JP4731455B2 - 腐食試験方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、腐食試験方法及び装置に係り、特に、電子機器等の設置環境に依存して生じる腐食（大気腐食）に対する長期的な信頼性を評価する腐食試験方法及び装置に関する。

公衆電話ボックスや無人の電気通信用建屋などの直接外気の影響を受ける場所で使用する電子機器等では、大気腐食に対する長期的な信頼性を評価する必要がある。

腐食試験としては、ＪＩＳで定められているものとして、塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）や湿潤試験（ＪＩＳ Ｋ ２２４６、ＪＩＳ Ｋ ５６００−７−２）などがある。

塩水噴霧試験は、食塩水（５ｗｔ％−ＮａＣｌ）を試料表面に噴霧（８０ｃｍ^２当たり１．５ｍｌ／ｈ（降水量として、時間当たり０．１９ｍｍ／ｃｍ^２））して生じた腐食の面積から耐蝕性を判定するものである。試験時間は、概ね１５０ｈ以下であり、電子機器関連部品の試験では５０ｈ程度である。

しかしながら、表面吸着水が生じるとされる相対湿度８０％ＲＨが、年間１５００ｈを超える日本（北海道を除く）において、製品寿命として５年を考えた場合、上記の試験時間は７５００ｈ（１５００ｈ×５）と比較して著しく短い。

また、塩水噴霧試験を大気腐食の加速試験として用いる場合の加速係数も明らかになっておらず、米国の塩水噴霧試験規格であるＡＳＴＭ Ｂ １１７−０３（邦訳版）には、「自然環境における性能の予測は、単独のデータとして使用された場合、ほとんど塩水噴霧の結果と相関されたことはない」とも記載されている。

一方、湿潤試験（ＪＩＳ Ｋ ２２４６）は、試料（さび止め油）を被覆した試験片を湿潤状態に規定時間保持した後のさびの発生度を調べるものである。なお、ＪＩＳ Ｋ ２２４６、ＪＩＳ Ｋ ５６００−７−２では、温度５０±１℃、湿度９５％ＲＨ以上の湿潤環境で評価することを規定している。

しかしながら、湿潤試験では、蒸留水（脱イオン水）での加湿となるため、試験雰囲気中に電解質の存在が無く、大気腐食環境を再現できない。また、仮に、湿潤試験で加湿に用いる水にＮａＣｌ水溶液を用いた場合においても、その水蒸気にはＮａＣｌが含まれないことから大気腐食環境を試験装置内で実現することはできない。
ＪＩＳ Ｚ ２３７１、「塩水噴霧試験方法」、平成１２年２月２０日改正 ＪＩＳ Ｋ ２２４６、「さび止め油」、平成６年７月１日改正 ＪＩＳ Ｋ ５６００−７−２、「塗料一般試験方法 ― 第７部：塗膜の長期耐久性 ― 第２節：耐湿性（連続結露法）」、平成１１年４月２０日制定 ＪＩＳ Ｚ ２３８２、「大気環境の腐食性を評価するための環境汚染因子の測定」、平成１０年６月２０日制定

このように、従来の塩水噴霧試験や湿潤試験は、大気腐食環境を十分に反映したものではなく、大気中で使用される電子機器等の信頼性を評価するための腐食試験としては不十分であった。また、従来の湿潤試験では、試験装置内に大気腐食環境を実現することはできなかった。

本発明の目的は、試験装置内に大気腐食環境を実現し、大気腐食環境を十分に反映した試験を行うことができる腐食試験方法及び装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成し、前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成し、前記電解質を含む水蒸気に試験試料を暴露し、前記試験試料の耐腐食性を評価することを特徴とする腐食試験方法が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、試験試料を設置する試験槽と、電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成する霧化器と、前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成し、前記試験槽に導入する加熱器とを有することを特徴とする腐食試験装置が提供される。

また、本発明の更に他の観点によれば、電解質を含む水蒸気が存在する試験雰囲気の形成方法であって、電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成し、前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成する試験雰囲気の形成方法が提供される。

また、本発明の更に他の観点によれば、電解質を含む水蒸気が存在する試験雰囲気を形成する試験雰囲気形成装置であって、電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成する霧化器と、前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成する加熱器とを有する試験雰囲気形成装置が提供される。

本発明によれば、電解質の水溶液を霧化して電解質を含む霧粒子を生成し、電解質を含む霧粒子を加熱して電解質を含む水蒸気を生成することにより、試験環境を形成するので、実際の大気と同様の、表面吸着水と大気浮遊塩とが共存する試験環境を容易に実現することができる。これにより、大気腐食環境を十分に反映した腐食試験を行うことができる。

