JPH02285250A - 塗膜測定用プローブ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は金属表面に塗布された塗膜の劣化を電気化学的
に検出し評価するに好適な塗膜測定用プローブに関する
。

（従来の技術） 金属表面の＊膜劣化の検出や評価表行なう場合、通常第
５図に示す如き構成を用いた電気化学的評価方式が実施
されている。すなわち、同図に示す如く、素地金属１上
に塗装した塗膜２を評価するためにこの塗膜２上に導電
性ゲル３を介してＡＩ！！箔などの測定用電極４を接触
させる１次に、素地金属１と測定用電極４間に電流計５
を介して交流電源６を用いて交流電圧を印加する。この
とき、電圧を素地金属１と測定用電極４の間に接続され
た電圧計７により読取り、電流を電流計５により読取る
。

一般に、塗膜２は塗装置後の正常な状態では、電気抵抗
が非常に大きく、１０１Ω−ロあるいは、それ以上の直
流抵抗を有する。塗膜２の電気的等価回路は、塗膜２が
正常な場合には、第６図の等価回路図に示すような抵抗
Ｒｆと容量Ｃｆとの並列回路で表わされる。これに対し
て、塗膜２が劣化してくると、この抵抗Ｒｆが減少して
くるとともに、第６善挺示されるような単純な等価回路
から複数の時定数を持つ複雑なインピーダンスを示すよ
うになってくる。この場合、劣化の初期段階では、抵抗
Ｒｆと容量Ｃｆとの並列回路として扱うことが可能であ
る。

塗膜２のインピーダンスＺ（ｊω）は、第５図の構成を
通じて測定される電圧、電流に基いて下記０式から求め
ることができる。

Ｚ（ｊω）＝ｅ（ｊω）／ｉ（ｊω）・・・・・・■た
だし、ωは角周波数、ｅ（ｊω）は電圧、ｉ（ｊω）は
電流である。

また、もう一つの劣化の指標であるｔａｎδ　は下記■
式から求めることができる。

ｔａｎδ　＝ＩＺ鳳　Ｉ／１Ｚｅｌ　　　　・・・・・
・・・・・・・■二＼で、Ｚｍはインピーダンスの虚数
部、Ｚｅはインピーダンスの実数部である。ちなみに、
実数部とはインピーダンスが純抵抗で得られるときの位
相成分である。塗膜２が劣化してくると、第６図の抵抗
Ｒｆが減少し、同じ交流電圧ｅ（ｊω）を印加した場合
にはｉ（ｊω）が増加し、インピーダンスＺ（ｊω）が
減少する。同様にして抵抗Ｒｆが減少してくるとＩ　Ｚ
ｅ　ｌが減少しｔａｎδが増加する。このようにして塗
膜２のインピーダンスあるいはｔａｎδを測定すること
で塗膜２の劣化を検出することができる。

塗膜２の劣化前後のインピーダンスの変化を第７図なら
びに第８図の特性図に示す。

第７図はインピーダンスの絶対値を周波数（対数）に対
してプロットしたものであり、一般にボード線図と言わ
れている。劣化していない塗膜のインピーダンス曲線ａ
に対して塗膜が劣化してくるとインピーダンスは曲線す
のように周波数の低い側での現象が顕著となる。したが
って、インピーダンスの絶対値のみから劣化を検出する
場合には、周波数の低い方で測定する方が有効である。

第８図はインピーダンスを実数部と虚数部とで表示した
もので、一般にはナイキスト線図と言われるもので、複
素表示したものである。塗膜２が劣化してくると、イン
ピーダンス軌跡ｄは正常な場合（曲線Ｃ）と比べて半円
が小さくなると−もに、円が変形してくる。この形から
塗膜の劣化の程度を推定することができる。

上述した如く、第５図に示す測定方式により塗膜２のイ
ンピーダンスを測定し、その結果から塗膜２の劣化を検
出することができる。ところがこのような測定方式にお
いて正確な測定を行なうためには、アルミニウム箔など
の測定用電極４を塗膜２に密着させる必要がある。この
ため、従来から導電性ゲル３を被測定面に塗布して、ｍ
定誤差を少なくする対策が考えられてきた。しかしなが
ら、塗膜２上の被測定面が天井面や凹面部分に対応する
ような場合には、第９図（ａ）あるいは（ｂ）に示すよ
うに、導電性ゲル３内に気泡Ｍを生じ易く、生じた気泡
Ｍの除去も極めて困難であると言うような状況になりや
すい。この場合、塗膜２上の被測定面全面に導電性ゲル
３が介在しない状態となり、測定用電極４と塗装膜２の
間の測定面積が一定とならない、このため、インピーダ
ンスの測定結果に誤差を生じ、塗装膜本来のインピーダ
ンスが測定できなくなり、塗装膜の劣化を正確に検出す
ることが不可能となる。又、アルミニウム箔貼付も非常
に大変であり、測定に長時間を要していた。

