JPH04172241A

JPH04172241A - 塗膜下腐食測定装置

Info

Publication number: JPH04172241A
Application number: JP29885690A
Authority: JP
Inventors: Hironari Tanabe; 弘往田辺; Toru Taki; 徹多記; Masaaki Matsudaira; 昌昭松平
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK; Hokuto Denko Corp
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK; Hokuto Denko Corp
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1992-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JP3051153B2

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］本発明は、塗装鋼板の塗膜下腐食を電気化学的に測定す
る塗膜下腐食測定装置に関する。

［従来の技術］従来、塗装鋼板の腐食の測定は、主に外観観察によると
ころが一般的であったが、近年これを電気化学的に測定
し、定量的に評価しようとする試みがなされている。こ
の測定法としては、例えば鋼板のインピーダンスを測定
する方法や、ポテンシオスタット法などがある。インピ
ーダンス法は、塗装鋼板に１００Ｈｚ〜数１０ｋＨｚの
交流電圧を印加することで、塗膜の抵抗や容量を測定す
る方法である。また、ポテンシオスタット法は塗膜抵抗
を補正することにより、分極曲線を測定する方法である
。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前述したインピーダンス法では、単に塗装鋼板
に交流電圧を印加するだけであるため、得られる結果と
して塗膜の劣化程度がわかるだけである。そのため、最
もほしい情報である塗膜下の金属腐食の速度情報を得る
までには至らなかった。また、ポテンシオスタット法に
あっては、塗膜が有する高抵抗成分を消去することが困
難であるばかりでな（、塗装鋼板に長時間直流電流を印
加するため、塗膜を損傷する恐れがあった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、塗膜
下の腐食速度を示す情報を正確、かつ短時間で測定でき
、しかも塗膜を損傷することなく安全に測定できるよう
にした塗膜下腐食測定装置を提供することを目的とした
ものである。

［課題を解決するための手段］上記目的は、塗膜が形成された測定試料の表面に取付け
られ該測定試料を電解液で浸漬する測定セルと、この電
解液で浸漬された試料に定電流を供給する手段と、この
定電流を所定時間供給した後、前記試料の放電電位を測
定する手段と、この測定手段で得られたデータを解析し
、塗膜下腐食を示す情報を算出する手段とを有すること
を特徴とする塗膜下腐食測定装置により達成される。

［実施例］以下本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細
に説明する。

まず、本発明の基本原理について説明する。本発明では
、塗装鋼板の腐食を測定するに当り、カレントインクラ
ブター法を応用した。その場合、塗膜下の腐食反応を電
気化学的に取り扱う際の最大の障害は塗膜のもつ高抵抗
であり、いかにその抵抗を除去し、下地金属界面の電気
化学的応答を的確に把握するかが課題となる。これらの
塗装鋼板の分極曲線を測定し塗膜下の腐食速度を検討す
る場合、比較的長時間塗膜に高電圧が印加されることに
なり、塗膜損傷の恐れもある。

本発明では、カレントインタラプタ−法を適用すること
記より、塗膜インピーダンスの測定、およびその塗膜イ
ンピーダンスを分離除去することにより塗膜下の腐食速
度の測定を行った。すなわち、一般に塗装鋼板の等価回
路として、溶液の純抵抗、塗膜の容量および抵抗、塗膜
上金属界面の容量（二重層容量）および抵抗がそれぞれ
直列回路を形成していると考えられる。

そこで塗膜の時定数と下地鋼板の時定数が著しく異なる
場合には、等価回路の構成成分である塗膜の分極、下地
鋼板の分極、溶液の純抵抗は分離が可能になる。この点
を利用して、食塩水溶液中における塗装鋼板の分極特性
を測定し、これによって塗装鋼板の腐食速度を求めるこ
とにより、塗膜下腐食の測定を行った。

