A Study of the Correlation of Laboratory and Field Tests for Automotive Corrosion Testing

資

料

自動車部 品の腐 食試験 のため の実験室的試験 と

実地暴露試験 の相関性に関 する研究 ＊

1

自動 車 腐 食 試 験 方 法 に 関 す るNACE

T-3N-3担

当 グル ー プ＊2報告

防 氷 塩 に よる腐 食 に つ い て のNACE

T-3N技

術 委 員 会 ＊3発行

自動 車 用 構 造 部 品 に用 い られ る材 料 の 耐食 性 を決 め る こ とは 非 常 に面 倒 な工 学 的 問題 で あ る。現 実 に使 用 され てい る 自動 車 に実 際 の部 品 を暴 露 す る よ うな 最終 的 な試 験 で も,環 境 条 件 が変 わ りや す い た め に あ る程度 あ て に な らない こ とも あ る 。 実 験 室 で 実用 条 件 を再 現 して み た 場 合 に,通 常 は暴 露 時 間 がか な り制 限 さ れ る こ とに よ り,余 計 な 因 子 が入 い り込 ん で くる 。い い か え れ ば,こ れ は 最 終 的 な 実 用性 能 の た め の促 進 試 験 の能 力 に関 して い くつ か の 疑 問 を生 み 出 して きた 。 この よ うな懸 念 に対 処 して,大 気 腐 食 に関 す るASTM のG-1委 員会 のSub. IVの 協 力 を え て 活 動 して い る防 氷 塩 に よ る腐 食 に 関 す るNACEのT-3N技 術 委 員会 の 中 に担 当 グル ー プ が つ くら れ た 。 このNACEの 担 当 グ ル ー プ の活 動 目的は 自動 車 部 品 の腐 食 試 験 の技 術 状 態 を 評 価 す る こ とで あ り,特 に実 験 室 的試 験 と実 地暴 露 性 能 との(報 告 済 み の)相 関 程 度 を決 め る こ とに あ った 。 担 当者 の メ ンバ ー の任 務 を割 り当 て るた め に,種 々 の 試 験 を次 の よ うに分 類 した 。 1) 実 験 室 的試 験(キ ャ ビネ ッ ト,ビ ー カー,電 気 化 学 的) 2) 実 地 暴 露 試 験(自 動 車 に取 りつ け た暴 露 と 自動 車 の シ ミ ュ レー ター) 3) マ フ ラー試 験 環 境 対 照 とな る 自動 車 が さら され る環 境 は非 常 に 変 化 に富 ん で い る 。 しか しな が ら,ア メ リカの 自動車 製 造 業者 ら は デ トロイ トや マ イ ア ミの よ うに い くつ か の 限 られ た地 域 に さ ら さ れ る 自動 車 に注 目 して い る とい って も差 し支 え な い で あ ろ う。 デ トロイ トの湿 度 の高 い工 業降 雪 地 帯 は マ イ ア ミの陽 光 や 塩 分 を含 ん だ空 気 とは っ き りと対 照 してお り,自 動 車 の特 定 の場 所 にお い てか な り異 な った 腐 食 結 果 を生 ず る。 自動 車 部 品 に影 響 す る二 つ の違 った 環 境 があ る。 ま ず 第 一 に,自 動 車 の外 装,す な わ ち最 外 部 は 通 常 の大 気 腐 食 状 態 に あ る。 土 壌 の 付着 量 は 概 して洗 車 の 回 数 や こび りつ い た 付着 物 に よ っ て異 な る。 第2に,車 体 の 底 部 が 別 の 型 の 暴 露 に な り,付 着 物 に よ っ て主 に 湿 った 状 態 に な って い て,手 入 れ に よ る効 果 が ほ とん ど ない 場 合 が 多 い 。 ほ ん の わ ず か の 土 壌 付着 が 普通,隙 間 の よ うな と こ ろ や ほ か の 水 の た ま りや す い と ころ に で き る。 大 抵 の試 験 は,前 者 の外 装 に 関 す る もの で あ り,車 体 底 部 の 方 に は あ ま り注 目 され て い な か った 。短 期 間 の立 場 か らす れ ば,外 装 の外 観 に対 す る この よ うな注 意 の 向 け方 は 正 しい 。 しか しな が ら,長 期 に わ た れ ば,車 体 底 部 の防 食 が 同 程度 か そ れ以 上 に重 要 と思 わ れ る 。特 に 中 古 車 の 買 主 や タ ク シー業 者 に とっ て重 要 で あ ろ う。 決 め ら れ た公 道 を一 冬 の間 運 転 した各 自動 車 か ら得 た 同 じス テ ン レス鋼 の試 料 を比 較 して み る と,0.71だ け の 相 関 係 数1)が 確 証 され た2)。 同 じス テ ン レス鋼 を最 初 の 試 験 車 と同 じくも う一 冬 引続 き暴 露 試 験 が行 な わ れ た結 果,合 金 鋼 種 間 の相 対 的 な順 序 が逆 転 す る こ とが わ か っ た1)。 そ の うち の い くつ か の ス テ ン レス鋼 は 一 冬 の暴 露 試 験 で は 良好 な結 果 を示 した が,そ の後 の試 験 で次 第 に 悪 くな り,3度 目の冬 では 最 終 的 に大 略 同 じく らい の 耐 食 性 に落 着 い た 。 こ れ ら の デ ー タは 暴 露 期 間 が長 くな る と変 動 が少 な くな る こ とを示 唆 して い る 。 環 境 の相 違 は 明 らか に され た け れ ども,発 表 され た報 告 には 環 境 の変 動 程 度 を調 べ た り,含 まれ る要 因 を 調 べ る こ とに特 に注 目 した記 述 は 公 表 され てい なか っ た 。 イ ン ヒ ビタ ー を添 加 した防 氷 塩 の効 果 につ い て一 つ の研 究 が あ っ た3)。 防 氷 塩 が使 用 され る地 域 で最 も腐 食 が ひ ど く,腐 食 抑 制 作 用 は 外 観 に影 響 す る外 面 腐 食 を抑 え る の に あ ま り有 効 で ない とい うこ とが,経 時 変 化 を受 け た 自 動 車 の調 査 か ら結 論 され た 。 後 者 の場 合 に,防 氷 塩 用 イ ン ヒ ビタ ー を用 い た 都 市 に お い て 抑 制 作 用 前 の きび しさ *1訳 者:山 本 一 雄(新 日 本 製 鉄 株 式 会 社 基 礎 研 究 所)

*2主 査:J _{.D. Palmer, 2377 Moy Avenue, Windsor,} Ontario, Canada.

*3委 員 長:J.D. Palmer

(原 文)A Study of the Correlation of Laboratory and Field Tests for Automotive Corrosion Testing. Mater. Prot. Perform., Vol.9, No.8, 60∼68 (1970).

