JPS5948649A

JPS5948649A - 塗装金属の耐食性評価装置

Info

Publication number: JPS5948649A
Application number: JP16023482A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamamoto; 隆山本; Mitsuyuki Oda; 小田　光之; Hiroshi Amako; 尼子　宏
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1982-09-13
Publication date: 1984-03-19

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】本発明は基材である鉄鋼を保護するために各種の方法に
よりメッキした複合金属あるいは非鉄金属又は合金金属
を、更に高防食性を保持させるために、塗料あるいはラ
イニング材を塗布した塗装金属の耐食性の優劣を、早期
に判断する方法及びその装置に関するものである。

古くよりトタン、ブリキき称されるメッキ鋼板、あるい
はメッキしていない鋼板に、塗料等を塗布した場合の塗
装金属あるいは塗装鋼板の耐食性を５期に判断する方法
及び装置は、数多く提案され、工業的に役立っているも
のもあり、又国内外の規格化もされつつある。しかし、
メッキ鋼と無メツキ鋼とを区別して運用されず、むしろ
、無メツキ鋼に塗装した塗装鋼板を対象とする劣化判断
方法、装置がメッキ鋼板の耐食性評価に転用されている
のが現状である。例えば、自動車、電化製品の高耐久性
の要望に対して、数多くの種類のメッキ方法及びメッキ
層の金属組成の検討がなされ、従来に比べ、極めて耐食
性のある複合金属が開発され又、実用化されつつあるが
、耐食性向上に伴い、その複合金属に合致した塗料ある
いはライニング材の選定あるいは開発量の性能判定に要
する時間はます丑す長期間になっている。それにもかか
わらず、上記複合金属に対し、従来の無メツキ鋼に塗装
した塗装鋼板の耐食性評価方法及び装置が使用されてい
るので、耐食性の優劣の判断が遅くかつ不的確なことが
多いといった問題があった。

そこで、本発明者らはメッキ鋼と無メツキ鋼とに塗料あ
るいはライニング材で塗布した塗装金属の電気化学的腐
食機構を研究した結果、従来は金属の種類にかかわらず
塗膜の耐食性の判断は塗膜下金域の還元反応が律速であ
り、還元反応により、例えば塗膜剥離は進行してゆくと
考えられ、一般的にもこの説が支持されていた。ところ
が、鉄鋼面に他の金属を被覆した複合金属の場合、酸化
反応に着目した評価方法を採用すべきであることを、本
発明者らは初めて見出した。そして、強制的に酸化反応
を生じしめるように直流電圧あるいは直流電流を一定時
間印加する外部分極法により上記塗装金属を劣化させる
と、極めて再現性があり、かつ、従来の強制還元反応印
加評価法より極めて早期に塗膜の優劣が判断できること
を見出した。

本発明は上記実験結果に鑑みてなされたものであって、
複合金属等の塗装金属に強制的に酸化反応を生ぜしめ、
該塗装金属の耐食性の優劣の判断が早期にかつ的確に行
える塗装金属の耐食性評価方法及び装置を提供すること
を目的としている。

第１の発明である塗装金属の耐食性評価方法は、鉄鋼面
に他の金属あるいは合金金属を被覆した複合金属あるい
は非鉄金属又は合金金属面上に塗料あるいはライニング
材を塗布した塗装金属の少なくとも塗膜欠陥あるいは塗
膜欠損部に溶液を接し、上記塗装金属に上記溶液を介し
て対極で直流電圧又は直流電流を連続的にあるいは間欠
的に印加し、上記塗装金属の陽分極による塗装金属の塗
膜欠陥部からの塗膜剥離幅により上記塗装金属の優劣を
判断するようにしたことを特徴としている。

第２の発明である塗装金属の耐食性評価装置は、上記塗
装金属と対極とを溶液を介して接続してなる測定セル手
段と、上記塗装金属と上記対極との間に直流電圧又は直
流電流を連続的ｆこあるいは間欠的に印加する手段と、
上記塗装金属に電圧陽分極あるいは電流陽分極を行なわ
しめる電流方向制御手段と、直流電圧あるいは直流電流
を発生する手段とを備えたことを特徴としている。

