腐蚀环境传感器及腐蚀环境测量方法

摘要

本发明提供一种腐蚀环境传感器(1)和腐蚀环境测量方法，该腐蚀环境传感器(1)用于测量作为导体的第一构件(81)与作为导体或绝缘体的第二构件(82)间的间隙(83)内部的腐蚀环境。腐蚀环境传感器(1)具有基座(11)和电极，用于测量电极(12)和第一构件(81)间的伽伐尼电流，其中，基座(11)具有能够与由导体构成的第一构件(81)相对的表面；电极被设置于基座(11)的表面，其由与第一构件(81)电离倾向不同的材料形成，该电极通过与第一构件(81)分开相对而与第一构件形成电耦合。

说明书

技术领域

本发明涉及腐蚀环境传感器及腐蚀环境测量方法。详细地 说，本发明涉及用于测量构造体中所存在的间隙内部的腐蚀环 境的理想的腐蚀环境传感器，和使用该腐蚀环境传感器测量构 造体中所存在的间隙内部的腐蚀环境的腐蚀环境测量方法。另 外，将“腐蚀环境”定义为环境对构造体等的腐蚀造成的影响 (即，环境的腐蚀性)。

背景技术

在由金属构件组合构成的构造体中，金属构件彼此重叠的 部分中有时存在间隙。例如，在金属构件彼此重叠的部分被点 焊焊接起来的结构中，有时金属构件彼此并非完全密合从而产 生间隙。这样的间隙内部相比于向大气开放的部分更容易发生 腐蚀的情况已逐渐被人们所认识。其理由可考虑如下。由于毛 细管现象，水分容易进入这样的间隙内部且不易干燥。所以， 间隙内部的湿度相比于大气而言被维持在较高的状态。作为防 止金属构件的腐蚀的方法，有采用涂抹防腐涂料的方法。然而， 由于防腐涂料难以包绕到这样的间隙内部，有时防腐涂料无法 充分地涂抹到间隙内部。

另外，汽车等车辆也具有由金属构件组合起来的构造体。 例如，汽车的底盘和车身是将金属构件彼此焊接而构成的构造 体。并且，汽车在雨中行驶或雪中行驶等时，有时含有雨水或 融雪剂的水分附着在构造体上并进入到间隙中，从而发生腐蚀。 所以，把握这样的间隙的腐蚀环境，对于汽车的构造体的防腐 设计很重要。

作为测量构造体的使用环境的腐蚀性的腐蚀环境传感器， 已知的有例如ACM(Atmospheric Corrosion Monitor大气腐 蚀检测器)型腐蚀环境传感器(以下称为“AC M传感器”)。ACM 传感器具有这样的结构：具有由离子化倾向不同的金属构成的 二种电极，该二种电极由绝缘材料绝缘。于是，当由于降雨或 结露等原因水跨在二种电极之间而与该二种电极接触时，在二 种电极间有伽伐尼电流(Galvanic Current)流动。伽伐尼电 流与腐蚀速度(即，使用环境的腐蚀性)有良好的相关性。所 以，通过测量伽伐尼电流，能够监测使用环境的腐蚀性。并且， 在桥梁和住宅等设计中，使用ACM传感器连续测量伽伐尼电 流，将该测量结果用于构造体等各部位的耐用年数的推算等。

然而，使用ACM传感器测量构造体中所存在的间隙内部的 腐蚀环境是困难的。ACM传感器的电极一接触构造体，电极和 构造体就电导通，或者电极彼此间发生短路，因此有时不能准 确地测量伽伐尼电流。由于构造体中所存在的间隙的尺寸一般 较小，所以在电极不接触构造体的状态下将ACM传感器配设在 微小的间隙内部是困难的。

另外，在构造体等的腐蚀试验中，有时使用复合腐蚀试验 机(Cyclic Corrosion Tester)。复合腐蚀试验机能够再现大气 腐蚀。然而，完全再现使用环境是困难的。此外，测量结果的 个体差异、偏差较大。

为了测量构件彼此间的间隙内部的腐蚀环境，考虑了例如 专利文献1那样的结构。专利文献1中记载的腐蚀环境传感器具 有以规定的间隔与检测部相对的间隙形成构件。并且，利用该 间隙形成构件，形成模仿了构件彼此间形成的间隙的空间(即， 模拟空间)。通过将这样的传感器配置在构造体中构件彼此重叠 的部分的附近，能够测量该部分的腐蚀环境。

