JPS58162853A - 腐食速度判定装置 - 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】 （発明の属する技術分野） この発明は、腐食速度判定装置特に１試料金属片を作用
電極としてこの電極に瞬時に電荷を与え、この電極の分
極電位の変化を調定して腐食反応の速度因子を評価する
クーロスタット法を応用し九腐食速度の判定装置に関す
る。

（ｇｔ来技術とその問題点） 一般に腐食反応の反応因子として腐食速度Ｖに関連し九
分極抵抗Ｒｐ１腐食電流密１ｊＩｃｏｒｒ及びターフエ
ル勾配β烏、βＣがあり、これらのパラメータの間には
、次式が成立することが知られてい石。

Ｒｐ−η／Ｉ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１）Ｖ　＝　（Ｍ／ＺＦ　
）　−１ｃｏｒｒ　−１，−−−（３）上記式において
、り：分極電位、工：ファ２デー電流密度、Ｍ：試料金
属の原子量、ｚ：溶出金属イオンの原子価数、Ｆニアア
ラデ一定数を示している。

上記式から明らかなように１分極抵抗Ｒｐｓターフエル
勾配βａ、βｃｔｌ−測定できるならば、腐食速ＩＶ及
び腐食電ＩＥＩＨｔＩｃｏｒｒを算出することが可能で
ある。本願発明者は、既にこの分極抵抗Ｒｐ及びター７
エル勾配βａ、βＣｔ＃Ｊ定し、腐食速度を判定するこ
とができるクーロスタット法を応用した方法並びにその
装置について畿案している。即ち、その装置は、第１図
に示されるように作用電極として働く試料金属片１、参
照電極２及び対極３を備えた腐食速度測定用セル４．試
料金属片１に対極３を介して既知量の電荷を供給するキ
ャパシタ５、このキャパシタ５に電荷を供給する電源６
、このキャパシタ８に充電され九電荷を瞬間的に試料金
属片１に供給するリレー７及び試料金属片１の分極電位
の変化を参照電極２を介して一定する電位差配録装置８
を具備している。

このような腐食速度の判定装置においては、次のように
して分極抵抗Ｒｐ、ターフエル勾配β１−βＣを求める
仁とがで會る。

分極抵抗Ｒｐを求める場合には、分極電位ηの絶対値ｌ
’７１　＜　１０ｍｖの条件下に試料金属片１に電化を
付与し、分極値η−待時間　Ｏ＠＠を得る。この条件下
には、下記０式（４）及び（５）が成立する、ｑ　−ｓ
ｔ　ｏ　ｅ　ｘ　ｐ　（−ｃｄＲｐ）−呻・・・甲・・
（４）Δｑ−ηｏＣｄ　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・１５）ηＯ：試料金鵬片に電荷を付与し九直ｉ
ＩＯ分極値、Ｃｄ：試料金属片の電気２重層の微分容量
Δｑ：試料金属片の電気２重層に与えられた電荷密度 上記関係が成立することから、η−を曲線並びにΔｑか
ら分極抵抗Ｒｐを求めることができる。

また、ターフエル勾配βａ、βＣを求める場合には、１
η１〉５０〜６０ｍＶの条件下に試料金属片に電荷を付
与して分極値η−待時間の曲線を得る。

この条件下では、下記の弐６及び７が成立する。

△η βａ＝□ ｓｏｇｔｓ　　’ｘ　　　°°゛°°゛°°゛゛′°゛
°°゛゛°（６）１、−１゜ 上記η−１曲線上の時間ｔｌｅ　’Ｉｔ　Ｆ　（ｔＩ′
、’１ｓｔ、′）における分極値り！、η重、りＳ（れ
＊’７ｔ＊’７ｍ）　　よ？）ｐ−フσル勾配β星、β
Ｃを求めることができる。即ち、η−を曲線においてη
〉０の場合にはり、−η、＝η、−η、＝Δη〉０とな
るように、またり〈０の場合にはη１−η−子η、−η
′、＝Δ４〈０となるように定めｓＬｍ’ｈ＊ηｊ（９
１１れ、η′、）およびそれぞれに対応した’Ｉｔ　”
Ｍｅ　１１　（”Ｉ、’−ｔ　”＠”）を用いてターフ
エル勾配を求めることができる。

上述した腐食速度判定装置によれば、富内橢定において
好適なデータを得ることができるＯであるが、実装設備
勢Ｋｍ諌装置を組み込むと次のような問題が生ずゐ虞れ
がある。即ち、腐食速度判定装置が層外設置プラント或
は、土中環設設備等のａｍ機器に用いられる場合、これ
らの実装機器に試料金属勢が設置されるが、通常これら
の実装機器は、種々の交番磁界中に位置される仁ととな
り、この磁界によって腐食速度判定装置の電極及び測定
用配線等にノイズが誘導され、このノイズが一定信号の
精度を低下させる虞れがある。％に商用電源から誘導さ
れるノイズは、そのレベルが実＃１１１１に＆ける腐食
速度の一定は、不可能となる虞れがある。従って、この
ような実ａ埠境における腐食針側では、−導ノイズのレ
ベルを分極値ηの値に比べて十分無視し得る種度にまで
低減させる必要がある。