以下に、本発明を従来例と対比しつつ実施例に基づき具
体的に説明する。

まず、本発明に係る方法の発明の一実施例について、図
面を参照して以下説明する。

第１図はＰＡＳ　Ｓテストと称される試験法であり、又
、第２図は強制分極（こよる耐食性評価方法であり、共
に公知である。第１図・第２図共に、対極２１を用いて
、直流電圧又は直流電流Ｖを塗装鋼板２２に印加するこ
とにより、鋼板２３面は還元反応を呈し、これにより溶
液２５中の水と酸素が反応してＯＨ−イオンが生成され
る。このＯＨイオンは塗膜２４と鋼板２３との付着力を
低下させ、塗膜剥離、塗膜ふくれ・（ブリスター）を促
進させる。従って、塗膜２４の優劣を簡便に判断できる
特徴があり、上記第１図、第２図の方法は、価値あるも
のとして国内外で広く利用されている。

なお第１・２図中、２６は塗膜欠陥部、２７は容器であ
る。

ところが、上記方法により鉄鋼面に他の金属あるいは合
金金属を被覆した複合金属に塗料あるいはライニング材
を塗布した塗装金属（以下、この金属を「塗装金属」と
称する）を試験すると第１図、第２図中の電圧■を印加
しない無電流のときより、例えば塗膜剥離幅は若干大き
くなるものの、同一塗料を塗装又はライニング材を塗布
した無メツキ塗装鋼板（３２ｉ下「塗装＃Ｉ板」と称す
る）に比べ小さい。すなわち、上記第１図、第２図の方
法により塗装金属と塗装鋼板とを各々強制還元反応分極
を行なうと、例えば塗装金属の塗膜剥離幅は塗装鋼板に
比べ小さい。しかしながら、長期間を費すものの塩水噴
霧試験、塩水浸漬試験等、従来の一般的耐食性試験によ
り、上記塗装金属と塗装鋼板を劣化させると、例えば塗
装金属の塗膜剥離幅は塗装鋼板に比べ大きい。すなわち
、逆の関係になる。又、塗装金属の種類（塗膜種あるい
は被覆金属の種類）を変化させた場合の、上記第１図。

第２図と上記一般的耐食性試験との各々の例えば塗膜剥
離幅の大小順は相関せず、又早期に判断することができ
ない。従って、還元反応を強制的に印加する方法は塗装
金属に適用できない。そこで本発明者らは塗装金属の耐
食性を極めて早期に竿ｌ断し得る方法について鋭意研究
した結果、上記した第１図あるいは第２図中の電流方向
を逆にした、いわゆる強制酸化反応分極を行うと、数十
分から数時間で塗装金属の耐食性を判断することが可能
になることを見い出した。

表１は上記の結果の一例で、各種劣化試験後の塗膜欠陥
部からの塗膜剥離幅の測定結果事例である。塗料は市販
品のメラミン−アルキド樹脂系である。塗布後、１５０
°Ｃで２０分間焼付乾燥させ、ナイフにより塗膜上金属
に達する傷を与え、この傷からの塗膜剥離幅を求めた〇表　１表１より、通常の耐食性試験と従来の前記した第２図の
強制還元反応分極法は、本発明による強制酸化反応分極
法に比べ長時間を費す。従って、本発明の方法は簡便に
かつ極めて短時間に塗装金属の耐食性の優劣が判断でき
る特徴を有している。

また、試験法で重要である再現性についても、電位捷た
は電流を一定にすることｌこより、極めて再現性の高い
データーが得られることも判明した。

一方、塗膜欠陥部を強制的に酸化反応を生じせしめるた
めの電圧又は電流印加は、いためつけ。

すなわち腐食条件の１つであるとも言える。従って、こ
の電圧又は電流の大きさにより、例えば上記の塗膜剥離
幅の増加速度は異なり、電圧又は電流の大きさと塗膜剥
離幅の大きさとは比例し、かつ極めて早期に結果を得る
ことができた。但し、塗装金属と対極間に電圧又は電流
を印加しないときの塗装金属と対極間の電位差（各々の
自然電極電位による電位差）の値によっては、上記の電
圧又は電流を印加しても、前記の例えば第２図の電流方
向になる場合がある。すなわち、上記の電位差に打ち勝
つに充分な電圧を印加しなければならない。従って、本
発明の基本条件は、前記の例えば第２図の電流方向と逆
の方向に電流が流れるようにすることである。すなわち
、塗装金属は必ず陽分極しなければならない。