然而，专利文献1中记载的腐蚀环境传感器不能直接配设在 构件彼此重叠的部分的间隙中。在构件彼此重叠的部分和远离 该部分的部分中，对腐蚀环境传感器的朝向、构造体的震动、 气流等所谓的腐蚀环境、测量结果产生影响的因素是不同的。 所以，无法使形成于腐蚀环境传感器的模拟空间的腐蚀环境与 构件彼此重叠的部分的实际的腐蚀环境完全一致。

专利文献1：日本特开2005-134161号公报

发明内容

鉴于上述实情，本发明所要解决的课题是，提供腐蚀环境 传感器及腐蚀环境测量方法，利用该腐蚀环境传感器及腐蚀环 境测量方法能够准确地测量产生于构件彼此重叠部分的间隙的 腐蚀环境。特别是，提供能够直接测量产生于构件彼此重叠部 分的间隙的腐蚀环境的腐蚀环境传感器及腐蚀环境测量方法。

为了解决所述课题，本发明的腐蚀环境传感器是一种腐蚀 环境传感器，其用于测量至少一方的构件为导体的二个构件间 的间隙内部的腐蚀环境，其特征在于，具有：基座，该基座具 有能够与作为导体的所述一方的构件相对的表面；电极，该电 极设于所述基座的所述表面，由与作为导体的所述一方的构件 电离倾向不同的材料形成，通过与作为导体的所述一方的构件 分开相对，与作为导体的所述一方的构件形成电耦合(Galvanic  Coupling)。

本发明的腐蚀环境传感器的特征在于，所述基座上设有间 隔件，该间隔件用于将所述电极和作为导体的所述一方的构件 分开。

本发明的腐蚀环境传感器的特征在于，所述基座上设有卡 止部，该卡止部与所述二个构件中的另一方的构件卡止。

本发明的腐蚀环境测量方法，是对至少一方的构件为导体 的二个构件间的间隙内部的腐蚀环境进行测量的测量方法，其 特征在于，以与所述一方的构件分开相对的方式配设由与作为 导体的所述一方的构件具有不同的电离倾向的材料构成的电 极，测量所述电极和作为导体的所述一方的构件之间的伽伐尼 电流。

此外，本发明的腐蚀环境测量方法，是对至少一方的构件 为导体的二个构件间的间隙内部的腐蚀环境进行测量的测量方 法，其特征在于，在与作为导体的所述一方的构件相对的另一 方的构件上形成缺口或开口，在形成于所述另一方的构件的缺 口或开口中配设腐蚀环境传感器，其中，所述腐蚀环境传感器 的电极设于基座的表面，所述电极由与所述一方的构件电离倾 向不同的材料构成，并且使所述电极与作为导体的所述一方的 构件分开相对，测量所述电极与作为导体的所述一方的构件之 间的伽伐尼电流。

本发明的腐蚀环境测量方法的特征在于，所述电极和作为 导体的所述一方的构件间的距离，与作为导体的所述一方的构 件和所述另一方的构件间的距离相同。

本发明的腐蚀环境测量方法的特征在于，在所述基座上设 置突起状的间隔件，由所述间隔件将所述电极和作为导体的所 述一方的构件维持在分开的状态下。

本发明的腐蚀环境测量方法的特征在于，由所述基座将形 成于所述另一方的构件的所述缺口或所述开口堵塞。

本发明的腐蚀环境测量方法的特征在于，所述基座的厚度 与所述电极的厚度的总和与所述另一方的构件的厚度相同，而 且，所述基座上设有凸缘状的卡止部，所述卡止部卡止于所述 另一方的构件，从而所述电极和作为导体的所述一方的构件间 的距离被维持为与作为导体的所述一方的构件和所述另一方间 的距离相同的距离。

另外，本发明中所谓的“二个构件”，并非限定为分体独立 的构件。例如，单一的构件通过被弯曲等重叠的部分而产生的 间隙也是测量对象。只是为了便于说明，将形成间隙的内侧的 一方的面的部分称为“一方的构件”，将形成间隙的内侧的另一 方的面的部分称为“另一方的构件”。