そこで、第１０図に示すような塗膜２に対向する面に凸
面状に配されるスポンジ状電極１１とスポンジ状電極１
１に含浸すべき導電性ゲル３を収容する容器とを備えた
塗膜測定プローブ（特開昭６１−１０８９５４号）が提
案されている。このプローブの一例は同図に示す如く、
容器を構成するプローブ本体８の内部にベロー９を取り
つけた多孔板１０が配されており、先端には外面（被測
定面側）を凸面状にしたスポンジ状電極１１が取りつけ
られている。

導電性ゲル３はスポンジ状電極１１の全体に浸み込み、
また多孔板１０およびベロー９からなるゲル槽内に充填
されている。プローブ本体８の先端には塗膜インピーダ
ンスの測定時にプローブ本体８を塗膜に固定するための
磁石１５が取りつけられている。

このように構成した塗膜測定プローブを用いることによ
り、短時間に測定面全面に導電性ゲル３を付着させるこ
とができ、塗膜２のインピーダンス測定時の誤差がなく
なり、正確な測定が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような導電性ゲル３をしみこませたスポ
ンジ状電極１１を用いた場合、スポンジ状電極１１から
リード線としての被覆銅４％１４を介して外部に引出す
部分において多少の内部抵抗を有し、塗膜のインピーダ
ンス測定に対するプローブの影響が懸念された。そこで
第４図に示すように、２ケの同じプローブＡ、Ｂを用い
て、両者のスポンジ状電極１１．１１同士を接触させて
両プローブＡ。

８間のインピーダンスを測定した。測定は第４図に示よ
うな方法で測定した。この第４図で示すプローブ１は第
１０図のプローブと異なり、多孔板１０、ベロー９など
を省略し、プローブ本体８内全体にスポンジ状電極１１
を収納して導電性ゲルを浸みこませである。またスポン
ジ状電極１１とリード線としての被覆電線１４との接続
は接続端子１８を介して行った。この接続端子１８に用
いた材料はインコネル６２５である。この測定結果から
、プローブ１ケ分の概略の等価回路を求めると５０’に
Ω程度の内部抵抗を有することが分った。塗膜の抵抗Ｊ
は前述したように、正常な場合には高い値を示すが、劣
化してくると低下してくる。従って、測定した塗１漠の
インピーダンスに占めるプローブのインピーダンスの割
合が多くなることが予測され、プローブ取付けによる気
泡の影響はなくなったが、測定に用いるプローブの影響
′を考慮する必要が生じた。

即ち、可能な限り、プローブのインピーダンスが小さく
なるような構成にすることがプローブに要望され、この
観点でプローブをみた場合にはさらに問題があることが
分った。

本発明は、上記欠点を解消すべくなされたもので、その
目的は導電性ゲルを浸みこませたスポンジ状電極とリー
ド線との間の内部抵抗を少なくするようにして、塗膜イ
ンピーダンスへ影響をなくするようにした塗膜測定プロ
ーブを提供することにある。

［発明の構成〕 （１！１題を解決するための手段） 上記目的を達成するために１本発明は金属表面に塗布し
た塗膜に対向して凸面状に配されるスポンジ状電極に導
電性ゲルを含浸してプローブ本体内に収納した９Ｌ膜測
定用プローブにおいて、前記プローブ内の前記スポンジ
状電極と接するように分極性の小さい材料を設け、この
分極性の小さい材料を介して前記スポンジ状電極と外部
リード線とを接続したことを特徴とする。

分極性の小さい材料としては、錫、金、白金ないしはカ
ーボンを用いることができる。

（作　用） 本発明によると導電性ゲルを、錫箔などの分極性の小さ
い材料を介して、外部リード線に接続するようにしてい
るので、接触部の分極が小さくなり、プローブとしての
内部抵抗も小さくなる。したがって、塗膜のインピーダ
ンス測定誤差が／ｊ％さい。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図であり、同図に示す
ように、容器を構成するプローブ本体８内ら被測定塗膜
と接触する凸面部を有するスポンジ状電極１１を収納し
、このスポンジ状電極１１に導電性ゲルが浸みこませで
ある。プローブ本体８には外部リード線１４を接続する
接続端子１８が設けられており、この接続端子１８に分
極性の小さい材料、例えば錫箔１７が接続されている。

この錫箔１７はスポンジ状電極１１と接触するようにプ
ローブ本体８内側の底部８ａに設けである。またプロー
ブ本体８の先端部外側にはネジ部８ｂが設けられ、ここ
に磁石１５を取付けたガイドリング１６が螺合されてい
る。

そしてこのガイドリング１６によりプローブ本体８を被
測定塗膜上に密着させ保持する。

なお、本実施例ではベロー及び多孔板を設けていない。

このような構成ではプローブ本体８内の空気の逃げ場が
なくなり問題であると考えられるが、実用的には、スポ
ンジ状電極１１がプローブ本体８内に収納される構成を
もっていることにより、問題はないことが分った。

