JPH0192652A - 大気腐食モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、大気環境中での供試金属材料の大気腐食速
度を電気化学的計測法により求めるための大気腐食モニ
タに関する。

〔従来の技術〕

大気環境中での腐食が問題となる各種機器、装置の設計
に際してその材料選択、防食対策に重要な情報を得るた
めには、大気環境中での供試金属材の耐蝕性をモニタリ
ングにより推定する必要があり、かつその手段として大
気腐食試験が一般に行われている。またかかる金属材料
の腐食試験法としては各種方法が知られているが、この
うち短時間の測定で腐食速度を求める方法として、供試
金属材料で作られた電極を腐食溶液中に浸漬し、この状
態で電気化学的計測法により分極反応速度。

つまり腐食速度を求めるようにした方法が分極抵抗法等
として周知である。

ところで一般に空気雰囲気中での腐食は基本的に空気中
に含まれている酸素と水との作用により生じるものであ
り、大気腐食は金属表面に殆ど水のない湿り状態で進行
する。したがって前記した従来の電気化学的計測法のよ
うに供試金属片を液中に浸した条件で模擬を行う方法で
は、腐食機構の相違による外乱の影響を大きく受けて大
気腐食に対する腐食速度を正しく計測することができな
い。一方、供試金属材をそのまま大気中に暴露した状態
では結露等により金属表面が湿り状態にならない限り腐
食要因の水が存在しないので前記の電気化学的計測法を
適用することが不可能である。

そこで供試金属材で作られた作用電極、対向電極、参照
電極の各電極を相互間に絶縁薄膜を介して積層した電極
積層体で大気腐食モニタを構成するとともに、大気側に
露呈する電極積層体の積層面上を覆って大気中の塵埃と
等価な化学的に不活性な絶縁性粉末を被覆堆積させるか
、あるいは電気的に絶縁性を有する多孔質焼結板は密着
して搭載し、この状態で前記電極積層体を空気雰囲気中
に放置して前記粉末、ないし多孔質焼結板に大気腐食の
要因となる結露を与え、かつこの湿り状態で前記作用電
極と対向電極との間に微少電流を流しつつ対向電極と参
照電極との間の電位変化から供試金属材の腐食速度を求
めるようにした大気腐食モニタが特願昭６１−２３０５
７７号、および特願昭６２−５５７９０号として同じ出
願人より提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記提案の大気腐食モニタでは次記のような問
題点がある。すなわち結露を誘引するために電極積層体
の積層面上に堆積させた絶縁性粉末、あるいは多孔質焼
結板は、腐食速度を測定しようとする環境の塵埃とは成
分、形状、および性状が異なることから、モニタリング
に際して前記粉末、多孔質焼結板の表面に生成した水膜
層の厚さ、およびその層中に溶解している物質の成分等
も実際の環境における大気腐食と相違する。このために
前記大気腐食モニタを使用して測定した腐食速度が実際
の環境の下で供試金属材を長時間放置した場合の大気腐
食速度と比べて大幅に異なった値を示すことが多い。

さらに構成面でも従来の電極積層形構造のモニタでは、
各電極間に介装させた絶縁スペーサとしての薄いフィル
ム、ないしシートに僅かな傷、ピンホール等がモニタ組
立時、あるいは長期使用中に生じたりすると電極間の絶
縁性が破壊し、本来の腐食測定機能が喪失してしまうた
めに信顧性に欠ける。

この発明の目的は、上記の点にかんがみ成されたもので
あり、その目的は結露誘引用としての絶縁性粉末、ない
し多孔質焼結板を使用せずに供試金属材に付いてその環
境条件に即した大気腐食速度を電気化学的計測法により
精度よく求めることができ、しかも構造面でも高い信顧
性が得られる大気腐食モニタを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、絶縁
基板上に微少間隔を隔てて供試金属材の作用電極、対向
電極、参照電極となる各電極膜を並置形成し、大気雰囲
気中に放置した状態で前記作用電極と対向電極との間に
微少電流を流して参照電極に対する作用電極の電位変化
から供試金属材の大気腐食速度を求めるよう構成するも
のとする。

〔作用〕

上記の構成で、絶縁基板は例えばフェノール樹脂板であ
り、かつ各電極膜相互間の間隔を１０〜５０ｕｍに定め
てこの基板上に各電極膜が半導体プリント基板の製作技
術として知られている蒸着、エツチング法により形成さ
れている。

かかる構成で大気腐食モニタを腐食発生の限界湿度、温
度以上の大気雰囲気中に放置することにより、モニタの
表面には塵埃の付着とともに結露が生じて湿り状態とな
り、特に絶縁基板は吸湿により微少であるが導電性を示
すようになる。したがってこの状態で作用電極と対向電
極との間に電源より分極電流となる微少電流を流しつつ
参照電極に対する作用電極の電位変化を測定することに
より、供試金属材の大気腐食速度を求めることができる
。しかも結露を誘引するための絶縁性粉末。

多孔質焼結板等を使用せずにその環境条件で結露を与え
るので、その測定環境条件に即した大気腐食速度を精度
よく測定することができるほか、絶縁基板上に直接各電
極を並べて被着形成したので従来のような絶縁薄膜の破
損による電極間短絡等のトラブル発生のおそれもない。

〔実施例〕

第１図、第２図はこの発明の実施例による大気腐食モニ
タの構成を示すものである。図において、１はフェノー
ル樹脂で作られた絶縁基板、２，３゜４はそれぞれ例え
ば軟鉄等の供試金属材の作用電極、対向電極、参照電極
であり、各電極２，３゜４は基板１の上に供試金属材を
厚さ１０〜１００μｍ程度に蒸着法により被着した後に
図示パターンのようにエツチングを施して各電極が形成
されている。ここで各電極２，３．４の相互間には第２
図のように幅ｄを１０〜５０μｍの範囲に設定した微少
間隔５が形成されている。

