明の一態様に係る塗膜特性測定方法は、上記（１）に係る塗膜特性測定方法であって、前記測定するステップでは、１Ｈｚ未満の周波数領域を含む周波数領域で、交流電圧を周波数掃引する。

この場合、塗膜特性測定方法は、塗膜上に形成された電極と鋼材との間に、１Ｈｚ未満の周波数領域を含む周波数領域で、交流電圧を周波数掃引する。１Ｈｚ未満の周波数領域を含む周波数領域で、交流電圧を周波数掃引することで、塗膜特性測定方法は、低周波数側のインピーダンスを導出できる。１Ｈｚ未満の低周波数側のインピーダンスは、鋼材に塗布した防食下地の状態を示している。このため、防食下地の状態を示す情報から鋼材表面近傍の状況を把握することができる。

（３）本発明の一態様に係る塗膜特性測定方法は、上記（１）又は上記（２）に記載の塗膜特性測定方法であって、
前記導出するステップで導出したインピーダンスに基づいて、ナイキスト線図を描画するステップと、前記ナイキスト線図を描画するステップで描画した前記ナイキスト線図に基づいて、前記塗膜の状態を判定するステップとを有する。

インピーダンスをプロットすることによって得られる劣化している厚膜塗膜のナイキスト線図は、第１半円と第２半円とを含む。第２半円は、第１半円よりも高抵抗側（低周波数側）にみられる。エポキシ樹脂の防食層の劣化に伴って、第１半円の半径は減少するが、ジンクリッチプライマーなどの防食下地が健全である限り第２半円の半径は一定で減少しない。したがって、塗膜特性測定方法は、ナイキスト線図に表されている第１半円の半径に基づいて、ジンクリッチプライマーなどの防食下地上に形成されているエポキシ樹脂の防食層の状態を判定できる。

（４）本発明の一態様に係る塗膜特性測定方法は、上記（３）に記載の塗膜特性測定方法であって、前記判定するステップでは、前記ナイキスト線図に表される前記ジンクリッチプライマーなどの防食下地の状態を表す半円に基づいて、前記ジンクリッチプライマーなどの防食下地の状態を判定する。

インピーダンスをプロットすることによって得られるナイキスト線図は、第１半円と第２半円とを含む。第２半円は、第１半円よりも高抵抗側にみられる。エポキシ樹脂の防食層の劣化に伴って、第１半円の半径は減少するが、第２半円の半径はジンクリッチプライマーなどの防食下地が健全である限り減少しない。
第１半円の半径がさらに小さくなり、第１半円の半径と第２半円の半径の比が３：１程度になると、この特性を有する塗膜の付着力測定による破壊検査結果によれば、ジンク凝集破壊となっている。つまり、水、酸素、塩化物イオンなどの腐食因子が、防食下地まで、若しくは少なくとも防食下地の直上の防食層の最深部にまで達していると考えられる。
しかし、第１半円の半径と第２半円の半径の比が３：１では、防食下地（ジンクリッチプライマー）の電位測定結果が健全なジンクリッチプライマーであることを示す－０．９Ｖより卑であること（飽和銀塩化銀電極基準）、外観からジンクリッチプライマーが全く腐食していないことが確認できている。このことから、第１半円の半径と第２半円の半径の比が３：１では、防食下地は健全であることが判明している。
さらに防食層の劣化が進み、第１半円の半径が小さくなると第１半円の半径と、第２半円の半径とが同じになる。第１半円の半径と第２半円の半径の比が１：１となった場合には、この特性を有する塗膜の付着力測定による破壊検査結果によれば、ジンク凝集破壊となっている。つまり、水、酸素、塩化物イオンなどの腐食因子が、防食下地まで、若しくは少なくとも防食下地の直上の防食層の最深部にまで達していると考えられる。
しかし、第１半円の半径と第２半円の半径の比が１：１では、防食下地（ジンクリッチプライマー）の電位測定結果が健全なジンクリッチプライマーであることを示す－０．９Ｖより卑であること（飽和銀塩化銀電極基準）、外観からジンクリッチプライマーが全く腐食していないことが確認できていることから、第１半円の半径と第２半円の半径の比が１：１では、防食下地は健全であることが判明している。このように、第１半円の半径と第２半円の半径の比が１：１になるまでは、防食下地の健全が確認されている。
したがって、塗膜特性測定方法は、ナイキスト線図に表されている第１半円の半径と第２半円の半径とに基づいて、ジンクリッチプライマーなどの防食下地の状態を判定できる。

（５）本発明の一態様に係る塗膜特性測定方法は、上記（３）又は上記（４）に記載の塗膜特性測定方法であって、前記判定するステップで判定された前記防食下地の状態に基づいて、補修時期であるか否かを判定するステップを有する。

インピーダンスをプロットすることによって得られるナイキスト線図は、第１半円と第２半円とを含む。第２半円は、第１半円よりも高抵抗側（低周波数側）にみられる。塗膜の劣化に伴って、第１半円の半径は減少するが、第２半円の半径は減少しない。
第１半円の半径と第２半円の半径とが同じになった場合には、水、塩分などの腐食因子が、エポキシ樹脂の防食層の深部まで既に達したものと考えられる。この場合、腐食因子が鋼材に到着するのを防止するには、補修を行うのが好ましい。したがって、塗膜特性測定方法は、第１半円の半径と第２半円の半径とが同じになったか否かに基づいて、補修時期であるか否かを判定できる。

（６）本発明の一態様に係る塗膜特性測定装置は、電気化学インピーダンススペクトル法を使用して塗膜の特性を測定する塗膜特性測定装置であって、前記塗膜は、鋼材を被膜するジンクリッチプライマーなどの防食下地上に形成されたエポキシ樹脂の防食層であり、前記塗膜特性測定装置は、前記塗膜上に形成された電極と前記鋼材と間に交流電圧を周波数掃引し、交流電圧を周波数掃引することで得られる交流電流を測定する測定部と、前記交流電圧と前記交流電流の測定結果とに基づいて、インピーダンスを導出する処理部とを備え、前記電極の面積は、０．０５ｍ^２以上である。

この発明によれば、塗膜特性測定装置は、電気化学インピーダンススペクトル法を使用して、塗膜上に形成された電極と鋼材との間に交流電圧を周波数掃引することで得られる交流電流を測定する。電極の面積は、０．０５ｍ^２以上である。電極の面積を、０．０５ｍ^２以上とすることによって、塗膜特性測定装置は、電極と鋼材との間に印加した交流電圧と交流電流の測定結果とに基づいて、低周波数側のインピーダンスを導出できる。低周波数側のインピーダンスは、鋼材を被膜するジンクリッチプライマーなどの防食下地の状態を示している。このため、防食下地下の鋼材表面近傍の状況を把握するための情報を導出できる。それは、防食下地が健全であれば、その下の鋼材は腐食がない。一方、防食下地が劣化していれば、その下の鋼材は腐食している可能性がある。もしくは近い将来鋼材が腐食する可能性が大きいということである。

本発明の実施形態によれば、エポキシ樹脂の防食層の劣化状況、および、その下で鋼材を被覆しているジンクリッチプライマーなどの防食下地の健全性を把握することができ、且つ、防食下地の健全性から防食下地下の鋼材表面近傍の状況を把握することができる。

本発明の実施形態に係る塗膜特性測定システムを示す図である。 塗膜ＣＦの一例を示す図である。 周波数と電流の振幅との関係の一例を示す図である。 周波数とインピーダンスの振幅との関係の一例を示す図である。 塗膜ＣＦの電気的等価回路の一例を示す図である。 電極面積の比と電流の比との関係の一例を示す図である。 電極面積の比と電流の比との関係の一例を示す図である。 交流抵抗と容量リアクタンスとの関係の例１を示す図である。 交流抵抗と容量リアクタンスとの関係の例２を示す図である。 交流抵抗と容量リアクタンスとの関係の例３を示す図である。 本発明の実施形態に係る塗膜特性測定システムを構成する制御・解析装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る制御・解析装置によって分類される被覆膜の劣化の状態の一例を示す図である。 ナイキスト線図の例１を示す図である。 ナイキスト線図の例２を示す図である。 ナイキスト線図の例３を示す図である。 ナイキスト線図の例４を示す図である。 ナイキスト線図の例５を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御・解析装置によって分類される塗膜の劣化の状態とナイキスト線図との関係の一例を示す図である。 塗膜劣化度判定テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御・解析装置が導出するボード線図の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御・解析装置が導出するナイキスト線図の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る塗膜特性測定システムの動作の一例を示すフロー図である。

次に、本実施形態の塗膜特性測定方法、および塗膜特性測定装置を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。

（実施形態）
（塗膜特性測定システム）
図１は、本発明の実施形態に係る塗膜特性測定システムを示す図である。
本実施形態に係る塗膜特性測定システム１は、電気化学インピーダンススペクトル法（ＥＩＳ： Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって、鋼材を被覆している塗膜の診断を行う。電気化学インピーダンススペクトル法は、電極と電解液との界面を解析する際のインピーダンス分光法であり、塗膜の劣化診断にも適用が可能である。
塗膜特性測定システム１は、塗膜に正弦波交流の電圧を印加して掃引し、正弦波交流の電圧を印加して掃引することによる周波数応答である交流電流を測定する。塗膜特性測定システム１は、塗膜に印加した正弦波交流の電圧と、測定することによって得られた交流電流とに基づいて、交流電圧を交流電流で除算することによって交流電圧と交流電流との比（インピーダンス）を導出する。
塗膜特性測定システム１は、塗膜に正弦波交流の電圧を印加して掃引し、正弦波交流の電圧を印加して掃引することによる周波数応答である交流電流を測定することによって、塗膜から鋼材の表面までの各種反応に対応するインピーダンスが分離されて測定できることを利用する。

