JIS C 60068-2-46:1993 環境試験方法―電気・電子―接点及び接続部の硫化水素試験―指針

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             C 0093-1993
                                                                          (IEC 68-2-46 : 1982)

環境試験方法−電気・電子−接点及び接続部の硫化水素試験−指針

Basic environmental testing proceduresPart 2 : TestsGuidance to Test Kd : Hydrogen sulphide test for contacts and connections

日本工業規格(日本産業規格)としてのまえがき
この規格は,1982年初版として発行されたIEC 68-2-46 (Basic environmental testing procedures Part 2 : Tests
−Guidance to Test Kd : Hydrogen sulphide test for contacts and connections) を翻訳し,技術的内容及び規格票
の様式を変更することなく作成した日本工業規格(日本産業規格)である。
なお,この規格で側線又は下線(点線)を施してある“参考”は,原国際規格にない事項である。
            1.

序文

  目標とする寿命期間中の接点及び接続部に要求される性能は,多数のパラメータの影響を受ける。設計
(形式,材料,強度など)によって決まるパラメータもあれば,実環境によって決まるパラメータもある。
環境の影響では,大気中に含まれる通常はごく少量の汚染物質に特に注意する必要がある。
  銀及び若干の銀合金は,あらゆる環境に存在する微量の硫化水素によって,特に腐食(変色)されやす
い。腐食生成物は暗色で大部分が     歓  銀から成る。
  これらの金属を接点材料として用いた分離開閉可能な電気接続は,腐食されると接触抵抗及び接触雑音
が増えることがある。
2. 大気中の硫化水素
  硫化水素は,植物,土壌,たまり水及び動物排せつ物中の硫酸塩が,バクテリアによって還元されて発
生する。大気中では硫化水素は,容易に酸化されて二酸化硫黄となり,雨によって大地にもたらされる。
土壌が好気性の場合は,ある種のバクテリアが二酸化硫黄を硫酸塩に変える。腐敗する有機物によって嫌
気性条件が生じるような場合や場所では,硫酸塩を還元するバクテリアがそのサイクルによって硫酸塩を
硫化水素に変える。
  硫化水素は,大気中の主要な天然の硫黄供給源であり,それゆえ,硫化水素は大気中の公害物質である。
  二酸化硫黄は,雨によって洗われない場合には,大気中に蓄積する。都市区域での化石燃料の燃焼は,
二酸化硫黄を大気中に放出し,その含有量は硫化水素の10倍1 000倍となり,腐食の最有力な原因とな
る。同じ濃度では,硫化水素の方が特に銀及び銅に関して腐食性が強い[JIS C 0090(環境試験方法−電
気・電子−接点及び接続部の二酸化硫黄試験方法)-1993を参照。]。
    参考 JIS C 0090-1993は,IEC 68-2-42 : 1982 Part 2 : Tests−Test Kc : Sulphur dioxide test for contacts and