根据本发明，能够准确地测量产生于构件彼此重叠的部分 的间隙的腐蚀环境。特别是，根据本发明，能够直接测量产生 于构件彼此重叠的部分的间隙的腐蚀环境。

附图说明

图1是示意性地表示本腐蚀环境传感器的结构和本腐蚀环 境传感器向构造体的安装结构的立体图。

图2是示意性地表示本腐蚀环境传感器的结构和本腐蚀环 境传感器向构造体的安装结构的立体图，是从图1的相反侧看 到的图。

图3是示意性地表示本腐蚀环境传感器的结构和本腐蚀环 境传感器向构造体的安装结构的剖视图。

图4是示意性地表示本腐蚀环境传感器和现有技术的腐蚀 环境传感器的安装形态的剖视图。

图5是表示利用本腐蚀环境传感器及现有技术的腐蚀环境 传感器进行的对伽伐尼电流测量的测量结果的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。本发明的实 施方式涉及的腐蚀环境传感器1能够测量至少一方的构件为导 体的二个构件间的间隙的腐蚀环境。其中，将“腐蚀环境”定 义为环境对构造体等的腐蚀造成的影响(环境的腐蚀性)。在以 下的说明中，作为测量对象，以具有第一构件81和第二构件82 相重叠的重叠部的构造体8为例来表示。另外，图1～图3将第一 构件81和第二构件82相重叠的重叠部抽出来进行了表示。并 且，设第一构件81为导体。对第一构件81而言，在没有导电性 的情况下，刮去其表面的作为绝缘体的层、膜(例如，涂料、 氧化膜)等，或者在其上贴附由导体构成的箔(例如，铁箔) 等。由此，使第一构件81的表面具有导电性。另外，第二构件 82可以是导体也可以是绝缘体。第一构件81相当于本发明技术 方案中的“一方的构件”，第二构件82相当于本发明技术方案中 的“另一方的构件”。

首先，参照图1～图3，说明本发明的实施方式所涉及的腐 蚀环境传感器1的结构。为了便于说明，将本发明的实施方式所 涉及的腐蚀环境传感器1称为“本腐蚀环境传感器1”。图1～图3 是示意性地表示本腐蚀环境传感器1的结构和本腐蚀环境传感 器1向构造体8的重叠部进行安装的安装结构的图。另外，图1 和图2是从相互相反侧看到的立体图，图3是剖视图。如图1～图 3所示，本腐蚀环境传感器1具有基座11、电极12、间隔件13、 和卡止部14。

基座11是具有规定厚度的板状部件，具有电绝缘性。此外， 基座11还具有将形成于构造体8的第二构件82的缺口或开口84 堵塞的功能。基座11的厚度方向的一方的面，是能够与构造体8 的第一构件81相对的表面。虽然在图1～图3中表示了基座11形 成为平面状的结构，但是基座11也可以不是平面状。基座11的 形状可对应于构造体8中第一构件81和第二构件82的重叠部的 形状而设定。例如，在第一构件81和第二构件82的重叠部形成 为曲面状的情况下，基座11形成为仿照第一构件81和第二构件 82的重叠部的形状的曲面状。

电极12形成于基座11的厚度方向一方的表面(这里是能够 与第一构件81相对的面)。例如，电极12具有板状或膜状的结 构，被粘接在基座11的厚度方向一方的表面上等而被固定。并 且，在本腐蚀环境传感器1被固定在构造体8上的状态下，电极 12与作为导体的第一构件81的相对于间隙83位于内侧的表面 分开相对，与该第一构件81形成电耦合。电极12是电导体，且 由与第一构件81电离倾向不同的材料形成。特别是，优选电极 12是由电离倾向低于第一构件81电离倾向的材料(即，电学意 义上的贵金属材料(日语：電気的に貴な材料))形成的结构。 例如，第一构件81为铁系材料(例如，铁或钢等)的情况下， 或为镀锌钢板的情况下，作为电极12可以使用银或白金。另外， 对电极12的形状没有特别的限定。例如，电极12可以是单纯的 平板状，也可以是网格状或格子状，还可以是带状。