524 防蝕 技 術 に 対 す る評 価 は な され て い な か った 。 環 境 の変 数-主 要 な も の 限 られ た 期 間 内の 試 験 を行 な っ た り,す で に確 立 され た試 験 を評 価 して み る場 合 に,変 化 す る周 囲 の状 況 との 関 係 や そ れ らの相 互 関 係 に対 して考 慮 が払 わ れ ね ば な ら ない 。有 用 な 変数 の分 類 を こ の報 告 の中 で 自動 車 とそ れ が 用 い られ る環 境 との関 係 を論 議 す るた め に用 い る4 ) 。 四 つ の主 要 な変 数 は 次 の ご と くで あ る。 1 環 境 の構 成 大 気 汚 染 が 腐 食 に与 え る影 響 に つ い て研 究 き れ てい る け れ ど も52,53),自動 車 部 品 に関 連 した腐 食 溶 液 の性 質 に つい て特 別 に触 れ た 報 告 は ほ とん ど なか っ た。 腐 食 性 物 質 には,防 氷剤 と汚 れ を防 止 す る薬 剤 に よ る塩 化 物,イ オ ウ を含 む 空 気 汚 染 物,そ れ に 固形 物 質-大 部 分 は 土 壌,腐 食 生 成 物 お よ び ゴ ミとい った よ うな 混 合 物-が 含 ま れ て い る こ とが わ か っ て い る。 しか しな が ら,防 氷 塩 薬 剤 の残 存 効 果 や 車 体 下 部 が大 気 汚 染 を受 け や す い こ と は あ ま り知 られ て い ない 。 自動 車 の運 転 者 は そ の人 の運 転,手 入 れ,お よび 保 管 の習 慣 に よ っ て あ る程 度 ま で環 境 を決 め て しま う。 一 層 多 くの情 報 が こ の問 題 に対 して 必 要 で あ る 。 2 金 属 の 化 学 成 分 General Motorsが 車 体 下 部 の 腐 食 を緩 和 す る 目的 で 低 合 金 鋼 の適 用 の可 能 性 を検 討 した 結 果,軟 鋼 に と り代 わ る よ うな低 合 金 鋼 が ほ とん どな く,そ の 利 点 もな い こ とが わ か っ て以 来5),腐 食 に 対 す る軟 鋼 の 成 分 が 腐 食 に 及 ぼ す 効 果 につ い て特 に関 心 が払 わ れ な か っ た 。 しか しな が ら,光 沢 あ る金 属 外 観 を得 るた め の鋼 成分, 表 面 処 理 お よび 表 面 処 理 材 料 を決 め る た め に か な りの努 力 が 払 わ れ て きた 。 ス テ ン レス鋼 の ク ロム 欠乏 現 象 や陽 極 酸 化 した アル ミニ ウ ム の封 孔 処 理 と経 時 とい っ た効 果 が重 要 な変 数 とみ られ た 。 大 抵 は 実 験 室 と実 地 の試 験 間 に あ ま り相 関 性 が 良 くな い とい う制 約 があ るけ れ ど も, こ の分 野 では 着 実 に 成果 が あ が っ てい る。 3 温 度 自動 車 は エ ン ジ ン室 で-46℃ (-50°F)か らほ ぼ100 ℃ (212°F)の 温 度 範 囲 に さ ら され る。 サ イ クル効 果 は 極 端 な 場 合 が あ り,1日2回 の サ イ ク ル でAlbertaの “Chi-nook”*4に よ って つ くられ る数 時 間 の 間 に 周 囲 の温 度 が 4.44か ら15.6℃ (40か ら60°F)ま で変 化 す る の に似 た 極 端 な状 態 が,冬 季 に 家 庭 や 工 場 の温 度 が上 っ た車 庫 に 置 か れ た 自動 車 で は経 験 され る。 エ ン ジ ン室 の部 品 は フ ェン ダ ー よ りも高 温 に な っ てい て,腐 食 が早 い か 遅 い か は 温 度 と湿 潤 時 間 との関 係 に依 存 す る 。 ほ と ん ど の場 合,エ ン ジ ン室 の部 品 は あ ま り激 しい 腐 食 を受 け な い 。 4 時 間 防 氷 塩 を用 い る地 域 にお い て,限 られ た 実 地 試 験 の期 間 で,冬 季 に 防 氷 塩 を用 い てい る と きの暴 露 と,そ の よ うな環 境 で 年 間 を通 して 暴 露 され て い る場 合 の い ずれ も 腐 食 速 度 は 時 間 とほ ぼ 直線 関 係 に あ る ら しい6∼8)。他 の 地 域 は 時 間 に依 存 す る と思 わ れ る季 節 変 動 を示 す 。 実 地 試 験 を す る場 合 に,試 験 の 開始 時 期(試 験 開始 時期 に お け る条 件)は 腐 食 の形 態 や厳 し さ に か な り 影 響 を 与 え る9)。 トロン トで,試 験 片 を暴 露 す る と き に,試 験 開始 時 に2週 間 の差 が あ る と,最 終 の腐 食 速 度 にか な りの差 が み られ た が,こ れは 主 と して試 験 開 始 の と き の非 常 に 寒 くか つ 乾 燥 した 天 候 に支 配 され て い る6)。 総 走 行 マ イ ル数 に か な り変 動 差 が あ っ て も,腐 食速 度 に は あ ま り影 響 を も た ら さな い の で,暴 露 の 周期 が暴 露 時 間 よ りも大 き な支 配 因 子 で あ る と思 わ れ る6 ) 。 短 期 間 の実 験 室 内試 験 では,試 験 され る材 料 や試 験 方 法 に よ っ て試 験 す る時 間 が重 要 とな る 。一 つ の試 験 法 で ス テ ン レス鋼 が うけ る損 傷 の大 半 は 最 初 の16な い し20 時 間 の サ イ クル の うち に現 わ れ る。 塩 水 噴 霧 試 験 では, な ん らか の劣 化 状 態 が み られ る には,あ る一 定 の最 小 の 暴 露 期 間 を必 要 と す る。 イ ン ヒ ビ ター を試 験 す る とき に,保 護 皮 膜 が 生 成 す るた め の時 間 が 必 要 であ る 。 ス テ ン レス鋼 の ク ロム 欠 乏 現 象 を知 るの に 適 切 な2時 間 の 試 験 は イ ン ヒ ビ ター の評 価 に 適 さな い 。 環 境 の変 数-付 確 的 な ま た は分 類 で き な い 因 子 これ ま で に報 告 され た研 究 で 明 らか に な って い るい く つ か の付 随 的 な変 数 は この試 験 分 野 に入 い る もの と思 わ れ る4 ) 。 1 速 度 効 果 速 度 効 果 は 自動 車 の場 合 に無 視 で き る よ う に見 え る が,腐 食 作 用 を促 す よ うな状 態 に関 係 した速 度 が存 在 す る可 能性 が あ る。 腐 食 性 物 質 が あ る場 所 に送 ら れ て きて 沈 殿 した と ころ では,溶 液 の流 速 や 組 成 が重 要 視 さ れ る (例 え ば,自 動 車 前 窓 部 の水 抜 き-cowl drains-に よ っ て ぬ れ る ロ ッカー パ ネ ルや 窓 か ら流 れ 落 ち てぬ れ る ドアー の底 部)。 空 気 の 流 れ に よ っ て隙 間 の と こ ろ に ゴ ミ が た ま りや す い が,車 体 底 部 の 最 も腐食 に 敏 感 な と こ ろは こ の よ うな影 響 を受 け に くい 。 外 装 部 品 の 表 面 処 理 材 の 摩 耗 抵 抗 が問 題 に な る と きは,自 動車 の 運 転状 態 が 重 要 に な っ て くる 。 しか しな が ら,こ の 点 は 耐 食性 よ りもむ し ろ 機 械 的 な性 質 と大 い に 関 係 が あ る。 2 環 境 の一 貫 性 環 境 の 一 貫 性 と化 学組 成 は広 い範 囲 で 変化 す る。 自動 車 のpoultice*5さ れ た部 分 は 組 成 が違 う土 壌 が 付 着 す るが,そ の組 成 は 自動 車 の行 先 に よ る。 ハ ネ,水 洗 い,沈 着 は 汚 染 と塗 料 成 分 の溶 出 を も た らす が これ らは *4訳 者 注:ア メ リカ北 東 部 で 冬 に 吹 く南 西 暖 風. *5訳 者 注:下 囲 わ りの 塗 装 の 上 に さ らに オ プ シ ョ ンで 塗 られ る塗 装 を さす もの と思 われ る.

