JPH1090165A - 腐食環境モニタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】Ｘ線マイクロアナライザを用いるため、その場
で測定ができない上にコストが高い。さらに、環境測定
の対象機器で多数箇所で測定する場合、分析に時間がか
かる上に、コストが高い。また、対象機器の測定箇所の
真近で測定するにあたり、装置内に設置する場合、従来
のモニタリング装置ではサイズが大きく設置場所に制限
がある。 【解決手段】透明な基板上に膜厚を連続的または段階的
に変化させて形成した金属薄膜からなる腐食モニタリン
グ装置１で、被測定環境中に測定箇所の直近に所定期間
に渡り放置した後に、透明基板２を通して金属薄膜３を
観察し、金属と腐食生成物との色が違うことを利用し
て、金属薄膜３上に生成した腐食生成物の厚さを測定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は環境中の腐食性の評
価法に係わり、特に電子電気部品に影響を及ぼす大気環
境中に含有する微量の腐食性ガスによる腐食評価法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子電気装置の中には、管理された環境
に設置されて使用されているものも多いが、人の出入り
の多い場所で使用される場合には腐食性ガスが混入した
り、また湿度が制御されていない場合は結露したりす
る。この腐食性ガスや大気中の水分により機器部品の腐
食が進行し、これによる腐食信頼性の低下が問題となっ
ている。今後、電子電気装置の利用が一般家庭にまで拡
大していくことを考えれば、また機器部品が軽薄短小に
なれば、従来問題にならなかった腐食損傷でも、部品の
特性劣化や故障を発生させる可能性が増大する。

【０００３】特開昭63−305232 号公報に示されている
ように、環境雰囲気中に存在する腐食性ガスの種類と濃
度とを測定する方法として、銅，銀，アルミニウム，
鉄，５−２アロイの５種類の金属片を用い、腐食性ガス
濃度を調節できる槽に置き、生成した腐食生成物のＸ線
強度を測定し、腐食性ガス濃度と相関関係を示すＸ線マ
イクロアナライザの検量線を予め求めておき、被調査環
境雰囲気中にこの５種類の金属片を置いた後、腐食生成
物をＸ線マイクロアナライザを用いて腐食性ガス成分の
Ｘ線強度を求め、先の検量線と比較してガスの種類と濃
度を測定する雰囲気調査方法があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】５種類の金属片の腐食
生成物のＸ線強度からガスの種類と濃度を測定する方法
は、ガスの種類と濃度の測定にＸ線マイクロアナライザ
を用いるため、その場で測定ができない上にコストが高
いという問題がある。

【０００５】対象機器において、多数の箇所で測定する
場合、分析に時間がかかる上に、コストが高いという問
題がある。また、対象機器の測定箇所の真近で測定する
にあたり、装置内に設置する場合、従来のモニタリング
装置ではサイズが大きく設置場所に制限がある。

【０００６】本発明の目的は、被環境中の腐食性ガス濃
度をその場で簡便に測定することのできる腐食環境モニ
タリング装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、透明な基
板に膜厚を連続的または段階的に変化させて形成した金
属薄膜と生成される腐食生成物との色が違うことを利用
して、金属薄膜上に生成した腐食生成物の厚さを求める
ことにより解決することができる。

【０００８】さらに、腐食性環境中に腐食環境モニタリ
ング装置を一定の時間放置した場合の金属薄膜上の腐食
生成物の厚さの検量線を予め求めておき、実際に腐食環
境下に置いた腐食環境モニタリング装置の金属薄膜上に
形成された腐食生成物の厚さから腐食性ガスの濃度を知
ることもできる。