カレントインタラプタ−法とは、定電流電解における電
流に印加、切断時の分極過渡現象に基づくものである。

たとえば塗装鋼板をその適用の対象とすることができる
。塗装鋼板の等価回路を簡略化して第１２図に示した。

ここでＲは純抵抗で、この場合溶液抵抗がこれに相当す
る。塗膜に相当するインピーダンスがＣｔ、Ｒｔで表わ
され、金属界面のインピーダンスＣ１１ｔ＋Ｒ＊と直列
回路を形成しているとして、その結果時定数に顕著な差
異が存在すれば、それぞれの分極現象を分離することが
可能になる。一般には溶液抵抗は数十オーム以下であり
、また塗膜回路では容量が約１０−９〜１０−”Ｆ、抵
抗が約１０６〜１０’Ωであるから、時定数は容量と抵
抗の積の関係から約１ｍ５ｅｃ程度となる。金属界面の
インピーダンスは容量が約１０−’Ｆ、分極抵抗が１０
’Ω程度であるとすれば、時定数は約１０ｓｅｃ程度と
なる。塗膜の時定数が１ｍ５ｅｃ程度であるのに対し、
金属界面の時定数は１０ｓｅｃであり、これらの間には
顕著な差がみられ、その結果、両者を分離しておのおの
を検討することができる。

ここで、第１２図に示すように、塗膜のインピーダンス
を単一のＣ，Ｒ素子で示すと、定電流印加の際の分極現
象は次式であられされる。

ｉ＝Ｌ＋ｉｃ　＝Ｖ／Ｒ＋Ｃ（ｄｖ／ｄｔ）従ってＶ＝ｉＲ（１−ｅ−”で）（ｚ＝　ＣＲ）　　　　　（
１）また電流切断時の電位減衰はＶ　＝　１Ｒｅ−”で従ってｌｏｇ　Ｖ　＝ｌｏｇ　ｉＲ−ｔ／２．３ｔ　　　（２
）となる。これをグラフで表わせば第１３図に示すよう
になり、これから時定数τと容量Ｃ１抵抗Ｒを求めるこ
とができる。

塗膜下金属の素地面では、定電流印加時に浸漬液を介し
て電極反応、すなわち腐食反応がおこる。いまＯｚ　＋
　ｎｅ”　Ｒｅａなる酸化還元系の電極反応の電位と電
流の関係は、電極表面上の反応種の濃度が、沖合濃度と
平衡になっている時、ファラデー電流ｉｔはｉｔ　＝ｉｏ［ｅｘｐ（ａｎＦｙ）／ＲＴ）−ｅｘｐ（
（１−ａ）　ｎＦｒ）／ＲＴ））であられされる。ここ
で、１０は交換電流密度、αは遷移係数、ｎは反応電子
数、Ｆはファラデ一定数、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度
、ηは過電圧である。

ただし式（３）は電解開始直後とか、電子移動反応抵抗
がきわめて大きい場合に適用できるもので、一般には電
解が進むにつれて、電極界面に反応種の濃度勾配ができ
るので電流と電位の関係はＬ　　＝ｉｏ［（Ｃｏ’／Ｃｏ）ｅｘｐ（ａ　ｎＦｙ＋
　／ＲＴ）−（ＣＩｌ／ＣＲ）ｅｘｐ（（１−ａ　）ｎ
Ｆη／ＲＴ））　　（４）であられされる。ここでＧｏ
、　Ｃ＋＋は電極面上のＯＸおよびＲｏＩｌの濃度であ
る。本発明においては、低電流密度を短時間印加するこ
とにより、電極界面の反応種の濃度勾配の発生を極力除
去したこと、また式の単純化をはかり、その取り扱いを
容易にする意図から、式（３）をもって論じることにし
た。

この電極系を電気的に等価な回路におき換えると第１４
図のようになる。この場合の反応抵抗Ｒ０は反応速度に
反比例し、塗膜下での低腐食反応速度の場合の腐食電流
密度１ｃｏｒｒを１０−’ＡとするとＲｏは約１０６Ω
程度となる。またＣ、、ｔは通常１０−’Ｆ程度である
。これから時定数は１０ｓｅｃ程度となって、塗膜の時
定数との差が大きいため、明瞭に分離できることになる
。

