JPS59646A - 銅合金の腐食感受性評価法 - 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】 本発明は、電気化学的に銅合金の脱亜鉛腐食感受性及び
脱錫腐食感受性などの銅合金の腐食感受性を評価する方
法に関する。

構造材として合金を構造体に組み込み使用していると２
時として腐食損傷が発生することがあり、その損傷の主
因として材料の鋭敏化があげられる場合が多い。

たとえば、海水系の配管及び機器にはＯｕ　−Ｚｎ系合
金が使用される事が多く、その合金系の腐食現象の１つ
である脱亜鉛腐食に起因するトラブルが問題となってき
ている。

このような実機の損傷状況を調べると、鋳物品などは一
体物でもその位置により脱亜鉛腐食の程度が異なってお
り、そのため局所的に脱亜鉛腐食感受性を調べる必要が
ある。従来、０ｕ−Ｚｎ系合金の脱亜鉛腐食感受性を評
価する場合。

被検査体から試験片を切り出し、２０％０ｕＯ１２水溶
液での浸漬試験をする方法がとられている。

この従来方法は、その化学ポテンシャルが脱亜鉛現象の
起こる程度の液を腐食液として選択して強制的に脱亜鉛
腐食を起こさせるものであるが、試験液の廃液処理に注
意しなければ″ならず。

また、腐食感受性を評価するためには浸漬した試験片を
切断して金属組織観察等を行わねばならず約１日程度の
時間を要し、さらに致命的な事として試験片とするため
には、被測定物から浸漬用試験片を切り出さなければな
らないのですでに実根プラントに装着されている銅合金
部材の試験には全く使えない欠点がある。

同様の事は青銅の脱錫腐食感受性の評価に関しても問題
となる。

このような、銅合金の脱亜鉛腐食及び脱錫腐食に対する
腐食感受性に対しても長い事迅速な電気化学的な評価方
法が熱望されてはいたが。

未だその電気化学的手法が見いだされていなかった。

本発明はこのような長年、熱望されてきた電気化学的な
銅合金の腐食感受性評価法を提供する事を目的としたも
のであり、従来方法のように試験液の化学ポテンシャル
によって強制的に腐食を起こさせるものではなく、電圧
を負荷する事により強制的に脱亜鉛腐食を起こさせ、そ
の際に生ずる電気量をもって腐食感受性を評価せんとす
る画期的な方法である。

そのため２本発明では次のイ２２ロ、ハの各工程を包含
して電気量から腐食感受性を判断する事を特徴とする銅
合金の腐食感受性評価方法をその要旨としている。

仁　導電性液体である試験液に被測定物である銅合金部
材表面を接触させる工程。

口、被測定物をその自然電極電位より責な方向の一定電
位である試験電位まで、一定掃引速度で分極する工程。

ハ、試験電位まで分極した被測定物を該試験電位に一定
時間保持し、該一定時間内に試験液及び被測定物間を流
れる電気量を測定する工程。

尚９本願特許請求の範囲第２項においては被測定物の任
意の部分のみを非破壊的に腐食感受性の評価できる方法
、すなわち実機プラントに用いられる部材をもプラント
操業中に非破壊的にその腐食感受性を評価する方法を提
供する事を目的としたものである。被測定物の任意の部
分のみを試験液に接触させるには、たとえば実公昭５５
−８９８２８号及び特願昭５５−１７７８７１３号のよ
うに、中央部に透孔なあけた両面テープを該透孔が検査
個所に位置するように取付けた後上記両面テープの透孔
を囲うように設けた粘着剤を介して、内部に検査用液体
を収納し壁面に透孔を開口した検査用測定セルの透孔が
上記両面テープの透孔に連通するように、検査用、測。

定セルの開口した壁面を両面テープに圧着させればよい
。

以下２図面をもって本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の銅合金の腐食感受性評価法に用いられ
る腐食量判別装置及び試験槽の回路図である。

試験液１１の入った試験槽１内に測定部分を清浄にした
被測定物？、対極５反び基準電極４を取り付け、これら
をそれぞれ点線で囲んだボテンショスタッ１−１５の陽
極（＋１．基準電極、陰極（→に導線で接続する。この
ポテンショスタット１５内には基準電極４と導通した電
圧可変型基準電源１７があり、これはまた増巾器１８の
一方の入力端子に接続されている。もう一方の入力端子
は被測定物７と、直流電源１９の陽極に接続されている
。増巾器１８の出力は直流電源１９の制御端子に接続さ
れ、直流電源１９の発生電流を制御している。この直流
電源１９の陰極と試験槽１との間に直流電流計２０を接
続し直流電源１９から試験槽１の対極５へと流れる電流
を表示している。増ｒｌ＋＋ａ１８と基準電極４との間
及び直流電流計と対極との間には連動形の切換スイッチ
２１を配し。