また、試験環境に応じて、電解質を含む水蒸気を安定して供給することができる。これにより、表面吸着水と電解質が共存する大気腐食環境を、例えばＪＩＳの湿潤試験と同じ温湿度条件で、安定して構築することができる。

その結果、ボックスや無人の電気通信用建屋に代表される電子機器が直接外気の影響を受ける場所での大気腐食を再現でき、従来の湿潤試験や塩水噴霧試験では明らかにできなかった電子機器の設置環境に依存して生じる腐食について、長期的なデータを取得することができ、電子機器の長期信頼性を向上することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による腐食試験方法及び装置について図１乃至図３を用いて説明する。

図１は本実施形態による腐食試験装置の構造を示す概略図、図２は本実施形態による腐食試験方法を示すフローチャート、図３は電解質を含む霧粒子の加熱に伴う挙動を説明する図である。

はじめに、本実施形態による腐食試験装置について図１を用いて説明する。

試験試料を設置する試験槽１０は、断熱材よりなる断熱壁１２によって囲まれている。試験槽１０内には、調温／調湿室１４が設けられている。試験槽１０内において、仕切り２８を隔てて調温／調湿室１４に隣接する空間が、試験試料を設置する空間である。

仕切り２８を設けているのは、調温／調湿室１４で温度／湿度をコントロールした（加湿）空気を、試料を設置する空間に導入した方が、温度／湿度を高精度にコントロールできるからである。例えば、大容量／大容積の試験槽１０の全体を一隅からコントロールしようとした場合、温度／湿度の設定値に安定するまでの所要時間が大きくなるからである。

調温／調湿室１４内には、除湿／冷却器１６と、加湿器１７と、加熱器１８とが設置されている。また、試験槽１０内には、乾球温度センサ２０と湿球温度センサ２２とが設けられている。湿球温度センサ２２には、湿布２４が巻き付けられている。加湿器１７及び湿布２４には、試験槽１０外に設けられた純水タンク２６から純水を供給できるようになっている。

試験槽１０には、また、試験雰囲気を形成して試験槽１０内に導入するための試験雰囲気形成装置３０が接続されている。試験雰囲気形成装置３０は、電解質の水溶液である試験水が貯蔵された試験水タンク３２から供給された試験水を霧化する霧化器３４と、霧化器３４により霧化された試験水を加熱して試験槽１０に導入する加熱器３６とを有している。試験水タンク３２と霧化器３４との間、霧化器３４と加熱器３６との間には、電磁弁３８，４０がそれぞれ設けられている。

試験槽１０及び試験雰囲気形成装置３０には、ドレイン４２，４４がそれぞれ設けられている。ドレイン４４は、電磁弁４６を介して霧化器３４に接続されている。また、純水タンク２６、試験水タンク３２及び霧化器３４には、水位センサ４８，５０，５２がそれぞれ設けられている。

次に、本実施形態による腐食試験方法について図１乃至図３を用いて説明する。

まず、試験水タンク３２内に、試験水である電解質の水溶液を注入する（ステップＳ１１）。試験水タンク３２内の試験水量は、水位センサ５０によってモニタし、水位センサ５０からのデータにもとにして必要に応じて補給する。

試験水としては、例えば純水１０００ｇにＮａＣｌを０．０７ｇ（１．２ミリｍｏｌ／リットル）溶かしたＮａＣｌ水溶液を用いることができる。なお、降雨水中に含まれる電解質の量は、降雨時間の経過とともに変化し、降雨開始２ｈ前後に最大値を示し、その後急激に減少することが知られている。上記試験水のＮａＣｌ濃度は、降雨水中に含まれる平均的なイオン濃度である０．３ミリｍｏｌ／リットルの４倍であるが、試験槽１０の調温／調湿室１４で５０℃／９０％ＲＨ程度に調整した場合、平均的な大気腐食環境（＝浮遊イオン量）になると推定される。

試験水の電解質濃度を高めることにより（例えば、純水１０００ｇにＮａＣｌを０．３ｇ（５．０ミリｍｏｌ／リットル）溶かしたＮａＣｌ水溶液を用いる）、大気腐食の加速試験を行うようにしてもよい。用いる電解質及びその濃度は、試験目的等に応じて適宜設定することが望ましい。