定電流印加の際ｉ　＝　Ｃａｔ（ｄｙ＋／ｄｔ）＋　ｔｏ　［ｅｘｐ（
ａｎＦｙ）／ＲＴ）−ｅｘｐ（（１−ａ）　　ｎＦｙ＋
／ＲＴ）］　　　　　　（５）ｉ）　　ｎＦη／ＲＴ　
（１のとき　（η≦１０ｍＶ）式（５）の指数関数を展
開して近似すると、０〈α〈１であるからｉ＝　Ｃｌ１ｔ　（ｄη／ｄｔ）＋　ｔｏ　［（１÷（
ａ　ｎＦη／ＲＴ）１１−　（１−ａ）　ｎＦ／ＲＴ）
］＝　Ｃ，ｔ（ｄη／ｄｔ）÷１ｏｎＦｙ＋　／ＲＴ　　
　　　（６）式（６）の微分方程式を解いてｎ　　＝（ｉ／１ｏ）（ＲＴ／ｎＦ）（１−ｅｘｐ（−
ｔ／ｚ））　　（７）ここに　て＝Ｃａ、ＲＴ／ｎＦｉ
ｏ＝　ＣＲ−（８）Ｒ−＝　ＲＴ／ｎＦｉｏ　　　　　
　　　　　（９）ｉ０＝　ＲＴ／Ｒ，ｎＦ　　　　　　
　　　（１０）Ｃａｔ　”τ／Ｒ，（１１）ｔが非常に小さい場合は１１１ｔに比してＬ　ｔは無視
できるのでｉ　＝Ｃａｔ　［ｄη／ａｔｌ　ｃ＋＋５　　　　　（
１２）また式（７）は式（２）と全く同様に取扱うこと
ができるので第１３図のグラフからτ、Ｒｓ＋Ｃａｔが
求まりＲＴ／ｎＦが既知であれば五〇すなわち腐食速度
も求まる。

ｉｆ）　　ｎＦｙ＋　／ＲＴ　）　１のときアノード分
極の場合はカソード電流が無視できるのでｉ　　＝Ｃａｔ　　（ｄη／ｄｔ）　　＋　ｔｏ　ｅｘ
ｐ（ａｎＦｙ＋／ＲＴ）　　（１３）電流切断の際の減
衰時はＬａｔ＝−１１１・０とおけるのでＣａｔ　　（ｄｙ＋　／ｄｔ）＝　−ｉｎ　ｅｘｐ（ａ
ｎＦｙ＋　／ＲＴ）この微分方程式を解くとｔ　＝　（ＣＲＴ／　ｉｏａ　ｎＦ）ｅｘｐ　（−ａ　
ｎＦｙ＋　／ＲＴ）　　（１４）従ってとなり、第１５図のη−１ｏｇ　ｔの関係から、ターフ
エル係数が求まる。

得られたターフエル係数と分極抵抗Ｒ０とから、スター
ンの式（１７）より腐食速度が求まる。

１ｃａｒｒ　＝ｂａ・ｂｅ／２．３Ｒ＠（ｂａ＋ｂｃ）
　　　　　　（１６）ただし式（１６）はη＜１０ｍＶ
の範囲で成立する。

ここに　ｂ、＝２．３ＲＴ／ａｎＦ　　　　　　　　（
１７）従って、前述のように分極抵抗Ｒ０を求めること
によって、塗装鋼板における塗膜下の腐食を測定するこ
とができる。

そこで、このような原理に基づいた塗膜下腐食測定装置
の実施例について説明する。第１図は本発明の塗膜下腐
食測定装置の一実施例を示すブロック図である。

第１図において、１は装置の全体動作を制御するＣＰＵ
　（中央処理装置）である。ＣＰＵＩは、ＲＯＭ２に格
納された制御プログラムに従って、塗膜下腐食を測定す
るためのシーケンス制御を行う。また、ＣＰＵ　１は詳
しく後述するように、定電流パルスの適正値の検索、自
然電位の打消し制御などを行う。ＣＰＵ　１には、ＲＯ
Ｍ２のほかにワーク用のＲＡＭ３、充電時間やサンプリ
ング間隔設定用の割込タイマー４、パラレルボート５、
シリアルボート６が接続されている。なお、ＣＰＵＩは
シリアルボート６を介してパーソナルコンピュータ（以
下、パソコンと略す）７に接続されている。パソコン７
は、後述するように測定結果得られたデータを用いて所
定の解析処理を行うことで、分極抵抗、塗膜抵抗、分極
容量、塗膜容量を出力する。この出力結果から、前述し
たように塗膜下腐食の速度が得られる。

