JPH0718996Y2 - 塗装金属板の耐食度測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は塗装金属板の耐食度を測定する装置、さらに詳
しくは、塗膜下金属面の腐食反応を構成するカソード反
応によって生成する原子状水素の水素溶解挙動を非塗装
面を介して定電位電解することによって生ずる電解電流
の経時変化をもって測定し、塗膜下金属表面の腐食状態
及び金属内の応力腐食及び水素脆性等を判定する塗装金
属板の耐食度測定装置に関する。

【従来の技術】

従来、例えば、塗装鋼板の耐食度を評価するため、浸漬
テスト、ソルトスプレーテスト、各種促進テスト、天然
バクロテスト等、多種多様にわたって実施されている。
しかし、いずれも目視により判定されるものであって、
塗膜下鋼板のサビの色の出方、出やすさで定性的に評価
しているのが現状である。また、連続的変化を追跡させ
ているのも非常に少ない。一方、電気化学的手法により
定量的に測定する方法もある。例えば塗膜の電気抵抗が
非常に小さい場合、塗装鋼板をアノード又はカソードに
分極させ、両分極電流から腐食電流を求めて鉄の腐食重
量を推定する方法である。しかし、一般に使用されてい
る塗膜の電気抵抗は非常に高く、必然的に分極電圧を高
電圧とする必要がある。そのため、長時間にわたって測
定を行なうと、その高印加電圧によって塗膜の破壊又は
電場の影響等被測定系の状態を乱す場合が多々ある。被
測定系の状態が乱れると、自然の状態における塗膜抵抗
分極と一致しない直流抵抗分極が測定され、塗装金属板
の腐食特性を正確に判断することができない欠点を招来
し、この方法は簡単に採用できない欠点がある。 そこで、本考案者らは、電気化学的手法により、塗装金
属板の腐食特性（耐食度）を判断するため、自然電極電
位、塗膜抵抗から腐食反応をそれぞれ検討し、腐食反応
でのアノード反応量を測定する装置を提案するに至っ
た。しかし、このアノード反応はカソード反応と一対で
あるため両反応を考察することは塗膜下の鋼板の腐食−
防食反応に対して有効である。すなわち、塗装鋼板材質
は、塗装鋼板裏側の露出面積及びこの面の腐食量が略同
じであっても塗膜種が異なると、塗膜下の腐食に大きな
差が認められることは目視実験によって確認されてい
る。このことは同じ量の原子状水素が鋼中を透過し、塗
膜下鋼板面側に拡散されても、塗膜の種類により塗膜下
鋼板表面のアノード反応に対する水素の効果が異なるた
めと推定される。 そこで、本考案者らは、強制的に鋼板を分極させて鉄鋼
中へ水素を拡散させ、応力腐食、水素脆性と水素挙動と
の関係を電気化学的見地から検討していることに着目
し、塗装鋼板における塗膜下金属表面の腐食反応によっ
て生ずる原子状水素の鉄鋼中への拡散現象を観察しよう
とした。

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この拡散現象を経時的に測定するために
は、鉄鋼中へ拡散し透過する原子状水素を、腐食反応を
起こしている塗膜下金属表面の裏面（非塗装面）を介し
て測定する必要がある。 第１の課題は、いかにして塗装面で鋼界面に拡散した原
子状水素を裏面の非塗装面に透過させるかである。 この水素拡散を容易にするためには、塗装鋼板両面に強
制的な分極を加えるとよいが、塗装鋼板の耐食性を評価
するためには、電装鋼板を例えば腐食液に浸漬した後、
塗膜下の腐食作用により自然に鋼中へ溶解する水素の挙
動が重要であるため、強制的な分極を与えることはでき
ない。 第２の課題は、非塗装面の腐食反応は誤差電流を生じさ
せるため、これを極力抑制して、透過してきた原子状水
素のイオン化電流のみを正確にとらえることである。

【課題を解決するための手段】

本考案に係る塗装金属板の耐食度測定装置は、上述の課
題を解決するために以下のように構成されている。 即ち、塗装金属板の塗装面を腐食相に、該塗装面の裏面
側の非塗装面を電解槽中に保持されたアルカリ性溶液に
接触させると共に、上記電解槽中に対極を備えて、上記
塗装金属板の非塗装面をその非塗装面において原子状水
素がイオン化するに必要な電位に設定して、定電位電解
しつつ、電流測定手段により上記塗装金属板の測定開始
以後の上記対極との間に流れる電解電流の経時変化を測
定して、上記塗装金属板の耐食度を測定する装置におい
て、上記電解槽が、上記アルカリ性溶液を上記塗装金属
板の非塗装面に接触させる第１空間と、上記対極を収容
する第２空間とを互いに独立して備え、かつ、該両空間
が柔軟性を有するパイプを介して互いに連結されてな
る。