また、腐食条件としては、上記の電圧又は電流印加以外
の、例えば溶液中のイオンの種類・濃度・あるいは溶液
中の溶存酸素量、温度、更には乾燥と湿潤との交番印加
、噴霧粒子の接触、温度勾配等も可能であるが、これら
の腐食条件では耐食性の評価期間が長くなる。すなわち
、塗膜剥離増加速度は小さい。それ故、これらの腐食条
件と本発明による方法とを組合せると従来番こない極め
て価値ある劣化判断方法となり、早期に耐食性を判断で
きる特徴を発揮する。この事例、すなわち、各種メッキ
鋼板に塗装した塗装金属の強制酸化反応分極法による塗
膜欠陥部からの塗膜剥離幅の評価結果事例を表２に示す
。

表２〔結果の判断基準（剥離幅ｙｒｍ　）　）◎：１ｍｍ以
下 ○：１〜２朋 △：　２〜５　ａｍ ×　：　５〜ｌＯｍｍｘＸ：　ｌ　Ｑ　ＴＩＮ以上塗膜は市販品である。溶液中のイオン種、溶存酸素計の
多少により、各種メッキ鋼板に塗装した塗装金属の塗膜
剥離幅は異なっている。この差を利用して、各々の塗装
金属の劣化を支配している因子、あるいは逆に劣化を支
配していない腐食条件因子の解明が可能となり、単に劣
化促進・超早期耐食性判断方法に限定されることはなく
、その応用範囲が広くなる特徴を有している。例えば、
表２中のメッキ金属Ａでは溶存酸素量に大きく依存し、
液中のイオン種にはあまり依存しない。しかし、メッキ
金属Ｂの塗膜剥離性は溶存酸素に依存するものの、硫酸
イオンより塩素イオンに大きく依存すると言える。又、
試料Ｅでは溶存酸素量こ依存せず、硫酸イオン存在下で
劣化が促進される。

（１１）そして、超早期に耐食性を判断することができる。

一方、表３は、上記の表２中のメッキ金属Ｂに９．各種
の塗料を塗布して乾燥させた塗装金属（塗装亜鉛網板）
の強制酸化反応分極法による塗膜欠陥部からの耐塗膜剥
離幅の測定結果の事例である。

表３〔但し、結果の判断基準（剥離幅）は表２と同じである
。〕表２と同様、極めて早期に塗膜の性能を判定することが
できる。

以上の実施例は一定の直流電圧を連続的に印加したもの
であるが、間欠的に印加しても、若干、塗膜剥離幅の増
加速度は低下するものの、従来の他の評価方法に比べ極
めて短時間で耐食性を判断することができる。また直流
電圧、直流電流の大（１２）きさを徐々に増加させる方法で試料を陽分極しても同様
である。

一方、前記した本発明の実施例に用いた対極は白金であ
るが、他の金属あるいは炭素棒、炭素板等導電性物なら
ば、′Ａ極として利用でき、更には本発明の方法である
陽分極を行なわしめ、その塗装金属の耐食性を判断しよ
うとする試料と同一の試料を対極として用いても良い。

この場合、陽分極と陰分極との印加による耐食性を同時
に判断することができる利点を備えている。また、直流
電圧又は直流電流を連続的に印加する方法においても、
試料とする塗装金属の自然電極電位（腐食電位）より卑
な腐食電位を示す金属を塗装金属と電気的に接続（例え
ば導電体線で接続）すれば可能である。若干、再現性に
問題があるものの、早期に耐食性を判断することはでき
る。又、この場合、間欠的に印加するには接続を間欠的
に開閉させることによって可能となる。

