JPS61181952A - 金属の耐食性の電気化学的エツチング測定装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は測定技術に係り、特に電気化学的エツチングの
方法によって金属の耐食性の測定装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

本発明は、耐食性材料が使用される工業又は鉄鋼や合金
の組織上の状態を確認することが必要な工業、たとえば
化学工業、冶金工業、石油化学工業等において、そして
研究及び教育方法の研究において使われ得る。

近年、腐蝕制御の電気化学的方法及び装置の技術におい
て、金属及び合金の耐食性を測定するのに利用されるこ
とが次第に多くなっている。金属の不動態化及び動態化
のプロセスにおける決定的役割は電極電位値によって演
じられることがわかっている。

局部型腐蝕の大多数は、たとえば陽極溶解、不”１Ｉ態
化、陰極溶解、結晶内部腐蝕、超不動態化、点食は、必
然的に電気化学的プロセスである。

電気化学的エツチングの方法によって点食に対する金属
の耐食性の測定装置が公知の技術になっている。

装置は電気化学槽と、電解液内に置かれた試験金属の試
験片に接続された端子を有した直流電源および補助電極
とからなっている（参照、雑誌“加工品と腐蝕”１９６
８．１９巻、第９号。

７８２〜７８５頁バードジ、ニコルソン　ジエイｌブリ
ユニよる論文（ｐａｐｅｒ　ｂｙ　Ｗａａｒｄ　Ｇ、。

Ｎ１ＣｈＯＩＳＯｎ　Ｊ獣、ＰＯ３Ｃｈ　Ｗ、ｉｎ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ”ＷｅｒｋｓｔｏＨｕｎｄ　Ｋｏｒｒｏｓ
ｉｏｎ″’　、１９６８，１９．Ｎｒ、９．Ｓ。

７８２−７８５）。　公知の装置においては電圧降下が
長さ１ｍ、直径１．５ｍの試験片自体で起こる。

この場合、電位の変化の極めて狭い範囲が得られる。こ
れは、試験片に沿った電圧降下には、試験片長さを増す
か又は電源からの電流供給を上げるかが必要であるため
である（しかしながら、電流供給の増加は試験片、電解
液の加熱および試験コンディションの変化を引き起こす
）。

試験片長さに沿った電位変化の小さな範囲は、公知の装
置によって、一つのタイプの腐蝕のみに対して金属の耐
食性を測定することができ、加えて装置は扱いにくり維
持及び操作が困難である。

公知の金属の耐食性の電気化学的エツチング測定装置は
、２つの分極電極を有した電気化学槽と、それら電極間
に置かれた試験金属の試験片を保持するホルダと、試験
すべき試験片の作用面と接触するためのｍ管プローブを
有した標準電極と、ホルダ間に備えられ試験片がホルダ
内に置かれたとき試験片と相互に作用し合うためのリー
ド線を有した電気接触部材と、標準電極と電気接触部材
のリード線とに接続された電位計と、分極電極に接続さ
れた端子を有した電源とからなっている（参照　ジ・ブ
イ・アキモフ“金属腐蝕の理論と研究方法”、モスクワ
ーレニングラード、化学出版局のソ連アカデミ−，１９
４５年、３５８〜３５９頁（Ｓｅｅ　ｉｎ　Ｇ、Ｖ、Ａ
にｉｍｏｖ、　”　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏ
ｄｓｏｒ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｅｔ
ａｌ　　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　”　。

Ｍｏｓｃｏｗ　　　−Ｌｅｎｉｎｇｒａｄ、ＵＳＳＲＡ
ｃａｄｅｍｙ　　ｏｆ　　５ｃｉｅｎｃｅｓＰｕｂｌｉ
ｓｈｉｎｏ　Ｈｏｕｓｅ、１９４５．Ｐ、　３５８−３
５９））。