本願発明者等は、既にこの誘導ノイズのレベルを低減さ
せるために、ローパスフィルター或はノ。

デフイルターを構成ｌ！嵩とし九腐食速度判定装置を出
Ｊｌｌ（％願昭５５−１１４２２４　）　している。こ
のフィルター装置の使用により、簡便な回路によりノイ
ズ低減が行なえるものの、第２図に示すようにη−１ａ
線の初期部分にフィルター装置による電位の大幅な振動
があられれる。従って分極抵抗Ｒｐやターフエル勾配β
ａ、βＣを算出するにはこの初期部分を除外するための
何らかの装置を組み合わせることが必要となり、装置が
複雑化する。

（発明の目的） この発明はこの点に鑑みノイズを低減し、よシ正確な一
定が可能となった腐食適度判定装置を提供するものであ
る。

（発明の概要） 腐食性液体中に浸漬された試料金属片に所定量の電荷を
付与する電荷付与部と、この試料金属片の分極電位の時
間変化を開回路状態で検出し、この検出信号を増幅する
電位検出部と、ｅＱ−ｊＱ検出部か−らｐ１力偏量１所
定−峙一閘ヌーζ９−今暮として求める積分装置とを具
備した事を特徴とする腐食速度判定装置である。

つまり本発明は本願の如き実装環境における腐食表での
誘導ノイズが正負各方向に同程度周期的に発生している
点に着目し、電位検出部からの出力信号を所定時間ごと
の積分値として求める事により上記誘導ノイズが効率よ
く除去できる事を見い出したものである。

この結果本願装置を用いる事によシ、特に大きなノイズ
を生じやすい測定初期におけるノイズをも除去する事が
できより正確な測定が可能となり再現性、精度が一層改
善されるというものである。

（発明の実施例） 以下図面を参照しながら本発明を実施例に基づき詳しく
説明する。

嬉３＠ｌ及び第４図に実施例１の装置図及びタイムチャ
ートをそれぞれ示す。

第３図に示すように対極３及び試料金属片ＩＫは、対＆
３を介して所定電荷を試料金属片ＩＫ付与する定電気パ
ルス電源１１−二接続されている。

このパルス電源１１は既に述べたように例えば直流定電
圧電＃６、キャパシタ５及びリレー７から構成されてい
る。また、試料金属片ｌ及び参照電極２には、参照電極
２を基準として試料金属片１表面の分極電位を検出し、
これを増幅するとともに副送系と挟設の電子回路のイン
ピーダンス・マツチングを図る為の演算増幅器を組み合
わせたバッファ・アンプ１２が接続されている。このバ
ッファ・アンプ１２には、４個の同一の積分装置１３．
１４，１５．１６が接続されている。定電気量パルス電
源１１にはリレー７が試料金属片ＩＫ接続されると同時
に始動するタイミング回路１７が接続されている。この
タイミング回路１７の出力により前記積分装置の積分信
号が発生される。

第４図は第３図に示した装置を動作させた時のタイムチ
ャートで時間ｔ＝Ｑで定電気量パルス電源１１が動作し
、試料金属片１に電荷が付与されて自然電位から分極す
る。ムはバッファ・アンプ１２の出力でｑ−１ｉｌｌ−
を嵌わす。Ｂは積分装置１３の積分信号であプ、積分装
置１３をｔ−６よプｔ−＝ｔｌｔでの開動作させる。Ｃ
は積分装置１３Ｃ）出力でありη−を曲線のｔコ０より
ｌ　ｗｐ　ｔ。

筐での積分値に相当している。ＤＦｉ積分装置１４の積
分信号であり、積分信号１４を１　＝　１．　　よりｔ
＝ｔ、ｔでの開動作させる。Ｅは積分装置１４の出力で
あり、η−を曲線のｔｘａ　ｔｌよりｊ　！　ｔ、　ｔ
での積分値に相当している。Ｆは積分装置１５の出力で
ありダーｔｌｌｌ線の１　＝　１．よりｔ＝ｔ１１での
積分値に、ｔｌ轟している。Ｇは積分装置１６の出力で
あり１−を−線のｔ−１Ｊよシを虞ｔ４までの積分値ズ
に対して最大の効果を示させるため２０ｎｉ、ｉ（商用
電源周液数５０Ｈｚの鳩舎）Ｏ整数倍の時間が設定され
る。