電解質としては、雨水をイオン分析したときに得られる陽イオンのＮａ^＋、Ｍｇ^２＋、ＮＨ_４ ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^２＋、Ｌｉ^＋と、陰イオンのＣｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、Ｆ⁻、ＮＯ_２ ⁻、Ｂｒ⁻、ＰＯ_４ ^３−の組み合わせである、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＳＯ_４、ＮａＮＯ_３、Ｍｇ（ＮＯ_３）_２など、水に溶ける物質を適用することができる。特に、毒性が無く取り扱いが容易なＮａＣｌやＭｇＣｌなどが望ましい。

次いで、霧化器３４の水位センサ５２からのデータをもとに電磁弁３８を開閉し、霧化器３４内の試験水の量を調節する（ステップＳ１２）。

次いで、霧化器３４内の試験水量が適正値になった後、霧化器３４を作動して試験水を霧化する（ステップＳ１３）。これにより、電解質を含む霧粒子を生成することができる。なお、霧化器３４としては、水中で超音波振動を発振させる超音波法を用いた霧化器や、水を回転板上に滴下するディスクアトマイズ法を用いた霧化器を適用することができる。

次いで、加熱器３６を、例えば６０℃程度の温度に加熱する。

次いで、加熱器３６の昇温を待ってから電磁弁４０を開放し、霧化器３４内の霧を加熱器３６内に導入する。

図３は電解質を含む霧粒子の加熱に伴う挙動を説明する図である。

霧化器３４により霧化された霧粒子６０の粒子径は、概ね３μｍ程度である。電解質としてＮａＣｌを用いた試験水の霧粒子６０の中には、Ｎａ^＋イオンとＣｌ⁻イオンとが含まれている（図３（ａ））。

霧粒子６０を含む室温２５℃の空気を６０℃程度に加熱すると、両温度間で空気の飽和水蒸気量が５．７倍に増加するため、霧粒子６０を包む空気中の湿度は２０％ＲＨ以下に低下する。この湿度低下と霧粒子６０の昇温とが相俟って、霧粒子６０からＨ_２Ｏ分子が水蒸気６２として蒸発する（図３（ｂ））。

これにより、霧粒子６０の粒子径は１μｍ以下のサイズまで小さくなる。すなわち、霧粒子６０は水蒸気化し、電解質を含む水蒸気６４となる（図３（ｃ））。

こうして、霧化器３４から導入された霧粒子は熱せられてＨ_２Ｏ分子が蒸発し、粒子径は水蒸気レベルまで小さくなる（ステップＳ１４）。

霧粒子から蒸発した水蒸気６２及び電解質を含む水蒸気６４は、加熱器３６に続く調温／調湿室１４に導入される（ステップＳ１５）。

試験水を霧化だけでなく水蒸気化しているのは、霧の状態で調温／調湿湿１４に導入した場合、その自重によって下方の床面に降りていきやすくなり、一部が結露等するなどして、結果的に試験槽１０に供給した電解質量と試験槽１０内に浮遊する電解質量に大きな差が生じる虞があるからである。水蒸気化することで、試験槽１０内に供給した電解質を、そのまま試験槽１０内に浮遊させることができる。

次いで、調温／調湿室１４において、乾球温度センサ２０及び湿球温度センサ２２により、調温／調湿室１４内の温度及び相対湿度を測定する。そして、測定した温度及び相対湿度が設定値と異なる場合には、調温／調湿室１４内の温度及び相対湿度が設定値となるように、除湿／冷却器１６、加湿器１７、加熱器１８を適宜制御する。

具体的には、調温／調湿室１４内の温度及び湿度が設定値よりも低い場合には、除湿器（除湿／冷却器１６）をオフ、加湿器をオンにして、調温／調湿室１４内の湿度を上げる。また、加熱器１８をオン、冷却器（除湿／冷却器１６）をオフにして、調温／調湿室１４内の温度を上げる。

調温／調湿室１４内の温度が設定値よりも低く湿度が設定値よりも高い場合には、除湿器（除湿／冷却器１６）をオン、加湿器１７をオフにして、調温／調湿室１４内の湿度を下げる。また、加熱器１８をオン、冷却器（除湿／冷却器１６）をオフにして、調温／調湿室１４内の温度を上げる。

調温／調湿室１４内の温度が設定値よりも高く湿度が設定値よりも低い場合には、除湿器（除湿／冷却器１６）をオフ、加湿器１７をオンにして、調温／調湿室１４内の湿度を上げる。また、加熱器１８をオフ、冷却器（除湿／冷却器１６）をオンにして、調温／調湿室１４内の温度を下げる。