次に、上記方法を行う具体的な装置の実施例について説
明する。

第３図は本発明の一実施例に係る評価装置の基本構成図
である。測定に供する試料である塗装金属ｌ（以下「試
料」と称する）と対極２を、液３を介して配置した測定
セル手段４に、電圧・電流印加手段５と直流電圧・電流
発生手段６、電流方向制御手段７を接続し、上記各手段
が閉回路になるように電気的に接続する。上記直流電圧
・電流発生手段６より印加された電流方向は、第３図中
の電流方向矢印８に示すように、上記試料１から上記対
極２に流れるように上記電流方向制御手段７あるいは上
記電圧・電流印加手段５又は」−記直流電圧・電流発生
手段６で制御する。

第３図の基本構成図の各手段の詳細実施例について説明
する。

第１に、第３図中の電流印加方向の制御手段である第１
実施例を第４図に示す。試料ｌと対極２との間の自然電
極電位差に打ち勝つ電圧を電池１１により印加したとし
ても、実際に、この電位差を測定していないと、電流方
向は測定セル手段４の中の試料１から対極２に向って流
れるとの保証はない。従って、整流器９を対極２と電池
１１の間に、又は試料１を電池１１との間に挿入して接
続し、整流器９の・ｌから１）方向のみに電流が流れる
ようにする。故に、試料ｌは少なくとも陰分極になるこ
とは避けられる。

同様に第２実施例を第５図に示す。直流増幅器Ａ、ＭＰ
の入力。・ｄには試料１、対極２が接続され、試料１と
対極２の間の電位差が直流増幅器ＡＭＰに入力され、こ
の入力に応じてリレーＬ□を介してサーボモーターＭが
作動し、かつ、ポテンショメーターＲ３の位置を制御す
るようにシティる。ポテンショメーターＲ３は電池Ｖ□
と直列に接続された抵抗器Ｒ，，Ｒ２とで各々並列に接
続されている。今、スイッチＳＷ１が０点に接続されて
いると、試料ｌと対極２との電位差は、増幅器ｃ　−ｄ
間、及び、電圧発生器１０のｇ　−ｈ間と同じになり、
試料１と対極２との間には電流が流れない状態を作るこ
とができる。次に、スイッチｓｗ１をｆ側にすれば、電
池１１が第５図の閉回路に挿入されることになり、この
電池１１の極性（１５）の接続方向に従い、電流方向は決定される。従って、上
記方法を採用することによっても、電流方向が制御でき
、上記試料ｌは常に陽分極することができる。

第２に、前記した第３図中の電圧・電流印加手段５につ
いての実施例を記載する。第６図に示したように、測定
セル手段４の中の試料ｌと対極２との間に電池１１の電
圧を、例えば連続的に印加するには接点Ｔ　Ｍ　Ｌ　ｌ
を連続的に閉じておけばよい。間欠的１ｃ試料１と対極
２の間に電ａｔｌの電圧を印加するには、接点ＴＭＬ１
　を間欠的に開閉すれば可能となる。

第６図中の接点ＴＭＬＩ　を間欠的に開閉させる回路例
が第７図である。タイマーＴＭ２のタイムアツプに伴い
接点を開けるリレーＴＭＬ２を介してタイマーＴＭ１を
接続し、同時に、タイマーＴＭＩのタイムアツプに伴い
接点を閉じるリレーＴＭＬＩ　を介してタイマーＴＭ２
を上記タイマーＴＭｌと並列に接続する。いま、タイマ
ーＴＭＩ及びＴＭ２の動作電源である、例えば交流１０
０（１６）ボルトをスイッチＳＷを閉じて供給すると、リレーＴＭ
Ｌ２は閉じており、リレーＴＭＬ１　は開いでいるため
、タイマーＴＭＩのみが作動する。そして、タイマーＴ
Ｍ１の設定時間になりＣ以下「タイムアツプ」と称する
）、タイマーＴＭ１と連動するリレーＴＭＬ１の接点を
閉じるようにすると、タイマーＴＭ２と直列に接続され
たリレーＴＭＬＩ　の接点が閉じ、タイマーＴＭ２は作
動を開始する。このタイマーＴＭ２がタイムアツプし、
タイマーＴＭ２と連動するリレーＴＭＬ２の接点リレー
ＴＭＬ２　の開放によりタイマーＴＭＩ及びＴＭ２への
電源の供給は停止され、タイマーＴＭ１及びタイマーＴ
Ｍ２は元の状態に復帰する。すなわち、スタート状態に
なり、再び、第７図の状態のように、リレーＴＭＬ２は
閉じ、リレーＴＭＬ２は開放になり、ｌイマーＴＭｌは
作動開始し、タイマーＴＭ２は停止状態となり、上記の
作動をくり返す。このようにくり返し作動が、スイッチ
ＳＷ２をオフ（ＯＦ　Ｆ　）　　にしないかぎり続くこ
とになり、第８図に示すように第７図のリレー−ＴＭＴ
Ｊと同じ＠６図のリレーＴＭＬ１　の接点は変化する。