【作用・考案の効果】

本考案に係る塗装金属板の耐食度測定装置によれば、上
記塗装金属板の非塗装面をH⁺インオ濃度の低いアルカリ
性溶液に接触させて定電位電解を行なうことにより、非
塗装面において原子状水素をイオン化することができ
る。その結果、非塗装界面の原子状水素濃度が略々零と
なり、塗装面から非塗装面に向けて上記塗装金属板中の
原子状水素濃度勾配が生じる。そうすると、この勾配作
用によって移動拡散力が上記塗装面における腐食反応に
よって生ずる原子状水素に働き、上記塗装金属板に強制
的に分極を与えずとも該原子状水素の透過現象が生じ
る。そうすると、上記非塗装面をH⁺イオン濃度が小さい
上記アルカリ性溶液に接触させているため、上記透過現
象によって上記非塗装面にまで達した原子状水素のイオ
ン化を容易にすることができ、また、上記アルカリ性溶
液と上記非塗装面とが反応して起こる腐食電流を抑制す
ることができる。従って、上記非塗装面におけるＨ→H⁺
＋e^-なる反応によって生ずる電解電流が正確に測定さ
れ、上記塗装面において上記塗装金属板中に透過する上
記原子状水素の挙動を知ることができる。 また、本考案に係る塗装金属板の耐食度測定装置によれ
ば、上記電解槽が、上記第１空間と上記第２空間とを互
いに独立して備え、しかも、該両空間を互いに柔軟性を
有するパイプを介して連結してなるため、たとえば、第
１空間を密閉空間とする一方、第２空間を開放空間とし
て、第２空間の位置を該第２空間から上記アルカリ性溶
液が漏出しないように固定する一方、第１空間の位置を
第２空間の位置とは無関係に所定に設定することができ
る。従って、上記塗装金属板の非塗装面の方向を選ぶこ
となく、すなわち、たとえば該非塗装面が水平であって
も垂直であっても、上記アルカリ性溶液を漏出させるこ
となく、上記塗装金属板の耐食度を測定することができ
る。ところが、従来の塗装金属板の耐食度測定装置にあ
っては、一般に塗装金属板と対極とが一つの電解槽内に
配置され、たとえばこの電解槽の上端部に大気開放穴が
設けられている場合には、該電解槽からのアルカリ性溶
液の漏出を防ぐために該電解槽を横向きにしたり下向き
にしたりすることはできない。それ故、従来の塗装金属
板の耐食度測定装置によっては、塗装金属板の非塗装面
の方向を選ばずに耐食度を測定することはできない。 また、本考案に係る塗装金属板の耐食度測定装置によれ
ば、上記第１空間と上記第２空間とを上記パイプを介し
て互いに連結しているため、従来の塗装金属板の耐食度
測定装置の場合に比べて、電解槽中に上記アルカリ性溶
液の総量を少なくすることができる。従って、本考案に
係る塗装金属板の耐食度測定装置によれば、従来の塗装
金属板の耐食度測定装置に比べて、上記非塗装面におい
て起こる原子状水素のイオン化によって放出される電子
が上記対極にまで素早く移動することができ、これによ
り上記電解電流の変化を素早く検知することができる。