ハ ネ が か か りや す い 面 積 と排 水 の程 度 に関 係 してい る。 自動車 の腐 食 の大 部 分-た とえ大 部 分 で ない と して も-は 通 気 差 電 池 に よ っ て起 こ り,自 己触 媒 的 な塩 化 物 作 用 や ガ ル バ ニ ッ ク電 池 作 用 が こ れ に関 与 してい る。 3 振 動 腐 食 速 度 を抑 制 す るた め の 努 力 に振 動 は 大 きな 弊 害 に な る 。 そ れは 接 し合 った 面(相 対 的 に運 動 をす る接触 面) で の摩 擦 に よ っ て腐 食 が 促 進 され た りpoulticeを か け た 面 でpoulticeを ゆ る め保 護 皮 膜 の 効 果 を減 少 させ る こ とに よ り腐 食 を促 進 す る。NACE担 当 グル ー プT-3 N-3で 検 討 さ れ た試 験 の 中 で,実 地試 験 だ け が この 変数 の影 響 を受 け や すか っ た 。 4 湿 潤 の時 間 Brasunasに よ っ て特 に 明 らか に さ れ た わ け では ない が,湿 潤 時 間 は 大 気 腐 食 にお け る主 要 な変 数 であ る こ と が 立 証 され た9)。 しか しそ れ は 自動 車 車 体 下部 の腐 食 に 関 して特 に ふ れ た も の では な か っ た 。調 査 に よ っ て環 境 を よ り良 く理 解 す る に必 要 な基 本 的 な情 報 を得 る こ とが で きた 。 5 試 験 片 の 形 状 実際 の 部 品 で は な く試 験 片 が試 験 に使 わ れ る と き に は,そ の 寸法 や形 が 適 切 に決 め られ なけ れ ば な らな い 。 一 般 に ,試 験 の 寸 法 が 増大 す る と,特 定 の 欠 陥 が 生 ず る 確 率 も ま た増 加 す る 。試 験 片 の寸 法 が試 験 材 の大 き さや そ の他 の 寸法 に よ り制 約 され る こ とが あ るか ら,あ る程 度 現 実 と合 わ な い 面 も受 け入 れ られ ね ば な らな い 。 これ は 統 計 的 な方 法 に よ っ て 評価 され るべ き もの で あ る。 実物 が そ の ま ま試 験 に使 わ れ る と きは,普 通 は十 分 注 意 して用 意 した実 験 室 的試 料 よ りもか な りの頻 度 で製 品 欠陥 が入 っ てい る 。 これ は 実 地 試 験 で 見 い だ され る可 変 性 を増 す よ うに な る 。環 境 が 可 変性 で あ るた め に,二 つ な い し三 つ の 同一 試 験 暴 露 材 を 同時 に暴 露 す るこ とが大 気 暴 露 試 験 には 望 ま しい 。 自動 車 産 業 以 外 で は,車 体 下 部 の腐 食 試 験 の た め に,無 処 理 の軟 鋼 の試 験 片 が使 わ れ る慣 わ しに な っ て い る。 も し完 全 に 被 覆 され た試 験 片 に 小 さな傷 を つけ た り孔 を あ け て欠 陥 部 をつ くる と,試 験 結 果 が か な り異 な る こ とが 次 第 に信 じられ て きて い る。 この考 え方 は あ る実 地試 験 計 画 で 実 証 され た10)。別 の 実 地試 験 では,試 験 片 に 部 分 的 な被 覆 が な され た端 の 下 で 孔食 が は げ し く生 じて い た8)。 どの よ うな 試験 で も,試 験 され る材 料 は 実 際 の生 産 に 使 わ れ る材 料 を代 表 す る も の で な け れ ば な らな い 。 6 環 境 の 合理 化 多 くの促 進 試 験 が 開 発 され る場 合 に,環 境 を再 現 して み る試 み が行 な わ れ て きた 。 使 用 され る環 境 は 自動車 の シ ミュ レー ター と同 じく,で き るだ け 実 際 に近 くな る よ うに して い る6∼8)。これ と反 対 に,General Motorsの サ イ クル湿 気 試 験 の よ うに5),損 傷 の本 質 を再 現 してみ る とか,GMC電 解 試 験11)の よ うに,初 期 損 傷 につ なが る材 料 状 態 が 同定 さ れ る よ うな こ とが あ る 。他 の近 似 法 も用 い られ,次 第 に増 え る であ ろ う。 しか し,LaQueの 論 評 は,こ の分 野 に失 望 を与 えた 。 す なわ ち,“ 暴 露 試 験 時 間 が実 際 の大 気 腐 食 の暴 露 期 間 の数 ヵ月 が 数 年 に相 当 す る と決 め られ る実 験 室試 験 は ど う して も作 れ ない ” とい うこ と であ る12 ) 。 この 論 評 か ら,品 質 管 理 試 験(多 くの部 品 を迅 速 に良 否 の 判 定 が で き る よ う考 案 され た もの)と 研 究 開 発 試 験 (基礎 的 あ るい は 相 対 的 な性 能 の情 報 を提 供 で き る よ う に 意 図 され た もの)に は 区 別 が つ け られ なけ れ ば な らな い 。後 者 の 場 合 に は,通 常 一 連 の試 験 計 画 が好 ま れ,選 別 試 験 や使 用 条件 を代 表 す る 実験 室 的 促 進試 験 や 実物 大 の もの を使 用 す る各種 実 地試 験 に よ って行 な わ れ る。 こ の一 連 の試 験 は,使 用 条件 に対 して複 雑 さ を変 え て み た り,類 似 点 を変 え て み た りす る試 験 の 必 要性 を確 認 す る た め に通 常行 な わ れ て い る 。少 な く と も経 験 の あ る二 つ の会 社 で は で き る だけ 実 験 室 試 験 の考 え を 避 け て,開 発 計 画 の初 期 段階 で 実 地試 験 を行 な う よ うに して い る13, 4 8 ) 信 頼 性 の点 か らす れ ば,考 慮 す べ き こ とは ま さに特 定 の 試 験 法 の正 確 さで は な くて全 体 の一 連 の試 験 法 の正 確 さ で あ る 。 とい うのは 例 え完 全 に頼 れ る試 験 法 と して も, 望 む べ き材 料 を見 逃 が すか も知 れ な い し,望 ま な い材 料 を受 け 入 れ て しま うこ とも あ る か らで あ る。 結 果 の評 価 手 の込 ん だ試 験 は,不 正 確 な評 価 法 が と られ るな らば む だ に な る 。異 な っ た材 料 には 異 な っ た評 価 が用 い られ る。 光 沢 の あ る金 属 に対 して外 観 が主 に考 慮 さ れ る 。車 体 用 金 属 に対 しては 外 観 と穿 孔 ま で の時 間 が主 要 な対 照 に な る。 構 造 用 部 品 では,降 伏 応 力 に い た るま で の時 間 が 最 も重 要 で あ る。 車 体 下 部 の腐 食 車 体 下 部 の腐 食 は 最 も簡 単 な基 準 が 設 け ら れ る。 防 食 され てい ない20ゲ ー ジ(0.035in)厚 さ の薄 板 金 属 は poulticeさ れ た 条 件 下 で 約3年 で孔 が あ く。 これ は 最 大 侵 食 度(孔 食)が 約0.3mmpy (12mpy)に あ た る2 8 ) 。 車 体 下 部 試 験 の結 果 を評 価 す る場 合,単 位 面積 当 りの 平 均 重 量 減 は 最 大 侵 食 度 に比 べ て重 要 では な い 。短 期 間 の 暴 露 試 験 の最 大 の制 約 は,3な い し4ヵ 月 の試 験,特 に無 処 理 の鋼 試 片 が用 い られ る と き に,測 定 可 能 な食 孔 が そ の間 に生 じない こ と であ る。 試 験 でみ ら れ る孔 食 速 度 は20ゲ ー ジ の板 厚 の鋼 板 が2, 3年 で穿 孔 す る使 用 条 件 にお け る腐 食 速 度 にほ とん ど合 わ ない 。塗 装 鋼 板 の欠 陥 部 で起 こ る侵 食 を評 価 す る と きは,塗 装 表 面 の侵 食 と そ れ に関 連 した 塗 膜 下 腐 食 の 拡 が り＊6が唯 一 の妥 当 な評 *6 Undercutting Corrosionの _{訳 .}

526 防蝕 技 術 表1 ＊ 試 料 の80%の 品 質 が 良 好 価 基 準 に な る もの と思 わ れ る。 光 沢 金 属 の 腐 食 光 沢 の あ る金 属 を試 験 す る場 合 に腐 食 減量 と最大 侵 食 度 が 問題 に な るけ れ ど も,一 番 大 きな 関心 事 は 全体 の外 観 で あ る。発 錆 の 出 始 め の外 観 か ら光 沢 計 を用 い た 定量 的 な分 類 方 式 に い た るま で,い ろい ろ な視 覚 や 光 学 的分 類 方 式 が工 夫 さ れ て きた 。 そ の ほか の 方 式 と しては 単 位 面積 当 りの欠 陥 の数 とか 変色 を受 け た 面積 の パー セ ン テ ー ジ に よ る場 合 が あ る。 こ の よ うな 定 量 値 に基 づ い た 分 類 方 式 は 個 人 差 が 入 い る分 類 方 式 よ り よい で あ ろ う。 統 計 的 説 明 統 計 的 な手 法 は特 定 の 材 料 の評 価 や 実 験 室 と実 地 の試 験 の 相 関 をみ る場 合 に よ く使 わ れ る。 分 散 と相 関 係 数 を 求 め る こ とは 試 験 法 の信 頼 性 と環 境 の 持 つ 固 有 の 可 変 性 を確 認 す る。試 料 数 の よ うな 因 子 も 明確 に な る。6人 の 研 究 者 達 が この 手 法 を用 い て彼 らの研 究 が妥 当 で あ る こ と を確 証 した1,2,8,24,28,3 1 ) 。