８は内部に腐食反応用の水溶液を充填した測定セルであ
って、測定試料である塗装鋼板の表面に固定されている
。この測定セル８の具体的構成については、詳しく後述
する。また、９は測定セル８の対極電極Ｃに微小定電流
パルスを供給する定電流パルス発生回路である。定電流
パルス発生回路９としては、最小で２０ｐＡの定電流パ
ルスを生成する機能を備え、しかもその電流値はＣＰＵ
　１の指令に基づいて、切換えられるようになっている
。この場合、切換リレー１１で電流レンジ１０を切換え
ることで、電流値のステップが切換えられ、またＤ／Ａ
変換器１３に電流値をセットすることで、微調整を行え
るようになっている。定電流パルス発生回路９と測定セ
ル８の対極電極Ｃの間には、リレー１２が接続されてお
り、ＣＰＵＩの指令によりオン、オフが制御される。ま
た、１３はＤ／Ａ変換器であって、前述のように定電流
パルスの電流設定に用いられる。この場合、ＣＰＵ１は
、デジタル値で電流値をセットし、Ｄ／Ａ変換器１３は
それをアナログ値に変換して定電流パルス発生回路９へ
送る。これにより、定電流パルス発生回路９は、そのと
きの電流レンジ及びＤ／Ａ変換器１３にセットされた値
に従って、定電流パルスを生成する。

１５は測定セル８の照合電極Ｒから出力される電位を測
定するエレクトロメータである。エレクトロメータ１５
は、後述するように測定試料への定電流パルスの通電後
に、所定のサンプリング周期で出力電位を測定し、測定
結果を絶縁部１６を介してＡ／Ｄ変換器１７へ出力する
。Ａ／Ｄ変換器１７は、測定値をアナログ値からデジタ
ル値に変換するもので、測定結果はＣＰＵＩの指示によ
ってＲＡＭ３に記憶される。なお、ＲＡＭ３の測定デー
タはパソコン７へ転送され、所定の解析処理が行われる
。自然電位打消回路１８は、測定セル８の照合電極Ｒか
ら出力される自然電位、即ち定電流パルスの無印加状態
で出力される自然電位を打消すための回路である。自然
電位は、電気化学平衡状態で発生する微小電位で、エレ
クトロメータ１５で測定され、Ａ／Ｄ変換器１７へ送ら
れる。ＣＰＵ１は、測定された自然電位を打消すべく、
これと絶対値が同じで極性が逆の電位なり／Ａ変換器１
９へ出力する。これにより、自然電位打消回路１８は、
指示された電位を発生し、Ａ／Ｄ変換器１７に与えるこ
とで自然電位を相殺する。なお、絶縁回路１４．１６は
ノイズを防止するため、入力側と出力側のグランドを分
けるための絶縁用回路である。

第２図に測定セル８の具体的構成を示す。測定セル８は
、ガラスをその素材とし、円筒状の本体セル２１に２本
の円筒状分岐セル２２．２３が一体に形成された構造で
ある。第２図は、測定セル８の下部の取付部２４を測定
試料である塗装鋼板の表面にパツキン２５を介して取付
けた状態を示している。この取付に当っては、図示しな
い固定器具を用いて測定セル８を塗装鋼板上に固定して
いる。なお、２６は測定対象である塗装鋼板の鋼板部分
を示し、また２７はその表面に塗布された塗膜である。

測定セル８内には、浸漬液２８が充填され、また本体セ
ル２１内には飽和甘木電極２９が、分岐セル２３内には
白金電極３０がそれぞれ挿入されている。第１図で示し
た測定セル８の対極電極Ｃは、白金電極３０に対応し、
照合電極Ｒは飽和甘木電極２９に対応する。また、試料
電極Ｗは第２図の金属鋼板２６、塗膜２７に対応する。

なお、本実施例では試料としてエメリーベーパーでＮｏ
、６００まで研磨した軟鋼板（ＪＩＳ　Ｇ　３１４１）
をキシレンで脱脂し、乾燥の後塗装を施したものを使用
した。また、測定電極面積を１２．６ｃｍ”とし、浸漬
液は３ｗｔ％食塩水溶液を用いた。

次に、本実施例の塗膜下腐食の具体的測定動作について
説明する。初めに、塗膜下腐食を測定するための全体的
な測定シーケンスを第３図のフローチャートを参照しな
がら説明する。なお、測定の前に既に測定セル８は測定
試料に固定されているものとする。

