金属内部侵入氢量的测定装置的制造方法_2

文档序号:8367332阅读:来源:国知局
的保护膜,
[0034] 用由该基准电池单元检测出的剩余电流值校正由该基准电池单元以外的电池单 元检测出的阳极电流值,基于该校正的阳极电流值算出来自腐蚀面侧的侵入氢量。
[0035] 2.根据上述1所述的金属内部侵入氢量的测定装置,其特征在于,使用Ir/Ir氧化 物电极作为上述参比电极。
[0036] 3.根据上述1或2所述的金属内部侵入氢量的测定装置,其特征在于,在上述电解 质水溶液中,为防止冻结而添加有有机化合物。
[0037] 4.根据上述1~3中任一项所述的金属内部侵入氢量的测定装置,其特征在于,添 加于上述电解质水溶液中的有机化合物是异丙醇、甘油或乙二醇或者二甲基亚砜或二甲基 甲酰胺。
[0038] 5.根据上述1~4中任一项所述的金属内部侵入氢量的测定装置,其特征在于,在 填充有上述电解质水溶液的电化学电池的内部,避免与氢检测面接触地配置有气泡。
[0039] 根据本发明装置,能够准确地测量伴随腐蚀而侵入金属内部的氢量。
[0040]另外,如果使用本发明装置,则能够连续监测构成汽车、船舶、铁路车辆等移动体 的金属材料的各部位在其使用状态下在所曝露的腐蚀环境中伴随腐蚀而产生并侵入金属 材料中的氢的量,能够获得判断与实际的使用环境中的腐蚀相伴随的氢侵入量是否引起延 迟破坏所需的?目息。
【附图说明】
[0041] 图1是电化学氢渗透法的说明图。
[0042] 图2是示意性表示本发明的测定装置的一个例子的图。
[0043] 图3是示意性表示没有保护膜的电池单元的腐蚀面(氢侵入面)侧和氢检测面侧 的反应的图。
[0044] 图4是表示根据本发明在电池的内部配置气泡的一个例子的图。
[0045] 图5是表示根据本发明在电池的内部配置气泡的另一例子的图。
[0046] 图6是表示实施例中的温度和湿度的变化的图。
[0047] 图7是表示由各通道检测出的阳极电流的经时变化的图。
[0048] 图8是实验后的样品腐蚀面侧的外观照片。
[0049] 图9是示意性地表示将测定装置搭载于汽车而进行阳极电流的测定时的测量系 统的图。
[0050] 图10是表示通过进行根据本发明的利用基准电极的校正的情况(发明例)和不 进行校正的情况(比较例)来比较在汽车的各部位测得的阳极电流密度的差异的图。
[0051] 图11是示意性地表示本发明的测定装置的另一例子的图。
[0052] 图12是表示测定期间的最低气温变化的图。
【具体实施方式】
[0053] 本发明是可适用于汽车、双轮摩托车、铁路车辆等各种车辆、船舶、航空器等所有 可通过自力移动的移动体的技术,以下,以汽车为代表例对实施方式进行详细说明。另外, 作为成为评价对象的金属材料未必限定于钢板,但这里作为代表例对应用钢板的情况进行 说明。
[0054] 本发明应用电化学氢渗透法的测定原理来测定伴随金属材料的腐蚀而产生并侵 入内部的氢的量。将氢侵入面侧的钢板表面曝露于腐蚀环境中时腐蚀时产生的氢侵入钢 中,通过从相反面侧提取氢来测定侵入氢量。
[0055] 电化学氢渗透法是1962年由Devanathan和Stachurski开发出方法(非专利文 献5),如图1示意表示,2个电解槽la、lb以夹持1片试样2的方式相对配置。该图中,以 恒定电位或恒定电流将左侧电解槽Ia的试样面阴极极化,进行氢产生?氢充电,在右侧的 电解槽Ib中以恒定电位将试样2阳极极化,由此使透过试样2的氢氧化成氢离子,由其电 流值求出透过的氢的量。