次に第５図に実施例２の装置図を示す。本図中１、２．
３．４．５．６．７．８．１１．　ｌム１３，１４，１
５．１６　Ｋついてハ実施例１にてＩｉ１明済みである
ので、ここでは１ｇ、１９，２０．２１について説明す
る。１８．１９２０は３個の同一の減算装置であ）それ
ぞれ積分装置１４の出力と積分装置１３の出方との減算
、積分装置１５の出力と積分装置１４との減算及び積分
装置１６の出力上積分装置１５の出力との減算を行ない
出力する。定電気量パルス電源１１には、リレー７が試
料金属片１に接続されると同時に１３．１４．１５．１
６の積分装置を動作させ、その後一定時間毎に順に積分
装置の動作を終や了させる信号を出力するタイミング回
路１７が接続されている。

第６図は第５図に示した装置を動作させた時のタイムチ
ャートで時間ｔ＝Ｑで定電気量パルス電源１１が動作し
、試料金属片ＩＫ電荷が付与されて自然電位から分極す
る。人はバッファ・アンプ１２の出力でη−ｔｔｍｓを
表わす。Ｂは積分装置１３の積分信号でＴｏシ積分装置
１３をｔ＝Ｑより１　＝　１．までの開動作させる。Ｃ
は積分装置１３の出力であり、η−１６−のｔ＝０より
ｔ＝ｔ、１での積分値に相当している。Ｄは積分装置１
４の積分信号でめり、積分装置１４をｔ＝Ｕより１＝１
゜までの開動作させる。Ｅは積分値［１４の出力であり
η−ｔｓ、ｉｔｍのｔ＝Ｑより１　＝　１．までの積分
値に相当している。Ｆは積分装置１５の出力であシ、ｙ
−を曲線の１−０よりｔ±ｔ、壇での積分値に相当して
いる。Ｇは積分装置１６の出力であＱ、η−を曲線の１
＝０よシｌ　＝１４までの積分値に相当している。Ｈは
減算装置１８の出力であり、η−を曲線の１　＝　１．
よシ１　＝　１．までの積分値に相当している。■は滅
電装［１９の出力であり、η−１曲纏０線　＝　１．よ
りｌ−１，までの積分値に相当している。Ｊは減算装置
２０の出力であり、？−１−線のｉ　＝ｚ　ｔ、より１
＝１４までの積分値に相当している。積分時間ｔＩ、’
＊　　’Ｉｓ　’ａ　　’ｌｖ　’４　　”ａは全て同
一であり、商用電源よりの１１導ノイズに対して最大の
効果を示させるため２９ｍ８　（商用電源周波数５０Ｈ
ｚの場合）の整数倍の時間が設定される。

次に第７図に実施例３の義置図を示す。本図中１、２．
３．４．５．６．７．８．１１．１２については実Ｎｌ
？ｌ１ｌＫて説＃４済みであるのでここでは２２．２３
．２４について説明する。２２は積分装置であり、タイ
ミング回路２３よりの信号により、積分動作の実行と停
止及び出力漕号を０にするリセット動作を行わせること
ができる。２４はサンプル・アンド・ホールド回路であ
り、タイミング回路２３よりす／プル信号を受けている
時は入力信号をそのまま出力信号としサンプル信号が跡
絶えると跡絶える直前の入力信号を出力信号として保持
するようになっている。タイミング回路２３は定電気量
パルス電源１１のリレー７が試料金属片１１に接続され
ると同時に動作を開始し、その後一定時間毎に積分値＠
２２及びサンプル・アンド拳ホールド回路２４へ信号を
供給するようになっている。

第８図は第７図に示した装置を動作させた時のタイムφ
チャートで時間ｔ＝＝０で定電気量パルス電源１１が動
作し、試料金鵬片１に電荷が付与されて自然電位から分
極する。Ａはバッファ・アンプ１２の出力でη−ｔ　！
ｌ１ｍｔ表わす。Ｂはタイミング（ロ）絡２３より積分
装置Ｉｌ［２２へ与えられているリセット信号であり時
間１−０でリセット信号を出力した駿一定時間毎に出力
していることを示している。Ｃはタイミング回路２３よ
り積分装置１２２へ与えられている積分実行信号そあり
、ＢＫ示したリセット信号と同期をとりながら出されて
いることを示している。Ｄ線タイミング回路２３よりサ
ンプル・アンド−ホールド回路２４へ与えられているサ
ンプル信号であり、Ｃに示した積分実行信号の停止と同
時に出力されている仁とを示している。Ｅは積分装置２
２の出力でありη−を曲線の積分をリセット信号に同期
して繰り返していることを示している。Ｆはサンプル争
アンド自ホールド回路２４の出力でありｑ−１１１１線
の積分値が積分の単位時間１＋たけ遅れて順次出力され
ていることを示している。ｔｉは商用電源よりの誘導ノ
イズに対して最大の効果を示させるため２０ｍ８（ｉｉ
ｉｉ用電源周波５ＱＨｉの場合）の整数倍の時間が設定
される。