この装置において、ホルダは試料の垂直位置、すなわち
試料の作用面が分極電極の対向する面に平行（分極電場
の電気力線に垂直）である位置を確保する。公知の装置
においては細管プローブは静止ガラスｌ１ｌｌ管として
具体化されている。

公知の装置は、１回の試験で試験試料の表面上で一種の
腐蝕のみを再生することを可能とし、この腐蝕は分極電
極および試料に対応する標準電極の静止細管の位置に対
応する試料位置によって範囲が限定される。

他のタイプの腐蝕に対する試験金属の抵抗を決定するに
は、新しい試験毎に金属の新しい試料を使うことが必要
であり、このことは材料、電力及び時間をより多く消費
することと結び付く。

〔発明の目的〕

本発明は試験金属の単一の試料を使った１回の試験で、
予じめ定められた範囲の電位で与えられた電解液内でこ
の材料の電気化学的反応を測定することを可能とする金
属の耐食性の電気化学的エツチング測定装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、金属の耐食性の電気化学的エ
ツチングの測定装置は、二個の分極電極を有した電気化
学槽と、それら電極間に位置する試験金属の試料を保持
するホルダと、試料の作用面と相互に作用するための細
管プローブを有した標準電極と、ホルダ内に取りつけら
れ試料がホルダ内に置かれたとき試料と相互に作用する
ようになされたリード線付き電気接触部材と、標準電極
と電気接触部材のリード線とに接続された電位計と、分
極電極に接続された端子を有した電源とからなり、本発
明によれば試料ホルダは、その中に試験試料を置くと試
料の作用面は分極電極の対向する面に対して垂直に位置
されるように槽内に位置しており、標準電極のＩＩＩＩ
管プローブは分極電極の対向する面に対して垂直な方向
において可動に取り付けられている。

試料表面の余長にわたって実現された電位ｉｆの規模を
変えることができるようにするためには分極電極を電気
化学槽内に分極電極間の距離を変えられるように買くの
がよい。

自動操作状態で装置が作動することを確保するため、装
置は、ＩＩＩＪ管プローブを動かすための電気モータを
備えることが好ましく、このモータの出力軸は細管プロ
ーブの動きを電気パルスに変えるコンバータに連結され
、コンバータの出力はパルスカウンタに接続され、順次
このパルスカウンタの出力は直列接続のコード変換器及
び数置プリンタに接続され、同パルスカウンタの出力及
び第１Ｄ／Ａコンバータを介してＸ−Ｙプロッタの入力
“Ｘ゛に接続されており、装置は分極電極を動かすため
の電気モータと、その１つの出力が分極電極を動かすた
めの電気モータに、他の出力が細管プローブを動かすた
めの電気モータの電源の入力に、そして第３の出力が分
極電極の電源のモニター入力にそれぞれ接続された多位
置スイッチのユニットと、その入力がデジタル電位計の
出力及びコード変換器の入力に接続され、その出力がＸ
−Ｙプロッタの°Ｙ”に接続された第２０／Ａコンバー
タとを備えている。

本発明による電気化学的エツチングの方法による金属の
耐食性の測定装置は、試験金属の同一材料の表面での同
一試験において、異った電気化学的プロセスに対応する
異った電位でエツチングされた区域のスペクトルを得る
ことを可能とする。

装置はメンテナンスに便利であり、手動及び自動の両方
で操作でき、しかも簡単な構造である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る金属の耐食性の電気化学的エツチン
グ測定装置の一実施例を第１図及び第２図を参照して説
明する。

金属の耐食性の電気化学的エツチング測定装置は、第１
図で示されるように電解液を入れた電気化学槽１を備え
ており、この電解液内には垂直にかつ互いに平行に対向
した２個の仮型分極Ｎ極２が設置されており、各電極２
は調整可能な電源３の各端子に接続されている。ソケッ
ト内に位置する試料６の作用面５（電極と相互に作用し
合う）が水平であり、かつ電極２の対向する面に対して
垂直であるためにホルダ４が槽１内の分極電極２゜２間
に配置されている。電気絶縁材料で作られたホルダ４内
ｌ＼電気接触部材がリード線８を備え電解液の作用から
保護された試料６の表面と接して取り付けられている。