【実施例】

以下に、本考案に係る塗装金属板の耐食度測定装置の好
適な実施例について第１図を参照して説明する。 第１図は本考案の一実施例に係る塗装金属板の耐食度測
定装置の縦断面図である。本実施例に係る塗装金属板の
耐食度測定装置は、表裏面全面に塗装を施しかつ裏面の
一部の塗装を剥がした略円形非塗装部分3bを備える塗装
金属板３の表面の非塗装部分3bに対応する塗装部分3aを
種々の天然暴露雰囲気に接触させる一方、裏面の非塗装
部分3bを電解槽内に保持された例えば1Nの水酸化ナトリ
ウム等のアルカリ性溶液９に接触させ、非塗装部分3bを
作用極とする一方、上記電解槽内に白金からなる対極
（図示せず）を備えて、電流測定手段（図示せず）によ
り上記作用極と上記対極との間に流れる電解電流の経時
変化を測定して、上記塗装金属板３の耐食度を測定する
ものである。本実施例においては、上記塗装金属板３
は、一例として、長さが150mm、幅が80mm、及び、厚さ
が0.8mmであり、上記非塗装部分3bは、該塗装金属板３
の裏面の所定部分の塗装を削り取ったのち該所定部分に
ニッケルメッキを施すことにより形成している。 また、本実施例においては、上記塗装金属板３の両面
は、それぞれ二重リングより構成されたパッキン4,5;6,
7を介して一例として長さ100mm、幅100mm、及び、厚さ1
0mmの一対のアクリル樹脂製挟持板1,2で挟持されてい
る。そして、不図示のステンレス製のボルト及びナット
を用いて、上記塗装金属板３の表裏面を、それぞれ上記
パッキン4,5;6,7を介して上記一対の挟持板1,2により挟
持する。 上記一対の挟持板1,2のうち上記塗装金属板３の表面に
対向させられる一方の挟持板１の中央部には第１貫通穴
1aが形成されて、種々の暴露雰囲気に、該第１貫通穴1a
に対向させられる上記塗装部分3aが接触させられるよう
にする。この第１貫通通穴1aの内面はたとえば60mm/20m
mのテーパ状に形成され、その内径寸法は、塗装金属板
側端より上記一方の挟持板１の厚さ方向でかつ上記塗装
金属板３から離れる向きに次第に大きくなるように形成
されている。 また、上記一対の挟持板1,2のうち上記塗装金属板３の
裏面に対向させられる他方の挟持板２には、上記非塗装
部分3bに対向する部分の第１図中で左下端部及び右上端
部より該他方の挟持板２の厚さ方向に、いずれもたとえ
ば直径2mmの第２貫通穴2a及び第３貫通穴2bが形成され
ている。 上記パッキン4;5,6;7は次のように構成されている。す
なわち、上記一方の挟持板１と上記塗装金属板３の表面
との間には、小径のリング状第１パッキン４と該第１パ
ッキン４と同心でかつ大径のリング状第２パッキン５を
配置する一方、上記他方の挟持板２と上記塗装金属板３
の裏面との間には、小径のリング状第３パッキン６と該
第３パッキン６と同心でかつ大径のリング状第４パッキ
ン７を配置し、上記第１パッキン４と上記第３パッキン
６、及び、上記第２パッキン５と上記第４パッキン７
は、それぞれ、上記塗装金属板３をはさんで対向する。
また、上記各パッキン4,5,6,7はバイトンゴムより形成
する。 上記第１パッキン４は、上記第１貫通穴1aの内端部内径
寸法より大きい内径を有し、該第１パッキン４の内側の
上記塗装部分3aのみが暴露雰囲気に接触する一方、該第
１パッキン４と上記第２パッキン５との間は、上記塗装
金属板３の表面と上記一方の挟持板１との間で密閉され
た気密室13を形成し、この部分に相当する上記塗装金属
板３の表面は暴露雰囲気には接触しないようにする。 また、上記第３パッキン６は、その内側に上記塗装金属
板３の非塗装部分3bが位置しかつ上記他方の挟持板２の
第２及び第３貫通穴2a,2bが配置されるようにする。上
記第３パッキン６と上記塗装金属板３の裏面と上記他方
の挟持板２との間で、後述するように、電解槽の一部を
なす第１空間としての作用室15を形成する。一方、上記
第３パッキン６と上記第４パッキン７との間には、上記
塗装金属板３の裏面と上記他方の挟持板２との間で囲ま
れて密閉された気密室14を形成し、この部分には上記作
用室15内のアルカリ性溶液９が漏出しないようにする。 尚、上記第２及び第４パッキン5,7の内側の面積は、上
記塗装金属板３の表面及び裏面の面積より小さく、上記
塗装部分3a及び上記非塗装部分3bの面積より大きくなる
ようにしている。 上記電解槽は、上記作用室すなわち第１空間15と、上記
基準電極10が収容される第１試験管８、及び、上記対極
が収容される第２試験管（図示せず）とをそれぞれ柔軟