次に上記実施例鉄量による調定結果について第９図を参
照して説明する。人は分極抵抗ａｐ＝１０に！ＪＱ。

ＩＩｈ懺置音量続して測定したデータである。このデー
タＩｄ、５０Ｈｚの商用電源よりの誘導ノイズが重畳さ
れている丸め正確な解析は困難であった。Ｂは特願昭５
５−１１４２２４実施例にて示した回路を用いて測定し
九デーメであり、演算増中器を用いたカットオフ周波数
２５Ｈ８、減衰特性３６ｄＢ／オクターブのアクティブ
フィルターを用いてノイズ低減會行かったものである。

η−を曲線の初期部分にフィルター装置による振動が表
われている。従って特願昭５６−４２４９８及び特願昭
５６−４２４９９　　にて示した簡易蓋の腐食解析機構
と組み合わせて使用するとｗＡまった解析結果を与える
おそれがある。

Ｃはｔ、＝０．２秒、ｔ、＝０．４秒＋　”ａ昭０．６
秒、ｔ、９０．８秒とした時の本発明実施例１によるデ
ータである。

ＤはＣと同じ＜ｔｔ−０，２秒、ｔ、　＝　０．４秒Ｔ
　１ａ−Ｑ、　＠秒ｔ、　ｗＱ、８秒とし死時の本発明
実施例２によるデータである。ＥはＣ，Ｄと同じ＜　１
１ね０．２秒、ｔ、＝０．４秒　ｉ　、　ｗ　Ｑ、＠秒
、ｔ、＝０．８秒とし死時の本尭明実施例３によるデー
タである。このように、Ｃ，Ｄ。

Ｅと一回路構成に差異はあるものの、同一の結果を与え
ていることがわかる。これよ）わかるように本発調法に
よればフィルタが原因でおきる電位の振動及び商用電源
等の誘導ノイズを含まないデータを簡単に得ることがで
きる。

本実施例１，２は、更に積分装置の数を増加することに
より又本実施例３では積分の単位時間ｔｉを短くするこ
とＫより通常のフィルターでは得られない鋭い遮断特性
及び平坦な位相特性を得ることができるほか、電極近傍
での水の流れの乱れに併なりようなランダムな周期で発
生するデータのゆらぎや電気接点の開閉に併なりような
ランダムなパルス状ノイズに対しては、通常の７（ルタ
ーに比べはるかに有利である。

以上のような理由により、本発明によれば測定の再現性
及び精度が著しく肉止し、しかも装置構成が非常に簡単
であるため実用的価値が多い。

【図面の簡単な説明】

第１図は腐食速度判定装置の基本的構成を示すブロック
図、第２図は雑音をフィルタ装置により除去した分極値
η−待時間の測定データを示すグラフ、第３図は第１の
実施例の装置図、第４図は第１の実施例のタイム拳チャ
ート、第５図は第２の実施例装置図、第６図は第２の実
施例のタイム拳チャート、第７図は第３の実施例の装置
図、第８図は第３の実施例のタイム・チャート、第９図
は交流雑音を含む分極η一時間ｔｅＤ＠定データ及び各
実施例によ抄得られた測定データ。 １　・試料金属片、２・・・参照電極、３・・・対極、
４・・・腐食速度測定用セルｓ　５・・・キャパシタ、
６・・・電源、７・・・リレー、８・・・電位差記録装
置、１１・・・定電気量パルス電源、１２・・・バッフ
ァ・アンプ。 １３、１４．１５．１６．・・・積分装置、ｊ、１８．
１９．２０．−・・減算装置、％１．．．タイミング回
路、２２・・・積分装置、２３・・・タイミング回路、
２４・・・サンプル・アンド−ホールド囲路。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（他１名）第　　１　
　図 ・第　　２　　図 ｏ　　　　ｏ、ｚ　　　　ｏ、ｈ　　　　ｏ、ｃ　　　
　ａｓｔ　（Ｓｅｔ） 第　　４　　図 時間り 第　　６　　区 第　　８　　図 時ｍｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 腐食性液体中に浸漬された試料金属片に所定量の電荷を
   付与する電荷付与部と、この試料金属片の分極電位の時
   間変化を開回路状態で検出し、この検出信号を増幅する
   電位検出部と、この電位検出部からの出力信号を所定時
   間ごとの積分値として求める積分装置とを具備し九事を
   特徴とする腐食速度判定装置。