Allegheny Ludlum Steel社 は 実 地試 験 の結 果 を解 析 して,ス テ ン レス鋼 試 験 片 の試 験 に対 す る統 計 的 な 基 準 を作 っ た と報 告 してい る(表1)。 孔 食 を 調 べ るた め に,実 際 の食 孔 の測 定 に基 づい て生 ず る可 能 性 の あ る最 大 食 孔 深 さ を予 測 す るた め に極 限 値 技 法 が 用 い られ る 。結 果 は 平 均 重 量 減(mg/cm2)か 平 均 侵 食度(μ/yrま たはmmpy)で 表 わ され る。 す な わ ち, μ/yrと かmmpyで 実 際 の 侵 食 度 を表 わ した り,平 均 侵 食 度 に対 して孔 食 係数 とか 孔 食 比 と して表 わ す 。視 覚 に よ る分 類 方 法 が と られ る場 合 には,使 用 さ れ る基 準 が デ ー タの 相 対 的 な比 較 が で きや す い 表 示,分 類 を と る必 要 が あ る。 試 験 方 法 の概 説 再 現 性 が 良 く実 地 性 能 を 予想 で き る試 験 に特 に注 目 し て,す で に発 表 済 み の文 献 や 未 発 表 の有 益 な情 報 を委 員 会 の 各 メ ンバ ーは 検 討 して み た 。 試 験 の 信 頼 性 のは っ き り と した 評 価 基 準 が設 け られ て い る場 合 には,そ れ が 試 験 の 全体 的 評 価 を作 る の に用 い られ た 。検 討 した大 部 分 の試 験 の詳 細 は この 報 文 も含 め 一 部3ド ル でNACEか ら 出版 され て い る。 注 文 番 号 はNACE. Pub. No.3 N 170 (A)で あ る。 実 験 室 試 験 キ ャ ビネ ッ ト ・テ ス ト 1) 塩 水噴 霧 一 番 よ く使 わ れ て い るキ ャ ビネ_{ッ ト ・テ ス トは 塩 水 噴} 霧 キ ャ ビネ ッ トに基 づ い てい る。 試 料 は 密 閉容 器 内 に 置 か れ,一 定 の温 度 と湿 度 の条 件 下 で腐 食 性 の霧 に さ ら さ れ る。 塩 水 噴 霧 は 中 性,酸 性 あ るい は 銅 を入 れ る こ とに よ る促 進 法 等 が あ る。 塗 装 や メ ッ キ部 品 の 評 価 に最 初 考 え ら れ た もの で,5お よび20%の 塩 水噴 霧 と銅 入 り促 進 酢 酸 塩 水噴 霧(CASS)試 験 が金 属 や そ れ 以外 の保 護 被 覆 材 の 評 価 を含 め て い ろ い ろ な面 で使 わ れ る よ う に な っ た 。 2) コ ロー ドコー ト(Corrodkote) コ ロー ドコー ト試 験 は試 験 す る箇 所 に 腐 食 性 の ス ラ リ ー 物 を塗 り,こ れ を一 定 の温 度,湿 度 の雰 囲 気 に暴 露 す る方 法 で あ る。 3) ケ ス テ ル ニ ッ ク(Kesternick) この 試 験 は 一 定 の温 度,湿 度 雰 囲 気 下 で,試 験 部 品 に 腐 食 性 で あ る飽 和 空 気 を周 期 的 に 循 環 す る こ とか ら な っ て い る。 4) カ ー ギ ル(Cargill) こ の装 置 は 実 際 の道 路 状 況 と同 じ状 態 を生 ず る よ うに 工 夫 され た も の で,周 期 的 な温 度 変 化,間 欠 的 な湿 潤状 態 とそ れ にぬ れ 工 合 を一 定 に保 つ 湿 布 材 を用 い る。 中性 塩 の 噴 霧 試 験 を用 い る報 告 で これ ま で に公 表 され た も の を ま とめ て み る と,CASS試 験 と同 じよ うに,そ の 試 験 は メ ッキ や 塗 装 の 部 品 の性 能 の 向 上 に 多 大 の貢 献 を して きた こ とが わ か る14)。しか しな が ら,装 飾 メ ッキ の 相 対 的 な実 地 性 能 を予 測 す る た め に使 わ れ る塩 水 噴 霧 試 験 の機 能 に 関 してい くつ か の 制 約 条 件 が記 載 され て い る14)。あ る資 料 は どん な 試 験 条 件 で も試 験 の 有 用 性 には っ き り と批 判 的 で あ るの に対 して,別 の 資 料 は ス テ ン レ ス鋼 や 陽 極 酸 化 した アル ミ ニウ ム を試 験 す る場 合 に その 使 用 限 界 が あ る こ と を注 意 してい る15∼1 7 ) 。 表 現 は 一 般 に好 意 的 で あ るが,似 た よ うな い ろ い ろ な 意 見 がCASS試 験 の 有 用 性 に関 して 発 表 され た論 評 中 に み られ た 。 ス テ ン レス鋼 に 対 す るCASS試 験 の是 認,保 留,拒 否 とい っ た意 見 が す べ て 出 され た2,15,17-24)。こ の 試 験 は 陽 極 酸 化 した アル ミニ ウム表 面処 理材 や メ ッキ被 覆材25,26)の評 価 に有 用 で あ る とい う点 で は ほ ぼ 一 致 した と ころ で あ っ た 。 ケ ス テル ニ ック試 験 は 自動 車 に使 わ れ る ス テ ン レス鋼 製 の ト リム の サー ビ ス デー タ との 相 関 を と る の に は腐 食 性 が厳 しす ぎ る と報 告 して い る研 究 者 が い た17 ) 。 カー ギ ル ・キ ャ ビネ ッ ト試 験 結 果 は ウ イ ス コ ン シ ン州 の ミル ウオ ー キ ー にお け る塩 分 が ま か れ た 公 道 で暴 露 さ れ た炭 素 鋼 の試 験 片 で得 られ る試 験 結 果 と よ く一 致 す る