ここで、塗膜ＣＦについて説明する。
図２は、塗膜ＣＦの一例を示す図である。塗膜ＣＦは、鋼材１０の一面に形成される。鋼材１０の一例は、海洋構造物である。本実施形態では、一例として、鋼材１０が海洋構造物である場合について説明を続ける。
塗膜ＣＦは、漂流物に対する耐衝撃性を向上させるために厚膜で形成される。塗膜ＣＦは、酸素、水、塩化物イオンなどの腐食因子が、鋼材１０の表面に到達するまでの時間の長期化を図るために厚膜で形成される。塗膜ＣＦを厚膜で形成することにより紫外線による減耗で膜厚が減少することに対して、必要な膜厚を確保する。塗膜ＣＦの一例は、鋼材１０上に形成された防食下地２０ａと、防食下地２０ａの上に形成された防食層２０ｂとを含む。
防食下地２０ａの一例は、ジンクリッチプライマーである。ジンクリッチプライマーは、亜鉛末を多量に含んだ下塗り塗料である。ジンクリッチプライマーは、鋼材を防錆し、且つ、防食層２０ｂの下地となるものであり、ジンクリッチプライマーを塗付する鋼材にはブラスト処理などの素地調整がされている。ブラスト処理されることによって、拡大鏡なしで、目に見えるミルスケール、さび、塗膜、異物、油、グリース及び泥土がない表面とすることができる。残存するすべての汚れは、そのこん跡が斑点又はすじ状のわずかな染みだけとなって認められる程度となっている。
本実施形態では、一例として、Ｓａ２ １／２の除錆度で加工されている場合について説明を続ける。ジンクリッチプライマーの膜厚の一例は、１０μｍから７５μｍであり、本実施形態では、ジンクリッチプライマーの膜厚が、２０μｍである場合について説明を続ける。
防食層２０ｂの一例は、エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂の膜厚の一例は、０．２ｍｍから３ｍｍであり、本実施形態では、エポキシ樹脂が、２ｍｍである場合について説明を続ける。
ここで、ジンク層などの防食下地２０ａとエポキシ樹脂などの防食層２０ｂとを含む初期施工膜厚を０．３ｍｍから３ｍｍの塗膜ＣＦとしてもよい。さらに、防食層２０ｂの上部に形成する耐候性塗膜を含んでもよい。好ましくは、ジンク層などの防食下地２０ａとエポキシ樹脂の防食層２０ｂとの組み合わせで、１．０ｍｍ～２．５ｍｍの塗膜ＣＦを構成してもよい。

図２には、さらに、塗膜ＣＦの診断を行う場合に形成される導電性ペースト３０と、電極４０とが示されている。
導電性ペースト３０は、防食層２０ｂと電極４０とを導通し、且つ、塗膜ＣＦに浸透する電解質を形成する。導電性ペースト３０の一例は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ： ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を３％塩化ナトリウム水溶液に溶解させたものである。
電極４０は、後述する塗膜特性測定装置１００から交流電圧が印加される。電極４０は、アルミ箔やステンレス箔などの金属箔が好ましく、電極４０の一例は、アルミ箔である。電極４０の面積は、０．０５ｍ^２以上１ｍ^２以下であり、より好ましくは、０．１ｍ^２以上０．３ｍ^２以下である。本実施形態では、電極４０の面積を、０．３ｍ^２とした場合について説明を続ける。

ここで、電極４０の面積Ｓについて、説明する。
図３は、周波数と交流電流の振幅との関係の一例を示す図である。図３には、電極４０の面積Ｓを可変にした場合に得られる周波数と、交流電流の振幅との関係を示す。図３において、横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は交流電流の振幅［Ａ］である。横軸、縦軸とも対数表示である。電極４０の面積Ｓは、０．０１ｍ^２、０．０２ｍ^２、０．０３ｍ^２、０．１ｍ^２、０．２ｍ^２、０．３ｍ^２とした。
図３によれば、電極４０の面積Ｓの増加とともに交流電流の振幅が増加することが分かる。また、図３によれば、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２と、０．０２ｍ^２とである場合に、１０Ｈｚ～１ｋＨｚの間で、電流値の振幅のばらつきが大きいのが分かる。図３によれば、電極４０の面積Ｓが０．０３ｍ^２である場合には、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２と、０．０２ｍ^２である場合と比較して、電流の振幅のばらつきは小さくなるが、周波数が２０Ｈｚ～５０Ｈｚで、ばらついているのが分かる。図３によれば、電極４０の面積Ｓが０．１ｍ^２以上では、電流値の振幅にばらつきは見られないことから、電流値の振幅にばらつきが見られなくなる電極面積の閾値は０．０３ｍ^２から０．１ｍ^２の間にあり、図には示していないがその閾値は、０．０５ｍ^２であった。

図４は、周波数とインピーダンスの振幅との関係の一例を示す図である。図４には、電極４０の面積Ｓを可変にした場合に得られる周波数と、インピーダンスの振幅との関係を示す。図４において、横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はインピーダンスの振幅［Ω］である。横軸、縦軸とも対数表示である。電極４０の面積Ｓは、０．０１ｍ^２、０．０２ｍ^２、０．０３ｍ^２、０．１ｍ^２、０．２ｍ^２、０．３ｍ^２とした。
図４によれば、電極４０の面積Ｓの増加とともにインピーダンスの振幅が減少することが分かる。また、図４によれば、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２と、０．０２ｍ^２とである場合に、１０Ｈｚ～１ｋＨｚの間で、インピーダンスの振幅のばらつきが大きいのが分かる。図４によれば、電極４０の面積Ｓが０．０３ｍ^２である場合には、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２と、０．０２ｍ^２である場合と比較して、インピーダンスの振幅のばらつきは小さくなるが、周波数が２０Ｈｚ～５０Ｈｚで、ばらついているのが分かる。図４によれば、電極４０の面積Ｓが０．１ｍ^２以上では、インピーダンスの振幅にばらつきは見られないことから、インピーダンスの振幅にばらつきが見られなくなる電極面積の閾値は電流の振幅と同様に、０．０３ｍ^２から０．１ｍ^２の間にあり、図には示していないがその閾値は、０．０５ｍ^２であった。

電気化学インピーダンス特性（以下「ＥＩＳ特性」ともいう）を、抵抗、静電容量などの素子を組み合わせた等価回路で再現し、その抵抗の値、静電容量の値から等価回路の解析を実施することによって、塗膜ＣＦの劣化、塗膜ＣＦの下の鋼材近傍の腐食状況を把握できる。これまでの結果から、３０数年では、防食層２０ｂの劣化は進むが、防食下地２０ａはほぼ健全で鋼材１０の腐食は見られないことが判明している。防食層２０ｂは健全部と欠陥部とに分かれ、健全な防食下地２０ａは、防食層２０ｂに直列に接続される。防食層２０ｂの劣化が進行すると防食層の回路は欠陥部が支配的となる。
図５は、塗膜の電気的等価回路の一例を示す図である。図５には、塗膜ＣＦの電気的等価回路に加え、導電性ペースト３０の電気的等価回路も示されている。導電性ペースト３０の抵抗は非常に小さいため、解析の際は無視しても差し支えない。
塗膜ＣＦの電気的等価回路は、防食層２０ｂについて、防食層２０ｂの塗膜容量Ｃ１［Ｆ］と、防食層２０ｂの塗膜抵抗Ｒ１［Ω］とを含み、防食下地２０ａについて、防食下地２０ａの塗膜容量Ｃ２［Ｆ］と、防食下地２０ａの塗膜抵抗Ｒ２［Ω］とを含む。周波数をｆ［Ｈｚ］とし、角周波数をω＝２πｆ［ｒａｄ／ｓ］とした場合に、インピーダンスＺは、式（１）で表される。

Ｚ＝（Ｒ１／（１＋ω^２＋Ｃ１^２＋Ｒ１^２））－ｊ（ωＣ１Ｒ１^２／（１＋ω^２＋Ｃ１^２＋Ｒ１^２））＋（Ｒ２／（１＋ω^２＋Ｃ２^２＋Ｒ２^２））－ｊ（ωＣ２Ｒ２^２／（１＋ω^２＋Ｃ２^２＋Ｒ２^２）） （１）

式（１）において、「（Ｒ１／（１＋ω^２＋Ｃ１^２＋Ｒ１^２））－ｊ（ωＣ１Ｒ１^２／（１＋ω^２＋Ｃ１^２＋Ｒ１^２））」は防食層２０ｂのインピーダンスに該当し、「（Ｒ２／（１＋ω^２＋Ｃ２^２＋Ｒ２^２））－ｊ（ωＣ２Ｒ２^２／（１＋ω^２＋Ｃ２^２＋Ｒ２^２））は防食下地２０ａのインピーダンスに該当する。
高周波域と低周波域とでは塗膜ＣＦの電気的等価回路において、交流電流が流れる素子は変化する。
容量リアクタンスＸｃは、式（２）で表される。式（２）によれば、高周波ほど容量リアクタンスＸｃが小さくなるため、高周波域ではコンデンサ素子に交流電流が流れ、抵抗側には流れない。逆に、交流電流は、低周波ほど容量リアクタンスＸｃが大きくなるため、低周波域ではコンデンサ素子にはあまり流れず主に抵抗側に流れる。

コンデンサ素子の周波数との関係、コンデンサ素子と電極面積の関係などは、式（２）と式（３）で表される。また抵抗素子と電極面積の関係は式（４）で表される。
Ｘｃ＝１／２πｆＣ ［Ω］ （２）
Ｃ＝ε×（Ｓ／ｄ） ［Ｆ］ （３）
Ｒ＝（１／σ）×（ｄ／Ｓ） ［Ω］ （４）

