JPH0894525A - 耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方法および評価装置 - Google Patents

耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方法および評価装置

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JPH0894525A
JPH0894525A JP22991594A JP22991594A JPH0894525A JP H0894525 A JPH0894525 A JP H0894525A JP 22991594 A JP22991594 A JP 22991594A JP 22991594 A JP22991594 A JP 22991594A JP H0894525 A JPH0894525 A JP H0894525A
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JP
Japan
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corrosion
inhibiting effect
amount
calibration curve
measured
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JP22991594A
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English (en)
Inventor
Kyoji Matsuda
恭司 松田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐蝕被膜の腐蝕抑制効果を非破壊的に短時間
で評価し得る方法と装置を提供する。 【構成】 耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方法は、標準
耐蝕被膜に関するラマンシフト量とその標準耐蝕被膜の
腐蝕抑制効果の大きさとの関係を表わす検量線を作成
し、被測定耐蝕被膜に関するラマンシフト量を測定して
その検量線と比較することにより、被測定被膜の腐蝕抑
制効果の大きさを非破壊的に短時間で求めることを特徴
としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐蝕被膜の腐蝕抑制効果
を評価する方法と装置に関し、特に、試料を実際の腐蝕
環境下にさらすことなく非破壊的に腐蝕抑制効果を評価
し得る方法と装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近では、ステンレス鋼の腐蝕抑制効果
の向上のために、予めMnCr2 4,Cr2 3 ,N
iCr2 4 ,Ti2 3 などの酸化被膜をステンレス
鋼の表面に生成させる方法が用いられている。ここで、
ステンレス鋼の主要な合金元素は周知のようにCrとN
iであるが、MnやTiを含む酸化物の被膜が形成され
るステンレス鋼はもちろん少量のMnやTiをも含むも
のである。
【0003】従来、耐蝕被膜の腐蝕抑制効果を評価する
場合、耐蝕被膜処理された試料を実際に使用される腐蝕
環境下に長期間にわたってさらして腐蝕させた後に試料
の重量変化を測定し、その耐蝕被膜処理が施されていな
い場合に対してどれだけ重量変化が抑制されているかに
よって腐蝕抑制効果が評価されている。
【0004】たとえば、防食技術第39巻(1990)
第254−262頁に掲載されている「各種酸化被膜処
理したSUS304Lステンレス鋼の被膜構造と高温純
水中の耐蝕性」という題名の論文においては、被測定物
を高温水浸漬試験した場合の被測定物の重量変化から腐
蝕抑制効果を評価している例が報告されている。その報
告において、溶出金属量は次式(1)に従って計算され
ている。
【0005】 WS =W2 −W3 +α{(W3 −W4 )−(W2 −W1 )}…(1) ここで、WS は溶出金属量、W1 は酸化処理前の試験片
重量、W2 は酸化処理後の試験片重量、W3 は浸漬試験
後の試験片重量、W4 は浸漬試験後さらに脱スケール処
理した後の試験片重量、そしてαは酸化物構成元素重量
に対する酸素の重量比を示す定数である(金属元素をM
で表せば、酸化物M3 4 に関してはα=O4 /M3
4 ≒0.28であり、酸化物M2 3 に関してはα=O
3 /M2 3 ≒0.30である)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
技術による耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方法において
は、被測定物を実際の腐蝕環境下に長期間さらした後に
その被測定物の重量変化を測定する必要がある。すなわ