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C 0093-1993 (IEC 68-2-46 : 1982)
          connectionsと一致している。
  硫黄循環の主要な供給源は,天然のプロセスを介しての硫化水素によるものであるが,工業的プロセス
も,また,一部関与している。精油所,化学工場及びガス工場は,すべて発生源となる可能性がある。1ppb
30ppb(109分の1 : 体積比)の大気中の濃度が一般に報告されている。多くの場所でピーク値は,これ
を超え,発生源付近では,はるかに高い濃度に達している。表Iは,硫化水素濃度測定値の代表的な統計
分布を示す。表IIは,一連の場所での代表的な濃度を表す。これらの濃度は,銀の自然腐食の原因となる
のに十分である。それ以外の硫黄を含む汚染物質はそれほど重要ではない。
  二酸化硫黄は,その濃度及び湿度が高くならなければ銀にほとんど影響することがなく,腐食生成物を
作った場合でも,それを実際に見出すことはまれである。二つのよく知られている硫黄を含む有機汚染物
のメチルメルカプタン及び二硫化炭素は,銀を全く腐食しない。硫黄元素の蒸気と同様に銀を腐食する有
機硫黄誘導体があるが,これらの物質はごく限られた環境だけに生じる。
3. 試験の目的及び範囲
3.1   接点及び接続部の種類
  この試験は,特定の種類の接点及び接続部(溶接又ははんだ付け接合以外の)を対象としているので,
これらの接点及び接続部の種類について簡潔に説明する。
  接点及び接続部は,恒久的なもの又は一時的なものの二つの種類に分けられる。どちらの場合も,金属
表面が外力によって接合されている。
  恒久的な接続の場合,外力は非常に大きく,通常は金属の永久変形を生じさせ,一種の局部的溶接が起
こっている可能性がある。そのような接続は,その寿命期間中に開閉することはない。恒久的接続の例に
は,圧着及びワイヤラッピング接続がある。
  一時的接続の場合,金属を接触させておく力は比較的小さく,もちろん接続は,寿命期間中は非常に多
数回開閉できるように設計されている。一時的接続の例には,コネクタ,スイッチ及びリレーがある。一
時的接続では,場合によって相互に接触し合う金属面のことを接点という。
  一時的接続での接点又は接触面は,負荷及び用途に応じて各種の金属で作られる。貴金属を除く大部分
の金属は大気腐食の害を受ける。接点材料が腐食すると接触抵抗は増加する。貴金属接点を広範囲に使え
ば高価になる。そこで,一般的には貴金属合金,若しくは卑金属上に貴金属又は貴金属合金をめっきした
ものを接点材料として用いることが多い。
  恒久的接続の場合,普通は貴金属を使用しないため,硫化水素による外部表面の全面腐食を予測しなけ
ればならない。しかし,適切に設計され結線された圧着又はワイヤラッピング接続では,冷間溶接及び高
接触圧のために接触面間に腐食は生じない。しかし,不完全に結線した接続,又は例えば,熱サイクルを
受けた結果,接触圧力が低下した接続では,腐食性ガスが接触面に侵入し,その結果接触抵抗を増加させ
ることがある。
3.2   試験の目的
  この試験は,銀及び一部の銀合金の腐食結果を評価するために考案された。この試験は,実験室及び実
環境試験によって銀に関してかなり妥当と認められ,また,限られた試験であるが,一部の銀合金接点を
もつ部品についても行われている。異なる接点材料を含む供試品に同じ条件の腐食試験を適用した場合,
接点材料によって異なる加速性を与える場合があるので(5.参照),その相対的な結果を評価するためには,
かなりの経験及び実験を必要とする。銀及びパラジウムの合金接点は,この試験を適用する場合にこのよ
うな注意を必要とする一例である。