錫箔１７の大きさは、できるだけプローブ本体８の底部
８ａと同程度の大きさの円状が最も好ましいが、角状で
あっても支障はない。また本実施例では錫箔１７をプロ
ーブ本体８内側の底部８ａに設けたが、第２図に示すよ
うに、さらにプローブ本体８内側の側壁８ｂに対向させ
て設けも支障はない。なお、接続端子１８の材質は導電
性ゲルに食塩水が含まれていることから、耐蝕性の良い
インコネル６２５を用いているが、他の導電性材料でも
支障はない。またこの接続端子１８自体を分極性の小さ
い材料で構成してもよい。要は、可能な限り、スポンジ
状電極１１と接触する部分を分極性の小さい材料で構成
して外部リード線１４に接続されるような構成にすれば
良い。

塗膜のインピーダンス測定方法は従来と同じ方法で測定
可能である。錫箔１７はプローブ本体８に収容するのは
非常に簡単であり、この取付けによる時間は少なく、測
定時間が長くなることもない。

また錫箔の他に白金、金などの材料も分極が小さくなる
ので、これらの材料も用いることができる。

本実施例によると、スポンジ状電極１１は錫箔１８と接
触して外部リード線１４と接続されているので、その接
触部の分極が小さくなり、プローブとしての内部抵抗も
小さくなる。

ちなみに、従来例と比較するために第３図で示した方法
で錫箔を含むプローブによりインピーダンスを測定した
結果は第１表のとおりである。このインピーダンス測定
方法は既に説明した第４図の測定方法と全て同様な方法
である。

第１表 ／は並列接続を表わし、−は直列接続を表わす。

即ち、錫箔１７を入れたことにより、並列回路の容量成
分が１０倍以上に増加（インピーダンスは低下する）し
、更に、抵抗成分が１００分の１に低下した。

一方、従来型のプローブを用いた測定では、例えば、塗
膜容量ＣｆがｌμＦのとき１ｋＨｚではＲ［が１０９Ω
以上では５０％以上の測定誤差が生じていたが、これと
同一条件で測定した本実施例のものではＲｆが１０１１
Ωまで誤差１０％以内で測定が可能となった。

又、前述したように、スポンジ電極１１と塗膜との間で
気泡などが生じ易いことに対しては、ガイドリング１６
を用いて取付ることにより問題はなかった。なお、白金
箔を用いた場合のインピーダンスは第１表に示すとおり
であり、錫箔よりも抵抗成分は低くなり、電極としては
より好ましい、この他、金箔、カボーン板を用いた値も
第１表に示すとおりで、いずれも抵抗成分は低く電極と
して好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば塗膜測定用プロー
ブのインピーダンスおよび内部抵抗を少なくできるので
、塗膜のインピーダンス測定値への影響が少なくなる。

したがって、測定誤差が少ないので、塗膜本来のインピ
ーダンスが測定でき。

塗膜劣化の検出を正確に行えるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部断面図、第２図は本発
明の他の実施例の部分断面図、第３図は第１図のプロー
ブのインピーダンスを測定する状態の断面図、第４図は
従来のプローブのインピーダンスを測定する状態の断面
図、第５図は従来の測定方法を示す概念図、第６図は第
５図の塗装膜の電気的等価回路図、第７図は第５図の塗
装膜の劣化によるインピーダンスの周波数依存性の変化
を示す特性図、第８図は第７図を複素平面上で表わした
特性図、第９図（ａ）、　（ｂ）はアルミニウム箔電極
を用いた場合の問題点を示す断面図、第１Ｏ図は従来の
スポンジ状電極のプローブを用いて塗膜劣化を電気化学
的に評価する状態を示す断面図である。 １・・・素地金属　　　　　２・・・塗装膜３・・・導
電性ゲル　　　　４・・・測定用電極５・・・電流計 ７・・・電圧計 ９・・・ベロー １１・・・スポンジ状電極 １５・・・磁石 １７・・・錫箔 ６・・・交流な源 ８・・・プローブ本体 ｌＯ・・・多孔板 １４・・・リード線 １６・・・ガイドリング １８・・・接続端子 （８７３３）　　代理人　弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１名） 茅 図 茅 乙 図 第 図 第　３ 第 文数部 図（α） 華 図（ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プローブ本体内に、被測定塗膜に接触する凸面部
   を有するスポンジ状電極を収納し、このスポンジ状電極
   に導電性ゲルを含浸した塗膜測定用プローブにおいて、
   前記容器内の前記スポンジ状電極と接するように分極性
   の小さい材料を設け、この分極性の小さい材料を介して
   前記スポンジ状電極と外部リード線とを接続したことを
   特徴とする塗膜測定用プローブ。
2. （２）分極性の小さい材料が金、白金またはカーボンで
   ある請求項１記載の塗膜測定用プローブ。