ち、従来の技術による耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方
法においては、長期間の試験時間が必要とされ、また被
測定物は破壊されるので製品のすべてについて耐蝕性を
試験して評価することができず、被膜処理にむらがある
場合には限られた数のサンプルに基づく耐蝕性の評価が
正当な評価にならない場合もある。
【0007】このような従来の技術の課題に鑑み、本発
明は、被測定物を実際の腐蝕環境下にさらすことなく短
時間で非破壊的に耐蝕被膜の腐蝕抑制効果を評価し得る
方法と装置を提供することを目的としており、それらの
方法と装置は品質管理において好ましく利用し得るもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様によ
る耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方法は、腐蝕抑制効果
の大きさが既知の標準耐蝕被膜からの光散乱におけるラ
マンシフト量とその標準耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の大き
さとの関係を表わす検量線を作成し、被測定被膜からの
光散乱におけるラマンシフト量を測定して検量線と比較
し、それによって、被測定被膜の腐蝕抑制効果の大きさ
を短時間で非破壊的に求めることを特徴としている。
【0009】本発明のもう1つの態様による耐蝕被膜の
腐蝕抑制効果の評価装置は、耐蝕被膜に光を照射するた
めのレーザ光源と、耐蝕被膜からの光散乱におけるラマ
ンシフト量を測定するためのラマン分光光度計と、腐蝕
抑制効果の大きさが既知の標準耐蝕被膜に関するラマン
シフト量とその標準耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の大きさと
の関係を表わす検量線に対して被測定耐蝕被膜に関する
ラマンシフト量を比較することによって被測定耐蝕被膜
の腐蝕抑制効果の大きさを求めるための演算手段とを備
えていることを特徴としている。
【0010】
【作用】本発明による耐蝕被膜の腐蝕抑制効果を評価す
る方法と装置においては、被膜の緻密さに関する情報を
含むラマンシフト量と標準耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の大
きさとの関係を表わす検量線が作成され、その後に被測
定物のラマンシフト量を測定して検量線と比較するの
で、被測定物の耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の大きさが短時
間で非破壊的に求められ得る。
【0011】
【実施例】一般に、表面被膜の耐蝕性は、その被膜の緻
密の度合と密接な関係を有している。すなわち、表面被
膜が緻密であるほどその被膜の耐蝕性は優れている。こ
のとき、形成される表面被膜が緻密であればあるほど、
下地材料との結晶構造の相違や格子定数の相違によって
被膜が受ける応力Xが大きくなる。応力Xが生じている
とき、被膜の結晶格子定数が変化して原子間結合力が変
化するので、固有格子振動数が変化する。ここで、応力
Xが生じていない場合の被膜物質の固有格子振動数をω
(ラマンシフト量に対応)とし、その固有振動数ωの応
力変化に伴なうラマンシフト量変化をΔωで表せば、応
力Xとの関係は次式(2)で表される。
【0012】Δω/ω=−kX…(2) ここで、kは比例定数を表わす。
【0013】したがって、腐蝕抑制効果の大きさがわか
っている標準耐蝕被膜に関するΔω/ωを測定し、その
既知の腐蝕抑制効果とラマンシフト量の変化との関係を
表わす検量線を作成することができる。そして、被測定
耐蝕被膜に関するΔω/ωを測定してその検量線と比較
することによって、被測定耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の大
きさを評価することができる。
【0014】図1は、本発明の一実施例による耐蝕被膜
の腐蝕抑制効果を評価する装置を概略的なブロック図で
示している。図1の評価装置は、レーザ発振器10とレ
ーザラマン分光光度計11を備えている。レーザラマン
分光光度計11は、分光器11aと光検出器11bを含
んでいる。レーザ発振器10とたとえば円管状の試料1
2との間には集光ミラー13が所定の位置に配置されて
おり、試料12は駆動機構14によって支持されて駆動
される。駆動機構14は、中央制御装置17によって制
御され、レーザラマン分光光度計11と連動させられ
る。
【0015】図1に示されているような評価装置におい
ては、レーザ発振器10から試料12に照射されるレー
ザ光15は、試料12の表面でラマン散乱を生じさせ
る。このラマン散乱によって生じた散乱光16は、ミラ
ー13によってレーザラマン分光光度計11の分光器1
1aに集められる。そして、演算手段を含む中央制御装
置17は、レーザラマン分光高度計11からの測定デー