间隔件13是用于将第一构件81的表面和电极12维持在分 开状态下的构造体。例如，间隔件13是具有突起状或柱状构造 的绝缘物，设在基座11的设有电极12的表面。并且，如图3所 示，从电极12的表面到间隔件13的顶端的尺寸H₁被设定为与第 一构件81和第二构件82之间的间隙83的尺寸C相同的尺寸。另 外，间隔件13可以是与基座11一体形成的结构，也可以是将作 为与基座11分体的构件的间隔件13固定在基座11上的结构。

卡止部14是能够卡止于第二构件82的相对于间隙83位于 外侧的表面上的部件，是绝缘物。例如，卡止部14设于基座11 的厚度方向的另一方的面(这里是基座11上与设有电极12及间 隔件13的面位于相反侧的面)的周缘部，具有向基座11的面方 向的外侧延伸的肋状或凸缘状的结构。并且，通过使卡止部14 卡止于第二构件82，将本腐蚀环境传感器1相对于第一构件81 定位。其中，卡止部14可以是与基座11分体构成的构件，也可 以是与基座11一体形成的结构。并且，如图3所示，从卡止部14 的表面到电极12的表面的尺寸H₂被设定为与第二构件82的厚 度T大致相同的尺寸。该尺寸H₂的调节由基座11进行。

下面，对本腐蚀环境传感器1向构造体8的安装结构(安装 方法)，和对使用本腐蚀环境传感器1的构造体8的间隙83的腐 蚀环境进行测量的测量方法进行说明。

本腐蚀环境传感器1向构造体8的安装结构(安装方法)如 下。首先，在构造体8的第一构件81和第二构件82的重叠部中， 在第二构件82上形成缺口或开口84。或者，由第一构件81和预 先形成有缺口或开口84的第二构件82形成重叠部。将该缺口或 开口84形成为本腐蚀环境传感器1的基座11能够插入、卡止部 14无法插入的尺寸及形状。例如，将该缺口或开口84形成为与 基座11大致相同，或者比基座11略大的尺寸及形状。在第二构 件82上形成缺口或开口84，则第一构件81的相对于间隙83位于 内侧的表面通过该缺口或开口84而露出。然后，在该缺口或开 口84中插入本腐蚀环境传感器1的基座11。这样一来，本腐蚀 环境传感器1的卡止部14就抵接在了第二构件82的相对于间隙 83位于外侧的表面上。并且，本腐蚀环境传感器1的基座11的 一方的表面及电极12与第一构件81的相对于间隙83位于内侧 的表面相对。然后，在卡止部14抵接在第二构件82的相对于间 隙82位于外侧的表面上的状态下，将本腐蚀环境传感器1固定于 构造体8。例如，通过形成于卡止部14的贯通孔，将卡止部14 螺纹固定于第二构件82上。然后，将电极12和第一构件81连接 到电流表2(参照图3)。该电流表2能够测量在电极12和第一构 件81间流动的电流(即，伽伐尼电流)。

特别是如图3所示，把从卡止部14到电极12的表面的尺寸 H₂设定为与第二构件82的厚度T相同的尺寸。而且，把电极12 的表面和间隔件13的顶端之间的尺寸H₁设定为与第一构件81 和第二构件82之间的间隙83的尺寸C相同。所以，在将本腐蚀 环境传感器1安装到构造体8上的状态下，电极12的表面和第一 构件81的相对于间隙83位于内侧的表面间的距离，与第一构件 81和第二构件82之间的间隙83的尺寸C相同。并且，由间隔件 13将电极12和第一构件81维持在以隔开所述距离分开的状态。 因此，以与第一构件81分开而相对的方式配设由与第一构件81 具有不同的电离倾向的材料构成的电极12。此外，形成于第二 构件82的缺口或开口84由基座11及卡止部14堵塞。所以，将第 一构件81和本腐蚀环境传感器1相对的空间的环境维持为与第 一构件81和第二构件82之间的间隙83(不是缺口或开口84的部 分)的环境相同的环境。