調温／調湿室１４内の温度及び湿度が設定値よりも高い場合には、除湿器（除湿／冷却器１６）をオン、加湿器１７をオフにして、調温／調湿室１４内の湿度を下げる。また、加熱器１８をオン、冷却器（除湿／冷却器１６）をオフにして、調温／調湿室１４内の温度を上げる。

このようにして、調温／調湿室１４内の温度及び湿度が設定値に保たれるように、フィードバック制御を行う。これにより、調温／調湿室１４から連続する試験槽１０内の温度及び湿度は、所定の設定値に制御される（ステップＳ１６）。

このようにして、試験槽１０内に、温度及び湿度が設定値に保たれ、水蒸気６２及び電解質を含む水蒸気６４が存在する試験環境が形成される。すなわち、試験槽１０内には、表面吸着水と大気中に浮遊する塩（電解質）が共存する試験環境を実現することができる。

大気浮遊塩は、高湿環境下で生じる表面吸着水に溶解して金属を腐食する。このときの表面吸着水中の電解質濃度は、降雨水中に含まれる電解質の濃度に近似すると推定される。すなわち、大気浮遊塩は、降雨の開始とともに雨滴に接触して取り込まれるが、このときに大気浮遊塩が雨滴に溶け込む挙動が、大気浮遊塩が表面吸着水に溶け込むメカニズムと同等であるからである。したがって、電解質を含む水蒸気６４が存在する試験槽１０内の試験環境は、大気腐食を評価するための環境として有用である。

次いで、試験環境が形成された試験槽１０内に、評価対象の試料を設置する（ステップＳ１７）。

次いで、試料を所定の時間、試験槽１０内の試験環境に暴露する（ステップＳ１８）。

次いで、所定の時間、試験環境に暴露した試料を取り出し、表面観察などの評価を行う（ステップＳ１９）。

上記試験水を用い、試験槽１０内に、温度４９℃、相対湿度８０％ＲＨの試験環境を作り、無電界Ｎｉめっき皮膜を形成した金属板を放置した。２０００ｈ後に取り出して表面観察したところ、無電界Ｎｉめっき皮膜に腐食生成物が生じていた。

一方、従来の恒温恒湿槽を用いて、温度４９℃、相対湿度８０％ＲＨの試験環境を作り、無電界Ｎｉめっき皮膜を形成した金属板を放置した。２０００ｈ後に取り出して表面観察したところ、無電界Ｎｉめっき皮膜に腐食生成物は生じていなかった。

以上の結果から、本実施形態による腐食試験装置により形成される試験環境は、電解質の影響を反映した大気環境に相当するものであることが判った。したがって、この腐食試験装置を用いた信頼性評価は、公衆電話ボックスや無人の電気通信用建屋などの直接外気の影響を受ける場所で使用する電子機器等では、大気腐食に対する長期的な信頼性を評価するうえで有用である。

このように、本実施形態によれば、電解質の水溶液を霧化して電解質を含む霧粒子を生成し、電解質を含む霧粒子を加熱して電解質を含む水蒸気を生成することにより、試験環境を形成するので、実際の大気と同様の、表面吸着水と大気浮遊塩とが共存する試験環境を容易に実現することができる。これにより、大気腐食環境を十分に反映した腐食試験を行うことができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による腐食試験方法及び装置について図４及び図５を用いて説明する。なお、図１乃至図３に示す第１実施形態による腐食試験方法及び装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図４は本実施形態による腐食試験方法及び装置の原理を説明するグラフ、図５は本実施形態による腐食試験装置の構造を示す概略図である。

第１実施形態による腐食試験方法では、装置の外部に設置した試験水タンク３２から霧化器３４に供給される試験水を一旦霧化し、次にその霧粒子を６０℃に昇温して水蒸気へと状態変化した後に試験槽１０内へ導入している。ここで、試験水の霧粒子が水の沸点である１００℃よりも大幅に低い温度（〜６０℃）で水蒸気へと状態変化するのは、霧粒子が内在している空気が昇温に伴って、その飽和水蒸気量が大きく増加したためと推定される。

しかしながら、６０℃の水蒸気を、例えばＪＩＳ Ｋ ２２４６やＪＩＳ Ｋ ５６００−７−２などに規定される試験方法と同様の５０℃に設定した試験槽１０内に導入する場合を考えると、５０℃における飽和水蒸気量は６０℃の飽和水蒸気量の２／３程度であり大きく減少することから、５０℃への温度降下によって水蒸気が肥大化して霧粒子に状態変化することが考えられる。この結果、試験槽１０内で目標とする試験環境を構築することができず、所望の試験を行うことができなくなる虞がある。

