[發明專利]金屬內部侵入氫量的測定裝置

在審

• 申請號: 201280076180.0
• 申請日: 2012-10-03
• 公開（公告）號: CN104685350A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 大塚真司;中丸裕樹;藤田榮;水流徹
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社;國立大學法人東京工業大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N17/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;金世煜

技術領域

本發明涉及一種金屬內部侵入氫量的測定裝置，其能夠準確地測量伴隨金屬的腐蝕而侵入金屬內部的氫量。

背景技術

近年來，從防止全球變暖的觀點出發，正在通過減小屬于移動體的汽車、船舶、鐵路車輛等的重量來尋求能量效率的提高，例如對于汽車而言，尋求汽油的燃油效率的提高。因此，對于構成材料特別是對于鋼鐵材料，為了在減小板厚的情況下也能確保相同的安全性，高強度化的鋼材的使用量在不斷增加。

然而，已知如果提高鋼材的強度，則容易產生“延遲破壞”的現象。該“延遲破壞”隨著鋼材強度的增大而顯著加劇，特別是對于拉伸強度為1180MPa以上的高強度鋼，該現象尤為顯著(非專利文獻1)。應予說明，“延遲破壞”是指高強度鋼材在受到靜態負荷應力(拉伸強度以下的負荷應力)的狀態下經過一定時間后，外觀上幾乎不伴有塑性變形，而是突然發生脆性破壞的現象，這里指因氫進入鋼材而引起的氫脆化型的延遲破壞。

認為侵入鋼材的氫是隨著鋼板的腐蝕而產生的，其一部分侵入鋼材而引起延遲破壞。從這樣的觀點出發，基于向鋼材的氫的侵入，提出了各種延遲破壞的評價方法。

例如，專利文獻1中提出了在通過利用陰極充電使鋼材含有擴散性氫并測定極限擴散性氫量來評價鋼材的延遲破壞特性的延遲破壞特性的評價方法中，為了防止在極限擴散性氫量的測定中從鋼材放出氫，對鋼材實施鍍鋅的方法。

然而，專利文獻1中記載的技術中由于鋼中的氫侵入是利用陰極充電強制使氫侵入的加速試驗，所以雖然能夠在與實際使用環境不同的條件下判斷不同種類測試材料的延遲破壞的優劣，但是并不能作為用于推斷是否因實際使用環境下的腐蝕相伴的氫侵入量而引起延遲破壞的判斷材料。

另外，近年來報告了許多著眼于氫侵入的研究，例如非專利文獻2中報告了有關使用硫氰酸銨的氫侵入舉動。該非專利文獻2中對由硫氰酸銨引起的氫侵入與陰極充電法引起的氫侵入進行了比較。

然而，非專利文獻2中公開的使用硫氰酸銨的氫侵入量的評價方法中，沒有獲得由表面的腐蝕引起的氫侵入，例如無法測定近年來作為汽車的防銹用途使用的鍍鋅等對氫侵入產生的影響。

此外，非專利文獻3中報告了如下的例子：回收在曝露在大氣中的環境下腐蝕一定時間的高強度螺栓，測定了螺栓中吸留的氫濃度。另外，該非專利文獻3中報告了如下的研究結果：通過使用了將鋼板的單面曝露在外部環境的試驗裝置的電化學氫滲透法，根據從背面側檢測出的陽極電流值的變化來研究由曝露在大氣環境下的腐蝕引起的氫侵入舉動。

然而，非專利文獻3中公開的由大氣曝露試驗得到的數據均只是在與地理性的特定環境有關的環境因素下的試驗結果，并未考慮繼續把握隨著結構體的移動而改變的各種環境下的腐蝕。

另外，非專利文獻3中示出的使用將鋼板的單面曝露在外部環境的試驗裝置的大氣曝露下的氫透過試驗中，沒有考慮與環境的溫度變化相伴隨的陽極側的剩余電流的變化，因此在測定值的定量性方面也存在問題。

應予說明，如上所述，目前最有可能出現延遲破壞問題的金屬材料是被廣泛用作實用材料的鋼材，但對于其它金屬材料，也指出有今后產生延遲破壞的問題的可能性(例如非專利文獻4)。

如上所述，對于汽車這樣的移動體，因移動而地理環境改變，如果再加上物理因素(例如振動、塵埃堆積-脫落、水·泥飛濺附著-干燥等)，則有時腐蝕環境極度改變。

然而，目前還沒有對無法避免上述振動等物理重要因素和地理環境變化的移動體，連續且定量地測量與腐蝕相伴隨的氫侵入量的例子。

鑒于上述狀況，發明人等首先開發了如下方法，并在專利文獻2中進行了公開：

“一種金屬內部侵入氫量的測定方法，其特征在于，是使用電化學氫滲透法測定伴隨金屬材料的腐蝕而產生并侵入金屬內部的氫的量的方法，將被檢測體的一面作為曝露于腐蝕環境中而因腐蝕反應產生的氫侵入的氫侵入面，另一方面，將該被檢測體的另一面作為氫檢測面，在將該氫檢測面側的電位保持在-0.1～+0.3V?vs?SCE的狀態下，將擴散到該檢測面的氫的流束作為陽極電流進行測定，此時，在該被檢測體的氫檢測面側配置由至少被分割為2個的多個電池單元組構成的電化學電池，在該電池單元組的各個電池單元的內部填充pH為9～13的電解質水溶液，并且設置各自獨立的參比電極和對電極，將該電池單元組中的至少1個電池單元作為用于校正剩余電流的基準電池單元，在該基準電池單元的與氫侵入面側對應的位置設置用于阻隔與腐蝕環境的接觸的保護膜，利用由該基準電池單元檢測出的剩余電流值校正由該基準電池單元以外的電池單元檢測出的陽極電流值，基于該校正的陽極電流值算出來自腐蝕面側的侵入氫量”。