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分極曲線測定による様々な環境中での腐食速度の測定

概要

金属材料の腐食が「電気化学反応」である原理を利用し、「分極曲線測定」によって腐食速度を評価します。これにより、従来の方法では長時間の浸漬が必要だった材料でも、数時間以内での測定が可能です。

既存試験の課題

様々な産業分野において、設備や構造物に使用される金属材料の信頼性を確保するため、材料設計や寿命予測の精度向上が求められています。
金属材料の溶液中での腐食速度を把握することは、設備などの材料設計や寿命予測を行う上で重要です。
腐食速度は、金属材料を溶液中に浸漬し、浸漬前後の重量変化を測定することで算出できます。
材料と溶液の組み合わせ次第では、腐食速度が小さくと長時間の浸漬が必要となります。
また、特殊な溶液の場合、安全性の観点から、取り扱いの時間を短縮したい要望もございます。

主な成果・応用例

種々の分野で、各種「金属材料-溶液」の組み合せにおける金属材料の腐食速度の測定。

技術内容A分極曲線測定

腐食とは、金属が電子を放出する酸化反応( Fe→Fe2+ + 2e-:アノード反応 )および環境(溶液)が電子を受け取る還元反応( 2H2O+O2+4e-→4OH-、2H++2e-→H2↑:カソード反応)がつりあって進行する電気化学反応である。
電気化学測定により得られた分極曲線では、上記の現象が把握できるとともに、アノード,カソード分極曲線の直線を外挿することにより、その交点から腐食電流密度(A/cm2)を求め、腐食速度(μm/year)を算出することができる。
電気化学測定は、図に示すとおり、金属試料電極、対極、参照電極を電気化学測定システムに繋げて行う。対極は金属試料電極から流れ出る、あるいは流れ込む電流を電気化学測定システムが制御して打ち消すためのものである。参照電極は金属試料電極の電位を測定・制御する基準となるものである。

電気化学測定システム HZ-7000

技術内容BHF水溶液中での分極曲線測定

技術内容Cアンモニア水溶液中での分極曲線測定

技術内容D低導電率溶液(イオン交換水)中での分極曲線測定

まとめ

上記でご紹介している組み合わせであれば、分極曲線測定を用いた、数時間以内での腐食速度の測定が可能です。その他の組み合わせについても検討いたしますので、お気軽にご相談ください。

執筆者

技術本部 材料ソリューションセンター 腐食防食評価部 | 和田 浩司(わだ こうじ)

よくある質問

分極曲線測定によって寿命予測ができると考えてよいでしょうか?
分極曲線測定は現状の金属材料表面状態での腐食速度を求めるもので、溶液浸漬によって表面状態が変化する場合には注意、工夫が必要です。

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