第３図において、ＣＰＵ１は測定が指令されると、まず
Ｓ（ステップ）３１で自然電位を検出し、検出結果に応
じて自然電位の打消しを行う。

次に、ＣＰＵＩはＳ３２で試料へ供給する定電流の適正
値を検索し、Ｓ３３で検索結果得られたー電流を試料へ
供給する。この電流検索は、試料の抵抗に幅があるため
、試料の抵抗値に応じて最適電流を検索するものである
。最適電流を所定時間供給すると、Ｓ３４で電流供給を
停止し、Ｓ３５で試料の放電電位をサンプリングする。

そして、８３６で得られた測定データを用いて所定のグ
ラフを作図し、Ｓ３７でその作図処理と平行してそのデ
ータを解析し、解析結果得られた計算値を表示する。な
お、ＣＰＵＩは測定データをパソコン７へ転送し、パソ
コン７側でグラフの作図処理及び解析処理を行い、解析
結果得られた分極抵抗、塗膜抵抗などの数値を表示する
。

次に、前述した８３１〜Ｓ３７の各々の具体的動作につ
いて説明する。最初に自然電位検出動作を第４図に示す
フローチャートを用いて説明する。

自然電位を検出するに当り、ＣＰＵＩはＳ４１でリレー
１２をオフして定電流パルスの無印加状態とし、Ｓ４２
でＤ／Ａ変換器１３の電流値をゼロにセットする０次い
で、Ｓ４３で自然電位打消し用のＤ／Ａ変換器１９の電
圧値をゼロにセットする。この後、ＣＰＵ１はＳ４４で
エレクトロメータ１５で測定された自然電位をＡ／Ｄ変
換器１７から読出し、その電位が安定するまで待つ。電
位が安定したらＣＰＵ１はＳ４５で約１００ｍ５の間隔
でＡ／Ｄ変換器１７から１００回読込み、その値を積算
する。Ｓ４６では、ＣＰＵ１は積算値を平均化したデー
タをＤ／Ａ変換器１９にセットし、自然電位打消回路１
８に与えることで、自然電位を打消す。

この自然電位の打消処理が終了したら、前述の適正印加
電流検索処理へ移行する。第５図はその具体的処理を示
すフローチャートである。

第５図において、ＣＰＵＩは、まずＳ５１でリレー１２
をオンし、Ｓ５２で定電流パルス設定用の切換リレー１
１を最小レンジにセットする。次いでＣＰＵ１はＳ５３
でＤ／Ａ変換器１３に出力ゼロをセットして定電流パル
スの電流値をゼロとする。本実施例では、定電流の電流
値は、最小レンジが１００ＰＡで、最大レンジが１００
ｍＡであり、また各レンジの電流値をＤ／Ａ変換器１３
に振幅値をセットすることで、微調整を行うようになっ
ている。振幅値としては、０，２０，５０゜１００％で
あり、各レンジにこの値を掛けた値が電流値としてセッ
トされる。従って、５５３ではＤ／Ａ変換器１３にゼロ
をセットしたので、定電流パルスの電流値はゼロである
。

Ｓ５４では、ＣＰＵＩはこの電流ゼロの状態でＡ／Ｄ変
換器１７の値を読込み、オフセット値を検出する。この
場合、オフセット値は第１図に示すようにＡ／Ｄ変換器
１７のｃｈ２の電位であり、定電流値をゼロにしたとき
の打消電圧の微小変化電位をオフセット値としたもので
ある。次に、ＣＰＴＪＩはＳ５５でＤ／Ａ変換器１３に
振幅値２０％をセットし、この設定電流（２０ＰＡ）を
測定試料へ通電する。５５６ではこのときのＡ／Ｄ変換
器１７のｃｈ２の値を読込み、その値を２とする。

そして、５５７Ｔ得られた２が１５ｆｌｌ■≦ｚ≦４５
ｍＶの範囲にあるかを判定し、この条件を満足していれ
ば、先に設定した２０ＰＡを適正電流値と判断する。合
格条件を満足していなければ、ここで電流値を再度設定
し、再びＳ５６へ戻る。例えば、Ｚ≦２ｍＶであれば、
電流レンジを１００ＰＡから１ｎＡに切換え、再度２の
値を読込む。また、２≦２ｍＶ以外のときは、振幅値を
２０％から５０％に切換え、そのときのＺの値を再度検
出する。このように、Ｓ５５〜５７の処理を繰返し行い
、合格条件を満足した電流値を適正電流値とする。