こ とが わ か っ た 。 キ ャ ビネ ッ トに取 りつ け て用 い られ る コ ロジ オ メー ター の プ ロー ブは試 験 片 の 重 量 減 デー タ と 定 性 的 に き わ め て 良 い相 関 が あ った28)。 ビー カ ー 試 験 ビー カー 試 験 は そん な に大 した補 助 装 置 を必 要 と しな い 。 この 報 告 で述 べ る他 の方 法 に比 較 して,ビ ー カ ー試 験 は 面倒 で な く簡 単 で あ る。 暴 露 の程 度 は 全 浸 漬 か ら点 滴 お よび湿 紙 をは りつ け るま で また が っ てい る。 1) 全 浸 漬 試 験 全 浸 漬 試 験 は 試 片 や プ ロー ブ を腐 食液 に 入 れ る最 も単 純 でか つ 広 く用 い られ る試 験 法 で あ る29-31)。い ろ い ろ な 溶 液 が 使 わ れ,イ ン ヒ ビ ター が入 れ られ た り,な か っ た りす る こ とが あ る。 試 片 を回 転 す るか 溶 液 を攪 拌 す る こ とが で き加 熱 や 通 気 に よ り促 進 が可 能 で あ る。 試 片 の調 整,溶 液 の 濃度,温 度 とい った よ うな変 数 が規 定 され る 場合 に は,統 計 的 に 再 現 在 の あ る結 果 が 得 られ る。 しか し,こ の よ うな 簡単 な 試験 に 対 して 実 地 試 験 と相 関性 が あ る とい う報 告 は な い 。食 塩 ま た は塩 分 を飽 和 した 土 壌 の湿 布 液 に浸 した抵 抗 端 子(Corrosometer)を 用 い て イ ン ヒビ ター の 性 能 を調 べ た 結 果 は 非 常 に役 に立 っ て い る。 しか しな が ら,イ ン ヒ ビ ター の定 量 的性 能 は 実 地 性 能 で み られ る よ りも一 般 に は 良 くな る32,33)。塩 化 第 二 鉄 浸 漬 試 験 は ス テ ン レス鋼 の 実 用 的 な性 能 を予 測 す るの に あ ま り役 立 た ない こ とが わ か った 。 ケ ー プ(Kape)試 験 は 陽 極 酸 化 した ア ル ミ ニウ ム の た め に 開発 され た試 験 法 で あ り,こ れ は95℃ (203°F)のNa2SO4-H2SO4溶 液 に 試 料 を浸 漬 す る方 法 で あ る34)。これ を用 い た人 の報 告 に よ る と,封 孔 時 間,皮 膜 厚 み,あ るい は 合 金 の変 化 に対 して この試 験 は あ ま り敏 感 でな い2)。 2) 交 番 浸 漬 試 験 こ の試 験 では 腐 食 液 に試 料 を一 定 時 間浸 け た後 に,一 定 時 間 乾 燥(室 温 の湿 気 状 態 か,あ る いは 低 温,ま たは 浸 漬-乾 燥 繰 り返 し試 験 ＊7と同 じよ うに 赤外 ラ ンプ を 用 い た 高温)す る8,35∼37)。溶 液 に は3% NaClが よ く使 用 され, イ ン ヒ ビ ター を含 む 場 合 と含 ま ない 場 合 が あ り,ま た 浸 漬-乾 燥 繰 り返 し試 験 で 用 い られ る イ オ ウ化 合 物 と 塩 化 物 を含 む解 氷 塩 類 似 の溶 液 を用 い る。 そ の サ イ クル は5 時 間 の うち1時 間 浸 漬 す る もの か ら,浸漬-乾 燥 繰 り返 し 試 験 の よ うに100秒 あ た り1秒 間浸 漬 す る もの ま で あ る 。 3) 空 気 乾 燥試 験 この試 験 は イ ン ヒビ ター の評 価 を す る も の で,イ ン ヒ ビ ター を 自動車 の シ ミュ レー ター と同 じよ うな順 位 に序 列 化 し,自 動車 に取 りつ け た試 片 に相 当 す るイ ン ヒビ タ ー な しの腐 食 速 度 が得 られ る。 しか し,実 験 室 の室 温 , 21℃ (70°F)で 試 験 され る イ ン ヒ ビタ ー の効 果 は 実 地 試 験 よ りもは るか に大 きか っ た8)。0℃ (32°F)と4.44℃ (40°F)で 試 験 す る と,実 験 室 と実地 試 験 の 間 に よ りよ い 一 致 が み られ た 。 4) 浸 漬-乾 燥 繰 り返 し試 験 この試 験 に よ る報 告 に よ る と,ス テ ン レス鋼 材 の 悪 い (実地評 価 に 基 づ い て)も の の う ち90%が 除 去 され,良 品 の96%が 摘 出 され た 。 採 用 の 基 準 は90%(あ るい は そ れ以 上)の 光 沢 を有 す る も の と定 め られ た 。3ヵ 所 の 研 究 所 が こ の試 験 法 と実 地 暴 露 の間 に 良 い相 関 性 が あ る こ と を見 い だ した 。 しか し,別 の二 つ の研 究 所 が相 関 性 が ない と認 め た1,24)。 試 験 法 が 信 頼 性 の あ る もの か ど うか を決 め る のは,た とえ 相 関 係数 が 要 求 され る精 度 に 対 して採 用 で き る最 小 値 を上 回 って い た と して も,0.5(最 小 で0.25)程 度 の 係 数 で悪 い材 料 が入 っ た り,良 い材 料 が除 か れ た りす る 確 率 に基 づ い て い る 。 5) 写 真 判 定 法(Thermographic Test) こ の試 験 は 鉄 系 の光 沢 の あ る金 属 用 に開 発 され た も の で あ り,浸 漬-乾 燥 繰 り返 し試 験 溶 液 で ぬ ら され た感 光 紙 を被試 験 材 の 部 分 に 貼着 す る方 法 で あ る。 欠 陥 部 分 は フ ェ リシ ア ン溶 液 で 感 光 す るの で わ か る。 この 試 験 結 果 は 浸 漬-乾 燥 繰 り返 し試 験 で得 られ る結 果 とほ ぼ 同 じで あ る2,37)。 6) 塩 化 第 二 鉄 ス ポ ッ ト ・テ ス ト この 試 験 では,FeCl3-NaCl-HCl溶 液 を清 浄 な金 属 表 面 にた ら す。 こ の試 験 では 間 違 った 結 果 を与 え る と報 告 され て い るが,ス テ ン レス鋼 の ク ロム 欠 乏 層 が 予 知 で き る可 能 性 が あ る2)。 試 料 をFeCl3-NaCl-HCl溶 液 に 浸 漬 す る塩 化第 二 鉄 浸 漬 試 験 に も間 違 った結 果 が 見 られ た 。 こ の試 験 は 実 用 的 な性 能 を予 知 す る こ と も,ま た ス テ ン レス鋼 の ク ロム 欠 乏 層 の 同 定 に もな ん ら役 立 た な い と報 告 され てい る37, 38) 。 電気 化 学 的 試 験 本 研 究 にお い ては 電 気 化 学 的 試 験 法 を浸 漬 した試 料 に 電 位 を加 え る試 験 法 と定 義 す る。 その 目的 は 保 護 皮 膜 の 破 壊 を促 が した り,溶 解過 程 中 の 電 位-電 流 の関 係 を調 べ た りす る と ころ に あ る。 各 種 の試 験 が特 定 の材 料 の た め に 開発 され た の で,こ の関 係 を 以 下 に論 ず る 。

1) AZTA試 験(The Alcoa Impedance Test for Anodic Coatingsの 略) この試 験 は アル ミニ ウム の陽 極 酸 化 皮 膜 の交 流 イ ン ピ ー ダ ンス を測 る もの で あ る。試 料 を塩 化 物 を含 む 溶 液 で ぬ ら し,市 販 の交 流 イ ン ピー ダ ンス ・ブ リ ッジ を用 い て, 試 料 の イ ン ピー ダ ンス を1,000サ イ ク ル で測 定 す る。 こ の試 験 は 封 孔 処 理 され た 陽 極 酸 化 皮 膜 の性 質 と厚 さ に 敏 感 で あ る と発 案者 に よっ て 報 告 され てい る。 こ の方 *7 Dip and Dry Testの 訳.

528 防 蝕 技 術 法 は 未 熟 な労 働 者 で も使 え る非 破 壊 試 験 で あ り,簡 便 な

品 質 管 理 試 験 であ る。 こ の試 験 と実 地 試 験 と の相 関 性 に つ い て 定 量 的 な デー タは 得 られ な か った41)。

2) FACT試 験(The Ford Anodized Aluminum Corrosion Testの 略) こ れ はAZTAC試 験 と類 似 の試 験 容 器 が用 い られ る。 電 解液 にCASS溶 液 を用 い るが食 塩 溶 液 も よ く用 い られ る。 アル ミニ ウ ム を陰 極 に して,直 流 を流 す 。被 覆 材 の 絶 縁 性 が 陰 分 極 に よ りこ わ され る と,容 器 に か か る電 圧 が 減 少 す る。 時 間-電 圧 曲線 の積 分 が電 子 回路 を使 っ て 求 め られ,そ れ が 記 録 され る。電 圧-秒 の積 分 値 がFACT 値 で あ る。 こ の試 験 は 皮 膜厚 み,封 孔 処 理 の 性 質,皮 膜 の連 続 性 に敏 感 で あ る とい わ れ て い る。 最 後 の 因 子 は,ア ル ミニ ウ ム陽 極 酸 化 皮 膜 中 に入 った非 金 属 で か つ陽 極 酸 化 され に くい 介 在 物 の大 き さや分 布 に依 存 す る もの で あ る。 こ の試 験 は 製 造 工 程 の変 数 ば か りで な く使 用 条 件 の 変数 と も有 用 な 相 関 が あ る こ とが 示 され てい る15,42)。