また、試験水タンク３２から霧化器３４に供給される試験水は、霧化の過程で超音波振動によって昇温することから、生成した霧粒子が内在する空気の温度も上昇することになる。５０℃の水蒸気を生成しようとする場合、霧粒子が内在する空気の温度上昇は、昇温に伴って増加する飽和水蒸気量の増加分を低下させることとなり、水蒸気への状態変化を妨げる虞がある。

本実施形態では、水蒸気化した試験水が霧粒子に状態変化するのを防止して適切な試験環境を構築しうる腐食試験方法及び装置を示す。

図４は本実施形態による腐食試験方法の原理を説明するグラフである。

図４に示すように、室温状態（２５℃）における飽和水蒸気量は、約２３．０［ｇ／ｍ^３］である。室温状態における霧粒子が内在する空気の湿度は、霧化器３４で生じた霧粒子によって、当初の５０％ＲＨから９５％ＲＨ以上まで上昇する。室温状態の霧粒子が内在する空気の湿度が９５％ＲＨであるとすると、霧粒子が内在する空気中の水蒸気量は、約２１．９［ｇ／ｍ^３］となる。一方、６０℃における飽和水蒸気量は、約１３０［ｇ／ｍ^３］である。したがって、室温状態の霧粒子を６０℃に昇温すると、飽和水蒸気量は５．７倍程度に増加し、結果的に６０℃における相対湿度が１６．８％程度に低下して、霧粒子が水蒸気へと状態変化する。

以上の結果を考慮すると、５０℃への昇温に伴う飽和水蒸気量の増加が少なくとも５．７倍程度あれば、霧化器３４により霧化した霧粒子を安定して水蒸気へと状態変化させることができるものと考えられる。

５０℃における飽和水蒸気量は、図４に示すように、約８２．８［ｇ／ｍ^３］である。霧粒子を５０℃に昇温することに伴って霧粒子が内在する空気中の飽和水蒸気量が５．７倍に増加するためには、昇温前の飽和水蒸気量が約１４．５［ｇ／ｍ^３］であることが必要である。この条件を満たす空気の温度は、図４に示すように、約１７℃である。

すなわち、霧粒子が内在する１７℃の空気を５０℃に昇温することで、飽和水蒸気量が５．７倍程度に増加し、結果的に５０℃における相対湿度が１７．５％以下に低下して、霧粒子を水蒸気へと状態変化させることができる。

なお、上記の説明では、霧粒子が内在する空気を６０℃に昇温した場合の実験例に基づき、昇温に伴う飽和水蒸気量の増加を５．７倍と仮定したが、昇温に伴う飽和水蒸気の増加が３．６倍程度以上であれば、５０℃で電解質を含む水蒸気を得ることができる。

この条件を満たすような霧粒子が内在する空気を得る手段としては、霧化する試験水の温度を下げる方法がある。試験水の温度を下げると、低温の霧粒子が空気中に内在することとなり、結果的に、霧粒子が内在する空気の温度を下げることができる。また、霧化器３４内部の試験水を温度制御することで、霧化時の超音波振動の印加に伴う液温上昇を防止することができ、霧粒子から水蒸気への状態変化を安定化させることができる。

図５は、本実施形態による腐食試験装置の構造を示す概略図である。図５は、図１に示す腐食試験装置において、本実施形態による腐食試験装置に特徴的な霧化器３４及び加熱器３６の部分のみを抜き出したものである。図５では、霧化器３４と加熱器３６との間の電磁弁４０は記載を省略している。他の構成部分については、図１に示す第１実施形態による腐食試験装置と同様である。

霧化器３４内には、試験水タンク３２から送られた試験水を霧化のために一時的に貯蔵する試験水槽７０が設けられている。試験水槽７０内には、試験水の温度を測定する温度計７２と、試験水の温度を制御する温度調節器７４とが設けられている。また、霧化器３４には、生成した霧粒子を内在する空気の温度を測定する温度計７６が設けられている。温度計７２，７６及び温度調節器７４には、図示しない制御装置が接続されており、霧粒子が内在する空気の温度に応じて試験水槽７０内の試験水の温度を制御できるようになっている。

加熱器３６は、霧化器３４により生成された霧を内在する空気を伝搬する石英ガラス管８０と、石英ガラス管８０内を伝搬する霧が内在する空気を昇温するためのヒータ８２とを有している。ヒータ８２には、ヒータ８２の温度を制御する温度調節器８４が設けられている。石英ガラス管８０の出口部分には、ヒータ８２により昇温されて水蒸気化した試験水の温度を測定する温度計８６が設けられている。温度計８６及び温度調節器８４には、図示しない制御装置が接続されており、石英ガラス管８０から放出された水蒸気の温度に応じてヒータ８２の温度を制御できるようになっている。