タに基づいて演算処理を行なう。
【0016】図2は、腐蝕抑制効果の大きさが既知の標
準耐蝕被膜からの光散乱におけるラマンシフト量とその
標準耐蝕被膜の耐蝕抑制効果の大きさとの関係を表わす
検量線を図1の装置を用いて作成した一例を示すグラフ
である。すなわち、このグラフの横軸はラマンシフト量
の変化Δω/ωを表わしている。縦軸は被膜処理の施さ
れていない試料を基準として比較した腐蝕抑制効果を表
しており、数値の小さい場合ほど腐蝕抑制効果が大きい
ことを意味している。そして、グラフ中の曲線2AはM
nCr2 4 の被膜に関する検量線を表わし、曲線2B
はCr2 3 の被膜に関する検量線を表している。
【0017】図2のグラフは、30%Cr,8%Feお
よび0.3%Mnを含むNi基合金を用いて求められ
た。そのNi基合金を真空中で700℃において熱処理
した場合、その合金上にMnCr2 4 とCr2 3
らなる被膜が形成される。熱処理中の真空度を変化させ
ることによって、被膜の緻密さが変化させられ得る。そ
のように形成されて種々の緻密さを有するそれぞれの被
膜のラマンスペクトルを測定して被膜構造を確認した後
に、MnCr2 4 の膜の場合はω=680cm -1付近
のラマンピークに注目し、Cr2 3 の被膜の場合はω
=550cm-1付近のラマンピークに注目してラマンシ
フト量の変化Δω/ωが図1の装置を用いて求められ
た。このとき、腐蝕抑制効果は高温純水中での2000
時間の腐蝕試験の後の試験片の重量変化で求められた。
すなわち、図2のグラフの縦軸は、被膜処理のされてい
ない試料の腐蝕試験後における溶出金属重量に対する被
膜処理された試料の溶出金属重量の割合を表している。
【0018】図2に示された検量線2Aと2Bからわか
るように、形成される被膜を構成する物質によって腐蝕
抑制効果が異なるので、被測定物の耐蝕被膜の腐蝕抑制
効果を正しく評価するためには、被測定物上に形成され
た被膜の物質を同定してそれに適した検量線を用いなけ
ればならない。
【0019】図3は種々の耐蝕被膜を有する種々の試料
についてのラマン散乱光強度測定の結果を示すグラフで
あり、表1はそれらの試料における腐蝕抑制効果の評価
を要約して示している。
【0020】
【表1】
【0021】図3と表1において、18.8%Cr,1
0.5%Niおよび1.5%Mnを含むオーステナイト
系ステンレス鋼SUS304L上に種々の条件下で酸化
被膜が形成された。すなわち、試料〜は、それぞれ
99.999%Ar,99.99%Ar,99.9%A
r,および99.5%Ar+0.5%O2 の雰囲気中で
1000℃において2分間の熱処理によって酸化被膜が
形成された。
【0022】図3は、これらの試料〜に関するラマ
ン散乱光強度の測定結果を示している。すなわち、図3
のグラフの横軸はラマンシフト量(cm-1)を表わし、
縦軸はラマン散乱光強度(任意単位)を表している。ま
た、グラフの上部に示されている下向きの矢印は、酸化
被膜がそれぞれMnCr2 4 ,Cr2 3 またはFe
Cr2 4 である場合に対応してラマン散乱光強度ピー
クが現れるべきラマンシフト位置を示している。
【0023】図3に示されているようなラマン散乱分光
分析の結果から、試料との表面には、表1に示され
ているようにMnCr2 4 の酸化被膜が形成されてお
り、試料とのいずれについてもラマンシフト量の変
化はΔω/ω=0.016である。このとき、図2の検
量線2Aから求められる腐蝕抑制効果は、試料との
いずれについても0.15である。他方、比較のために
高温純水中で2000時間の腐蝕試験後における試料の
重量変化から求められた腐蝕抑制効果は、試料につい
ては0.25であり、試料については0.21であっ
た。
【0024】同様に、試料の表面にはMnCr2 4
とCr2 2 の酸化被膜が形成されていることがラマン
散乱分光分析によって明らかにされた。このとき、イオ
ンマスマイクロアナライザー(IMMA)を用いた補助
的な分析結果によれば、MnCr2 4 の酸化膜が内側
の層として形成されており、Cr2 3 の酸化膜が外側
の層として形成されていることがわかった。この場合、
内側の層のほうが外側の層に比べて緻密であるので、図
2の検量線においてMnCr2 4 被膜に関するラマン
シフト量の変化Δω/ω=0.010と検量線2Aを用
いて腐蝕抑制効果が評価された。すなわち、ラマンシフ
ト量の変化から求められた試料における腐蝕抑制効果
は0.5であり、比較のために試料の重量変化から求め
られた試料における腐蝕抑制効果は0.6であった。
【0025】さらに、試料においては、Cr2 3
内側の被膜として形成されており、FeCr2 4 が外
側の被膜として形成されていることがわかった。内側の
被膜Cr2 3 に関するラマンシフト量の変化はΔω/
ω=0.003であり、図2の検量線2Bを用いた評価
による腐蝕抑制効果は1以上であり、比較のために試料
の重量変化から求められた腐蝕抑制効果も1以上であっ
た。