【０００９】金属薄膜は、初期において金属光沢を示し
ているが、表面に腐食生成物が形成されるに従い変色す
る。変色は皮膜が光の干渉により発色するものである。

【００１０】絶縁基板上に膜厚を段階的に変化させて形
成した金属薄膜を腐食性環境に放置した場合、薄い膜は
全てが腐食生成物に変化してしまうのに対し、厚い膜は
一部が腐食生成物で残りが金属という状態にある。例え
ばガラス等の透明基板上に前記薄膜を付けたものを、薄
膜の裏面の透明基板を通して薄膜を観察すると、薄膜の
厚さにより、薄い膜の部分では腐食生成物の色が、厚い
膜では元の金属の色が観察される。したがって、薄膜を
連続的または段階的に変化させて形成した金属薄膜にお
いて、透明基板側から観察した場合、金属色から腐食性
生物色に変わる箇所を検知することにより、被環境中で
の腐食生成物の生成速度を知ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施例を示
す図で、腐食環境モニタリング装置１は、透明基板２上
に膜厚を段階的に変化させて形成した厚さｔ１，ｔ２，
ｔ３，ｔ４，ｔ５の金属薄膜３（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ
４＜ｔ５）とからなる。金属薄膜は、被測定環境中で使
用されている材料を、接着，接合，蒸着，スパッタ，め
っき等の方法により形成する。また、特定のガスに反応
する金属を用いてその腐食量を求めることにより、図２
に示す予め作成した検量線から環境中のガス濃度を推定
することも可能である。例えば、大気腐食測定用として
銀を用いることで硫化水素ガス濃度を、アルミニウムを
用いることで塩素ガス濃度を推定することができる。図
３に示すように、金属薄膜は環境に曝されている側から
腐食が進行し、曝露期間１の状態では最も薄い厚さｔ１
の金属薄膜３は全て腐食生成物３′となり、それより厚
い厚さｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５の金属薄膜では曝露側は
腐食しているが、基板側の界面まで腐食は進行していな
い。したがって、透明基板を通して金属薄膜を観察する
と、厚さｔ１の金属薄膜のみが腐食生成物の色に変化し
ている。これより、この環境での腐食厚さはｔ１〜ｔ２
の間にあることがわかる。同様に曝露期間２の状態では
薄い厚さｔ１，ｔ２，ｔ３の金属薄膜３は全て腐食生成
物３′となり、それより厚い厚さｔ４，ｔ５の金属薄膜
では基板側の界面まで腐食は進行していない。したがっ
て、透明基板を通して金属薄膜を観察すると、厚さｔ
１，ｔ２，ｔ３の金属薄膜が腐食生成物の色に変化して
いる。これより、この環境での腐食厚さはｔ３〜ｔ４の
間にあることがわかる。金属薄膜の階段的な厚さ変化を
小さくしたり、薄膜の段数を増やすことにより、腐食生
成物の厚さを精度良く測定することができる。

【００１２】図４に本発明の他の実施例を示す。腐食環
境モニタリング装置１は、透明基板２上に膜厚を連続的
に変化させて形成した金属薄膜３とからなる。基板上に
膜厚を連続的に変化させた薄膜を形成するために、図５
に示すハルセル４を用いためっき装置を用いる。ハルセ
ル４は、カソード電極である導電性の透明基板２とアノ
ード電極５とがめっき液６中に平行に設けられていな
い。そのため、電源７による一定の供給電流に対してカ
ソード電流密度は、カソードとアノードの距離に反比例
する。めっき厚さはカソード電流密度に比例するため、
カソードとアノードとの距離が狭いほうがめっき厚さは
厚くなる。図６に示すように、金属薄膜は環境に曝露さ
れている側から一様に腐食が進行し、連続的に変化して
いる金属薄膜３の薄いほうから腐食生成物３′になる。
腐食生成物より厚い領域の金属薄膜では暴露側は腐食し
ているが、基板側の界面まで腐食は進行していない。し
たがって、透明基板を通して金属薄膜を観察すると、金
属薄膜が厚くなるに従い腐食生成物の色から金属の色に
変化している。腐食生成物の長さＷが測定されると、そ
れに対応した腐食厚さｔを求めることができる。連続的
に変化させた金属薄膜では、腐食生成物の長さＷを連続
的に測定できるため、段階的に変化させた薄膜に比べて
腐食生成物の厚さを精度良く測定できる。

【００１３】図７に本発明の他の実施例を示す。図１，
図４に示した腐食モニタリング装置１はフレーム８を介
して、透明な基板側を表に、金属薄膜を裏にして測定対
象箇所に設置する。フレーム８により基板と壁９面の間
に空間が確保され、金属薄膜に環境中の腐食性物質１０
が供給される。これにより、透明な基板を通して金属薄
膜が観察でき、常時モニタリングが可能となる。

【００１４】図８に本発明の他の実施例を示す。図１，
図４に示した腐食モニタリング装置１は、透明な基板側
を機器のガラスなどの透明な壁１１面に接着剤１２によ
り接着する。ここでは腐食モニタリング装置１の金属薄
膜を表に、透明な基板側を裏にして測定対象箇所に設置
することになる。これにより、ガラスおよび透明な基板
を通して金属薄膜が観察でき、常時モニタリングが可能
となる。また、基板自体に粘着性のテープを用い、これ
に直接金属薄膜を形成してもよい。

【００１５】図９に本発明の他の実施例を示す。図１，
図４に示した腐食モニタリング装置を、金属薄膜を表
に、透明な基板側を裏にして測定対象箇所に設置する。
この場合、図７，図８に示す実施例のように常時モニタ
リングはできないが、装置の故障，事故時に腐食モニタ
リング装置を取り外すことにより、環境来歴を知ること
ができる。

【００１６】図１０に本発明の他の実施例を示す。透明
基板に有機テープのようなフレキシブル材料１３を用
い、これを接着材により測定箇所に取り付ける。測定箇
所が、複雑、微小領域であっても腐食モニタリング装置
を設置することが可能になる。