次に、本実施形態による腐食試験方法について図１、図２及び図５を用いて説明する。

まず、試験水タンク３２内に、試験水である電解質の水溶液を注入する（ステップＳ１１）。

次いで、霧化器３４の水位センサ５２からのデータをもとに電磁弁３８を開閉し、霧化器３４内の試験水の量を調節する（ステップＳ１２）。

次いで、霧化器３４内の試験水量が適正値になった後、霧化器３４を作動して試験水を霧化する（ステップＳ１３）。これにより、電解質を含む霧粒子を生成することができる。

この際、霧化器３４の試験水槽７０内の試験水が霧化の過程での超音波振動によって昇温することを防止するために、温度調節器７４によって試験水槽７０内の試験水の温度を所定値に制御する。超音波式の霧化器では、良好な霧化を実現するために、試験水の水位を最適な状態に維持することが重要である。かかる観点から、試験水の水位に影響を及ぼさない温度調節器７４として、図示するような熱媒体をパイプ内に循環させる液体循環式温度調節器が好ましい。

次いで、霧化器３４により生成された霧粒子が内在する空気の温度を、温度計７６により測定する。測定した空気の温度が所定の温度からずれている場合には、図示しない制御装置を介して温度調節器７４により試験水槽内の試験水の温度を制御し、霧化器３４により生成される霧粒子が内在する空気の温度を所定値に調節する。

ここでは、霧化器３４により生成された霧粒子が内在する空気の温度が、例えば１７℃になるように、温度調節器７４を制御するものとする。

次いで、霧化器３４により生成された霧粒子が内在する空気を、加熱器３６に導入する。加熱器３６内に導入された空気中の霧粒子は、石英ガラス管８０を伝搬する過程でヒータ８２により昇温され、水蒸気化する（ステップＳ１４）。

次いで、加熱器３６から放出される水蒸気の温度を、温度計８６により測定する。温度計８６により測定した水蒸気の温度が所定値からずれている場合には、図示しない制御装置を介して温度調節器８４によりヒータ８２を制御し、加熱器３６から放出される水蒸気の温度を所定値に調節する。

ここでは、加熱器３６から放出される水蒸気の温度が、ＪＩＳの試験方法に用いられる温度である５０℃になるように、温度調節器を制御するものとする。霧粒子が内在する１７℃の空気を５０℃に昇温することで、飽和水蒸気量が５．７倍程度に増加し、結果的に５０℃における相対湿度が１７．５％以下に低下して、霧粒子を水蒸気へと状態変化させることができる。

なお、加熱器３６から放出される水蒸気の温度が、試験槽１０内の温度以下、例えば５０℃以下になるように制御すれば、試験槽１０内に導入した水蒸気が霧粒子に状態変化するのを防止することができる。

次いで、加熱器３６により生成した水蒸気を、調温／調湿室１４により温度及び湿度が設定値に保たれた試験槽１０内に導入する。

この際、加熱器３６により生成した５０℃の水蒸気を、例えばＪＩＳ Ｋ ２２４６やＪＩＳ Ｋ ５６００−７−２などのＪＩＳの試験方法と同様の５０℃設定の試験槽１０内に導入しても、状態変化することはなく、試験槽１０内で目標とする試験環境を構築することができる。

この後、ステップＳ１６〜Ｓ１９に示す第１実施形態による腐食試験方法と同様にして、試料の評価を行う。

次に、本実施形態による腐食試験装置を用いて実際に水蒸気を生成した結果について説明する。

図５に示すように、液体循環式の温度調節器７４を有する超音波型の霧化器３４と、ヒータ８２付きの石英ガラス管８０を有する加熱器３６とを組み合わせ、試験水の温度を１２〜３２℃の範囲で変化し、石英ガラス管８０出口の気体の温度が５０℃になるように、ヒータ８２の温度を調整した。そして、石英ガラス管８０の出口から放出された気体の状態を調べるために、石英ガラス管８０の出口から放出された気体を暗室に導入して白色光を照射し、気体が霧粒子を含むか否かを判定した。

この結果を、表１にまとめる。

表１に示すように、試験水の温度Ｔ_１或いは昇温前における霧粒子が内在する空気の温度Ｔ_２が２５℃以下の場合には、５０℃に昇温した気体は水蒸気の状態であった。これに対し、試験水の温度Ｔ_１及び昇温前に置ける霧粒子が内在する空気の温度Ｔ_２が２５℃よりも高い場合には、５０℃に昇温した気体は霧粒子を含む状態であった。

