JPS6379053A - 金属材料の腐食試験方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、局所的な加工、熱処理、溶接等の人為的な操
作や、製造上の制限等による材質の局所的な変化によっ
て局部腐食が生じる金属材料の局部腐食速度および局部
腐食部分周囲の全面腐食速度を、局部腐食部分を全面腐
食部分から切断し、絶縁接着した試験片を用いて電気化
学的な測定を行うことによって、迅速かつ容易に絶対値
で評価できる金属材料の腐食試験方法に関する。

（従来の技術） 従来、金属材料の局部腐食の腐食試験としては、腐食環
境に一定期間試験片を暴露した後に局部腐食部分とその
周囲の全面腐食部分の残存試験片厚さを測定する方法が
行われてきたが、長期間の暴露を必要とするため短期間
での評価は困難であった。また、腐食後の試験片を調査
するため、腐食期間中の腐食状態の変化を知ることは不
可能である。

局部腐食の電気化学的研究方法として、局部腐食部分と
その周囲の全面腐食部分との間に流れるガルバニック電
流や間接的に表面の電位分布等を測定することがあるが
、これらは全面腐食部分の腐食速度がほぼＯとみなせる
特殊な場合がほとんどであり、現実の全面腐食速度が０
ではない場合には、これらの方法では腐食速度を絶対値
ではなく局部腐食部分と全面腐食部分の相対的な差とし
てしか評価できなりため、局部腐食の評価試験方法とし
ては不充分であった。

腐食速度の電気化学的な絶対値評価方法としては分極抵
抗法がある。分極抵抗法は、微小分極を外部から目的の
試験片に与えて求めた金属−溶液界面反応抵抗が腐食速
度に反比例することを利用した腐食試験方法であるが、
原理的に全面腐食の場合にのみ適用が可能であシ、局部
腐食には適用性がなかった。即ち、従来分極抵抗法は全
面腐食にしか適用性がなく、又ガルバニック電流測定で
は局部腐食を相対的にしか評価できず、局部腐食を絶対
値でしかも迅速に評価する方法は見当らない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、材質に起因する局部腐食金属の浸漬暴
露試験における局部腐食速度と相関関係を有する電気化
学的情報を検出する腐食評価試験方法を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、金属材料の局部腐食部分をその周囲の全面腐
食部分から切断し、該切断した局部腐食部分と全面腐食
部分を絶縁接着して元の形状に形成した試験片を溶液中
に浸漬し、該局部腐食部分と全面腐食部分の分極抵抗を
測定し、さらに局部腐食部分と全面腐食部分の間のガル
バニック電流を測定し、各々測定した分極抵抗とガルバ
ニック電流から局部腐食部分と全面腐食部分とが電気的
（作　用） 本発明者は、材質に起因する局部腐食の発生およびその
位置が既知の金属材料の局部腐食部分をその周囲の全面
腐食部分から切断分割し、局部腐食部分および全面腐食
部分それぞれ単独の分極挙動を種々検討した結果、分割
した局部腐食部分および全面腐食部分はほぼ全面腐食形
態として扱うことが可能で、それぞれの部分単独に分極
抵抗法の適用性のあることを見出した。そこで本発明者
はさらに研究を重ねた結果、分割した局部腐食部分と全
面腐食部分を金属導通したときに流れるガルバニック電
流と上記分割した各部分単独の分極抵抗を独立変数とす
る関数は、分割前の局部腐食速度と相関関係のあること
を見出し、本発明を完成するに至った。

第１図は、本発明の腐食試験方法で用いる試験片の加工
の一例を示す。物理的に一体の試験片の局部腐食が発生
する部分Ａを全面腐食部分Ｂと切断したのち、絶縁性の
接着材によって、分割後の局部腐食が発生する部分Ａと
全面腐食部分Ｂとを元の形状に絶縁接着し、それぞれの
部分に導線を取りつけ、試験面以外の部分は絶縁被覆す
る。