性を有する第１及び第２パイプ11,12を介して互いに連
結して大略構成する。尚、上記第２試験管の内部の空間
全体が上記第２空間を構成し、該第２空間の一部に所定
量の上記アルカリ性溶液９が保持され、また、上記第１
試験管８内の空間全体17の一部にも所定量の該アルカリ
性溶液９が保持される。 上記基準電極10は上記アルカリ性溶液９を保持するポリ
エチレン製の上記第１試験管８に収容され、該第１試験
管８は上記作用室15と塩化ビニール製の柔軟性を有する
たとえば外径2mmの上記第１パイプ11を介して互いに連
結されている。すなわち、上記第１パイプ11の各端部
は、それぞれ上記第２貫通穴2a、及び、上記第１試験管
８の側壁に形成されたとえば直径2mmの貫通穴内に挿入
され、例えばエポキシ接着剤により固定かつシールされ
ている。また、同様に、上記対極は上記アルカリ性溶液
９を保持する例えばポリエチレン製の上記第２試験管内
に収容され、該第２試験管は上記作用室15と塩化ビニー
ル製の柔軟性を有するたとえば外径2mmの上記第２パイ
プ12を介して互いに連結されている。すなわち、上記第
２パイプ12の各端部は、上記第１パイプ11の場合と同様
に、それぞれ上記第３貫通穴2b,及び、上記第２試験管
の側壁に形成されたたとえば直径2mmの貫通穴内に挿入
され、例えばエポキシ接着剤により固定かつシールされ
ている。 上記塗装金属板３を上記一対の挟持板1,2で挟持したの
ち、上記第１試験管８及び第２試験管にそれぞれ上端の
開口より上記アルカリ性溶液９を注入すると、該アルカ
リ性溶液９は、上記第１パイプ11及び上記第２貫通穴2a
を介して、又は、上記第２パイプ12及び上記第３貫通穴
2bを介して、上記作用室15に導かれる。これにより、上
記電解槽全体に上記アルカリ性溶液９が保持され、上記
作用室15が上記アルカリ性溶液９で満たされて該作用室
15の外部の雰囲気と接触しない状態になる。上記第１試
験管８内に上記アルカリ性溶液９が注入されると該第１
試験管８の上端の開口は栓18で閉じられる。また、同様
に、上記第２試験管内に上記アルカリ性溶液９が注入さ
れると該第２試験管の上端の開口は栓で閉じられる。
尚、上記第１試験管８の上端部には内部の空間17に通気
性をもたせるための細孔8aが形成されている。同様に、
上記第２試験管の上端部には内部の空間に通気性をもた
せるための細孔が形成されている。 また、本実施例においては、上記第１試験管８及び第２
試験管は不図示の固定手段で該第１試験管８及び第２試
験管から上記アルカリ性溶液９が漏出しないように暴露
架台16に固定されている。 本実施例に係る塗装金属板の耐食度測定装置によれば、
測定に際しては、上記塗装金属板３にその電極電位とは
逆極性の電位を与えて上記非塗部分3bにおいて原子状水
素がイオン化するに必要な電位に設定すると共に、ポテ
ンショスタット手段（図示せず）により、上記作用極
と、上記基準電極10との間の電極電位差信号を利用して
該電極電位差を一定に維持することによって定電位電解
する。これにより、上記非塗装部分3bをH⁺イオン濃度の
低いアルカリ性溶液９に接触させて定電位電解を行な
い、該非塗装部分3bにおいて原子状水素をイオン化す
る。その結果、非塗装界面の原子状水素濃度が略々零と
なり、上記塗装部分3aから上記非塗装部分3bに向けて上
記塗装金属板３中の原子状水素濃度勾配が生じる。そう
すると、この勾配作用によって移動拡散力が上記塗装部
分3aにおける腐食反応によって生ずる原子状水素に働
き、上記塗装金属板３に強制的に分極を与えずとも該原
子状水素の透過現象が生じる。そうすると、上記非塗装
部分3bをH⁺イオン濃度が小さい上記アルカリ性溶液９に
接触させているため、上記透過現象によって上記非塗装
部分3bにまで達した原子状水素のイオン化を容易にする
ことができ、また、上記アルカリ性溶液９と上記非塗装
部分3bとが反応して起こる腐食電流を抑制することがで
きる。従って、上記非塗装部分3bにおけるＨ→H⁺＋e^-な
る反応によって生ずる電解電流が正確に測定され、上記
塗装部分3aにおいて上記塗装金属板３中に透過する上記
原子状水素の挙動を知ることができる。それ故、上記電
解電流の経時変化から上記塗装金属板３の耐食性を評価
することができる。 また、本実施例に係る塗装金属板の耐食度測定装置にお
いては、上記非塗装部分3bが上記アルカリ性溶液９に接
触させられる第１空間15と、上記対極が収容される上記
第２試験管内の空間すなわち第２空間とを互いに独立し