以上のことから、５０℃に昇温した気体が水蒸気の状態であるためには、試験水の温度Ｔ_１或いは昇温前における霧粒子が内在する空気の温度Ｔ_２を２５℃以下に設定する必要があることが判る。

この結果を、５０℃における飽和水蒸気量（８２．８ｇ／ｍ^３）と、霧粒子が内在する空気の温度における飽和水蒸気量との比から考察すると、昇温による飽和水蒸気量の増加量を３．６倍以上にすることにより、５０℃で電解質を含む水蒸気が得られることが判る（表１参照）。

このように、本実施形態によれば、試験槽１０内の試験環境に応じて、電解質を含む水蒸気を安定して供給することができる。これにより、表面吸着水と電解質が共存する大気腐食環境を、例えばＪＩＳの湿潤試験と同じ温湿度条件で、安定して構築することができる。

［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、電解質としてＮａＣｌを用いたが、ＭｇＣｌその他の電解質を用いてもよい。

また、上記実施形態では、１．２ミリｍｏｌ／リットルの濃度のＮａＣｌ水溶液を試験水として用いたが、より高濃度の水溶液を用いて加速試験を行ってもよい。

また、上記第２実施形態では、ＪＩＳの試験方法を考慮して、試験槽１０内に導入する水蒸気の温度を５０℃としたが、水蒸気の温度は５０℃に限定されるものではない。水蒸気の温度は、試験槽１０内の試験環境の温度に応じて適宜設定することができる。この場合、試験環境の温度における飽和水蒸気量が、試験水の霧粒子が内在する空気の昇温前の温度における飽和水蒸気量に対して３．６倍以上になるように、試験水や加熱器３６の温度を制御すればよい。

以上詳述した通り、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。

（付記１） 電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成し、
前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成し、
前記電解質を含む水蒸気に試験試料を暴露し、前記試験試料の耐腐食性を評価する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記２） 付記１記載の腐食試験方法において、
前記試験試料を温度及び湿度が一定の試験槽内に設置し、前記電解質を含む前記水蒸気を前記試験槽内に導入する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記３） 付記２記載の腐食試験方法において、
前記試験槽内の温度は、５０±１℃であり、
前記試験層内の相対湿度は、９５％以上である
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記４） 付記１乃至３のいずれか１項に記載の腐食試験方法において、
前記電解質の水溶液の温度を２５℃以下に制御する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載の腐食試験方法において、
前記電解質を含む水蒸気の温度における飽和水蒸気量が、前記電解質を含む霧粒子が内在する空気の加熱前の温度における飽和水蒸気量の３．６倍以上になるように、前記電解質の水溶液の温度を制御する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記６） 付記４又は５記載の腐食試験方法において、
液体循環式の温度調節器により、温度前記電解質の水溶液の温度を制御する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記７） 付記１乃至６のいずれか１項に記載の腐食試験方法において、
前記電解質を含む水蒸気の温度が５０℃以下になるように、前記電解質を含む霧粒子を加熱する際の温度を制御する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記８） 付記１乃至７のいずれか１項に記載の腐食試験方法において、
前記電解質は、ＮａＣｌである
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記９） 付記１乃至８のいずれか１項に記載の腐食試験方法において、
前記電解質を含む霧粒子の粒径が１μｍ以下になるように、前記電解質を含む霧粒子を加熱する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記１０） 付記１乃至９のいずれか１項に記載の腐食試験方法において、
前記電解質の水溶液は、超音波法又はディスクアトマイズ法により霧化する
ことを特徴とする腐食試験方法。

（付記１１） 試験試料を設置する試験槽と、
電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成する霧化器と、
前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成し、前記試験槽に導入する加熱器と
を有することを特徴とする腐食試験装置。

（付記１２） 付記１１記載の腐食試験装置において、
前記霧化器は、前記電解質の水溶液の温度を制御する温度調節器を有する
ことを特徴とする腐食試験装置。

（付記１３） 付記１２記載の腐食試験装置において、
前記温度調節器は、液体循環式の温度調節器である
ことを特徴とする腐食試験装置。

（付記１４） 付記１２又は１３記載の腐食試験装置において、
前記温度調節器は、前記電解質の水溶液の温度を２５℃以下に制御する
ことを特徴とする腐食試験装置。

（付記１５） 付記１２乃至１４のいずれか１項に記載の腐食試験装置において、
前記温度調節器は、前記電解質を含む水蒸気の温度における飽和水蒸気量が、前記電解質を含む霧粒子が内在する空気の加熱前の温度における飽和水蒸気量の３．６倍以上になるように、前記電解質の水溶液の温度を制御する
ことを特徴とする腐食試験装置。