【００１７】図１１は、コンピュータの素子を空冷する
場合、空気中の腐食性ガス、水分による構成材の腐食損
傷または大気の監視に本発明による腐食モニタリング装
置を用いた実施例を示したものである。コンピュータの
中央処理装置１４内の基板１５上に搭載された素子１６
は、ブロワ１７により送られる冷却空気により冷却され
る。腐食環境モニタリング装置１は、この大気環境中で
の素子，電気電子部品，構成材の腐食損傷または大気の
腐食性をモニタする。

【００１８】図１２は、コンピュータの素子の冷却に用
いる冷媒による構成材の腐食損傷または冷媒の監視に本
発明による腐食環境モニタリング装置を用いた実施例を
示したものである。コンピュータの中央処理装置１４内
の基板１５上にある素子１６を搭載したマルチチップモ
ジュール１８は、冷媒循環装置１９により冷却モジュー
ル２０に送られた冷媒により間接的に冷却される。冷却
モジュール２０内の冷媒は、冷媒循環装置１９内のタン
ク２１に戻り、ポンプ２２から熱交換器２３に送られ、
ここでブロワ１７により冷却され、それから中央処理装
置１４内に送られる。腐食環境モニタリング装置１は、
タンク２１内，冷却モジュール２０内などに設置され、
この冷媒環境中での冷却モジュールをはじめとする構成
材の腐食損傷または冷媒の腐食性をモニタする。

【００１９】図１３は、空冷コンピュータ１４，空調機
２４，フリーアクセス床２５を含むコンピュータルーム
内に腐食環境モニタリング装置１を複数個配置し、それ
らの装置から得られる測定値をヒストグラム２６で表示
したもので。どの部分で腐食損傷および環境の異常が起
きているかを判定できる。図１４は、コンピュータルー
ム内に複数個配置した腐食モニタリング装置から得られ
た測定値の統計分布を評価し、異常値の発見を行うため
のフローを示すもので、測定値の大きさに応じたヒスト
グラムを作成し、累積分布Ｆ＝Ｎ／Ｎ＋１（Ｎはデータ
点数）に基づき計算し、正規確率プロットし、直線近似
の適合性を検討し、適合が良ければ、正規分布パラメー
タを決定し、平均値，標準偏差を算出する。適合が悪い
場合は、データが異常値であるか否かを検討する。そし
て原因を追求することになる。図１５は、アレー方式に
した腐食環境モニタリング装置で得られる測定値を正規
確率プロットしたもので、グラフの横軸に監視対象であ
る構造物の腐食損傷または被測定環境の腐食性を示し、
縦軸に累積確率Ｆを示しており、測定値の正規分布のパ
ラメータから平均値，標準偏差を求めることにより測定
の再現性を高め、高信頼性のモニタリングが行える。

【００２０】

【発明の効果】本発明の腐食環境モニタリング装置は、
環境雰囲気中に含まれる微量の腐食性ガスによる電子電
気機器の腐食損傷程度を、目視で測定することができる
ため、その場測定ができる。さらに、環境測定の対象機
器において多数箇所で測定する場合でも、短時間に安価
で測定が可能である。また、モニタリング装置のサイズ
が小さいため、対象機器の測定箇所の真近で測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る腐食環境モニタリング装
置の説明図。

【図２】金属材料の腐食量とガス濃度の関係の説明図。

【図３】図１の実施例の説明図。

【図４】本発明を実施するための腐食環境モニタリング
装置の他の例を示す説明図。

【図５】図４の実施例の腐食環境モニタリング装置の金
属薄膜を形成するためのめっき装置の説明図。

【図６】図４の実施例の説明図。

【図７】腐食環境モニタリング装置の設置例を示す説明
図。

【図８】腐食環境モニタリング装置の設置例を示す他の
説明図。

【図９】腐食環境モニタリング装置の設置例を示す他の
説明図。

【図１０】腐食環境モニタリング装置の設置例を示す他
の説明図。

【図１１】本発明による腐食環境モニタリング装置を空
冷コンピュータに適用した例を示す説明図。

【図１２】本発明による腐食環境モニタリング装置をコ
ンピュータの冷媒冷却系に適用した例を示す説明図。

【図１３】測定値の表示例として示したコンピュータル
ームの説明図。

【図１４】本発明の実施例に係るフローチャート。

【図１５】測定図を確率プロットに表わした例を示す特
性図。

【符号の説明】

１…腐食モニタリング装置、２…透明基板、３…金属薄
膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に膜厚を段階的または連続的に
   変化させて形成した金属薄膜からなる腐食環境モニタリ
   ング装置において、 被測定環境中に測定箇所の直近に所定期間に渡り放置し
   た後に、前記透明基板を通して前記金属薄膜を観察し、
   金属と腐食生成物との色が違うことを利用して、前記金
   属薄膜上に生成した前記腐食生成物の厚さを求めること
   を特徴とする腐食環境モニタリング装置。