[0056] 图中,符号3a、3b表示参比电极,4a、4b表示电极,特别是4b是指对电极或系数电 极。而且,电极4a与赋予恒定电位的恒电位仪或赋予恒定电流的恒电流仪连接,另一方面, 电极4b与赋予恒定电位的恒电位仪连接。应予说明,5a、5b是用于消除由对电极4a、4b产 生的气体等的影响的烧结玻璃料。
[0057] 上述电化学氢渗透法本身是作为"钢板中的氢扩散系数的测定方法"而一直以来 众所周知的方法。
[0058] 如图1所示,本来的电化学氢渗透法是将试样的一面侧作为阴极而将氢电解充 电、将相反面侧作为阳极而抽出的方法,已报告有采用该方法将相当于氢充电面侧的面曝 露于腐蚀环境的研宄(上述非专利文献3)。
[0059] 然而,非专利文献3所公开的测定方法中,如上所述存在没有考虑因温度变化引 起的测定电流值的变化的问题。另外,采用电化学氢渗透法在氢检测面侧测定的阳极电流 除了与氢的氧化电流重叠以外,还与测试材料的钝态保持电流重叠。该钝态保持电流构成 剩余电流的主体,所以受各种因素影响,尤其因温度引起的变化大。
[0060] 由于采用电化学氢渗透法在氢检测面侧测定的阳极电流是微弱的电流,所以如果 不校正剩余电流的温度依赖性,则无法测定准确的阳极电流。
[0061] 为了解决上述问题,本发明人等反复进行了各种研宄,结果通过由在相同被检测 体上至少分割成2个以上的多个电池单元组构成设置于氢检测面侧的电化学电池,将其内 的至少1个电池单元作为用于校正剩余电流的基准电池单元,并且在该基准电池单元的与 氢检测区域对应的氢侵入面侧的区域设置用于阻隔腐蚀环境的保护膜,从而能够校正剩余 电流的温度依赖性。
[0062] 图2示意性地表示本发明的测定装置的一个例子。图2的例子是如下情形:在作 为被检测体的钢板6的氢检测面侧设置4个电池单元7&、713、7(3、7(1,将最左侧的电池单元 7a作为用于校正剩余电流的基准电池单元。图中,符号8表示对电极(Pt线),9表示参比 电极(Ir线)。应予说明,本发明中电池单元的个数至少为2个即可,另外,如果电池单元数 太多,则操作繁琐,所以优选最多4个左右。
[0063] 该图中,各电池单元中的钢板的表面温度、电池单元内的电解质溶液的温度等均 为相同温度。另外,在基准电池单元7a的氢侵入面侧设有保护膜10。由于被这样的保护 膜10覆盖的部分不被腐蚀,所以也不会引起氢侵入,因此认为在基准电池单元的氢检测面 侦酬定的电流即是剩余电流本身。
[0064] 图3示意性地表示没有保护膜的电池单元(也称为通道)的腐蚀面(氢侵入面) 侧和氢检测面侧的反应。
[0065] 通过将氢检测面侧的表面电位保持为氢的离子化反应所需的充分的电位,从而因 扩散而到达检测面侧的氢全部作为氢离子被提取。应予说明,在本发明中,将氢检测面侧的 钢板的表面钝化。由此,认为在氢检测侧检测的阳极电流实际上相当于氢透过电流。
[0066] 因此,通过用由基准电池单元求出的剩余电流值校正这样得到的电流值,从而无 论是否有与温度变化相伴随的剩余电流的变化,都能够测量出准确的阳极电流值,其结果 是基于该阳极电流值能够算出准确的侵入氢量。
[0067] 在本发明中,为了将氢检测面侧的钢板保持为钝态的状态,需要使阳极室内的溶 液为pH :9~13的电解质溶液。这是由于如果pH小于9,则在规定的电位下难以保持钢板 表面的钝态,另一方面,如果PH大于13,则由于意外事故而发生泄漏时对环境的损害大。作 为适当pH的电解质溶液,优选0. 1~0. 2M(摩尔/升)左右的NaO
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