て設け、しかも、両者を柔軟性を有する上記第２パイプ
12を介して連結している。また、上記第１試験管８及び
第２試験管はこれらから上記アルカリ性溶液９が漏出し
ないように上記暴露架台16に固定されている一方、上記
第１空間15は密閉空間であるため該第１空間15から上記
アルカリ性溶液９が漏出することはない。従って、上記
一対の挟持板1,2の位置を上記第１試験管８及び第２試
験管の位置とは無関係に所定に設定することができる。
従って、上記塗装金属板３の方向を選ぶことなく、すな
わち、たとえば該塗装金属板３が水平であっても垂直で
あっても、上記アルカリ性溶液９を漏出させることな
く、上記塗装金属板３の耐食度を測定することができ
る。 また、本実施例に係る塗装金属板の耐食度測定装置によ
れば、上記電解槽を、上記第１空間15と、上記第１試験
管８内の空間17及び上記第２試験管内の第２空間とをそ
れぞれ上記第１パイプ11及び上記第２パイプ12を介して
互いに連結することにより構成しているため、従来の塗
装金属板の耐食度測定装置の場合に比べて、上記非塗装
部分3bが接する上記アルカリ性溶液９の量を少なくする
ことができる。従って、本実施例に係る塗装金属板の耐
食度測定装置によれば、従来の塗装金属板の耐食度測定
装置に比べて、温度追従性の良い測定ができる。 本考案は上述の実施例にのみ限定されるものでなく、そ
の他種々の態様で実施される。例えば、上述の実施例に
おいては、上記塗装金属板３の両面を挟持する一対の挟
持板1,2をアクリル樹脂製にしたが、該一対の挟持板1,2
は、その他ポリエステル樹脂製、ポロプロピン樹脂製、
又は、テフロン樹脂製等の上記アルカリ性溶液９に侵さ
れない材質のもの、又は、これらの材質で被覆された金
属板でもよい。 また、上述の実施例においては、上記対極を白金で構成
したが、該対極はその他ニッケル等の上記アルカリ性溶
液９で侵されない電気良導体で構成されていればよい。 また、上述の実施例においては、上記基準電極10を酸化
水銀で構成したが、該基準電極10はその他上記アルカリ
性溶液９中で安定な電位を示すように構成されていれば
よい。 また、上述の実施例においては、上記第１〜第４パッキ
ン4,5,6,7をバイトンゴム製にしたが、これらのパッキ
ンはその他シリコン、又は、テフロン等の上記アルカリ
性溶液９に侵されない材質のものであればよい。 また、上述の実施例においては、上記一対の挟持板1,2
で上記塗装金属板３の両面を挟持するのにボルトとナッ
トとによりおこなったが、これに限られることなく、そ
の他公知の任意の固定手段によりおこなってもよい。
尚、この固定手段の材質は、ステンレスの他、銅、しん
ちゅう、又は、塩化ビニール等の不錆のものであればよ
い。 また、上述の実施例においては、上記対極と上記基準電
極10とを互いに別々の試験管に収容したが、該対極と該
基準電極10とを上記アルカリ性溶液９を保持する一つの
試験管内に一緒に収容して、この試験管を柔軟性を有す
るパイプを介して上記作用室15と連結するようにしても
よい。 また、上述の実施例においては、上記装置を上記塗装金
属板３の耐食度を測定するのに用いたが、この装置を該
塗装金属板３の腐食割れモニターに利用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る塗装金属板の耐食度測
定装置の縦断面図である。 ３…塗装金属板、９…アルカリ性溶液、12…パイプ（第
２パイプ）、15…第１空間（作用室）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】塗装金属板（３）の塗装面を腐食相に、該
   塗装面の裏面側の非塗装面を電解槽中に保持されたアル
   カリ性溶液（９）に接触させると共に、上記電解槽中に
   対極を備えて、上記塗装金属板（３）の非塗装面をその
   非塗装面において原子状水素がイオン化するに必要な電
   位に設定して、定電位電解しつつ、電流測定手段により
   上記塗装金属板（３）の測定開始以後の上記対極との間
   に流れる電解電流の経時変化を測定して、上記塗装金属
   板（３）の耐食度を測定する装置において、 上記電解槽が、上記アルカリ性溶液（９）を上記塗装金
   属板（３）の非塗装面に接触させる第１空間（15）と、
   上記対極を収容する第２空間とを互いに独立して備え、
   かつ、該両空間が柔軟性を有するパイプ（12）を介して
   互いに連結されてなることを特徴とする塗装金属板の耐
   食度測定装置。