3) 電 解 写 真 判 定 法(Electrographic Printing Test) こ の試 験 で は,特 別 に 準 備 され た感 光 紙 また は 炉 紙 が 試 験 され る金 属 と着 色 錯 塩 をつ くる指 示薬 を含 ん だ 溶 液 に 浸 さ れ る 。指 示 薬 と して,例 え ば ニ ッ ケル に は,ジ メ チ ル グ リオ キ シム が,ま た鉄 に は フ ェ リシ ア ン化 カ リが あ る。 試 薬 で ぬ らさ れ た紙 を試 料 面 に 置 き,こ れ を陽極 に して,1.5∼6.0Vの 電 位 が か け られ る 。皮 膜 に あ る孔 を通 して起 こ る ア ノー ド溶 解部 分 が紙 の 上 に着 色 点 と し て残 り,こ れ が 皮 膜 の不 連 続 状 態 の大 き さ,形,頻 度, 分 布 を あ らわ す43)。 4) ク ロム-ニ ッケル メ ッキ系 の た め のECテ ス ト い ろ い ろ な ク ロム-ニ ッケ ル メ ッキ系 の実 用 性 能 を知 る よ うに 工 夫 し た 定 電 位 試 験 法 をGeneral Motorsが 実 用 化 した 。 “電 解 腐 食 ＊8”あ るい は “EC” テ ス トと も い わ れ,実 際 に み られ る腐 食 形 態 を与 え る所 定 の電 位 を 選 ぶ 。溶 液 には,半 光 沢 ニ ッケル の 腐 食 を促 進 す る硝 酸 ナ トリウ ム の ほか に,反 応 を阻 害 す る銅 や ニ ッケル の腐 食 生 成 物 の析 出 を阻 止 す るた め の硝 酸 が含 ま れ る。 素 地 が 鋼 の場 合,溶 液 には 第 二 鉄 イ オ ンが検 出 で き る よ うな 指 示 薬 が 含 まれ る 。 試 料 は 飽 和 カ ロ メル電 極(SCE)に 対 して+0.3Vの 電 位 に 保 持 され る。 試 験 サ イ クル の 内容 は,所 定 の 電 位 に1分 間,そ の 後2分 間 は 自然 腐 食 状 態 にお く。評 価 の 一 つ の 方 法 は ,素 地 金 属 ま で貫 通 す る に必 要 な サ イ クル 数 で あ り,素 地 が鉄 で あ る と きは,鉄 が指 示 薬 で確 認 で き るま で の サ イ クル数 で あ る。 General Motorsは,ECテ ス トを 用 い て,メ ッキ 工 程 の 品質 管 理 と 現 在 使 わ れ て い る ク ロム-二 重 ニ ッケ ル メ ッキ系 に及 ぼ す変 量 の影 響 を予 測 す る研 究 を行 な っ た16,24)。 5) 他 の 試 験 ほ とん どの 腐 食研 究 室 で は,ポ テ ン シ ョス タ ッ ト,ブ リ ッジ,パ ル ス発 生 装 置,オ ッシ ロ ス コー プ,記 録 計 と い っ た よ うな い ろ い ろ の電 気 化 学 的装 置 が 使 わ れ て い る 。過 去 にお い て,こ れ らの装 置 を独 創 的 に使 う こ とに よ り既 報 の試 験 が つ く られ,さ らに新 ら し くか つ 改 良 さ れ た 試 験 が今 日の研 究 活 動 の過 程 で生 ま れ て くるに 違 い な い 。 最 近 開 発 され た一 つ の方 法 が 自動 車 産 業 で使 わ れ つ つ あ るが,こ れ は 注 目に 値 す る もの で あ る。 分 極 抵抗 とか 直線 分極 法 とい わ れ て い る もの は クー ラ ン ト系 や ガ ソ リン ・タ ン クの よ うに 全 体 が 浸 漬 状 態 に あ っ て逐 次 腐 食 速 度 を求 め るの に 非 常 に 有用 で あ る。 この 方 法 は い ろ い ろ の金 属 の腐 食 や腐 食 抑制 剤 の効 果 の 評価 に 使 うこ と が で き る 。分 極 法 は ま た ス テ ン レス鋼 の孔 食 感 受 性 を予 測 す る の に用 い られ る49)。 実 地 試 験 こ こ で述 べ る実 地 試 験 は 限 られ た期 間 の も の で あ る。 得 られ る腐 食 速 度 では3年 で軟 鋼 が 穿 孔 す る の に必 要 な 速 度 に は ほ とん どい た らな い が,大 部 分 の試 験 は 試 験 期 間 が短 か す ぎ るの で,大 きな 孔 食 を発 生 しな か っ た 。 自 動 車 の シ ミュ レー タ ー(模 擬 実 地 試 験) カ ナ ダ 人 が 考 察 した この 装 置 は トロ ン トの2箇 所 とウ ィニ ピ ッ グの1箇 所 の計3箇 所 で 防 氷 塩 用 イ ン ヒ ビタ ー の評 価 に用 い られ た 。

モ ー ター駆 動 付 きの 回転 木 馬(motor driven carousel) に 板 状 金 属 の フ ェ ンダ ー で覆 わ れ た 四 つ の車 輪 か らな っ て い る。 一 列 に並 べ られ た試 験 片 が そ れ ぞ れ の フ ェ ン ダ ー に は め 込 まれ てい る 。V字 型 の隙 間 の あ る試 験 片 と平 板 の試 験 片 が 含 まれ て い る 。 腐 食 性 物 質 を含 む水 や 雪 が走 路 に ま か れ る か,大 気 か ら の沈 降 物 に重 点 がお か れ る場 合 が あ る 。氷 結 止 め試 薬 や イ ン ヒ ビタ ー が必 要 に応 じて加 え られ,1日 当 り15∼ 30分 間4回 シ ミ ュ レー タ ー を回 わ す。 通 常,走 路 に粘 土 質 の 土 が ま か れ る。 試 験 片 は3∼19ヵ 月 間 に わ た る重 量 減 と食 孔 の深 さを 測 定 して評 価 され る。 塩 分 が1日4回 まか れ て も,こ の 試 験 に は そ れ ほ ど促 進 状 態 に な らな い 。 種 々 の試 験 で求 め られ た腐 食 速 度 が 表2に ま とめ て あ る。 Poulticeの され 方 や 氷 結-解 氷 の サ イ ク ル の程 度 に よ っ て隙 間 を持 っ た試 験 片 は平 板 の 試 験 片 よ り腐 食 速 度 が 速 くな っ た り,遅 くな っ た りす る。 比 較 の た め に,同 一 の期 間 で違 った 保 管 状 態 に あ った 実 際 の 自動 車 に取 りつけ られ た試 験 片 の平 均 腐 食 速 度 を 表3に 示 す。 トロ ン トと ウ ィニ ペ ッグ にお け る試 験 結 果 を比 較 す る *8 Electrolytic Corrosionの _{訳 .}