当水分进入到本腐蚀环境传感器1和第一构件81之间，跨在 电极12和第一构件81之间而与电极12和第一构件81接触时，电 极12和第一构件81形成电耦合，有伽伐尼电流流动。伽伐尼电 流与构成电耦合的构件的腐蚀速度有良好的相关性。因此，通 过用电流表2测量电极12和第一构件81间产生的电流(伽伐尼 电流)，能够测量间隙83的腐蚀环境。这样，本腐蚀环境传感器 1将构成作为测量对象的相对于间隙83位于内侧的表面的第一 构件81，作为用于测量伽伐尼电流的电极使用。根据这样的结 构，能够在第一构件81和第二构件82之间的间隙83的内部配设 本腐蚀环境传感器1。所以，能够直接测量该间隙83的内部的腐 蚀环境。此外，形成于第二构件82的缺口或开口84由基座11及 卡止部14堵塞。而且，将电极12和第一构件81间的距离维持为 与该间隙83的尺寸C相同。所以，将设有本腐蚀环境传感器1的 部分的腐蚀环境维持在与第一构件81和第二构件82的重叠部 的间隙83相同的状态下。因此，能够准确地测量该间隙83的腐 蚀环境。并且，由于在基座11的表面设有间隔件13，所以即使 在构造体8发生了震动等情况下，电极12和第一构件81也被维 持在隔开所述的距离分开的状态下而不接触。因此，能够将本 腐蚀环境传感器1搭载在汽车等上在实际行驶的状态下进行测 量。

(实施例)

下面，参照图4和图5，关于对使用了本腐蚀环境传感器1 的腐蚀环境进行测量的测量例(实施例)和对使用了现有技术 的腐蚀环境传感器91、92的腐蚀环境进行测量的测量例(比较 例1、2)进行说明。将本腐蚀环境传感器1和现有技术的腐蚀 环境传感器91、92安装于汽车的前部梁6(Front Member)， 在实施了雨天行驶的情况下测量了伽伐尼电流。图4是示意性 地表示本腐蚀环境传感器1和现有技术的腐蚀环境传感器91、 92向前部梁6安装的安装形态的剖视图。图5是表示利用本腐蚀 环境传感器1及现有技术的腐蚀环境传感器91、92进行的对伽 伐尼电流测量的测量结果的曲线图。其中，将一方的现有技术 的腐蚀环境传感器91称为“比较例1的腐蚀环境传感器91”，将 另一方的现有技术的腐蚀环境传感器92称为“比较例2的腐蚀 环境传感器92”。

参照图4说明本腐蚀环境传感器1和比较例1、2的腐蚀环境 传感器91、92的安装形态。作为安装对象的、汽车的前部梁6 是内部为空腔的壳状构造体，其由冲压成型的多个金属构件通 过点焊焊接构成。具体而言，前部梁6具有二个金属构件61、 62相重合的重叠部63，二个金属构件61、62的位于该重叠部63 中的部分被点焊焊接。所以，二个金属构件61、62的位于该重 叠部63的部分之间产生间隙64。并且，在二个金属构件61、62 的一方(这里是金属构件61)形成有开口，在该开口中安装本 腐蚀环境传感器1。比较例1的腐蚀环境传感器91具有间隙形成 构件，电极被设置在由该间隙形成构件形成的间隙内部。比较 例2的腐蚀环境传感器92没有间隙形成构件，电极向大气开放。 该比较例1、2的腐蚀环境传感器91、92由于不能被安装在二个 金属构件61、62之间的间隙64的内部，故而被安装在前部梁6 的内部且二个金属构件61、62的重叠部63附近。

参照图5说明利用本腐蚀环境传感器1及比较例1、2的腐蚀 环境传感器91、92进行的对伽伐尼电流测量的测量结果。如图 5所示，在开始行驶前，本腐蚀环境传感器1(实施例)的电流 值和比较例1的腐蚀环境传感器91的电流值大于比较例2的腐 蚀环境传感器92的电流值。在安装有本腐蚀环境传感器1的二个 金属构件61、62间的间隙64的内部，和利用比较例1的腐蚀环 境传感器91形成的模拟间隙内部，相比于腐蚀环境传感器92的 向大气开放的部分，水分容易聚集。所以，可以认为能够得到 上述那样的测量结果。因此，在开始行驶前，本腐蚀环境传感 器1能够准确地测量二个金属构件61、62间的间隙64的腐蚀环 境。此外，在开始行驶前，可以认为比较例1的腐蚀环境传感器 91的间隙形成构件再现了二个金属构件61、62间的间隙64的腐 蚀环境。与此相对，可以认为比较例2的腐蚀环境传感器92不能 准确地测量间隙64的腐蚀环境。