スイッチの切換えにより、（Ａ）自然電極電位ノｉｌｌ
定。

ＣＢ１分極操作、（Ｃ）電気量測定が選択できる。この
電気量を測定するために、ポテンショスタット１５の陰
極（＠と直流電流計２０の間にクーロンメータ１６を切
換スイッチを介して接続した。このクーロンメータ１６
は電量計とも呼ばれ２通過した総電気量（Ｑクーロン）
、すなわち（１）式で示されるような電流（１）と時間
（ｔｌとの積で表わされるさらにクーロンメータ１６で
測定した総電気量Ｑ　（０）とあらかじめ実際の腐食量
で較正しておいた電気量とを比較し、被測定物７の腐食
感受性に変換して表示する腐食量判別器２２をクーロン
メータ１６に接続する。

尚、ここでポテンショスタットに対する若干の補足説明
を行う。

ポテンショスタットは一般に定電位電解装置と呼ばれて
おりその原理を示す回路図を第２図に示す。いま被測定
物７の電位（Ｅｘ）を基準電極４に対し一定の値に設定
しようとする場合、設定値に等しい同じ大きさの基準電
源（Ｅｓ）を反対向きにつないでおけば増巾器１８への
入力はゼロとなる。電極反応の進行にともない電位（Ｅ
ｘ）が変化すると増巾器に偏差電圧ΔＥ＝ＥｓＥｘが生
じるので、この回路全体がこの偏差電圧ΔＥを必要なだ
け増巾しその出力で直流電源１９を制御して対極５と被
測定物７の間に電流（＋）を流しΔＥをゼロにする方向
に作用せしめる。つまり試験槽１１を含む回路全体が負
帰還を利用した一種の自動制御回路を構成しているもの
である。したがって基準電源１７の電圧（Ｅｓ　）を連
続的に変化できるような構造にしておけばそれに対応し
て被測定物７の電位（Ｅｘ）も強制的に任意の値に変化
させることが可能となる。

以下に第１図の回路図に示された装置を用いて２本発明
の第１実施態様を説明する。

第８図に示されるような電解質溶液１１の入った試験槽
１内に対極５．基準重視４及び表面を清浄化した一定の
表面積を持つ被測定物７を設置し、それぞれを第１図の
ポテンショスタットの端子＋２．１８．１４に接続する
。

まず、第１図のポテンショスタットの切換スイッチをＡ
にあわせて、試験液ｌｌ中における基準電極４に対する
自然電極電位Ｅｘを測定する。

電圧可変形基準電源１７の電圧Ｂｓをさきに測定した自
然電極電位ＦＸｘと同じ値に設定したのち。

切換スイッチ２１をＢに切換え１分極操作を始める。切
換えた時点では、　Ｅｓ＝Ｂｘであるため増巾器１８の
入力電圧ΔＢ＝０である。

その後電圧可変形基準電源１７の電圧Ｅｓを一定の脱亜
鉛試験電位まで一定の掃引速度で貴方向に分極する。

ここで脱亜鉛試験電位及び掃引速度は電気量−腐食感受
性検量線を作成した時と同じ条件であるほうが好ましい
。

本実施態様では通常の条件で脱亜鉛腐食を起こさないも
のまで脱亜鉛腐食を起こし始める試験電位としても意味
がないので、これをＯＶとした。また掃引速度は被測定
物の表面状態に影響を及ぼし、引いては脱亜鉛腐食現象
にも影響を及ぼすので、検量線作製時と同じ条件で行う
のが好ましいが２通常５０〜１５０ｍＶ／ｍｉ　ｎで行
われている。

基準電圧Ｅ８の変化により幅巾器１８の入力電圧はａＥ
　＝　Ｂａ　−Ｅｘ　　となりその偏差ｄに対応した電
流ｉが直流電源１９から電解槽１に向って流れる。

Ｏｖになった状態で基準電圧Ｅ８を固定する。この時の
電圧−電流の変化を第４図に示す。

第１図の切換スイッチ２１をＣの電気量測定に切換えて
、電解槽１に流れる電流ｌがクーロンメータ１６を通過
するようにする。一定時間保持してその間に通過した総
電気量を測定する。第５図はこの電流ｉと保持時間ｔの
関係を表わしたものであり、斜線部分の面積に相当する
積分値が総電気量である。

クーロンメータ１６にて測定された総電気量は腐食量判
別器２２に入力され、電気量と相関関係にある腐食量と
して表示される。

なお、電気量と腐食量の関係を示す模式的グラフを第６
図に示すが、総電気量がＱ１以下では脱亜鉛についてあ
まり心配いらないが＋　Ｑ＋からＱ２の間では脱亜鉛に
ついて注意をする必要がある。また総電気量がＱ２以−
Ｅでは脱亜鉛現象が起こり易いので何らかの対策が必要
となる。