第１図で示した試験片の腐食試験のために、第２図に一
例として示す電気化学装置が使用できる。

１は測定用セルで、基準電極Ｒ１白金等の不活性な電極
である対極Ｃ１第１図で既に示した試験片Ｗを内蔵し、
海水あるいは人工海水、各種のイオンを含んだ水溶液ま
たは土壌等が充填されている。

２は電源装置で、波形電圧発生器Ｆで発生させた正弦波
、矩形波、直線波、その他任意の電圧波形を定電圧／定
電流源Ｇに入力し、基準電極Ｒと試験片Ｗの間の電圧を
所定の定電圧、もしくは試験片Ｗと対極Ｃの間の電流を
所定の電流値に制御しながら、試験片Ｗを分極する。定
電圧／定電流源Ｇは、Ｒの入力抵抗をｉｏ’Ω以上有し
、制御した電位および電流を電圧値としてモニターでき
る出力を有し、これらの出力はＸ−Ｙレコーダもしくは
グラフィックコンピュータエに接続され、定電流出力を
Ｏとすることで自然電位を測定することができる。

３はゼロ抵抗電流計で、入力および内部抵抗がゼロの電
流計であシ、試験片Ｗが分極されていない状態で、局部
腐食部分Ａと全面腐食部分Ｂの間に接続し、両者間に流
れるガルバニック電流を検出する。検出された電流値は
電圧に換、算されて出力され、出力は記録計もしくはコ
ンピュータＪに接続される。

ＳＷｌは試験片Ｗを定電圧／定電流源Ｇへの接続状態■
、ゼロ抵抗電流計Ｈへの接続状態■、もしくは試１験片
Ｗの局部腐食部分Ａと全面腐食部分Ｂを短絡した状態■
を選択するスイッチで、測定を行なわないときには自動
的に局部腐食部分Ａと全面腐食部分Ｂとが短絡される■
の状態を強制的に保持する機能を有する。

ＳＷ２は、ＳＷｌが試験片Ｗが定電圧／定電流源Ｇへ接
続された状態■のときに、分極もしくは自然電位の測定
対象として試験片Ｗの局部腐食部分Ａまたは全面腐食部
分Ｂのいずれか１つを選択するためのスイッチである。

第２図に示す電気化学装置を用いて本発明によね金属材
料の腐食試験を行う例を以下に述べる。

−上述した方法で作成した試験片Ｗを第２図に示した測
定用セル１に浸漬し、ＳＷｌによってゼロ抵抗電流計Ｈ
を試験片Ｗの局部腐食部分Ａと全面腐食部分Ｂの間に接
続して、両者間に流れるガル２ニツク電流工ｇを測定す
る。定常的なガルバニック電流測定終了後、即座にＳＷ
ｌによって試験片Ｗを定電圧／定電流源Ｇに接続する状
態にし、さらにＳＷ２　　によって試験片Ｗの局部腐食
部分Ａもしくは全面腐食部分Ｂのいずれか一方を分極も
しくは自然電位測定の可能な状態とする講電圧／定電流
源Ｇを定電流源として用い、出力電流を０に設定し、電
位出力モニターで自然電位ＥＱを続み取シ、定電圧／定
電流源ＧでＥＱ±１０〜５Ｑｍｖの範囲で分極し、局部
腐食部分Ａおよび全面腐食部分Ｂそれぞれの分極抵抗Ｒ
Ａ、ＲＢを求める。以上のガルバニック電流”ｇｓおよ
び分極抵抗ＲＡ。

ＲＢから局部腐食部分Ａと全面腐食部分Ｂが短絡してい
る状態、すなわち分割絶縁する前の一体の状態での局部
腐食挙動人と全面腐食部分Ｂの腐食速度の絶対値Ｉｇａ
、Ｉｇｂは Ｉｇａ　＝　（（Ｋｘ　Ｓａ　／　ＲＡ）　−）−Ｉｇ
　〕／ＳａＩｇｂ’　＝　（（ＫＸＳｂ　／ＲＢ）　−
Ｉｇ　）／ｓｂで与えられる。ただし、ここでＳａ、　
Ｓｂはそれぞれ、局部腐食部分Ａと全面腐食部分Ｂの面
積１、Ｋは金属と環境の組み合わせによって定まる定数
である。局部腐食状況の経時変化は上述の測定を経時的
に繰シ返すことによって達成できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について述べる。