さらに、装置はＩＩＩ管プローブ１ｏを有した標準電極
９を備えており、この細管ブ０−ブ１０は試Ｆ１６の作
用面５に自由端で接触している。ｍ管プローブ１０は、
ねじ対”．１２によって分極電極の対向する面に対して
垂直な方向に作用面５に沿って動くことができるように
取り付けられている。デジタル電圧計として形成された
電位計１３は標ｔ１！電極９とリード８との間で相互に
接続されている。分極電極２の電源回路内に、電解液を
通って流れる電流を制限するリミッタ１４が介装されて
いる。本実施例で述べられている分極電極は、それら電
極間の距離を変えることができるように取りつけられて
おり、それら電極の各々はねじ棒１６と噛合された各ナ
ツト１５に堅固に取り付けられている。

本発明による金属の耐食性の測定装置は、ねじ対”−１
２への摩擦ギア（図示せず）によって連結された出力軸
で細管プローブ１０を動かすための電気モータ１７と、
モータ１７の出力軸に連結されるとともに出力２０．２
１を有したパルスカウンタ１９にその出力が接続され、
細管プローブ１０の動きを電気パルスに変えるコンバー
タ１８とを組み込んでおり、２つのコードの内の一方で
、出力２０はデジタルアナログコンバータ２２を介して
Ｘ−Ｙプロッタ２７の入力“Ｘ　ＩＩに接続されており
、一方２つのコードの内の他方で、出力２１は直列接続
のコード変換器２４（２進化１０進コードをユニット２
５のモニターコードに変えるコンバータ）及び数値プリ
ンタ２５に接続されている。本発明による装置は、また
、ねじ１６への摩擦ギア（図示せず）によって連結され
た出力軸で分極電極２を動かすための電気モータ２６と
、その１つの出力が電気モータ２６に、もう１つの出力
が電気モータ１７の可変電源ユニット２８の出力に、そ
して第３の出力が分極電極２の電源３のモニター入力に
それぞれ接続された多忙１ｒ・７スイツヂ２７のユニツ
Ｉ・と、その入力が電位計１３の出力に接続されたＤ／
Ａコンバータ２９とを備えており、このコンバータ２９
の出力はＸ−Ｙプロッタ２３の入力゛Ｙ”に接続されて
いる。

ざらに、電位計１３の出力はコード変換器２４の第２入
力に接続され、一方パルスカウンタ１９の出力２１は表
示器３０に接続されている。

細管プローブ１０の動きを電気パルスに変えるコンバー
タ１８は、第２図で概略的に示されるように光電子変換
器からなっている。コンバータ１８１よスリット３２を
備えたディスク３１を有しており、このディスク３１は
光放射方向に対して不透明であり、細管プローブを動か
す電気モータの軸に堅固に固定されており、２つの光電
対゛ａ′”と”　ｂＩＩとは各々光源３３．３３および
フォトダイオード３４．３４からなっている。

本発明による金属の耐食性の測定装置は次のように動作
する。

金属組織の検査用薄切片としてその平滑面の側に調整さ
れた試験金属の試料６をボルダ４のソケット内に押し込
み、そうすることで、試料６の作用面５の反対面が電気
接触部材７と相互に作用する。ｌＩｌ管ブＯ−ブ１０を
試料６の端にセットする。

ユニット２７のスイッチは、細管プローブ１０の動きを
好ましい速度に限定する位置に（電源２８に対する基礎
電圧をセットすることによって）、分極電圧値を限定す
る位置に（電源３に対する基礎電圧と電気モータ２６に
対する供給および極性とをセットすることによって）、
電位の測定点の数を限定する位置に電位計１３に対する
測定回数をセットすることによって〉、それぞれセット
される。