表2 自動 車 シ ミュ レー ター に取 りつ け られ た 試 験 片 の腐 食 速 度 表3 車 に取 りつ け られ た試 験 片 の 平 均 腐 食速 度 と,気 象 条 件 が異 な る と変 わ る こ とが わ か る。 ウ ィニペ ッ グの寒 さ,乾 燥 した気 候 が,た とえ 防 氷 塩 が 用 い られ て も,か な り腐 食 を少 な くす る原 因 に な って い る こ とが わ か る6∼8)。 自動 車 塔 載 試 験 この 試 験 では,い ろ い ろ な型 式 が と られ てい る。 標 準 品 あ るい は 試 作 品 が 自動 車 に実 際 に使 わ れ る位 置 に取 り つ け られ る。 試 験 パ ネル か 試 験 片 が 自動 車 のい ろい ろな 箇 所 に取 りつ け られ るか,あ るい は トレー ラー を使 っ て, “同一 の ”状 態 に 一度 に 沢 山 の試 料 を暴 露 す るか の い ず れ か の 方 法 が と られ る。 試 験 片 は 使 用 す る 自動 車 のい ろい ろな 場 所 に 取 りつ け られ る 。試 験 を担 当 す る人 の ほ とん どが 推 賞 す る場所 は 前 方 の バ ンパ ー の 下 部 で あ り,Fordが 作 った ア ン ダー バ ンパ ー ・ラ ッカ ー を大 部 分 の試 験 者 が使 って い る。 こ れ 以外 に好 ま しい場 所 と して 前 面 の グ リル 部分 と トラ ク ター ・ トレー ラー ま たは パ ネ ル ・ トラ ッ クの両 側 が あ っ た 。あ る試 験 者 は 車 体 下 部 に特 別 に工 夫 され た “カ ップ” を取 りつ け た も のや 水 平 部 分 に沢 山 の試 験 片 が保 持 で き る よ うに 工 夫 され た トレー ラ ー を用 い た り した 。12の 会 社 の内(四 つ の 自動 車 製 造 会 社 の うち の2箇 所 を含 む), 9箇 所 が 多 か れ 少 な か れ 自動 車 に取 りつけ る試 験 片 を使 った 。 暴露 期 間 は 普通 一 冬 で あ るが,あ る試 験 者 は3シ ー ズ ンの冬 もの 間試 験 片 を 暴 露 した こ とが あ る1)。2人 の試 験 者 だ け が1年 を通 じて 自動 車 に 試 験 片 を置 い た 。 ここ で 一致 した大 多数 の答 え は 同 じ試 験 片 が 同 じ条 件 下 で運 転 す る と思 わ れ た 自動 車 に 暴 露 され た 時 に結 果 が 表4 ＊ ク リ ー ブ ラ ン ド(オ ハ イ オ) か な り違 っ てい た こ と で あ る。 多 くの報 告 に よ る と,同 じ場 所 で 同時 に 暴 露 しそ の後 引 続 き暴 露 した状 態 で も, 違 った 材 料 の相 対 的 な 評 価 が 異 な っ てい た。 す でに 述 べ た よ うに,ス テ ン レス鋼 の試 験 で み られ る 変 動 は,中 間 結 果 で は 相 対 的 な 評価 で 逆 転 してい たけ れ ど も,3シ ー ズ ンの冬 を過 ぎ る と少 な くな っ た とBlack は 報告 して い る1)。 あ る会 社 は 下 地 にpoulticeを 塗 り問 題 とす る材 料 で 被 覆 され た カ ップ を取 り付 け た車 体 下部 を使 っ て保 護 皮 膜 の試 験 を か な り行 な っ てい る 。 そ の 報告 に よ る と,表 4に 示 した よ うに,塩 水 噴 霧 試 験(5%中 性)と 実 地試 験 と が よ く一 致 した結 果 を示 す と述 べ て い る50,51)。 マ フラ ー 試 験 排 気 筒 が 悪 くな る原 因 に 二 つ の別 々 の環 境 が あ る 。 内 部 では,酸 性 の燃 焼 生 成物 が 周 期 的 な温 度 下 に あ る。外 部 では,高 温 の酸 化 と低 温 の 水溶 液 腐 食 を生 ず る。 この よ うな 状 態 の 一 つ 以 上 を シ ミュ レー トす る た め に考 案 し た い くつ か の試 験 を 以 下 に述 べ る。 ア ー ビ ン ・テ ス ト(Arvin Test) この試 験 は密 閉容 器 内82℃ (180°F)の 排 気 ガ ス の凝 縮 物 中 に試 料 を部 分 的 に浸 漬 す る も の で あ る。 こ の試 験 は 相 対 的 な使 用 性 能 を予 測 で き る と思 わ れ るが,“ 穿 孔 ” とい う基 準 が使 わ れ る と,そ れ ま で に か な り の試 験 時 間 を要 す る。 再 現 性 は 特 に 良い とは い え な い46)。 ウ ォ ー カ ー ・テ ス ト(Walker Test) こ の試 験 法 は82℃ (180°F)の ジ ャ ー に入 れ た合 成 ガ ス凝 縮 物 上 に試 料 をつ るす 方 法 で あ る 。 試 料 は21時 間 の間1時 間 当 り10秒 の 割 合 い で 浸 漬 され,そ れ か ら3時 間251.7℃ (485°F)の 空焼 きで1サ イ ク ル が完 了 す る。

530 防 蝕 技 術 表5 軟 鋼 お よび434 SS型 ス テ ン レス鋼 の化 学 分 析

表6 軟 鋼 に関 す る試 験 の ラ ン キ ング(1)

(1) D. Zaremski (Allegheny Ludlum Steel Corp. Pit-tsburgh, Pa.)に よ っ て 行 な わ れ た も の.

＊ 訳 者 注:タ イ トル は “Glassware Corrosion Test for Engine Antifreezes” 試 料 は重 量 減 で評 価 され る。 こ の試 験 は ア ル ミニ ウ ム や 亜 鉛 で被 覆 され た鋼 の よ うな 材 料 にだ け 一 応 有 効 と され て い る35)。 他 の試 験 別 の試 験 で は,試 験 片 が 自動 車 の マ フ ラー に取 り付 け られ,少 な くと も6ヵ 月 間運 転 状 態 に して お く。 こ の方 法 は 全 く遅 い け れ ど も,報 告 に よれ ば外 側 の腐 食 で 信 頼 で き るデ ー タが 出 る47)。 最 後 に,完 全 に マ フ ラー に して 実 地 試 験 が行 なわ れ る。 必 要 に応 じて,こ れ ら の試 験 は 長 期 間 か つ か な りの費 用 が か け られ る 。 試 験 法 の過 酷 性 各 種 試 験 法 の相 対 的 な過 酷 性 を示 す尺 度 が必 要 と な っ た 。 そ の た め に,技 術 統 一 委 員会T-3N-3の 委 員 は 広 範 囲 に わ た る試 験 の大 部 分 に軟 鋼 や ス テ ン レス鋼 の試 験 片 を暴 露 す るの に 協力 した 。 表7 ス テ ン レス鋼 に 関 す る試 験 の ラ ン キ ン グ ＊最 初の実験で気づいた試験槽 の 汚れ のために再 実験 を行 な った結果に基づ く. 軟 鋼 はU.S. Steelか ら,ま た434型 ス テ ン レス鋼 は Allegheny Ludlum Steelか らそ れ ぞ れ 提 供 され た 。 そ れ らの化 学 分 析 値 を 表5に 示 して あ る 。 各 材 料 は 各 試 験 当 り10箇 の試 験 片 が 用 い られ,そ れ ぞ れ につ い て暴 露 前 後 で標 準 の清 浄 方 法 が と られ た 。軟 鋼 の試 験 片 は 試 験 者 が測 定 した重 量減 で 評 価 され た の に対 して,ス テ ン レス鋼 試 験 片 は す べ てAllegheny Ludlum SteelのD. Zaremskiに まか され,パ ー セ ン ト面積 で 評 価 され た 。 実 験 室 的 手 順 が 同 じ場 合 に は2回 の 繰 り返 し 試 験 の結 果 は 良 く一致 した 。 表6と7に は試 験 が 過 酷 な 順 序 に並 べ られ て示 され て い る 。過 酷 性 の大 体 の順 序 は 軟 鋼 と ス テ ン レス鋼 と もに 同 じで あ る 。例 外 は塩 水溶 液 を用 い る カ ー ギ ル キ ャ ビネ ッ ト ・テ ス トで あ り,こ れ は 軟 鋼 に と っ ては 温 和 な腐 食 性 を示 す が,ス テ ン レス鋼 に対 して は,か な り腐 食 性 を 示 し,ま たKAPEテ ス トは軟 鋼 に と っ て非 常 に過 酷 で あ った が,ス テ ン レス鋼 に対 して は,全 く腐 食 性 を示 さ な か った 。