第３図は局部的に熱履歴を受けだ部分（幅約５ｓｗ）に
局部腐食性が現れた鋼について本発明の腐食試験を実施
した結果を示し、局部腐食速度■（左縦軸）と腐食電位
■（右縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示したもの
である。本発明の腐食試験方法では第３図に見られるよ
うに、腐食速度および腐食に関係する電気化学的パラメ
ータを同時にかつ実時間で追跡することが可能である。

第３図に見られるように、局部腐食速度は時間と共に定
常値に近づき、この定常値から長時間の局部腐食の平均
腐食速度が推定できることを示したのが第４図である。

第４図は、成分の異なる７種の鋼で上述の熱履歴を受け
たものを本発明の腐食試験方法による試験値と、溶液の
流速条件が異なるが、３ケ月腐食壌境に暴露した後に残
存厚さ測定で求めた局部腐食速度とを比較したもので、
本発明による腐食試験方法によって求めた局部腐食速度
の定常値は従来の浸漬−残存厚さ測定試験法と良い相関
関係にある。

第５図は本発明による腐食試験方法で測定した局部腐食
状態が定常状態に達したのちに、表面に′４積した錆層
を溶液の流動によって素早く剥離したときの局部腐食速
度の変化を経時的に追跡したものであシ、本発明方法を
用いると第５図に示すような１局部腐食速度の環境条件
等による急激な変化を見ることが可能となる。

（発明の効果） 従来局部腐食の試験には２〜３ケ月を要していたが、本
方法では２〜７日以内で評価が可能となり、大幅な試験
時間の短縮が可能である。

実時間で測定が可能であり、局部腐食挙動の環境変化に
対する応答を知ることが出来る。

局部腐食部分の腐食速度、全面腐食速度といった主要な
情報の他に、電位差、腐食電位、腐食反応界面容量、そ
の他腐食に関係する電気化学的な主要ノぐラメータを得
ることができるため、局部腐食現象を演締的に解析でき
る。

従って、材質の不均一性にもとすく局部腐食速度および
その挙動傾向を知ることのできる電気化学的情報および
その経時変化を提供することによシ、局部腐食の詳細な
把握と対策の立案を短期間で行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する試験片の加工の一例を示
す図で、実線は絶縁被援または絶縁接着を示し、第２図
は本発明方法の実施に使用する電気化学装置の一例を示
す図、第３図は実施例における局部腐食速度、腐食電位
の時間変化を示す図、第４図は本発明方法による局部腐
食速度の定常値と従来の浸漬−残存厚さ測定方法による
局部腐食速度の相関関係を示す図、第５図は表面のさび
の剥離にともなう局部腐食速度の経時的変化を示す図で
ある。 Ａ−局部腐食部分、Ｂ−全面腐食部分、１・−測定用セ
ル、２−電源装置、３−ゼロ抵抗電流計。 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他１名 回流漫看試、験値（ｍｍ　／真） 局部腐食ａ　）Ｍ　（７ｒ１ｍｌ、Ｘ−）＼　＼　＼　
＼　＼　Ｎ）Ｎ （〜く　か　Φ　（〜　く　か　句　θ　ＮΔ冨食電ｍ
（ｍＶｖｓ５ｃＥ］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属材料の局部腐食部分をその周囲の全面腐食部
   分から切断し、該切断した局部腐食部分と全面腐食部分
   を絶縁接着して元の形状に形成した試験片を溶液中に浸
   漬し、該局部腐食部分と全面腐食部分の分極抵抗を測定
   し、さらに局部腐食部分と全面腐食部分の間のガルバニ
   ック電流を測定し、各々測定した分極抵抗とガルバニッ
   ク電流から局部腐食部分と全面腐食部分とが電気的に導
   通した状態で腐食する局部腐食部分と全面腐食部分の腐
   食速度を絶対値で求めることを特徴とする金属材料の腐
   食試験方法。