以上のようにして、第６図の試料１と対＋ｉ２との電圧
・電流印加は間欠的に制御可能となる。

第３に、前記した＠３図中の直流電圧・電流発生手段に
ついて説明する。第９図にこの発生手段の実施例を示す
。スイッチＳＷ３．可変抵抗器１工。

乾電池１２を直列に接続し、各４の両端を試料ｌ及び対
極２にそれぞれ接続する。電池１２の電圧をそのまま試
料ｌと対極２との間に印加するにはスイッチＳＷ３をに
側にする。電流を調節するには、可変抵抗器ｋを通すた
めに、スイッチＳ　Ｗ　３をｊ側にすればよい。可変抵
抗器Ｒのかわりに、直接、試料１と対極２とに通常の電
流電源発生器を接続しても可能である。

第４に測定セル手段について説明する。

前記のように、例えば第３図の試料ｌと対極２との間に
液３が存在すれば、この試料１と対極２との間には電流
が流れる。従って、第３図中の測定セル手段４の基本的
条件は、液３を試料ｌと対極２との間に連続的に溶液を
介在するような手段である。従って、前記した第１図の
ような塗膜欠陥部に水滴をのせ、この水滴の中に対極を
挿入、あるいは第２図のように水槽の中に試料と対極を
挿入してもよい。以下、測定セル手段の実施例について
説明する。

第１０図は温度勾配印加状態下で本発明を実施する場合
の測定セル手段の断面図である。金属メッキされた鋼板
１０１上に塗ｊ摸１００を形成させ、更に塗膜欠陥Ａを
作った試料１の両側にＱ　ＩＪソング０４．１０５を介
して、ガラス等で作成された測定セル１０２及び１０３
を取付け、セル１０２・１０３の中の溶２１１０６．１
０７の液モレのないようにする。塗膜欠陥Ａ側のセル１
０２の中に対（奮２を挿入する。一方、試料ｌの両側に
温度勾配を印加できるように、セル１０２及び１０３の
中に、例えばラセン状ガラス管１０８．及び１０９を挿
入し、このガラス管をセルに、例えば融着させ、セル１
０２．１０３の中の液モレを防止する。

（１９）そして、ガラス管１０８と１０９とに各々異なった液を
ポンプ等で循環させは、試料１の両側に温度勾配を印加
することができる。この状態で、前記１７た方法で試ｆ
、ＥＩ　ｌと対極２との間に電圧を加え、試料［を陽分
極すればよい。

第１１図及び第１２図は、例えばツルトスプレーテスト
等の噴霧状態の中に試料を設置する場合あるいは天然７
９０に供する場合の測定セル手段の断面図である。第１
１図は対極２を塗膜１００との間に絶縁物質１０４を介
して試料１に取付け（＠膜１００に固定するか、あるい
はプラスチックス製の固定金具を用いて対極２と試料１
とを互いに押しつけるようにして固定する）、かつ対極
２及び金属メッキ鋼ａｉ１０１の未被覆個所をシールす
るため、例えば別の塗料あるいは防水テープ等の被覆材
２“、１．０１”で被覆する。このようにして、対極２
の未被覆個所Ｂと試料１の塗膜欠陥部Ａとの間が湿潤す
れば、前記した方法により試料１と対極２との間に電圧
・電流を印加しているた（２０）め、試料１は陽分極される。同様に第１２図は、対極２
を細い金属線として、試料１の塗膜欠陥Ａの中ζこ挿入
できるように接着剤Ｉｌｌで対極２を絶縁材固定金具１
１０に接着固定する。この固定金具１１０と試料１との
間に絶縁材の弾性材１１２を介して、固定金具１１０を
試料ｌに絶縁性ボルト（例えばプラスチック製）１１３
等で固定する。