【0026】前述のように、腐蝕抑制効果はその数値が
小さいほど優れていることを意味し、ラマン散乱分光分
析から非破壊的に求められた腐蝕抑制効果の値は試料の
重量変化から求められた腐蝕抑制効果の値と極めて近似
した値を有していることが表1から理解されよう。すな
わち、本発明による耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方法
と評価装置においては、被測定試料についての腐蝕抑制
効果を短時間にかつ非破壊的に良好な精度で評価し得る
ことが理解されよう。このような腐蝕抑制効果の評価方
法と評価装置は、品質管理において好ましく利用し得る
ことも理解されよう。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、耐蝕被
膜の腐蝕抑制効果を非破壊的に短時間で評価し得る方法
と装置を提供することができ、これらの評価方法と評価
装置は品質管理において好ましく用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例において用いられ得る耐蝕被
膜の腐蝕抑制効果の評価装置を示す概略的なブロック図
である。
【図2】耐蝕被膜中の応力に基づくラマンシフト量の変
化Δω/ωと耐蝕被膜の腐蝕抑制効果との関係を規定す
る検量線を表わすグラフである。
【図3】種々の被測定試料に関するラマン散乱分光分析
の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
10 レーザ発振器 11 レーザラマン分光光度計 11a 分光器 11b 光検出器 12 試料 13 集光ミラー 14 駆動機構 15 レーザビーム 16 ラマン散乱光 17 演算手段を含む中央制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 腐蝕抑制効果の大きさが既知の標準耐蝕
    被膜からの光散乱におけるラマンシフト量と前記標準耐
    蝕被膜の腐蝕抑制効果の大きさとの関係を表わす検量線
    を作成し、 被測定被膜からの光散乱におけるラマンシフト量を測定
    して前記検量線と比較し、 それによって、前記被測定被膜の腐蝕抑制効果の大きさ
    を非破壊的に求めることを特徴とする耐蝕被膜の腐蝕抑
    制効果の評価方法。
  2. 【請求項2】 耐蝕被膜に光を照射するためのレーザ光
    源と、 前記耐蝕被膜からの光散乱におけるラマンシフト量を測
    定するためのラマン分光光度計と、 腐蝕抑制効果の大きさが既知の標準耐蝕被膜に関するラ
    マンシフト量と前記標準耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の大き
    さとの関係を表わす検量線に対して被測定被膜に関する
    ラマンシフト量を比較することによって前記被測定耐蝕
    被膜の腐蝕抑制効果の大きさを求めるための演算手段と
    を備えたことを特徴とする耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評
    価装置。
JP22991594A 1994-09-26 1994-09-26 耐蝕被膜の腐蝕抑制効果の評価方法および評価装置 Withdrawn JPH0894525A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6040191A (en) * 1996-06-13 2000-03-21 Grow; Ann E. Raman spectroscopic method for determining the ligand binding capacity of biologicals
JP2012052846A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Tohoku Univ 構造解析方法および構造解析システム
CN111122546A (zh) * 2020-01-02 2020-05-08 北京科技大学 一种缓蚀剂分子的定性、半定量检测方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6040191A (en) * 1996-06-13 2000-03-21 Grow; Ann E. Raman spectroscopic method for determining the ligand binding capacity of biologicals
JP2012052846A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Tohoku Univ 構造解析方法および構造解析システム
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Effective date: 20020115