[发明专利]金属内部侵入氢量的测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属内部侵入氢量的测定装置，其能够准确地测量伴随金属的腐蚀而侵入金属内部的氢量。

背景技术

近年来，从防止全球变暖的观点出发，正在通过减小属于移动体的汽车、船舶、铁路车辆等的重量来寻求能量效率的提高，例如对于汽车而言，寻求汽油的燃油效率的提高。因此，对于构成材料特别是对于钢铁材料，为了在减小板厚的情况下也能确保相同的安全性，高强度化的钢材的使用量在不断增加。

然而，已知如果提高钢材的强度，则容易产生“延迟破坏”的现象。该“延迟破坏”随着钢材强度的增大而显著加剧，特别是对于拉伸强度为1180MPa以上的高强度钢，该现象尤为显著(非专利文献1)。应予说明，“延迟破坏”是指高强度钢材在受到静态负荷应力(拉伸强度以下的负荷应力)的状态下经过一定时间后，外观上几乎不伴有塑性变形，而是突然发生脆性破坏的现象，这里指因氢进入钢材而引起的氢脆化型的延迟破坏。

认为侵入钢材的氢是随着钢板的腐蚀而产生的，其一部分侵入钢材而引起延迟破坏。从这样的观点出发，基于向钢材的氢的侵入，提出了各种延迟破坏的评价方法。

例如，专利文献1中提出了在通过利用阴极充电使钢材含有扩散性氢并测定极限扩散性氢量来评价钢材的延迟破坏特性的延迟破坏特性的评价方法中，为了防止在极限扩散性氢量的测定中从钢材放出氢，对钢材实施镀锌的方法。

然而，专利文献1中记载的技术中由于钢中的氢侵入是利用阴极充电强制使氢侵入的加速试验，所以虽然能够在与实际使用环境不同的条件下判断不同种类测试材料的延迟破坏的优劣，但是并不能作为用于推断是否因实际使用环境下的腐蚀相伴的氢侵入量而引起延迟破坏的判断材料。

另外，近年来报告了许多着眼于氢侵入的研究，例如非专利文献2中报告了有关使用硫氰酸铵的氢侵入举动。该非专利文献2中对由硫氰酸铵引起的氢侵入与阴极充电法引起的氢侵入进行了比较。

然而，非专利文献2中公开的使用硫氰酸铵的氢侵入量的评价方法中，没有获得由表面的腐蚀引起的氢侵入，例如无法测定近年来作为汽车的防锈用途使用的镀锌等对氢侵入产生的影响。

此外，非专利文献3中报告了如下的例子：回收在曝露在大气中的环境下腐蚀一定时间的高强度螺栓，测定了螺栓中吸留的氢浓度。另外，该非专利文献3中报告了如下的研究结果：通过使用了将钢板的单面曝露在外部环境的试验装置的电化学氢渗透法，根据从背面侧检测出的阳极电流值的变化来研究由曝露在大气环境下的腐蚀引起的氢侵入举动。

然而，非专利文献3中公开的由大气曝露试验得到的数据均只是在与地理性的特定环境有关的环境因素下的试验结果，并未考虑继续把握随着结构体的移动而改变的各种环境下的腐蚀。

另外，非专利文献3中示出的使用将钢板的单面曝露在外部环境的试验装置的大气曝露下的氢透过试验中，没有考虑与环境的温度变化相伴随的阳极侧的剩余电流的变化，因此在测定值的定量性方面也存在问题。

应予说明，如上所述，目前最有可能出现延迟破坏问题的金属材料是被广泛用作实用材料的钢材，但对于其它金属材料，也指出有今后产生延迟破坏的问题的可能性(例如非专利文献4)。

如上所述，对于汽车这样的移动体，因移动而地理环境改变，如果再加上物理因素(例如振动、尘埃堆积-脱落、水·泥飞溅附着-干燥等)，则有时腐蚀环境极度改变。

然而，目前还没有对无法避免上述振动等物理重要因素和地理环境变化的移动体，连续且定量地测量与腐蚀相伴随的氢侵入量的例子。

鉴于上述状况，发明人等首先开发了如下方法，并在专利文献2中进行了公开：

“一种金属内部侵入氢量的测定方法，其特征在于，是使用电化学氢渗透法测定伴随金属材料的腐蚀而产生并侵入金属内部的氢的量的方法，将被检测体的一面作为曝露于腐蚀环境中而因腐蚀反应产生的氢侵入的氢侵入面，另一方面，将该被检测体的另一面作为氢检测面，在将该氢检测面侧的电位保持在-0.1～+0.3V vs SCE的状态下，将扩散到该检测面的氢的流束作为阳极电流进行测定，此时，在该被检测体的氢检测面侧配置由至少被分割为2个的多个电池单元组构成的电化学电池，在该电池单元组的各个电池单元的内部填充pH为9～13的电解质水溶液，并且设置各自独立的参比电极和对电极，将该电池单元组中的至少1个电池单元作为用于校正剩余电流的基准电池单元，在该基准电池单元的与氢侵入面侧对应的位置设置用于阻隔与腐蚀环境的接触的保护膜，利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”。