“ＯＮ”指令の後、装置は自動的に作動する。

電極２．２間の電位の必要な差異（電位のスペクトル）
は、電源３の電圧によって及び分極電極の位置（それら
電極間の距離）によってあらかじめセットされる。、電
解液を通って流れる電流値は制御され、必要ならば、電
流リミッタ１４（たとえば電気スイッチ）によって制限
される。

試料６の表面５上の電位の測定は標準電極９を有した細
管プローブ１０によって遂行され、上記標準電極９は電
気モータ１７によって試料６の作用面５に沿って動かさ
れる。細管プローブの位置は光電子コンバータ１８によ
って記録され、そこでディスク３１（第２図に図示〉の
回転数がパルスに変換され、このパルスの数が細管プロ
ーブ１０の動きついて知らせる。

電気モータの回転方向によって、光電対“ａＩＴ又は“
ｂ　”のフォトダイオードが最初に明るくなる。

パルスカウンタ１９の電気回路は、フォトダイオード３
４から来るパルスの連続を解読し、軸の回転方向を決定
し、これゆえ細管プローブ１０の動きの方向を決定する
。パルスの数が細管プローブ１０を通った距離を明瞭に
示す。本実施例の装置では、１ｒｎＩＲの行程が電気モ
ータの軸の１０回転に対応し、すなわち変換出力は０．
１ｍ／パルスに等しくなるように機械ギアが作られてい
る。

電位は電子デジタル電位計１３によって測定される。信
号はコード変換器２４を介して数値プリンタ２５１表示
２Ｓ３０およびＸ−Ｙプロッタ２３の入力“Ｘ°′に伝
えられる。

細管プローブ１０によって試料の全長をカバーした後、
測定は停止され、細管プローブはスタート位置に戻り、
装置は再び操作の準備状態となる。

陰極の能動又は受動区域におけるテスト金属の電気化学
的反応のより詳細な調査が必要なとき、すべての分極電
極２が分極電極の一方が分極電場の電気力線に沿って（
電気モータ２６とねじ対１５−１６により）移動させて
任意の区域に向けてより大規模な電位スペクトルとその
移動を任なの区域に向けることが行われる。

本発明による装置は、電解液内の試験試料の位置の区域
で、１回の試験で電位の与えられた正値から゛ゼロ″電
位を通って負値まで電位スペクトルの実現を確保するこ
とを特筆すべきである。これは、試料面上で１回の試験
でただ１つの試料を使用して、実質的に全ての電気化学
的区域をシミュレーションすることを可能とし、かつ与
えられた電解液内で金属の耐食性を分析することを可能
とする。

本発明による装置によって、炭素（Ｃ）０．００３％、
クロム（Ｃｒ）１８％、ニッケル（Ｎ　ｉ　）　２０％
、モリブデン（Ｍｏ）２％およびけい素（Ｓｉ）１％の
含有率からなる鉄鋼の表面が検査された。

金属組織の検査用薄切片として用意された長さ５　ｃｍ
の上記鉄鋼の試料は、装置のホルダー４のソケット内に
置かれ、電解液、すなわち５％硫酸溶液が槽１内に注が
れた。分極電極２．２間の電位変化のスペクトルは−１
，１５Ｖから＋１．１５Ｖの範囲内に選択された。゛電
位の測定は試料長さに沿って５０ポイントで実施された
。測定プロセスは約５分かかった。電位ダイナミック曲
線を有した試料の表面に沿った電位分布の関係の比較は
、金属の組織の走査画像（ＯＭ）で明瞭に見られる電位
スペクトルの種々の値でエツチングされた区域を測定す
るための機会を与える（陰極区域、能動区域、受動区域
））。