式（２）、式（３）、式（４）において、Ｘｃは容量リアクタンス［Ω］、ｆは周波数［Ｈｚ］であり、Ｃは静電容量［Ｆ］、εは誘電率［Ｆ／ｍ］、Ｓは電極面積［ｍ^２］、ｄは塗膜厚さ［ｍ］である。また、Ｒは抵抗［Ω］、σは導電率［Ｓ／ｍ］である。
式（３）より静電容量Ｃは、電極４０の面積Ｓに比例し、式（４）より抵抗は反比例する。仮に、電極４０の面積ＳがＮ倍（Ｎは、Ｎ＞０の整数）になると静電容量Ｃは式（３）によりＮ倍となる。そして、静電容量ＣがＮ倍になると、式（２）より容量リアクタンスＸｃは１／Ｎ倍となり、その結果、静電容量Ｃを流れる交流電流はＮ倍となる。
なお、式（３）の誘電率εは塗膜ＣＦの吸湿により増加する特徴を有している。また、誘電率εは周波数によって変化し、一般的には、高周波域で小さく一定の値を示すが、周波数が低くなると、ある周波数で急増し、さらに低い周波数で高止まりの一定値となる特徴を有している。
一方、式（４）より電極４０の面積ＳがＮ倍になると、抵抗Ｒは１／Ｎ倍となり、抵抗Ｒを流れる交流電流はＮ倍となる。なお、式（４）の導電率σは塗膜ＣＦの吸湿により増大する特徴を有している。

次に、電極４０の面積Ｓと、交流電流との関係について説明する。
図６は、電極面積の比と交流電流の比との関係の一例を示す図である。図６には、周波数が１００ｋＨｚである場合を示す。周波数が１００ｋＨｚである場合は、高周波側であるため、容量リアクタンスＸｃが小さくなり、コンデンサ素子に交流電流が流れ、抵抗側には殆ど流れない状態となる。
図６において、横軸は電極面積の比である。ここでは、電極面積の比は、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２である場合に対する比で表される。また、図６において、縦軸は交流電流の比であり、ここでは、交流電流の比は、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２である場合に流れた交流電流に対する比で表される。
なお、周波数が１００ｋＨｚで、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２である場合に流れる交流電流は、１３６μＡ程度となる。
図６によれば、周波数が１００ｋＨｚでは、交流電流の比の大きさは、電極面積（電極４０の面積Ｓ）の比の増加と同様に増加することから、仮に電極面積の比をＮ倍とした場合には、交流電流の比もＮ倍となり、電極面積増加による電流増加は理論通りの結果が得られるのが分かる。高周波域では、誘電率は小さく一定なので、誘電率の影響は殆どなく、交流電流の増加は電極面積増加の影響のみと思われる。

図７は、電極面積の比と交流電流の比との関係の一例を示す図である。図７には、周波数が０．１Ｈｚである場合を示す。周波数が０．１Ｈｚである場合は、低周波側であるため、容量リアクタンスＸｃが大きくなり、低周波域では、交流電流は、コンデンサ素子には殆ど流れず抵抗側に流れる状態となる。
図７において、横軸は電極面積の比であり、ここでは、電極面積の比は、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２である場合に対する比で表される。また、図７において、縦軸は交流電流の比であり、ここでは、交流電流の比は、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２である場合に流れた交流電流に対する比で表される。
なお、周波数が０．１Ｈｚで、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２である場合に流れる交流電流は、０．０７μＡ程度となる。
図７によれば、周波数が０．１Ｈｚでは、電極面積（電極４０の面積Ｓ）の比の増加以上に、交流電流の比が増加しているのが分かる。仮に電極面積の比をＮ倍とした場合に、電流の比はＮ倍の値より更に一桁程度大きくなっているのが分かる。
この理由は、電極面積が大きくなるほど、塗膜ＣＦへの導電性ペースト（電解質）の浸透が進みやすくなり、電極面積が大きいほど導電率σが増加し、交流電流が電極面積効果に加えて、より増加するためと思われる。電極面積が小さいと塗膜ＣＦの蓄熱や風によって電極面積周辺からの乾燥が促進され、塗膜ＣＦの吸湿の妨げになるが、電極面積が大きいと、乾燥の影響はほぼ無視でき、電解質の浸透が促進されると思われる。したがって、周波数が０．１Ｈｚでは、電極面積の比の増加Ｎ倍の値より更に一桁程度大きくなったものと思われる。

次に、電極４０の面積Ｓと、ＥＩＳ特性との関係について説明する。ここでは、ＥＩＳ特性の一例として、交流抵抗と、容量リアクタンスとの関係、つまりナイキスト線図を使用した場合について説明する。
図８は、交流抵抗と容量リアクタンスとの関係の例１を示すナイキスト図である。
図８の左図は、電極４０の面積Ｓを０．０１ｍ^２とした場合について示す。図８の左図において、横軸は交流抵抗［Ω］であり、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。
図８の右図は、電極４０の面積Ｓを０．０２ｍ^２とした場合について示す。図８の右図において、横軸は交流抵抗［Ω］であり、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。
図８の左図と、図８の右図とによれば、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２と０．０２ｍ^２とである場合には、第１象限以外にも、インピーダンスが得られているのが分かる。また、図８の左図と、図８の右図とによれば、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２と０．０２ｍ^２とである場合には、インピーダンスのばらつきが大きいのが分かる。

図９は、交流抵抗と容量リアクタンスとの関係の例２を示すナイキスト図である。
図９の左図は、電極４０の面積Ｓを０．０３ｍ^２とした場合について示す。図９の左図において、横軸は交流抵抗［Ω］であり、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。
図９の右図は、電極４０の面積Ｓを０．１ｍ^２とした場合について示す。図９の右図において、横軸は交流抵抗［Ω］であり、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。
図９の左図によれば、電極４０の面積Ｓが０．０３ｍ^２である場合には、第１象限以外にも、インピーダンスが得られているのが分かる。また、図９の左図によれば、電極４０の面積Ｓが０．０３ｍ^２である場合には、インピーダンスのばらつきが大きいのが分かる。
図９の右図によれば、電極４０の面積Ｓが０．１ｍ^２である場合には、第１象限に、インピーダンスが収まっているのが分かる。また、図９の右図によれば、電極４０の面積Ｓが０．１ｍ^２である場合には、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２、０．０２ｍ^２、０．０３ｍ^２である場合と比較して、インピーダンスのばらつきが小さいのが分かる。

図１０は、交流抵抗と容量リアクタンスとの関係の例３を示すナイキスト図である。
図１０の左図は、電極４０の面積Ｓを０．２ｍ^２とした場合について示す。図１０の左図において、横軸は交流抵抗［Ω］であり、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。
図１０の右図は、電極４０の面積Ｓを０．３ｍ^２とした場合について示す。図１０の右図において、横軸は交流抵抗［Ω］であり、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。
図１０の左図と、図１０の右図とによれば、電極４０の面積Ｓが０．２ｍ^２と０．３ｍ^２とである場合には、第１象限に、インピーダンスが収まっているのが分かる。また、図１０の左図と、図１０の右図とによれば、電極４０の面積Ｓが０．２ｍ^２と０．３ｍ^２とである場合には、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２、０．０２ｍ^２、０．０３ｍ^２である場合と比較して、インピーダンスのばらつきが小さいのが分かる。
図８から図１０では、電極４０の面積Ｓが０．０５ｍ^２である場合については示していないが、電極４０の面積Ｓが０．０５ｍ^２である場合には、電極４０の面積Ｓが０．１ｍ^２である場合と同様に、第１象限にインピーダンスが収まり、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２、０．０２ｍ^２、０．０３ｍ^２である場合と比較して、インピーダンスのばらつきが小さい結果が得られている。
図８から図１０では、電極４０の面積Ｓが０．５ｍ^２である場合については示していないが、電極４０の面積Ｓが０．５ｍ^２である場合には、電極４０の面積Ｓが０．３ｍ^２である場合と同様に、第１象限にインピーダンスが収まり、電極４０の面積Ｓが０．０１ｍ^２、０．０２ｍ^２、０．０３ｍ^２である場合と比較して、インピーダンスのばらつきが小さい結果が得られている。
以上から、電極４０の面積Ｓが０．０５ｍ^２以上で、インピーダンスのばらつきは小さくなり、ＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が、電極４０の面積Ｓが０．０５ｍ^２未満である場合と比較して改善されることが分かる。また、電極面積が１ｍ^２以上だとＳＮ比には全く問題はないものの、ＥＩＳ測定の際、電極貼り付け作業などのハンドリングに難があるため、作業性の観点から電極面積は１ｍ^２までが上限と判断した。
したがって、電極４０の面積Ｓは、０．０５ｍ^２以上１ｍ^２以下であるのが好ましく、その中でも、ＳＮ比と作業性の観点から０．１ｍ^２以上０．３ｍ^２以下であるのがより好ましい。図１に戻り説明を続ける。

塗膜特性測定システム１は、塗膜特性測定装置１００と、制御・解析装置２００とを備える。塗膜特性測定装置１００は、測定部１０２と、処理部１０４とを備える。塗膜特性測定システム１が電気化学インピーダンススペクトル法で測定する際に使用する電極の一例は、３電極ではなく、前述したように金属箔（電極４０）を用いる２電極とする。
測定部１０２の一例は、ポテンショ／ガルバノスタットである。本実施形態では、一例として、測定部１０２がポテンショ／ガルバノスタットである場合について説明を続ける。測定部１０２は、第１対極ＣＥ１（ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ １）と、第２対極ＣＥ２（ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ２）と、第１作用電極ＷＥ１（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ １）と、第２作用電極ＷＥ２（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ２）とを備える。
第１作用電極ＷＥ１と第２作用電極ＷＥ２とは、鋼材１０に直接接続され、導通がとられる。
また、第１対極ＣＥ１と第２対極ＣＥ２とは、塗膜上に塗布した導電性ペーストの上に張り付けた測定電極に接続され、導通がとられる。これにより測定部１０２は、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間に交流電圧を印加して、第２対極ＣＥ２と第２作用電極ＷＥ２との間に流れる交流電流を測定する。