本発明の実施態様によれば従来まで電気化学的に評価で
きなかった銅合金の脱亜鉛腐食について、電気化学的に
被測定物を責にする事により１強制的に脱亜鉛腐食を起
こさせて、その際に発生する電気量を測定し、この電気
量と腐食量との関係から、脱亜鉛腐食感受性を電気化学
的に評価する事が可能となった。この電気化学的な方法
では９時間のかかる金属の組織観察などが不要なので腐
食感受性の評価が簡単迅速になった。また、試験液も従
来のように特殊な０ｕＯＩ２水溶液を用いる必要がなく
なり、導電性のある液体であれば良い事になった。特に
実機プラントの置かれる特定の海水と同じ液体をそのま
ま試験液とできるので、実機と評価結果との相関が非常
に好まし々、また。実験後の廃液処理が不要となる長所
がある。

第７図に本発明の第２実施態様に供される試験槽ｌを被
測定物７に装着したものの断面図を示す。

この第７図の端子１２．１８．１４は第１図の端子１２
、１８．１４に相当する。第１図の回路を備えた測定装
置及び第７図の試験槽１１の組み合わせにより本発明の
第２実施態様を説明する。

第７図で用いられる試験槽ｌは、筒状の測定セル本体ｌ
の底部に透孔２を開口し、又上部に密栓８を装着し、内
部に試験液１１を収納しうるようになっている。この試
験槽本体１内には。

基準電極４．対！ｆ１５が配設され、それぞれリード線
を介して第１図の測定装置の端子１２．１８に接続され
ている。

この構造の測定セルｌを被測定物７の腐食感受性を測定
したい部分に取付けるには、まず被測定物７の検査個所
を清浄化した後、中央部に一定面禎の透孔９をあけた両
面接着テープ８を該透孔９が検査個所に位置するように
貼付ける。

この両面接着テープ８は、接着力が弱いと試験液１１が
被測定物７と両面接着テープ８との境界面に滲透して隙
間腐食電流を生じさせ、この影響により測定不能となる
ため、被測定物７に完全に貼付ける事が必要である。ま
た両面接着テープ８は電気的絶縁性を有し、被測定物７
に対し悪影響を及ぼさぬものであれば良い。この両面接
着テープ８の−Ｆに粘着剤１５を延伸し、さらにその上
に試験［１を固定し接着する。尚、粘着剤１５も試験液
１１が漏れぬ程度の粘着性を持ち電気的絶縁性を有し、
また被測定物に対して悪影響を及ぼさぬものであれば良
い。例を挙げれば、塩素化パラフィンとアスベスト系粘
着剤（商品名フレックシール）１０部とポリイソブチレ
ン系粘着剤（商品名ビスタネックス）０．５〜１部とを
混合したものがある。

第８図に第７図の両面接着テープ８の斜視図を示す。

このように設けた第７図及び第１図の器具を用いて第１
発明の実施態様と同様の手順で腐食感受性の評価を行っ
た。以下に本発明の第１実施態様よりもさらに具体的な
実施例を用いて第２実施態様を説明するが、操作手順は
第１実施態様と同一であるので省略し、操作条件及び評
価の結果について述べる。

被測定物として管の厚さが８１１１ｍの黄銅管を。

また試験液として８重量％Ｎａ１ｌ水溶を用いた。

自然電極型−位は飽和塩化銀電極基準で一〇、２　Ｖで
あり、これを１００　ｍＶ／ｍｉｎの掃引速度で脱亜鉛
試験電位Ｏｖまで分極した。第１実施態様の第４図に相
当するものとしてこの時の電流密度−電位曲線を第９図
に示す。その後脱亜鉛試験電位０■に５分間保持して電
気量を測定した。第１実施態様における第５図に相当す
るものとしてこの時の発生電流の時間変化を第１０図に
示す。第１１ａ図には、第６図に相当するものとして１
発生電気量と実測した脱亜鉛腐食深さとのグラフを示す
。

第１１ａ図の測定点ｔｏｏ〜１０４は第１１ｂ図の管内
面に脱亜鉛を生じた黄銅管の断面斜視図中に示す管表面
の測定点番号に相当する。尚、と、二で用いられた黄銅
管は一部材でありながら材料中に腐食感受性の異なる部
分が存在するものである。また第１１ｂ図中のＡは脱亜
鉛個所を示し。

Ｂは非脱亜鉛個所を示す。第１１ａ図に示すように脱亜
鉛時の電気量と脱亜鉛厚さとは極めて良い相関が認めら
れ２本発明法が脱亜鉛腐食感受性を評価するのに極めて
良好な事がわかる。