適正電流値が決定したら、第６図に示す電流供給フロー
を実行する。まず、Ｓ６１でＣＰＵ　１は得られた適正
電流を３０秒間試料へ供給し、Ｓ６２で２５秒経過した
時点でＡ／Ｄ変換器１７の値（ｃｈｉ）の読込みを開始
する。但し、この電位からオフセット電位を減算した値
を充電電位とする。また、Ｓ６３で得られた結果が１５
ｍＶ以下、４５ｍＶ以上であったときは、再び第５図の
適正印加電流検索フローに戻り、電流値を再検索する。

Ｓ６４では、充電開始から２５秒〜３０秒までの電位を
１００＋＋＋ｓのインターバルで測定する。また、ノイ
ズの影響を避けるため、平均値を算出し、それを飽和電
位すとする。この飽和電位すはＲＡＭ３に記憶し、後の
解析処理で使用する。

次に、このように充電された試料を放電させ、第７図に
示す放電電位のサンプリングを実行する。

まず、ＣＰＵ１はＳ７１で、Ｄ　／　Ａ変換器１３にゼ
ロをセットし、試料への電流供給を停止する。

この電流停止処理は、通電開始から３０秒後に行われる
。通電を停止すると、ＣＰＵ１はＳ７２で直ちにサンプ
リングを開始し、Ａ／Ｄ変換器１７の値（ｃｈＬ）を１
ｍｓ間隔で５００回読込む。５００回のサンプリングが
終了すると、Ｓ７３でそれに引続き指定間隔で５００回
Ａ／Ｄ変換器１７の値を読込む。即ち、Ｓ７２のサンプ
リングを終了したときは、既に緩やかな放電領域に入っ
ているので、１ｍｓ間隔でサンプリングする必要はない
。そこで、Ｓ７３ではサンプリング間隔を２ｍｓ以上の
指定間隔で測定し、無駄な測定を避けようというわけで
ある。指定間隔としては、予めＲＡＭ３に記憶され、Ｃ
ＰＵＩはその指示に従ってサンプリングを実行する。ま
た、Ｓ？２．７３で測定されたデータは、ＲＡＭ３に記
憶される。測定が終了すると、ＣＰＵＩはＳ７４でＲＡ
Ｍ３の測定データをバソコンン７へ送信する。なお、本
実施例では、指定間隔として２，５，１０，２０，５０
゜１００．２００，５００＋ｎｓの中から１つを選択す
るようになっている。

測定データを受けとったパソコン７は、第７図に示すよ
うに、作図処理を実行する。

作図処理としては、Ｓ８１に示す如（、横軸はサンプリ
ング回数、縦軸はそのサンプリング毎の電位とし、また
この電位をリニアスケールとログスケールでそれぞれ作
図する。この場合、Ｓ８２に示すように、最初に作図さ
れるグラフは指定間隔で測定したグラフ、二番目に作図
されるグラフは１ｍｓ間隔で測定したグラフである。

第９図にグラフの一例を示す。第９図では、ログスケー
ル、リニアスケールの両方のグラフを示しており、また
試料への充電カーブも示している。更に、放電特性とし
ては、サンプリング間隔が１ｍｓでは試料の塗膜抵抗が
大きいため、はぼフラットになる。また、サンプリング
間隔が指定された間隔（第９図では１００ｍ５）では、
ログスケールでみると直線的に変化し、リニアスケール
では指数関数的に変化することがわかる。

第１０図にパソコン７の解析処理のフローチャートを示
す。本実施例では、この解析に当っては第１１図に示す
回路を測定対象である塗装鋼板の電気的等価回路とした
。そして、この等価回路を構成する分極抵抗Ｒｐｔ塗膜
抵抗Ｒ２、分極容量（二重層容量）Ｃ，、塗膜容量Ｃ２
をそれぞれ解析対象とした。以下、その解析処理の具体
的内容について説明する。

第１０図において、まず５１０１で前述の指定サンプリ
ング間隔が適正であったかどうかの確認を行う。即ち、
測定回数Ｘ、測定電位をｙとした場合、本実施例では次
式の条件を満足したときに指定サンプリング間隔が適正
であったと判断する。