測定部１０２は、制御・解析装置２００が指示する出力に基づいて、処理部１０４を介して、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間に交流電圧を印加する。測定部１０２は、処理部１０４が出力する測定を開始する情報である測定開始情報に基づいて、受け付けた第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間へ印加する交流電圧を示す情報に基づいて、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間へ正弦波交流の電圧を印加し掃引する。
測定部１０２は、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間へ正弦波交流の電圧を印加し掃引することによる周波数応答である第２対極ＣＥ２と第２作用電極ＷＥ２との間に流れる交流電流を測定する。測定部１０２は、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間へ印加し掃引した正弦波交流の電圧を示す情報と、第２対極ＣＥ２と第２作用電極ＷＥ２との間に流れる交流電流の測定結果とを、処理部１０４へ出力する。
処理部１０４は、制御・解析装置２００が出力する測定を開始することを要求する情報である測定開始要求を取得し、取得した測定開始要求に基づいて、測定部１０２に測定開始情報を出力する。処理部１０４は、測定部１０２が出力した正弦波交流の電圧を示す情報と、電流の測定結果とを取得し、取得した正弦波交流の電圧を示す情報と、交流電流の測定結果とに基づいて、電圧値を電流値で除算することによってインピーダンスを導出する。処理部１０４は、導出したインピーダンスを示す情報を、制御・解析装置２００へ出力する。
制御・解析装置２００は、ユーザの操作に基づいて、測定開始要求を、塗膜特性測定装置１００へ出力する。また、制御・解析装置２００は、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間へ印加する交流電圧を示す情報および、第２対極ＣＥ２と第２作用電極ＷＥ２との間に流れる交流電流を含む測定条件を、塗膜特性測定装置１００へ出力する。制御・解析装置２００は、塗膜特性測定装置１００が出力したインピーダンスを示す情報を含む測定結果を取得し、取得した測定結果に基づいて、防食層２０ｂの特性を解析する。

以下、塗膜特性測定システム１を構成する制御・解析装置２００について説明する。
図１１は、本発明の実施形態に係る塗膜特性測定システムを構成する制御・解析装置を示すブロック図である。
制御・解析装置２００は、パーソナルコンピュータ、サーバー、又は産業用コンピュータ等の装置によって実現される。
制御・解析装置２００は、ＩＦ２１０と、記憶部２２０と、情報処理部２３０と、操作部２４０と、表示部２５０と、各構成要素を図１１に示されているように電気的に接続するためのアドレスバスやデータバスなどのバスライン２６０とを備える。

ＩＦ２１０は、塗膜特性測定装置１００との間で情報の入出力を行う。
具体的には、ＩＦ２１０は、情報処理部２３０が出力した測定条件を取得し、取得した測定条件を、塗膜特性測定装置１００に出力する。ＩＦ２１０は、情報処理部２３０が出力した測定開始要求を取得し、取得した測定開始要求を、塗膜特性測定装置１００に出力する。ＩＦ２１０は、塗膜特性測定装置１００が出力した測定結果を取得し、取得した測定結果を、情報処理部２３０に出力する。

記憶部２２０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、又はこれらのうち複数が組み合わされたハイブリッド型記憶装置などにより実現される。記憶部２２０の一部又は全部は、制御・解析装置２００の一部として設けられる場合に代えて、ＮＡＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）や外部のストレージサーバなど、制御・解析装置２００のプロセッサがネットワーク５０を介してアクセス可能な外部装置により実現されてもよい。
記憶部２２０には、情報処理部２３０により実行されるプログラム２２２と、アプリ２２４と、測定条件情報２２６と、塗膜劣化度判定テーブル２２７とが記憶される。
プログラム２２２は、例えばオペレーティングシステムであり、ユーザやアプリケーションプログラムとハードウェアの中間に位置し、ユーザやアプリケーションプログラムに対して標準的なインターフェースを提供すると同時に、ハードウェアなどの各リソースに対して効率的な管理を行う。
アプリ２２４は、制御・解析装置２００に、ユーザが、操作部２４０に対して、測定を開始する操作を行った場合に、測定条件を、塗膜特性測定装置１００に出力させる。アプリ２２４は、制御・解析装置２００に、ユーザが、操作部２４０に対して、測定を開始する操作を行った場合に、測定開始要求を、塗膜特性測定装置１００に出力させる。アプリ２２４は、制御・解析装置２００に、塗膜特性測定装置１００が出力した測定結果を受け付けさせる。アプリ２２４は、制御・解析装置２００に、受け付けさせた測定結果に基づいて、特性図を導出させる。特性図の一例は、ボード線図、ナイキスト線図である。アプリ２２４は、制御・解析装置２００に、導出させた特性図に基づいて、塗膜ＣＦの状態（状況）を判定させる。
測定条件情報２２６は、塗膜特性測定装置１００が、電気化学インピーダンススペクトル法によって、塗膜ＣＦの診断を行う場合に、塗膜ＣＦに印加する交流電圧などのインピーダンスの測定を行う条件を記憶する。測定条件の一例は、掃引周波数を示す情報と、印加電圧を示す情報とである。本実施形態では、測定条件の一例として、掃引周波数が０．１Ｈｚから１００ｋＨｚ、印加電圧が装置の最大出力である１Ｖ実効値である場合について、説明を続ける。つまり、測定条件には、１Ｈｚ未満の周波数領域を含む周波数領域を示す情報が含まれる。

塗膜劣化度判定テーブル２２７について説明する。
まず、塗膜劣化度について説明する。塗膜ＣＦの劣化の状態は、その程度に応じて、複数の段階に分類される。本実施形態では、一例として、劣化の状態が、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの五段階に分類される場合について説明を続ける。
図１２は、外観調査、塗膜ＣＦの付着力測定による破壊検査、塗膜ＣＦへの腐食因子侵入状況といった実際の塗膜ＣＦの調査結果と、本発明の実施形態に係るＥＩＳデータの解析によって分類される塗膜ＣＦの劣化の状態の一例を示す図である。
塗膜ＣＦの付着力測定による破壊検査は、以下の手順で行われる。塗膜表面を＃２４０のサンドペーパーで軽く研磨する処理を行う。研磨処理後、エポキシ樹脂系接着剤を塗布したφ２０ｍｍのドリー（円筒形の引張端）を塗膜面に貼り付ける。接着剤が十分硬化した後にドリー外周に沿ってスリット傷を電動工具で入れる。プルオフ式付着性試験機でドリーに垂直引張力を付加し、塗膜ＣＦが剥れたときの付着強度を読み取る。また、剥れた塗膜（防食層や防食下地）の破壊形態および防食下地（ジンクリッチプライマー層）の電位測定、ジンクジンクリッチプライマー層や鋼面の腐食有無の観察も行う。
図１２に示されるように、塗膜ＣＦの劣化の状態は、劣化の程度が低い状態から、劣化の程度が高い状態になるにしたがって、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖに分類される。
塗膜劣化度Ｉは、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成された初期の状態を維持している状況であり、健全な状態である。塗膜劣化度Ｉの状態では、健全塗膜では塗膜ＣＦへの腐食因子の浸透、および紫外線による塗膜ＣＦの表層劣化が無い状態であることから、塗膜ＣＦの付着力測定によって、塗膜ＣＦに接着させたドリーは、塗膜ＣＦを破壊することなく、接着剤の部分で剥離する（接着剤界面付着破壊）。この場合、塗膜劣化度Ｉの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスは、非常に高い値となる。
塗膜劣化度ＩＩは、紫外線、水、酸素、塩化物イオン等の腐食因子によって、塗膜ＣＦの防食層２０ｂの表面の劣化が始まった状態である。塗膜劣化度ＩＩでは、紫外線エネルギーを吸収した塗膜構成分子は活性化し、酸化分解などの化学変化を起こし、防食層２０ｂの表層は劣化しはじめ、防食層２０ｂの表層から、水、塩分、酸素の浸透が始まる。塗膜劣化度ＩＩにおいて、塗膜ＣＦの付着力測定による破壊検査を行うと、腐食因子が浸透した防食層２０ｂの位置である表層から深さ方向に少し進んだ比較的浅い箇所で、防食層２０ｂの塗膜凝集破壊が生じる。塗膜劣化度ＩＩの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスは、塗膜劣化度Ｉの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスよりも低い値となる。