結

論

キ ャ ビネ ッ ト ・テ ス ト 一 般 に キ ャ ビネ ッ ト ・テ ス トは 元 々意 図 あ っ て作 られ た 材 料 に 限 った 場 合 に か な り信 頼 性 が 高 い こ とが わ か っ た 。 しか しな が ら,最 終 的 な実 地 性 能 を予 測 す る道 具 と して の採 用 程 度 は,塗 装 され た りメ ッキ され た部 品 の た め の塩 水 噴 霧試 験 の低 い もの か ら,陽 極 酸 化 され た アル ミニ ウム 被 覆 材 や メ ッキ被 覆 材 に対 す るCASS試 験 の よ うに 高 い もの ま で 差 が あ った 。 塩 水噴 霧 試験 は製 品材 の 受 け 入 れ や 製 造 工 程 の比 較 の よ うな 場 合 に,欠 陥 品 を 同定 す る と きに 非 常 に 有 用 で あ る。 CASS試 験 は メ ッキ被 覆材 や 陽 極 酸 化 した アル ミニ ウ ム の 品質 管理 試 験 や 実 地性 能 を予 測 す る のに信 頼性 のあ る試 験 とな る よ うで あ る。 コ ロー ドコー ト試 験 は メ ッキ材 の 性 能 を予 測 す る場 合 に か な り信 頼 で き る よ うで あ る。 ス テ ン レス鋼 に と って こ の試 験 が過 酷 す ぎ るの は,現 実 に は あ りえ な い ほ ど早 く穿 孔 を生 ず るか らで あ る。 カ ー ギ ル ・ギ ャ ビネ ッ トは 防氷 塩 イ ン ヒ ビ ター の評 価 に役 立 つ 中 間試 験 で あ る と思 わ れ る。 ビ ー カ ー ・テ ス ト こ の一 連 の試 験 は 実 用 性 能 を 予測 す る手 段 と しては, む しろ信 頼 性 が薄 い 。 しか しな が ら,4.44℃ (40°F)に お け る繰 り返 し浸 漬 試 験 は 防氷 塩 イ ン ヒ ビ ター の分 類 を す る場 合 に 実際 に近 い結 果 を 出 した 。 浸 漬-乾 燥 繰 り返 し試 験 は ス テ ン レス鋼 製 ト リム材 の評 価-悪 い材 料 の選 別 と良 い材 料 の受 け入 れ の 場 合,試 験 の 持 つ 正確 度 とい う点 で い くつ か の疑 問 が あ るが-に 適 して い た 。 今 後, こ の試 験 の相 関 性 を調 べ る必 要 が あ る と思 わ れ る。 こ の ほ か に報 告 され た ビー カー テ ス トは 耐 食性 材 料 を 試 験 す る 場合 に は 使 用 され る範 囲 が 限 定 され る こ とが わ か っ た 。 電 気化 学 的 試 験 アル ミニ ウ ム に対 す るFACT試 験 とク ロム ・ニ ッケ ル メ ッキ に対 す るGeneral Mortorsの “EC”試 験 は か な り信 頼 性 が あ る と見 られ るが,両 者 と も に,CASS, 塩 水噴 霧,コ ロー ドコー トの よ うな試 験 と同程 度 しか実 地 結 果 との相 間性 が な か った 。 一 般 に,電 気 化 学 的 な 手 法 を用 い る こ とは最 も有 望 な よ うに 思 わ れ,少 な く と も ト リム材 や メ ッキ 被 覆 材 の評 価 をす るの に 適 して い る よ うで あ る。 実 地 試 験 自動 車 の シ ュ ミ レー ター は 自動車 に 同 じよ うに 組 み込 ま れ た試 験 片 の 実 地暴 露 と良 い 相 関 を示 した 。 しか しな が ら,シ ミュ レー ター試 験 の 腐 食 速 度 は 自動 車 で経 験 す る腐 食速 度 に は な らな か った 。 使 った 試 験 片 が 車 体 下 部 の 隙 間状 態 を模 擬 した つ も りで も,実 際 の暴 露 に近 い 状

表8 促進試験 と実用条件 との関係

態 を示 す結 果 が得 られ るの は 損 傷 塗 膜 の模 擬 を 行 な っ た 場 合 であ る。 ア ン ダー バ ンパ ー の 位 置 は お そ く比 較 的 き び しい暴 露 状 態 に 担 当 して い るけ れ ど も,ト リム材 の実 自動車 上 の 暴 露 に 対 して 最 も実 際 的 で あ る と思 わ れ る 。 この試 験 の 信 頼性 は 環 境 に 固 有 な 変 動 因 子 に よ っ て左 右 され るも の で あ るが,そ の効 果 は暴 露 時 間 と と もに 小 さ くな る。 断 続 的 な暴 露 に お け る信 頼 性 は 例 え ば 冬 季 だけ とい った よ うな 場 合,防 氷 塩 が 使 わ れ な い 期 間 に限 ら れ て み られ る 腐 食性 が あ るた め に,疑 問 の 余 地 が あ る 。車 体 下部 の腐 食 の特 定 な部 分 で も っ と試 験 を す る努 力 が必 要 で あ る 。 マ フラ ー 試 験 利 用 で き る限 られ た 情 報 か ら,各 種 マ フ ラー試 験 の信 頼 性 を判 断 す る こ とは む ず か しい 。 概 論 ま と め る と,ス テ ン レス鋼 に 対 して一 般 に使 わ れ て い る試 験 の うち で,浸 漬-乾 燥 繰 り返 し並 び に 写 真 判 定法 試 験 が望 み の あ る以 外 は,一 般 に信 頼 性 に 欠 け る。 塗 装 や メ ッキ され た鉄 金 属 材 料 の欠 陥 部 は 塩 水噴 霧 試 験 で容 易 に 同定 で き るが,実 用 性 能 の 予測 には 推 賞 しか ね る と こ ろが あ る。 陽 極 酸 化 した アル ミニ ウ ム や ニ ッケ ル ・ク ロム メ ッキ鋼 に対 して電 気 化 学 的 試 験 は 有望 で あ るが, こ の可 能 性 を確 か め るた め に相 関 性 を 出 した 報 告 が も っ と必 要 で あ る。CASS試 験 は 陽 極 酸 化 した アル ミニ ウム の評 価 に有 効 であ る と思 わ れ,ま た メ ッキ材 料 を試 験 す る場 合 には,こ の試 験 は 条 件 付 き で有 効 で あ る。 光 沢 の あ る金 属 を試 験 す るた め の電 気 化 学 的 な試 験 方 法 は き わ め て有 望 であ る とみ られ る の で,こ の種 の試 験 に対 す る信 頼 性 の広 範 な評 価 が進 め られ ね ば な ら ない 。 Zaremski17)は 数 千 の試 料 を 暴 露 した 結果 ス テ ン レス 鋼 の実 験 室 と実 地 の両 試 験 の相 関 性 に つ い て表8に ま と め た 。 ス テ ン レス鋼 に対 す る現 用 の試 験 方 法 の限 界 を合理 的

532 防 蝕 技 術 に 確 認 す る と い う 点 に お い てBatesとPhelps24), Bush2) BlackとLherbier1)ら の 意 見 は 全 般 的 に 一 致 し て い る 。 特 別 に 選 ん だ 温 度 で 交 互 浸 漬 に よ る 空 気 乾 燥 試 験 と カ ー ギ ル キ ャ ビ ネ ッ ト ・テ ス トは 防 氷 塩 イ ン ヒ ビ タ ー の 比 較 評 価 す る の に 信 頼 で き る 方 法 とみ ら れ る 。 使 用 す る試 験 片 の 形 を工 夫 す る こ と に よ り,車 体 下 部 で の 腐 食 の 一 般 的 評 価 に 使 え る か も 知 れ な い 。 こ の 最 後 の 見 解 は よ り くわ し く 調 べ る必 要 が あ る 。 こ の 分 野 に お け る 知 見 を 充 実 す る た め に,試 験 性 能 に 関 連 し て 材 料 の 実 用 性 能 に つ い て の 補 足 デ ー タ の 充 実 に 関 係 筋 の 努 力 が 協 力 さ れ る こ と が 要 望 さ れ る 。 多 く の 研 究 グ ル ー プ が そ の よ う な 研 究 に 参 画 す る よ う に な っ た 。 確 か に,NACEとASTMは こ れ に 関 係 す べ き で あ る 。 自動 車 技 術 協 会(The Society of Automotive Engi-neers),電 気 メ ッ キ 協 会(The Electroplaters Society) と 電 気 化 学 協 会(The Electrochemical Society)に も 関 与 す る よ う努 力 し て も ら い た い 。NACEは こ の 分 野 に お け る 活 動 に 着 手 し調 整 を は か る べ き で あ る 。

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