一方、前記構成のモニタ組立体に対し、作用電極２．対
向電極３よりリード線を引出してここに直流電源６．電
流計７が接続され、さらに作用電極２と対向電極３との
間に挟まれた形で形成されている参照電極４と作用電極
２との間には電位計８が接続されている。

かかる構成で、当該大気腐食モニタを腐食発生の限界湿
度、温度以上の大気雰囲気中に暴露させて長時間放置す
ることにより、モニタの表面に結露が発生し、フェノー
ル樹脂板としての絶縁基板１が吸湿してその表面が湿り
状態となる。したがってこの状態で作用電極２と対向電
極３との間に電源６より分極電流となる微少電流を流し
つつ。

参照電極４に対する作用電極２の電位変化を電位計８で
測定し、ここで得た印加電流、電位変化を分極抵抗法と
して知られている次式。

Ｔ　ｃｏｒｒ＝　Ｋ　（Ｉ　ａｐｐ　／ΔＥ）ただし、
Ｉ　ｃｏｒｒ　：腐食電流密度Ｉａｐｐ：印加電流（分
極電流） ΔＥ：電位変化 に：定数 に代入し、これから算出した腐食電流密度を大気腐食速
度に置き換えることにより供試金属材の大気腐食速度を
求めることができる。

しかも上記構成では各電極２，３．４が直接絶縁基板１
の板面上に被着形成されているので、従来の電極積層形
構造のように電極間に介装した薄膜絶縁スペーサの破損
による絶縁機能喪失等のトラブルのおそれがなく、この
面での高い信顛性が得られる。

第３図は供試金属材として軟鉄を選び、かつ絶縁基板１
に前記したフェノール樹脂板、およびポリエチレン樹脂
板を採用して構成した前記大気腐食モニタに付いて、各
電極相互間の間隔６の寸法を様々に変えた場合における
腐食速度測定が可能な下限の限界湿度を求めた実験特性
図である。なお図中の湿度は相対湿度（％）である。

この図から明らかなように、絶縁基板にフェノール樹脂
を用いた場合には、腐食発生の限界湿度（約相対湿度６
６％）に対し、電極相互間の間隔が５０μｍ以下であれ
ば作用電極と対向電極との間で電流測定が可能な限界湿
度は前記した腐食発生の限界湿度よりも低くなり、従っ
てこの状態で供試金属材である軟鉄の大気腐食速度の測
定ができることが判る。なお電極相互間の間隔をさらに
狭くして１０μｍ以下にすると、大気腐食の進行に伴う
供試金属の腐食生成物が電極間を短絡してしまい、腐食
速度の測定が不可能となることが認められた。

一方、フェノール樹脂板の絶縁基板と特性を比較するた
めに、ポリエチレン樹脂、およびその他の各種絶縁材料
の絶縁基板に付いて同様な実験を行ったところ、このう
ちポリエチレン樹脂の測定可能な限界湿度が最も低かっ
た。それでも図示のように測定可能な限界湿度が腐食発
生の限界湿度よりも低くなるようにするには′電極相互
間の間隔寸法を１０μｍ以下まで狭める必要があり、し
かも間隔寸法を１０μｍ以下とした場合には前記のよう
に腐食生成物で電極間短絡が引き起こされるために大気
腐食モニタの絶縁基板としては実用に供し得ないことが
判明した。このような特性上の相違は樹脂材質の吸湿性
を含めた物性によるものと推定される。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、絶縁基板上に微少
間隔を隔てて供試金属材の作用電極、対向電極、参照電
極となる各電極膜を並置形成し、大気雰囲気中に放置し
た状態で前記作用電極と対向電極との間に微少電流を流
して参照電極に対する作用電極の電位変化から供試金属
材の腐食速度を求めよう構成したことにより、環境条件
で供試金属材に作用する腐食機構を損なうことなくモニ
タの表面に湿り状態を生成させることができ、これによ
りその環境条件に即した大気腐食速度を電気化学的計測
法により精度よく求めることができる。しかも各電極の
間に絶縁スペーサを介装した従来の電極積層形構造と比
べて、各電極が絶縁基板上に並置した形で形成されてい
るので絶縁性の保持、耐久性の面でも高信頬性が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による大気腐食モニタの平面図、
第２図は第１図における部分的な断面拡大図、第３図は
絶縁基板に付いてその材質、電極相互間の間隔を変えた
場合の測定可能な限界湿度を表す実験特性図である。各
図において、１：絶縁基板、２：作用電極、３：対向電
極、４：参照電極、５：電極相互間の微少間隔、６：直
流電源、７：電流計、８：電位計、ｄ：微少間隔の寸法
幅。 Ｃ〈 碧 ― 芳

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）絶縁基板上に微少間隔を隔てて供試金属材の作用電
   極、対向電極、参照電極となる各電極膜を並置形成し、
   大気雰囲気中に放置した状態で前記作用電極と対向電極
   との間に微少電流を流して参照電極に対する作用電極の
   電位変化から供試金属材の大気腐食速度を求めることを
   特徴とする大気腐食モニタ。 ２）特許請求の範囲第１項記載の大気腐食モニタにおい
   て、絶縁基板がフェノール樹脂板であり、かつ各電極膜
   相互間の間隔を１０〜５０μｍに定めて構成したことを
   特徴とする大気腐食モニタ。 ３）特許請求の範囲第１項記載の大気腐食モニタにおい
   て、各電極膜が蒸着、エッチング法により形成されたも
   のであることを特徴とする大気腐食モニタ。