塗膜劣化度ＩＩＩは、紫外線、水、酸素、塩化物イオン等の腐食因子によって、塗膜ＣＦの防食層２０ｂが、塗膜劣化度ＩＩより更に劣化した状態である。防食層２０ｂの表面の紫外線による劣化によって減耗した状態で、防食層２０ｂには微小なクラックや微小な孔が存在し、ところどころには空隙が発生する。したがって、水や塩分や酸素は塗膜劣化度ＩＩよりさらに浸透が促進され、腐食促進因子の浸透深さは塗膜劣化度ＩＩより深くなる。塗膜劣化度ＩＩＩにおいて、塗膜ＣＦの付着力測定による破壊検査を行うと、腐食因子が浸透した防食層２０ｂの深部で、防食層２０ｂの凝集破壊が生じる。塗膜劣化度ＩＩＩの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスは、塗膜劣化度ＩＩの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスよりも低い値となる。
塗膜劣化度ＩＶは、紫外線、水、酸素、塩化物イオン等の腐食因子によって、塗膜ＣＦの防食層２０ｂが塗膜劣化度ＩＩＩより更に劣化した状態である。塗膜劣化度ＩＶでは、紫外線劣化により防食層２０ｂが塗膜劣化度ＩＩＩより更に減耗した状態で、防食層２０ｂにはクラックや微小な孔がより多く存在し、空隙もより多く発生し、水、塩分、酸素が防食下地２０ａへ到達する。塗膜劣化度ＩＶにおいて、塗膜ＣＦの付着力測定による破壊検査を行うと、防食下地２０ａで、防食下地２０ａの凝集破壊が生じる。また、防食下地（ジンクリッチプライマー）の電位測定では、健全なジンクリッチプライマーであることを示す－０．９Ｖより卑であること（飽和銀塩化銀電極基準）、外観からジンクリッチプライマーが全く腐食していないこと、さらにその下の鋼面も全く腐食していない。
塗膜劣化度ＩＶの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスは、塗膜劣化度ＩＩＩの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスよりも低い値となる。
塗膜劣化度Ｖは、防食下地２０ａが腐食後、ジンクリッチプライマーによる防食が消失した後には引き続いて鋼材１０が腐食する。塗膜劣化度Ｖでは、鋼材１０の表面に、水、塩分、酸素が到達する。塗膜劣化度Ｖにおいて、塗膜ＣＦの付着力測定による破壊検査を行うと鋼材の表面で塗膜ＣＦが剥離する鋼材界面付着破壊が生じる。防食下地（ジンクリッチプライマー）の電位測定では、既に亜鉛が消失してしまっているため、鋼材の腐食電位が測定される。外観からもジンクリッチプライマーが腐食していること、さらにその下の鋼面も腐食している。塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスは、塗膜劣化度ＩＶの塗膜ＣＦを測定することによって得られるインピーダンスよりも低い値となる。

次に、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々の対応するナイキスト線図について説明する。
図１３は、ナイキスト線図の例１を示す図である。図１３は実測したＥＩＳによって得られたナイキスト線図に対して、式（１）で回路素子の値を最適化し、実測ＥＩＳのナイキスト線図に合致するように再現したものである。防食下地２０ａが健全である場合を想定し、防食下地２０ａの塗膜抵抗Ｒ２と防食下地の静電容量Ｃ２、加えてナイキスト線図に影響が小さい防食層２０ｂの塗膜容量Ｃ１を一定とし、防食層２０ｂの塗膜抵抗Ｒ１のみ、劣化とともに低下させた。
図１３の上図は、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成された初期の状態のナイキスト線図である。塗膜抵抗は、１０００００［Ω］である。図１３の上図によれば、ナイキスト線図に一つの半円（以下「第１半円ＨＣ－１」という）が描かれている。
図１３の下図は、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成されてから半年が経過した状態のナイキスト線図である。塗膜抵抗は、５００００［Ω］である。図１３の下図によれば、ナイキスト線図に第１半円ＨＣ－１が描かれている。この第１半円ＨＣ－１の半径は、図１３の上図の第１半円ＨＣ－１の半径よりも小さくなっていることが分かる。
図１４は、ナイキスト線図の例２を示す図である。
図１４は、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成されてから数年～十数年程度が経過した状態のナイキスト線図である。図１４の上図は、塗膜抵抗は、３００００［Ω］である。図１４の上図によれば、ナイキスト線図に第１半円ＨＣ－１が描かれているが、その第１半円ＨＣ－１の高抵抗側（低周波数側）の容量リアクタンスが２０００Ω付近から０にかけて、でっぱりがあるのが分かる。これが、第２半円の出現である。また、第１半円ＨＣ－１の半径は、図１３の下図の第１半円ＨＣ－１の半径よりも小さくなっていることが分かる。
図１４の下図は、塗膜抵抗が、２００００［Ω］である。図１４の下図によれば、ナイキスト線図に第１半円ＨＣ－１が描かれているが、その第１半円ＨＣ－１の高抵抗側（低周波数側）の容量リアクタンスが１０００Ω付近から０にかけてのでっぱりが、図１４の上図よりも大きくなっているのが分かる。また、第１半円ＨＣ－１の半径は、図１４の上図の第１半円ＨＣ－１の半径よりも小さくなっていることが分かる。

図１５は、ナイキスト線図の例３を示す図である。
図１５は、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成されてから数十年（三十年程度）が経過した状態のナイキスト線図である。図１５の上図は、塗膜抵抗が、１００００［Ω］である。図１５の左図によれば、ナイキスト線図に、図１３と図１４とに見られた第１半円ＨＣ－１に加え、その半円の高抵抗側（低周波数側）にもう一つの半円（以下「第２半円ＨＣ－２」という）が現れ、合計二つの半円が見られる。この第１半円ＨＣ－１の半径は、図１４の下図の第１半円ＨＣ－１の半径よりも小さくなっていることが分かる。
図１５の下図は、塗膜抵抗が、５０００［Ω］である。図１５の下図によれば、ナイキスト線図に、図１３と図１４とに見られた第１半円ＨＣ－１に加え、その第１半円ＨＣ－１の高抵抗側（低周波数側）に第２半円ＨＣ－２が現れ、合計二つの半円が見られる。第２半円ＨＣ－２の半径は、図１５の上図と同様であることが分かる。この第１半円ＨＣ－１の半径は、図１５の上図の第１半円ＨＣ－１の半径よりも小さくなっていることが分かる。
図１６は、ナイキスト線図の例４を示す図である。
図１６は、図１５と同様に鋼材１０に塗膜ＣＦが形成されてから数十年（三十年程度）が経過した状態のナイキスト線図であるが、図１５と比べ更に塗膜ＣＦは劣化している。図１６の上図は、塗膜抵抗が、３０００［Ω］である。図１６の上図によれば、ナイキスト線図に、第１半円ＨＣ－１と、第２半円ＨＣ－２とが見られる。図１５の下図よりも、第１半円ＨＣ－１の半径は小さくなっていることが分かる。また、第２半円ＨＣ－２の半径は、図１５の下図と同様であることが分かる。
図１６の下図は、塗膜抵抗が、２０００［Ω］である。図１６の下図によれば、ナイキスト線図に、第１半円ＨＣ－１と、第２半円ＨＣ－２とが見られる。図１６の上図よりも、第１半円ＨＣ－１の半径は小さくなっていることが分かる。また、第２半円ＨＣ－２の半径は、図１６の上図と同様であることが分かる。

図１７は、ナイキスト線図の例５を示す図である。
図１７は、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成されてから数十年（三十年以上）が経過した状態のナイキスト線図である。塗膜抵抗は、１０００［Ω］である。図１７によれば、ナイキスト線図に、第１半円ＨＣ－１と、第２半円ＨＣ－２とが見られる。図１６の下図よりも、第１半円ＨＣ－１の半径は小さくなっていることが分かる。また、第２半円ＨＣ－２の半径は、図１６の下図と同様であることが分かる。このため、第１半円ＨＣ－１の半径と第２半円ＨＣ－２の半径とが等しくなっているのが分かる。

図１３から図１７によれば、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成されてから半年が経過した状態では、第１半円ＨＣ－１が描かれていたが、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成されてから数年以上が経過した状態では、第１半円ＨＣ－１と、第２半円ＨＣ－２とが描かれている。
第１半円ＨＣ－１は、塗膜のエポキシ樹脂の防食層２０ｂの電気化学インピーダンスを反映し、防食層２０ｂの劣化が進むにしたがって第１半円ＨＣ－１の半径が小さくなる。
第２半円ＨＣ－２は、２Ｈｚ～２０Ｈｚで容量リアクタンスが上昇し始め、０．３Ｈｚ～０．５Ｈｚで最大となり、０．１Ｈｚでまた最小となる軌跡を示す。第２半円ＨＣ－２の半径は、塗膜ＣＦの防食層２０ｂの劣化が進んだ場合でも、同じ大きさを維持している。第２半円ＨＣ－２は、現出する周波数域から、防食下地２０ａの電気化学インピーダンスを反映していると想定される。第２半円ＨＣ－２の半径が同じ大きさを維持していることから、防食下地２０ａは健全であると推察される。
以上から、被覆膜ＣＦの防食層２０ｂの劣化の過程は電極面積を大きくしたＥＩＳ特性で把握できることが分かる。
塗膜ＣＦを電気的等価回路で表す場合に、鋼材１０に塗膜ＣＦが形成された初期の状態からの経過期間が数十年程度では、交流抵抗と静電容量との並列回路で表される防食層２０ｂと、交流抵抗と静電容量との並列回路で表される防食下地２０ａとの直列回路で表される。実測によるＥＩＳ特性と、電気的等価回路を解析することによって再現されるＥＩＳ特性とは、ほぼ一致する。
塗膜ＣＦの防食層２０ｂは、劣化によって、防食層２０ｂの抵抗は低下するが、防食層２０ｂの容量の変化は小さい。塗膜ＣＦの防食層２０ｂは、三十数年程度の期間が経過した場合でも、防食下地２０ａは健全であり、防食下地２０ａ抵抗と容量は初期から変化しない。
防食層２０ｂの抵抗が低下する原因として、紫外線により防食層２０ｂに、クラックと微細孔とが生じ、物理的に体積が欠損することと、クラックと微細孔とに、腐食因子である水、塩分、酸素が侵入することとが想定される。仮に、防食下地２０ａが腐食することによって塗膜ＣＦの下の腐食が発生した場合には、防食下地２０ａの抵抗が増大すると想定される。