（付記１６） 付記１１乃至１５のいずれか１項に記載の腐食試験装置において、
前記加熱器は、前記電解質を含む水蒸気の温度が５０℃以下になるように、前記電解質を含む霧粒子を加熱する
ことを特徴とする腐食試験装置。

（付記１７） 付記１１乃至１６のいずれか１項に記載の腐食試験装置において、
前記試験槽内の温度及び湿度を測定する測定装置と、
前記測定装置の測定結果に応じて前記試験槽内の温度及び湿度を一定に保つ制御装置と
を更に有することを特徴とする腐食試験装置。

（付記１８） 付記１１乃至１７のいずれか１項に記載の腐食試験装置において、
前記試験槽は、前記試験試料を設置する第１の空間と、前記試験槽内の温度及び湿度を調整する第２の空間とを有する
ことを特徴とする腐食試験装置。

（付記１９） 電解質を含む水蒸気が存在する試験雰囲気の形成方法であって、
電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成し、
前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成する
ことを特徴とする試験雰囲気の形成方法。

（付記２０） 電解質を含む水蒸気が存在する試験環境を形成する試験雰囲気形成装置であって、
電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成する霧化器と、
前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成する加熱器と
を有することを特徴とする試験雰囲気形成装置。

本発明の第１実施形態による腐食試験装置の構造を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による腐食試験方法を示すフローチャートである。 電解質を含む霧粒子の加熱に伴う挙動を説明する図である。 本発明の第２実施形態による腐食試験方法及び装置の原理を説明するグラフである。 本発明の第２実施形態による腐食試験装置の構造を示す概略図である。

符号の説明

１０…試験槽
１２…断熱壁
１４…調温／調湿室
１６…除湿／冷却器
１７…加湿器
１８，３６…加熱器
２０…乾球温度センサ
２２…湿球温度センサ
２４…湿布
２６…純水タンク
３０…試験環境形成装置
３２…試験水タンク
３４…霧化器
３８，４０，４６…電磁弁
４２，４４…ドレイン
４８，５０，５２…水位センサ
６０…霧粒子
６２…水蒸気
６４…電解質を含む水蒸気
７０…試験水槽
７２，７６，８６…温度計
７４，８４…温度調節器
８０…石英ガラス管
８２…ヒータ

Claims (8)

1. 電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成し、
   前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成し、
   前記電解質を含む水蒸気に試験試料を暴露し、前記試験試料の耐腐食性を評価する
   ことを特徴とする腐食試験方法。
2. 請求項１記載の腐食試験方法において、
   前記試験試料を温度及び湿度が一定の試験槽内に設置し、前記電解質を含む前記水蒸気を前記試験槽内に導入する
   ことを特徴とする腐食試験方法。
3. 請求項１又は２記載の腐食試験方法において、
   前記電解質を含む水蒸気の温度における飽和水蒸気量が、前記電解質を含む霧粒子が内在する空気の加熱前の温度における飽和水蒸気量の３．６倍以上になるように、前記電解質の水溶液の温度を制御する
   ことを特徴とする腐食試験方法。
4. 試験試料を設置する試験槽と、
   電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成する霧化器と、
   前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成し、前記試験槽に導入する加熱器と
   を有することを特徴とする腐食試験装置。
5. 請求項４記載の腐食試験装置において、
   前記霧化器は、前記電解質の水溶液の温度を制御する温度調節器を有する
   ことを特徴とする腐食試験装置。
6. 請求項４又は５記載の腐食試験装置において、
   前記試験槽内の温度及び湿度を測定する測定装置と、
   前記測定装置の測定結果に応じて前記試験槽内の温度及び湿度を一定に保つ制御装置と
   を更に有することを特徴とする腐食試験装置。
7. 電解質を含む水蒸気が存在する試験雰囲気の形成方法であって、
   電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成し、
   前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成する
   ことを特徴とする試験雰囲気の形成方法。
8. 電解質を含む水蒸気が存在する試験雰囲気を形成する試験雰囲気形成装置であって、
   電解質の水溶液を霧化して前記電解質を含む霧粒子を生成する霧化器と、
   前記電解質を含む霧粒子を加熱して前記電解質を含む水蒸気を生成する加熱器と
   を有することを特徴とする試験雰囲気形成装置。
   

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