このようにすれば、微少塗膜欠陥部からの耐食性を評価
でき、かつ、各種の腐食環境下での測定も可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、種々
の態様で実施することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る塗装金属
の耐食性評価方法によれば、塗装金属に溶液を介して対
極で直流電圧又は直流電源を連続的にあるいは間欠的に
印加し、上記塗装金属の隔分ＩＭＩこよる塗装金属の塗
膜欠陥部からの塗膜剥離幅により上記塗装金属の優劣を
判断するようにしたので、塗装金属に強制的に酸化反応
を生ぜしめ判断を早期にかつ的確に行うことができる。

また、本発明に係る塗装金属の耐食性評価装置によれば
、測定セル手段と、直流電圧又は直流電流を連続的にあ
るいは間欠的に印加する手段と、電流方向制御手段と、
直流電圧あるいは直流電流発生手段とを備えたので、塗
装金属に強制的に酸化反応を生せしめることができ、塗
装金属の耐食性の優劣の判断が早期にかつ的確に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＰＡＳ　Ｓテストの概要図、第２図は従
来の強制分極法の概要図、第３図は本発明の一実施例に
係る耐食性評価装置の基本構成図、第４．５図は夫々第
３図の電流方向制御手段の第１実施例を示す回路図及び
第２実施例を示す回路図、第６図は第３図の電圧・電流
印加手段の一実施例を示す回路図、第７図は間欠的に接
点を開閉する一実施例の回路図、第８図は第７図のリレ
ーの接点開閉フロー図、第９図は第３図の直流電圧・電
流発生手段の一実施例を示す回路図、第１０．１１．１
２図は夫々第３図の測定セル手段の実施例を示し、第１
０図は温度勾配印加下での測定セル手段の１０〒而図、
第１１．１２図は夫々各種腐食環境下での測定セル手段
の断面図である。ｌ・・・塗装金属、　２・・・対極、　３・・・溶液、
　４・・・測定セル手段、　５・・・電圧・電流印加手
段、６・・・直流電圧・電流発生手段、　７・・・電流
方向制御手段。特　許　出　願　人　日本ペイント株式会社代　理　人
　弁理士　青　山　葆　ほか２名（２３）第１図第２図第４図ｔ。ａ、　　ｂ。　　　− □“ 第７図ＴＭＬ２第８図第１１図第９図２第１２図手続補正書（，６）昭和５７年１０月２２日昭和５７年特許願第　１６０２３４　　　　号２、発明
の名称塗装金属の耐食性評価方法及び装置３補正をする者事件との関係　特許出願人４代理人５補正命令の日付（自　発）６補正の対象明ＭＩ＠の発明の詳細な説明の欄。７補正の内容第１３頁第１２行目〜第１３行目「（腐食電位）より卑な腐食電位」とあるを、「（腐食
１．ＩＶ位）よりｔｌな腐食″１１イ位」と訂正しまず
。以　　　上＝２７５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄鋼面に他の金属あるいは合金金属を被覆、　し
た複合金属あるいは非鉄金属又は合金金属面上に塗料あ
るいはライニング材を塗布した塗装金属の少なくとも塗
膜欠陥あるいは塗膜欠損部に溶液を接し、上記塗装金属
に上記溶液を介して対極で直流電圧又は直流電流を連続
的にあるいは間欠的に印加し、上記塗装金属の陽分極に
よる塗装金属の塗膜欠陥部からの塗膜剥離幅により上記
塗装金属の優劣を判断するようにしたことを特徴とする
塗装金属の耐食性評価方法。
（２）　　％凧塗装金属と対極とを溶液を介して接続し
てなる測定セル手段と、上記塗装金属と上記対極との間
ζこ直流電圧又は直流電流を連続的にあるいは間欠的に
印加する手段と、上記塗装金属に電圧陽分極あるいは電
流陽分極を行なわしめる電流方向制御手段と、直流電圧
あるいは直流電流を発生する手段とを備えたことを特徴
とする塗装金属の耐食性評価装置。