図１３から図１７に基づいて、塗膜ＣＦの劣化の状態と、ナイキスト線図とが関係付けられる。
図１８は、本発明の実施形態に係る制御・解析装置によって分類される塗膜ＣＦの劣化の状態とナイキスト線図との関係の一例を示す図である。図１８において、横軸は交流抵抗［Ω］で、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。
図１８に示される例では、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度ＩＶの各々について、交流抵抗と容量リアクタンスをプロットすることによって得られるナイキスト線図が示される。
「Ｉ」で表される塗膜劣化度Ｉのナイキスト線図は、第１半円ＨＣ－１１を含む。
「ＩＩ」で表される塗膜劣化度ＩＩのナイキスト線図は、第１半円ＨＣ－１２と第２半円ＨＣ－２２とを含む。第２半円ＨＣ－２２は、第１半円ＨＣ－１２よりも高抵抗側（低周波数側）に描かれる。第１半円ＨＣ－１２の半径は、塗膜劣化度Ｉのナイキスト線図の第１半円ＨＣ－１１の半径よりも短く、第２半円ＨＣ－２２の半径よりも長いことが分かる。
「ＩＩＩ」で表される塗膜劣化度ＩＩＩのナイキスト線図は、第１半円ＨＣ－１３と第２半円ＨＣ－２３とを含む。第２半円ＨＣ－２３は、第１半円ＨＣ－１３よりも高抵抗側（低周波数側）に描かれる。第１半円ＨＣ－１３の半径は、塗膜劣化度ＩＩのナイキスト線図の第１半円ＨＣ－１２の半径よりも短く、第２半円ＨＣ－２３の半径よりも長いことが分かる。
「ＩＶ」で表される塗膜劣化度ＩＶのナイキスト線図は、第１半円ＨＣ－１４と第２半円ＨＣ－２４とを含む。第２半円ＨＣ－２４は、第１半円ＨＣ－１４よりも高抵抗側（低周波数側）に描かれる。第１半円ＨＣ－１４の半径は、塗膜劣化度ＩＩＩのナイキスト線図の第１半円ＨＣ－１３の半径よりも短く、第２半円ＨＣ－２４の半径よりも長いことが分かる。
以下、第１半円ＨＣ－１１と、第１半円ＨＣ－１２と、第１半円ＨＣ－１３と、第１半円ＨＣ－１４とのうち、任意の第１半円を第１半円ＨＣ－１と記載する。また、以下、第１半円ＨＣ－２２と、第１半円ＨＣ－２３と、第１半円ＨＣ－２４とのうち、任意の第２半円を第２半円ＨＣ－２と記載する。

塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度ＩＶとなるにしたがって、第１半円ＨＣ－１の半径は小さくなるのが分かる。つまり、塗膜ＣＦの防食層２０ｂの劣化の度合いが大きくなるにしたがって、第１半円ＨＣ－１の半径は小さくなる。
一方、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度ＩＶとなるにしたがって、第２半円ＨＣ－２の半径は変化しないことがわかる。つまり、塗膜ＣＦの防食層２０ｂの劣化の度合いが大きくなっても、第２半円ＨＣ－２の半径は変化しない。仮に、第１半円ＨＣ－１の半径と、第２半円ＨＣ－２の半径とが同じになった場合には、水、塩分、酸素などの腐食因子が、防食下地２０ａに到達したと想定される。
本実施形態では、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々と、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々で得られるインピーダンスの範囲と、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々で得られる第１半円の半径の範囲と、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々で得られる第２半円の有無を示す情報とを関連付ける。

図１９は、塗膜劣化度判定テーブルの一例を示す図である。
塗膜劣化度判定テーブル２２７は、塗膜劣化度と、第２半円の有無と、第２半円の半径対する第１半円の半径の比とを関連づけたテーブル形式の情報である。尚、ここで、第１半円の半径とは、ナイキスト線図のＸ軸上で０から第１半円と第２半円の交点までの抵抗値を指すものとし、第２半円の半径とは第１半円と第２半円の交点から第２半円がＸ軸と接する点までの抵抗値を指すものとする。例えば図１６の下図（劣化７：塗膜抵抗２０００Ω）の場合であれば、第１半円の半径は２０００Ωであり、第２半円の半径は１０００Ωである。
塗膜劣化度判定テーブル２２７は、塗膜劣化度と、第２半円の有無と、第２半円の半径対する第１半円の半径の比との関連づけに限られず、その他にもインピーダンスの範囲、第２半円の半径の変化など、塗膜付着力試験における塗膜ＣＦの破壊形態と関連付けられるテーブル形式の情報であってもよい。
また、塗膜劣化度判定テーブル２２７は、鋼材１０ごとに用意されてもよいし、塗膜ＣＦの厚さごとに用意されてもよい。これらの場合、塗膜劣化度判定テーブル２２７は、複数の塗膜劣化度判定テーブルを含んで構成される。図１１に戻り説明を続ける。

情報処理部２３０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサが記憶部２２０に格納されたプログラム２２２や、アプリ２２４を実行することにより実現される機能部（以下「ソフトウェア機能部」という）である。なお、情報処理部２３０の全部又は一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
情報処理部２３０は、例えば、指示部２３１と、受付部２３２と、処理部２３３と、解析部２３４とを備える。
指示部２３１は、ユーザが操作部２４０に対して測定を開始する操作を行うことによって、操作部２４０から出力される測定を開始することを示す情報を取得する。指示部２３１は、取得した測定を開始することを示す情報に基づいて、記憶部２２０に記憶されている測定条件情報２２６を取得し、取得した測定条件情報２２６に含まれる測定条件を、ＩＦ２１０へ出力する。指示部２３１は、取得した測定を開始することを示す情報に基づいて、測定開始要求を作成し、作成した測定開始要求を、ＩＦ２１０へ出力する。

受付部２３２は、ＩＦ２１０が出力した測定結果を受け付ける。受付部２３２は、受け付けた測定結果を処理部２３３に出力する。測定結果に含まれる情報の一例は、インピーダンスを示す情報である。以下、測定結果に含まれる情報がインピーダンスを示す情報である場合について説明を続ける。
処理部２３３は、受付部２３２が出力した測定結果を取得する。処理部２３３は、取得した測定結果に基づいて、測定結果に含まれるインピーダンスを示す情報を処理する。処理部２３３は、測定結果に含まれるインピーダンスを示す情報を処理した結果を、解析部２３４へ出力する。
具体的には、処理部２３３は、受付部２３２が出力した測定結果に含まれるインピーダンスを示す情報を取得し、取得したインピーダンスを示す情報に基づいて、ボード線図と、ナイキスト線図とのいずれか一方又は両方を導出する。本実施形態では、処理部２３３が、ボード線図と、ナイキスト線図とを導出する場合について説明を続ける。処理部２３３は、導出したボード線図を示す情報と、ナイキスト線図を示す情報とを、解析部２３４へ出力する。

図２０は、本発明の実施形態に係る制御・解析装置が導出するボード線図の一例を示す図である図２０の左図はボード線図で、インピーダンスの振幅の周波数特性を示し、図２０の右図はボード線図でインピーダンスの位相の周波数特性を示す。
図２０の左図において、横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はインピーダンスの振幅［Ω］である。この場合、横軸、縦軸とも対数表示である。図２０の左図によれば、すべての周波数域において顕著なノイズがないことが確認できる。
図２０の右図において、横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はインピーダンスの位相［ｄｅｇ］である。この場合、横軸のみ対数表示である。図２０の右図によれば、すべての周波数域において顕著なノイズがないことが確認できる。
図２１は、本発明の実施形態に係る制御・解析装置が導出するナイキスト線図の一例を示す図である。図２１において、横軸は交流抵抗［Ω］であり、縦軸は容量リアクタンス［Ω］である。図２１によれば、ナイキスト線図では、すべての周波数域において顕著なノイズがないことが確認できる。このナイキスト線図では、０．１Ｈｚの低周波域でもインピーダンスを読み取れていることを確認できる。つまり、このナイキスト線図では、１Ｈｚ未満の周波数領域を含む周波数領域で測定が行われることによって、第２半円ＨＣ－２を検出できることが分かる。

解析部２３４は、処理部２３３が出力したボード線図を示す情報と、ナイキスト線図を示す情報とを取得する。解析部２３４は、取得したボード線図を示す情報と、ナイキスト線図を示す情報とに基づいて、塗膜ＣＦの状況を把握する。
解析部２３４が、図２０に示されるボード線図と、図２１に示されるナイキスト線図とを取得した場合について、説明を続ける。
解析部２３４は、記憶部２２０に記憶されている塗膜劣化度判定テーブル２２７を参照し、取得したボード線図から得られるインピーダンスが、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々のインピーダンスの範囲のいずれに該当するかを判定する。このように構成することによって、０．１Ｈｚの低周波域でもインピーダンスを確認できるため、塗膜ＣＦの防食下地２０ａ、鋼材１０の表面が腐食しているか否かを判定できる。
解析部２３４は、記憶部２２０に記憶されている塗膜劣化度判定テーブル２２７を参照し、取得したナイキスト線図から得られる第１半円ＨＣ－１の半径に基づいて、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々の第１半円の半径の範囲のいずれに該当するかを判定する。このように構成することによって、０．１Ｈｚの低周波域でもインピーダンスを確認できるため、塗膜ＣＦの防食層２０ｂの劣化の度合いを把握できる。