开始行驶后(行驶中)，本腐蚀环境传感器1(实施例)的 电流值急剧上升，之后维持在大致恒定的值上。这可以理解为， 汽车开始雨天行驶时水分进入间隙64，间隙64内部的湿度被维 持在高的状态的缘故。与此相对，比较例1、2的腐蚀环境传感 器91、92的电流值在开始行驶后下降。这可以理解为，由于行 驶而产生的空气流动，使得比较例1、2的腐蚀环境传感器91、 92的电极上的水膜蒸发的缘故。特别是，相对于比较例1的腐蚀 环境传感器91的电流值缓缓地下降而言，比较例2的腐蚀环境传 感器92的电流值在开始行驶后急剧下降。这可以理解为，相对 于比较例1的腐蚀环境传感器91具有间隙形成构件，从而电极周 边的环境气氛缓缓地干燥而言，比较例2的腐蚀环境传感器92 的电极向大气开放，电极周边的环境气氛急剧干燥的缘故。这 样，即使在开始行驶后(行驶中)，相比于其它部分，间隙64 也被维持在水分较多的状态下。并且，本腐蚀环境传感器1(实 施例)的电流值准确地反映了间隙64的内部的环境。与此相对， 比较例1、2的腐蚀环境传感器91、92的电流值没有准确地反应 间隙64的内部的环境。因此，本腐蚀环境传感器1能够准确地测 量汽车行驶中的二个金属构件61、62间的间隙64的腐蚀环境。 与此相对，比较例1、2的腐蚀环境传感器91、92不能准确地进 行测量。

在停止行驶后，本腐蚀环境传感器1(实施例)的电流值缓 缓地下降。这可以理解为，由于行驶停止，水分向间隙64的进 入停止，间隙64的内部逐渐干燥的缘故。与此相对，比较例1、 2的腐蚀环境传感器91、92的电流值逐渐上升。这可以理解为， 由于没有了行驶风，湿度逐渐变高的缘故。这样，可以认为本 腐蚀环境传感器1(实施例)的电流值准确地反映了汽车停止行 驶后的间隙64的内部的状态。因此，本腐蚀环境传感器1在汽车 停止行驶后也能够准确地测量间隙64的内部的腐蚀环境。与此 相对，比较例1、2的腐蚀环境传感器91、92在汽车的停止行驶 后也不能准确地测量该间隙64的内部的腐蚀环境。

如以上那样，本腐蚀环境传感器1无论在汽车开始行驶前、 行驶中，还是在停止行驶后的任何一个阶段，都能够准确地测 量二个金属构件61、62间的间隙64的内部的腐蚀环境。与此相 对，比较例1、2的腐蚀环境传感器91、92由于受到因行驶而产 生的空气的流动的影响，不能准确地测量间隙64的内部的腐蚀 环境。特别是，比较例2的腐蚀环境传感器92由于电极向大气开 放，所以受行驶风的影响较大。另一方面，比较例1的腐蚀环境 传感器91由于具有间隙形成构件，在开始行驶前能够准确再现 间隙64的腐蚀环境。然而，在开始行驶后(行驶中)及在停止 行驶后，不能准确地进行测量。

以上，对本发明的实施方式(实施例)进行了详细说明， 但是所述实施方式(实施例)不过是表示了用于实施本发明的 具体的例子。本发明的技术范围是由所述实施方式(实施例) 非限定地加以解释的范围。即，本发明在不超越其技术思想或 其主要特征的情况下能够以各种各样的形式实施。例如，在所 述实施方式中表示了基座被形成为板状的结构，但是基座被形 成为块状的结构也是可以的。基座的尺寸及形状对应于构成构 造体的构件的尺寸及形状来进行设定。

本发明中所谓的“二个构件”，并非限定为“分体的二个构 件”。例如，在单一的构件通过被弯曲等而重叠的部分上产生的 间隙也是测量对象。只是为了便于说明，将形成间隙的相互相 对的二个面的一方的部分称为“一方的构件”，将形成另一方的 部分称为“另一方的构件”。

本发明涉及腐蚀环境传感器及腐蚀环境的测量方法。根据 本发明，能够准确地测量产生于构件彼此重叠的部分的间隙的 腐蚀环境。特别是，根据本发明，能够直接测量产生于构件彼 此重叠的部分的间隙的腐蚀环境。