ｙ　＞　−３ｍＶ　／　１５０回Ｘ　ｘ　＋　４ｍＶ但
し、０≦ｘ＜２００とする。この条件を満足しない場合
は、サンプリング間隔が長ずざるので、サンプリング間
隔を１ステップ短か（設定する。

そして、再び試料を充電し、再設定した間隔でサンプリ
ングを行う。また、もしｘ＞２５０で、ｙ＞１５ｍＶで
あった場合は、サンプリング間隔が短すぎるので、サン
プリング間隔を１ステップ長く設定し、再測定を行う。

第９図にＡとして示す直線は、前述のｙの直線を示した
もので、直線Ａより内側の斜線で示す領域は不合格領域
である。

指定サンプリング間隔が合格すると、５１０２へ進み、
指定サンプリング間隔の測定で得られたデータを用いて
解析処理を実行する。即ち、最小２乗法により傾きに１
と交点電位ａを算出する。

電位ｙと傾きに１、交点電位ａの関係は、次式で表わさ
れる。

ｙ＝に１＃Ｘ＋ａ但し、Ｘは測定回数で、１００≦Ｘ≦２００である。な
お、交点電位ａは分極電位に相当する電位である。第９
図では、このｙの直線なりとして示し、また交点電位ａ
も図中に示している。

５１０３では、得られた交点電位ａを用いて分極抵抗Ｒ
ｐを算出する。分極抵抗Ｒ２は、次式で得られる。

Ｒｐ　＝　ａ　／　Ｉ但し、■は充電時の印加電流（定電流）であり、ＲＡＭ
３に記憶されている。次に、５１０４で塗膜抵抗Ｒ，を
算出する。塗膜抵抗Ｒ，は、次式で得られる。

Ｒｔ＝ｉｂａ）／Ｉ但し、ｂは第６図で説明したように、試料を充電したと
きの飽和電位であり、同様にＲＡＭ３に記憶されている
。

５１０５では、先に得られた傾きに１を用いて試料の時
定数ＴＣ１を算出する。時定数ＴＣＩは、次式で表わさ
れる。

ＴＣ１＝　　（１／Ｋｌ）ＬｏＬｏｅＸｔｓ但し、ｔｓ
はサンプリング間隔である。

ＴＣＩが算出されると、８１０６で分極容量ＣＰを算出
する。分極容量ＣＰは次式で得られる。

Ｃ，＝ＴＣ１／Ｒ。

この処理が終了すると、１ｍｓ間隔でサンプリングした
データを用いて塗膜容量Ｃｔを求める処理を行う。まず
、５１０７で分極電位Ｖ、を次式を用いて演算する。

ｔ ■、　＝　Ｒｐ’Ｉ’ｅ　Ｒｐ、Ｃｐ次に、５１０８で１ｍｓ間隔でサンプリングしたデータ
Ｖ。から分極電位■２を減算することで、分離電位を求
める。

分離電位＝Ｖ、−Ｖ。

５１０９では、この分離電位を用いて最小２乗法により
傾きに２と交点電位Ｃを算出する。電＼位ｙと傾きに２、交点電位Ｃの関係は、次式で表わされ
る。

ｙ＝に２・ｘ＋Ｃ但し、本例では測定回数Ｘは、１≦Ｘ≦５０とした。５
ｉｌｏでは、得られたに２から次式によって時定数ＴＣ
２を算出する。

ＴＣ２＝−（１／に２）ＬＯｇ＋ｏｅＸｔＳ但し、ｔｓ
はサンプリング間隔で、ここでは１ｍｓである。

また、５１１１で時定数ＴＣ２により次式を用いて塗膜
容量Ｃ１を算出する。

Ｃｔ　＝　Ｔ　Ｃ２／　Ｒを以上の解析処置によって、分極抵抗Ｒｐ、塗膜抵抗Ｒｆ
、分極容量ＣＰ、塗膜容量Ｃｔが全て算出される。この
後、５１１２で得られた各数値をＣＲＴデイスプレィな
どの表示装置で表示して全ての処理を終了する。