構造分光分析（ＲＥＭ）とマイクロＸ線分光分析（ＸＲ
ＭＡ）の調査は好ましい分解の中心があることと、これ
らの中心が電気化学区域に分布していることを示してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属の耐食性の電気化学的エツチング測定装置
の概略図、第２図は細管プローブの動きを電気パルスに
変えるコンバータの概略図である。 １・・・電気化学槽、２・・・分極電極、３・・・電源
、４・・・ホルダ、５・・・作用面、６・・・試料、７
・・・電気接触部材、８・・・リード線、９・・・標準
電極、１０・・・細管プローブ、”．１２・・・ねじ対
、１３・・・電位計、１４・・・リミッタ、１５．１６
・・・ねじ対、１７・・・電気モータ、１８・・・コン
バータ、１９・・・パルスカウンタ、２０．２１・・・
出力、２２・・・デジタルアナログコンバータ、２３・
・・Ｘ−Ｙプロッタ、２４・・・コード変換器、２５・
・・数値プリンタ、２６・・・電気モータ、２７・・・
多位置スイッチユニット、２８・・・電源ユニット、２
９・・・デジタルアナログコンバータ、３０・・・表示
器、３１・・・ディスク、３２・・・スリット、３３・
・・光源、３４・・・フォトダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２個の分極電極（２）を有した電気化学槽（１）と
   、それら電極間に位置する試験金属の試料（６）のため
   のホルダ（４）と、試料（６）の作用面（５）と相互に
   作用するための細管プローブ（１０）を有した標準電極
   （９）と、ホルダ（４）内に備えられ試料（６）がホル
   ダ（４）内に置かれたとき試料（６）と相互に作用し合
   うためのリード線を有した電気接触部材と、標準電極（
   ９）及び電気接触部材のリード（８）に接続された電位
   計（１３）と、その端子が分極電極（２）に接続された
   電源（３）とを備えた金属の耐食性の電気化学的測定装
   置において、試料（６）のホルダ（４）は、前記試料の
   作用面（５）が分極電極（２）の対向する面に対して垂
   直に位置するようにその中に試験試料（６）が置かれる
   ように前記槽（１）内に置かれ、標準電極（９）の細管
   プローブ（１０）は分極電極（２）の対向する面に対し
   て垂直な方向に可動に取り付けられていることを特徴と
   する金属の耐食性の電気化学的エッチング測定装置。 ２、前記分極電極（２）は、それら電極間の距離が変え
   ることができるように前記槽（１）内に取り付けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
   の耐食性の電気化学的エッチング測定装置。 ３、前記金属の耐食性の電気化学的エッチング測定装置
   は、細管プローブ（１０）を動かすための電気モータ（
   １７）を備え、この電気モータの出力軸は細管プローブ
   （１０）の動きを電気パルスに変えるコンバータ（１８
   ）に接続され、このコンバータ（１８）はその出力がパ
   ルスカウンタ（１９）に接続され、順次、カウンタの出
   力（２１）が直列接続の変換器（２４）と数値プリンタ
   （２５）に接続され、カウンタの出力（２０）がデジタ
   ルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ（２２）を介してＸ−
   Ｙプロッタ（２３）の入力“Ｘ”に接続され、そして前
   記金属の耐食性の電気化学的エッチング測定装置は多位
   置スイッチのユニット（２７）を備え、このユニットの
   １つの出力は分極電極（２）を動かすための電気モータ
   （２６）に接続され、他の１つの出力は細管プローブ（
   １０）を動かすための電気モータ（１７）の電源ユニッ
   ト（２８）の入力に接続され、その第３の出力は分極電
   極（２）の電源（３）のモニター入力に接続され、さら
   に前記金属の耐食性の電気化学的エッチング測定装置は
   デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ（２９）を備え
   、このコンバータの入力は電位計（１３）の出力および
   変換器（２４）の入力に接続され、コンバータの出力は
   Ｘ−Ｙプロッタ（２３）の入力“Ｙ”に接続されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属の耐
   食性の電気化学的エッチング測定装置。