第２実施態様によれば、従来まで電気化学的な評価がで
きなかった脱亜鉛腐食感受性の評価が電気化学的に可能
となり、従って脱亜鉛腐食感受性の評価が簡単迅速とな
る。また、試験液も特殊な液でなくとも導電性のある液
体であれば良いので、被測定物が用いられる際に腐食を
起こす環境と同一の液体を用いる事ができるため、実機
と評価結果との相関が非常によく、さらに試験液として
海水などを用いれば従来までのように実験後に廃液処理
をする必要がなくなるという利点がある。その上１本実
施例では試験槽を実機部材の必要部分にのみ粘着できる
ようにして局部的に腐食感受性を評価できるので。

鋳造部材のように偏析などによる材料中の腐食感受性の
異なる個所がある場合も個々に１ｌｌｌ定でき、しかも
被測定物を切り出す必要のない非破壊的方法なので、実
機操業中に実機プラントに用いられている部材の腐食感
受性をそのまま評価する事ができる長所がある。

尚２本実施態様では銅合金の脱亜鉛腐食な例にとって説
明したが、銅合金の脱錫腐食についても同様の効果が期
待できる。

上述のとおり２本発明は被測定物を導電性のある試験液
に接触させる事により試験液と被測定物とが導通し、こ
の時の自然電極電位から一定の責な電位まで試験片を分
極する事により強制的に脱亜鉛等の腐食を生せしめ、該
脱亜鉛時に銅合金と試験液との間でやりとりされる電子
の量に相当する一定時間の電気量を測定する事によって
合金の腐食感受性を評価する電気化学的な評価方法であ
る。

本発明によれば、試験液の条件が導電性を備えれば良い
のであるから、゛通常の海水でも試験ができる事になる
。従って、実機プラントが海水に接する部分で腐食を起
こす場合、その海水を試験液として腐食感受性の試験を
行える。そのため実際の条件と類似し、試験結果と実機
プラントとの相関性が良く、また廃液処理の問題もない
。また、金属組織の観察等を行わなくともすむので、非
常に短時間で腐食感受性を評価できる。

尚１本願特許請求の範囲第２項の本発明方法では、試験
液と被測゛宝物との接触面が局部であればよいので２部
材の一部が露出していれば非破壊的に試験ができ、操業
中の実根プラントの材料をそのまま試験できる長所があ
る。

よって１本発明は、銅合金の腐食感受性の評価一般に適
するが、特に船舶及び海水淡水化装置等の海水系に使用
されている銅合金の脱亜鉛腐食感受性や脱錫腐食感受性
に関する品質管理に用れば最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に供せられる腐食量判別装置及び試験槽
の回路図、第２図はポテンショスタットの回路図、第８
図は本発明の第１実施例に供せられる試験槽断面図、第
４図は本発明の第１実施態様の電流−電位図、第５図は
本発明の第１実施態様の電流一時間図、第６図は本発明
の第１実施態様の電気量−腐食量図、第７図は本発明の
第２実施態様に供せられる試験槽断面図、第８図は本発
明の第２実施態様に供せられる両面テープ、第９図は本
発明の第２実施態様の結果得られた電流密度−電位図、
第１θ図は本発明の第２実施態様の結果得られた電流密
度一時間図、第１１ａ図は本発明の第２実施態様の結果
得られた電気量−脱亜鉛腐食感受性図、第１１ｂ図は本
発明の第２実施態様に用いられた。脱曲鉛腐食を起した
黄銅管断面斜視図。 １・・・試験槽、４・・・基準電極、５・・・対極、７
・・・被測定物、１１・・・試験液、１５・・・ポテン
ショスタット、　１６・・・クーロンメーク、２２・・
・腐食量判別器。 第１　図 第′３図 舒＃ｌ顧−φ− ｑ 垢７圀 一〇、２　　−０．／　　　　０　　、電位（ＶＶＳＳ
ＣＥ） 第ｑ日 派θ乙 ’　　　　０／　　　２３４５ θＶで０裸朽埼盾（分） 第１θ廊

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　次の各工程を包含して電気量から腐食感受性
   を判断する事を特徴とする銅合金の腐食感受性評価法。 イ、導電性液体である試験液に被測定物である銅合金部
   材表面を接触させる工程。 口、被測定物をその自然電極電位より責な方向の一定電
   位である試験電位まで、一定掃引速度で分極する工程。 ハ、試験電位まで分極した被測定物を該試験電位に一定
   時間保持し、該一定時間内に試験液及び被測定物間を流
   れる電気量を測定する工程。
2. （２）　　特許請求の範囲第１項記載の銅合金の腐食感
   受性評価法において、イの工程の試験液との接触面を被
   測定物の任意の一局部面に限定する事を特徴とする銅合
   金の腐食感受性評価法。