本実施例にあっては、得られた分極抵抗にょって、前述
のように塗装鋼板における塗膜下の腐食速度を推測する
ことができる。また、塗膜抵抗は塗膜自身の抵抗を表わ
すので、塗膜の健全度を知ることができる。更に、分極
容量について詳しく言えば、電極と電解質との接触界面
に存在するところの１０１程度の層の容量に相当し、そ
の層の両側では電極電位に相当する電位差がある。そし
て、その層は電極と電解質特有な電気容量を有するため
、分極容量が分かれば塗膜下電極界面の特性を知ること
ができる。また、塗膜容量は塗膜中の水分の割合に関係
する情報であって、塗膜の吸水のし易さ、塗膜を介して
の腐食のし易さが分かり、塗膜の特性を知る上で重要な
ファクターとなる。このように実施例にあっては、測定
データを解析し、塗装鋼板の電気的等価回路の構成要素
である分極抵抗、塗膜抵抗及び分極容量、塗膜容量を算
出したので、塗膜及び塗膜下の現在の状態がどのような
状態であるかを総合的に評価することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、塗膜下腐食を示す
情報を正確かつ短時間で自動的に測定でき、しかも試料
を損傷することなく、安全に測定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の塗膜下腐食測定装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は測定セルの具体例を示す縦断面図
、第３図は前記実施例の全体的な測定動作を示すフロー
チャート、第４図は自然電位の検出動作を示すフローチ
ャート、第５図は適正印加電流の検索動作を示すフロー
チャート、第６図は試料への電流印加動作を示すフロー
チャート、第７図は放電電位の測定動作を示すフローチ
ャート、第８図は作図処理を示すフローチャート、第９
図はその作図処理で得られたグラフの一例を示す説明図
、第１０図は解析処理を示すフローチャート、第１１図
は試料の等価回路を示す回路図、第１２図、第１３図、
第１４図及び第１５図は本発明の詳細な説明するための
図である。１：ＣＰＵ　　　　　　　　　　　２：ＲＯＭ３　　：
　　ＲＡＭ７；パーソナルコンピュータ８：測定セル９：定電流パルス発生回路１３　：　Ｄ／Ａ変換器１５：エレクトロメータ１７　：　Ａ／Ｄ変換器　　２６：金属鋼板２７：塗膜
　　　　　　２８：浸漬液２９：飽和甘大電極　　３０：白金電極。代理人　弁理士　　山　下　積　平（外１名）第３図第４図第５図第６図第１１０図第１１図第１２図第１３図！＋ｍｅ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）塗膜が形成された測定試料の表面に取付けられ該
測定試料を電解液で浸漬する測定セルと、この電解液で
浸漬された試料に定電流を供給する手段と、この定電流
を所定時間供給した後、前記試料の放電電位を測定する
手段と、この測定手段で得られたデータを解析し、塗膜
下腐食を示す情報を算出する手段とを有することを特徴
とする塗膜下腐食測定装置。
（２）前記定電流供給手段は、電流値が試料の抵抗値に
応じて適正値に設定することを特徴とする請求項１項記
載の塗膜下腐食測定装置。
（３）前記測定手段は、前記放電電位を初めの所定期間
は予め定めた間隔でサンプリングし、後の所定期間は前
記サンプリング期間よりも長い間隔でサンプリングする
ことを特徴とする請求項１項記載の塗膜下腐食測定装置
。
（４）前記後のサンプリング期間が、所定の条件を満た
すよう変更されることを特徴とする請求項３項記載の塗
膜下腐食測定装置。
（５）前記解析手段が、前記測定手段でサンプリングさ
れたデータを用いて最小２乗法により放電特性の傾きと
交点電位を算出し、この結果と前記定電流の電流値から
分極抵抗を算出することを特徴とする請求項１項記載の
塗膜下腐食測定装置。
（６）前記解析手段が、前記傾きと定電流の電流値及び
試料の定電流供給時の飽和電位から塗膜抵抗を算出する
ことを特徴とする請求項１項記載の塗膜下腐食測定装置
。
（７）前記解析手段が、前記傾きを用いて試料の時定数
を算出し、その時定数と前記分極抵抗から分極容量を算
出することを特徴とする請求項１項記載の塗膜下腐食測
定装置。
（８）前記解析手段が、前記測定手段のサンプリングデ
ータから、前記分極抵抗及び分極容量により算出した分
極電位を減算して電位を分離し、このデータを用いて最
小２乗法により放電特性の傾きを算出し、更にこの傾き
で得られた時定数と前記塗膜抵抗から塗膜容量を算出す
ることを特徴とする請求項１項記載の塗膜下腐食測定装
置。