解析部２３４は、記憶部２２０に記憶されている塗膜劣化度判定テーブル２２７を参照し、取得したナイキスト線図から得られる第２半円ＨＣ－２の有無と、第２半円ＨＣ－２の半径の増加有無に基づいて、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖの各々の第２半円の有無と、第２半円ＨＣ－２の半径の増加有無のいずれに該当するかを判定する。このように構成することによって、０．１Ｈｚの低周波域でもインピーダンスを確認できるため、第２半円の有無と、第２半円ＨＣ－２の半径の増加有無を確認できる。このため、塗膜ＣＦの防食下地２０ａの劣化の度合いを把握できる。
解析部２３４は、ボード線図から得られるインピーダンスと、ナイキスト線図から得られる第１半円ＨＣ－１の半径と、ナイキスト線図から得られる第２半円ＨＣ－２の有無と、第２半円ＨＣ－２の半径の増加有無の各々から判定した結果に基づいて、塗膜劣化度Ｉから塗膜劣化度Ｖのいずれに該当するかを判定する。
例えば、解析部２３４は、ボード線図から得られるインピーダンスと、ナイキスト線図から得られる第１半円ＨＣ－１の半径と、ナイキスト線図から得られる第２半円ＨＣ－２の有無と、第２半円ＨＣ－２の半径の増加有無の各々から判定した塗膜劣化度とのうち、一番劣化度が進んでいるものとしてもよい。このように構成することによって、塗膜ＣＦの劣化に対する対応を早く進めることができる。
解析部２３４は、ボード線図と、ナイキスト線図とに基づいて、塗膜ＣＦの状況を判定した結果を示す情報を、表示部２５０に表示する。さらに、解析部２３４は、塗膜ＣＦの状況が塗膜劣化度ＩＶであると判定した場合に、以下の処理を行ってもよい。塗膜ＣＦの状況が、塗膜劣化度ＩＶである場合には、水、塩分などの腐食因子が、防食下地２０ａに到達したと想定される。この場合、腐食因子が鋼材に到着するのを防止するには、補修を行うのが好ましい。したがって、解析部２３４は、塗膜ＣＦの状況が、塗膜劣化度ＩＶであると判定した場合には、補修時期であると判定する。例えば、高周波側の半円の半径と低周波側の半円の半径が１：１になった時点を補修時期の閾値とするなどである。この場合、解析部２３４は、補修時期であることを示す情報を、表示部２５０に出力する。
なお、補修時期の判定はＩＶではなく、ＩＩＩであってもよい。

操作部２４０は、ユーザの操作を受け付ける入力デバイスである。具体的には、ユーザが操作部２４０に対して測定を開始する操作を行うことによって、操作部２４０は、測定を開始することを示す情報を作成し、作成した測定を開始することを示す情報を、情報処理部２３０に出力する。
表示部２５０は、例えばタッチパネルによって構成される。表示部２５０は、電気化学インピーダンススペクトル法によって、鋼材１０を被覆している塗膜ＣＦの診断を行う画面を表示する。また、表示部２５０は、鋼材１０を被覆している塗膜ＣＦの診断結果を表示する画面を表示する。

（塗膜特性測定システムの動作）
図２２は、本発明の実施形態に係る塗膜特性測定システムの動作の一例を示すフロー図である。
（ステップＳ１）
制御・解析装置２００の操作部２４０に対して、ユーザが測定を開始する操作を行うことによって、操作部２４０は、測定を開始することを示す情報を作成し、作成した測定を開始することを示す情報を、情報処理部２３０に出力する。
（ステップＳ２）
情報処理部２３０の指示部２３１は、操作部２４０が出力した測定を開始することを示す情報を取得する。指示部２３１は、取得した測定を開始することを示す情報に基づいて、記憶部２２０に記憶されている測定条件情報２２６を取得し、取得した測定条件情報２２６に含まれる測定条件を、ＩＦ２１０へ出力する。
ＩＦ２１０は、情報処理部２３０が出力した測定条件を取得し、取得した測定条件を、塗膜特性測定装置１００に出力する。
（ステップＳ３）
指示部２３１は、取得した測定を開始することを示す情報に基づいて、測定開始要求を作成する。
（ステップＳ４）
指示部２３１は、作成した測定開始要求を、ＩＦ２１０へ出力する。ＩＦ２１０は、情報処理部２３０が出力した測定開始要求を取得し、取得した測定開始要求を、塗膜特性測定装置１００に出力する。
（ステップＳ５）
塗膜特性測定装置１００の処理部１０４は、制御・解析装置２００が出力する測定開始要求を取得し、取得した測定開始要求に基づいて、測定部１０２に測定開始要求を出力する。
測定部１０２は、制御・解析装置２００が出力する測定条件を受け付ける。測定部１０２は、処理部１０４が出力する測定開始要求に基づいて、受け付けた測定条件に含まれる第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間に印加する交流電圧を示す情報を取得する。測定部１０２は、取得した第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間に印加する交流電圧を示す情報に基づいて、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間に正弦波交流の電圧を印加し掃引する。

（ステップＳ６）
測定部１０２は、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間に正弦波交流の電圧を印加し掃引することによる周波数応答である第２対極ＣＥ２と第２作用電極ＷＥ２との間に流れる交流電流を測定する。測定部１０２は、第１対極ＣＥ１と第１作用電極ＷＥ１との間を正弦波で掃引した交流電圧を示す情報と、電流の測定結果とを、処理部１０４へ出力する。
（ステップＳ７）
処理部１０４は、測定部１０２が出力した交流電圧を示す情報と、交流電流の測定結果とを取得し、取得した交流電圧を示す情報と、電流の測定結果とに基づいて、電圧値を電流値で除算することによってインピーダンスを導出する。
（ステップＳ８）
処理部１０４は、導出したインピーダンスを示す情報を、制御・解析装置２００へ出力する。
（ステップＳ９）
制御・解析装置２００のＩＦ２１０は、塗膜特性測定装置１００が出力した測定結果を取得し、取得した測定結果を、情報処理部２３０に出力する。
情報処理部２３０の受付部２３２は、ＩＦ２１０が出力した測定結果を受け付ける。受付部２３２は、受け付けた測定結果を処理部２３３に出力する。
処理部２３３は、受付部２３２が出力した測定結果を取得する。処理部２３３は、取得した測定結果に含まれるインピーダンスを示す情報に基づいて、ボード線図と、ナイキスト線図とを導出する。処理部２３３は、導出したボード線図を示す情報と、ナイキスト線図を示す情報とを、解析部２３４へ出力する。
（ステップＳ１０）
解析部２３４は、処理部２３３が出力したボード線図を示す情報と、ナイキスト線図を示す情報とを取得する。解析部２３４は、取得したボード線図を示す情報と、ナイキスト線図を示す情報とに基づいて、塗膜ＣＦの状況を判定する。
（ステップＳ１１）
解析部２３４は、ボード線図と、ナイキスト線図とに基づいて、塗膜ＣＦの状況を判定した結果を示す情報を、表示部２５０に表示する。

前述した実施形態では、塗膜特性測定装置１００と制御・解析装置２００とが異なる装置として説明したが、この限りでない。例えば、塗膜特性測定装置１００と制御・解析装置２００とが一体化されていてもよい。つまり、塗膜特性測定装置１００が制御・解析装置２００を含んでいてもよい。また、塗膜特性測定装置１００に含まれる測定部１０２と、処理部１０４とが異なる装置とされてもよい。また、測定部１０２と処理部１０４と制御・解析装置２００とのうちの二つが組み合わされてもよい。
前述実施形態において、塗膜特性測定装置１００と制御・解析装置２００とは、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。
前述した実施形態では、塗膜特性測定方法、および塗膜特性測定装置において、インピーダンスを測定する方法として、塗膜ＣＦを挟んで電極と鋼材間に交流電圧を印加し、周波数掃引して、その周波数応答である塗膜ＣＦを挟んで電極と鋼材間に流れる交流電流を測定し、塗膜ＣＦのインピーダンスを求めているが、逆に、塗膜ＣＦを挟んで電極と鋼材間に交流電流を通電し、周波数掃引して、その周波数応答である塗膜ＣＦを挟んで電極と鋼材間に生じる交流電圧を測定し、インピーダンスを求めることでも同様の結果が得られる。
前述した実施形態では、塗膜ＣＦが、防食下地２０ａと、防食層２０ｂとを含み、防食下地２０ａの一例としてジンクリッチプライマー、防食層２０ｂの一例としてエポキシ樹脂について説明したが、この例に限られない。例えば、防食層２０ｂが劣化すると、防食下地２０ａと防食層２０ｂに該当するナイキスト線図が２つの半円となり、防食下地２０ａが健全なうちは防食層２０ｂに該当する半円の径だけが小さくなって、防食下地２０ａに該当する半円は変わらない。この現象は、原則、２つの電気特性が異なる防食下地２０ａと防食層２０ｂとを組み合わせた塗膜で成り立つものと想定される。この組み合わせは、防食下地２０ａにジンクリッチプライマーのような抵抗が低いものと防食層２０ｂにエポキシ樹脂のような抵抗が高いものを組み合わせた場合である。
ここで、防食層２０ｂはエポキシ樹脂以外でもよく、例えば、塗装の防食層２０ｂとして使われているアクリル樹脂、ウレタン樹脂などであってもよい。

前述した実施形態において、ジンクとエポキシとを組み合わせた塗膜ＣＦを、以下の用途で使い分けてもよい。
（１）超厚膜形エポキシ樹脂塗装
（ａ）有機ジンク２０μｍ以上＋エポキシ樹脂２５００μｍ以上（総膜厚２．５２ｍｍ以上）
（ｂ）有機ジンク２０μｍ以上＋エポキシ樹脂１２５０μｍ以上＋耐候性塗料５５μｍ以上（総膜厚１．３２５ｍｍ以上）
（２）海洋厚膜エポキシ塗装
（ａ）有機ジンク７５μｍ以上＋エポキシ樹脂４８０μｍ以上（総膜厚０．５５５ｍｍ以上）
（ｂ）有機ジンク７５μｍ以上＋エポキシ樹脂２００μｍ以上＋耐候性塗料５５μｍ以上（総膜厚０．３３ｍｍ以上）
（３）Ｃ５塗装
無機ジンク７５μｍ以上＋エポキシ樹脂１２０μｍ以上＋耐候性塗料５５μｍ以上（総膜厚０．２５ｍｍ以上）
ここで、（１）と（２）は海洋鋼構造物に適用され、（３）は大型橋梁に適用されてもよい。
ここで、塗膜ＣＦの厚さについて、説明する。
（１）から（３）に基づいて塗膜ＣＦを構成した場合に、この塗膜ＣＦは、防食層２０ｂの上に耐候性塗料を塗布した場合も適用でき、防食下地２０ａ（ジンク層）と防食層２０ｂとを含む。この場合、塗膜ＣＦは、膜厚が２５０μｍ以上３ｍｍ以下である。この場合、防食層２０ｂはエポキシ樹脂に限られない。具体的には、防食層２０ｂは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂であってもよい。
（１）と（２）とに基づいて塗膜ＣＦを構成した場合に、この塗膜ＣＦは、防食層２０ｂの上に耐候性塗料を塗布した場合も適用でき、防食下地２０ａ（ジンク層）と防食層２０ｂとを含む。この場合、塗膜ＣＦは、膜厚が３００μｍ以上３ｍｍ以下である。この場合、防食層２０ｂはエポキシ樹脂に限られない。具体的には、防食層２０ｂは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂であってもよい。
（１）に基づいて塗膜ＣＦを構成した場合に、この塗膜ＣＦは、防食層２０ｂの上に耐候性塗料を塗布した場合も適用でき、防食下地２０ａ（ジンク層）と防食層２０ｂとを含む。この場合、塗膜ＣＦは、膜厚が１．３２５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。この場合、防食層２０ｂはエポキシ樹脂に限られない。具体的には、防食層２０ｂは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂であってもよい。

本実施形態に係る塗膜特性測定システム１によれば、塗膜特性測定装置１００は、電気化学インピーダンススペクトル法を使用して塗膜ＣＦの特性を測定する。塗膜ＣＦは、鋼材上に直接塗布した防食下地と、防食下地の上に塗布した防食層に形成された厚膜である。塗膜特性測定システム１は、防食層上に形成された電極と鋼材と間に交流電圧を印加し、交流電圧を周波数掃引することで得られる交流電流を測定し、交流電圧と交流電流の測定結果とに基づいて、インピーダンスを導出する。電極の面積は、０．１ｍ^２以上０．３ｍ^２以下である。
電極の面積を増加させることによって、静電容量が増加するため、容量リアクタンスを減少させることができる。また、電極の面積を増加させることによって、交流抵抗を減少させることができる。また、電極外周塗膜ＣＦからの乾燥の影響の度合いは、電極面積が小さいと大きいが、電極面積が大きくなると、ほとんど乾燥の影響がなくなることから、塗膜ＣＦへの導電ペーストの吸湿の程度は、電極面積の方が有利となる。これは、低周波数において、電流は抵抗回路に殆ど流れることから、電極面積が大きいものほど塗膜ＣＦの導電率が低下することが示唆される。以上、電極面積を増加することによって、電極面積の増加に相当する抵抗の低下、容量リアクタンスの低下の他に導電率の効果的な低下が起きる。このため、電極の面積増加によって、信号電流が増加しＳＮ比の向上が図られるため、明瞭なナイキスト線図を得るための情報を導出できる。

また、塗膜特性測定システム１によれば、塗膜特性測定装置１００は、１Ｈｚ未満の周波数領域を含む周波数領域で、交流電圧を周波数掃引する。
電極の面積を増加させることによって、１Ｈｚ未満の周波数領域の低周波域でもインピーダンスを読み取ることができる。塗膜ＣＦの下の鋼材の表面近傍の状況を把握するには、より低周波域の電気化学インピーダンスの測定が必要である。１Ｈｚ未満の低周波域を含む電気化学インピーダンスの測定を行うことによって、ナイキスト線図において、低周波域で現出する半円を確認できる。この低周波域で現出する半円は、防食下地電気化学インピーダンスを反映していると想定されるため、この低周波域の半円によって、防食下地の状況を判定できる。このように構成することによって、防食下地の健全性や鋼材表面の腐食有無を評価できる。つまり、防食下地の状況を判定するための情報を導出できる。
また、電極面積を増加させることにより、低周波域のＥＩＳ特性がノイズなく測定できるため、実測ＥＩＳと、等価回路で再現したＥＩＳとをフィッテイングできる。さらに、劣化進展の異なる塗膜ＣＦの実測ＥＩＳデータを等価回路にフィッテイングすることにより、塗膜ＣＦの劣化過程をパラメータの変化やＥＩＳの曲線形状変化により明らかにできる。これにより塗膜劣化の進展が防食層までか、その下の防食下地が腐食しているのか、更に進んで防食膜の下の鋼材が腐食しているのかが判断できる。

また、塗膜特性測定システム１によれば、塗膜特性測定システム１は、導出したインピーダンスに基づいて、ナイキスト線図を描画し、描画したナイキスト線図に基づいて、塗膜ＣＦの状態を判定する。このように構成することによって、明瞭なナイキスト線図を得ることができるため、塗膜ＣＦの状態を判定できる。
また、塗膜特性測定システム１によれば、塗膜特性測定システム１は、ナイキスト線図に表される塗膜ＣＦの状態を表す半円に基づいて、塗膜ＣＦの状態を判定する。このように構成することによって、ナイキスト線図において、低周波域の半円によって、防食下地の状況が表されるため、防食下地膜の状態を判定できる。
また、塗膜特性測定システム１によれば、塗膜特性測定システム１は、塗膜ＣＦの状態に基づいて、補修時期であるか否かを判定する。このように構成することによって、塗膜ＣＦの状態に基づいて、補修時期であるか否かを判定できるため、腐食因子が鋼材に到着するのを防止できる。防食下地が腐食していれば被覆膜全面剥離での大規模補修となるが、防食層までの劣化であれば、塗膜ＣＦを残し、クラックや微細孔に浸透し、その隙間を充填でき、且つ、耐候性のよい塗料を上塗りする簡易的な補修にとどめることができ、適切な補修時期の提案ができる。
以上、実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組合せを行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

なお、上述した制御・解析装置２００は、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各機能ブロックの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録する。この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、ＣＰＵが実行することで実現してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭなどの可搬媒体のことをいう。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置を含む。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、短時間の間、動的にプログラムを保持するものを含んでいてもよい。短時間の間、動的にプログラムを保持するものは、例えば、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線である。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、サーバーやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。また、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。また、上記プログラムは、プログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。プログラマブルロジックデバイスは、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。

なお、上述の制御・解析装置２００は内部にコンピュータを有している。そして、上述した制御・解析装置２００の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどをいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１ 塗膜特性測定システム
１０ 鋼材
２０ａ 防食下地
２０ｂ 防食層
３０ 導電性ペースト
４０ 電極
１００ 塗膜特性測定装置
１０２ 測定部
１０４ 処理部
２００ 制御・解析装置
２１０ ＩＦ
２２０ 記憶部
２２２ プログラム
２２６ 測定条件情報
２２７ 塗膜劣化度判定テーブル
２３０ 情報処理部
２３１ 指示部
２３２ 受付部
２３３ 処理部
２３４ 解析部
２４０ 操作部
２５０ 表示部
２６０ バスライン

Claims (6)

1. 電気化学インピーダンススペクトル法を使用して塗膜の特性を測定する塗膜特性測定装置が実行する塗膜特性測定方法であって、
   前記塗膜は、鋼材に防食下地を塗布した後、防食層を形成した厚膜であり、
   前記塗膜特性測定方法は、
   前記塗膜上に形成された電極と前記鋼材と間に交流電圧を印加し、交流電圧を周波数掃引することで得られる交流電流を測定するステップと、
   前記交流電圧と前記交流電流の測定結果とに基づいて、インピーダンスを導出するステップと
   を有し、
   前記電極の面積は、０．０５ｍ^２以上である、塗膜特性測定方法。
2. 前記測定するステップでは、１Ｈｚ未満の周波数領域を含む周波数領域で、交流電圧を周波数掃引する、請求項１に記載の塗膜特性測定方法。
3. 前記導出するステップで導出したインピーダンスに基づいて、ナイキスト線図を描画するステップと、
   前記ナイキスト線図を描画するステップで描画した前記ナイキスト線図に基づいて、前記塗膜の状態を判定するステップと
   を有する、請求項１又は請求項２に記載の塗膜特性測定方法。
4. 前記判定するステップでは、前記ナイキスト線図に表される前記防食下地の状態を表す半円に基づいて、前記防食下地の状態を判定する、請求項３に記載の塗膜特性測定方法。
5. 前記判定するステップで判定された前記防食下地の状態に基づいて、補修時期であるか否かを判定するステップ
   を有する、請求項３又は請求項４に記載の塗膜特性測定方法。
6. 電気化学インピーダンススペクトル法を使用して塗膜の特性を測定する塗膜特性測定装置であって、
   前記塗膜は、鋼材に防食下地を塗布した後、防食層を形成した厚膜であり、
   前記塗膜特性測定装置は、
   前記塗膜上に形成された電極と前記鋼材と間に交流電圧を印加し、交流電圧を周波数掃引することで得られる交流電流を測定する測定と、
   前記交流電圧と前記交流電流の測定結果とに基づいて、インピーダンスを導出する処理部と
   を備え、
   前記電極の面積は、０．０５ｍ^２以上である、塗膜特性測定装置。

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