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                                                                   C 0093-1993 (IEC 68-2-46 : 1982)
  この試験が他の材料と組み合わせた銀又は銀合金からなる接触部との接続に対して適用される場合,相
当量の卑金属を含む銀合金(又は構成)に対してより,銀及び銀以上の貴金属とから構成されるものに対
して一層現実的な結果を与えることが期待される。例として次の場合がある。
  金接点はこの試験によって大きな影響を受けない。
  銀の上に金層を施した接点又は銀に密接した金接点は,硫化銀のクリープ現象のために影響を受ける。
これらの影響はともに実環境での反応を正確に反映している。
  銅及び銅の含有量が多い合金(例えば,りん青銅又は黄銅)は,硫化銅が生成するため試験雰囲気中で
著しく腐食する。しかし,酸化物の生成が硫化物の成長を抑制するのでこの種の腐食が,実環境で支配的
になることはまれである。したがって,もし試験による腐食反応が実環境で生じる反応に類似しているこ
とが求められるならば,この試験はこれら例の場合には適切でない。
4. 試験の因子
  この試験は,主として銀及び銀合金で作った接点及び接続部(3.参照)を評価するために行う合格及び
不合格の判定基準は,接触抵抗の値である。したがって,腐食皮膜を生じ,その皮膜の接触抵抗に及ぼす
影響が実環境で成長する皮膜の影響と類似する試験条件でなければならない。同時にその試験によって腐
食皮膜の成長が加速されるほうがよい。しかし,これら二つの要件は,矛盾する傾向がある。つまり,急
速に成長した腐食皮膜は実環境で成長した腐食皮膜よりも軟質で,付着性が弱い傾向をもつからである。
加速の程度(汚染物質濃度及び湿度の増加によって達成される。)と,現実の接触抵抗の変化との間で妥協
点を見出す必要がある。
  この試験は,実環境の接触抵抗の変化に一致する最高硫化水素濃度及び相対湿度を適用することを目指
している。
  主な試験の因子は,次のとおりである。
  ・ 硫化水素濃度
  ・ 相対湿度
  ・ 温度
  ・ 流速
  ・ 試験期間
  ・ 照明
4.1   硫化水素濃度
  銀に関する実験から,硫化水素の濃度が15ppmを超えると,腐食生成物は実環境と異なり軟らかくなる。
実際,腐食の速度は硫化水素の濃度にあまり敏感ではないので,これ以上の濃度を使用してもほとんど無
益である。
  硫化水素の濃度は,装置の内壁への吸着及び供試品周囲の局部気流の影響を著しく受けるため非常に低
濃度の雰囲気を維持することは難しい。加速の度合も,また,ある種の供試品に対しては低すぎる(5.参
照)。
4.2   相対湿度
  腐食反応は,湿度のごくわずかな変化によって敏感に影響を受ける。相対湿度70%未満では腐食はほと
んど起きないが,85%を超えると腐食速度が急速に増加することが立証されている。しかし,実環境で見
出される腐食生成物がすべて生成することはない。硫化銀のスパイク状成長が観察され,毛管凝縮が相対
湿度85%で生じることを示唆している。したがって,試験期間中の相対湿度は,規定の限界内で十分注意

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C 0093-1993 (IEC 68-2-46 : 1982)
して制御しなければならない。相対湿度の測定方法は,十分な精度で規定の許容範囲を測定できる方法で
あればどの方法を用いてもよい。乾湿球方式は十分使用できる。
    参考 乾湿球方式は,給湿布(ウィック)を,頻繁に交換することが望ましい。
4.3   温度
  温度が30℃を超えると,腐食機構が変化する傾向がある。それより低い温度では,試験時間は非常に長
くなる。温度25±2℃が最も妥当である。温度は,相対湿度を規定限界内に保つために厳密に制御する必
要がある。
    参考 実環境が高温高湿の場合(例えば,日本を含めた東南アジア地域など),腐食機構が異なり,温
          度25±2℃及び相対湿度75%が妥当でないおそれもある。その場合,温度40±2℃,相対湿度
          (80±5)%の条件を用いることもある。
4.4   流速
  試験槽内の硫化水素濃度を一定に保持するため,及び試験槽の内壁面並びにその他の表面にガスが吸着
され濃度が低下するのを防ぐために試験槽内では連続的にガスが流れている状態を維持しなければならな
い。雰囲気と供試品との間には規定した範囲内の相対速度を与える必要がある。試験槽内で供試品を動か
すか,又は雰囲気をかくはん(撹拌)して相対速度を与える。これは試験槽内にガスが滞留して局部的な
低濃度部が発生しないようにするためである。連続的なガスの流れが試験槽内の供試品周囲に生じるよう
に,また,試験槽に供試品を入れ過ぎないように適切な注意を払わなければならない。試験期間中は,全
供試品が同等な雰囲気に置かれていたことを保証するため,これらの事項すべてに注意する必要がある。
4.5   試験時間
  試験雰囲気中での暴露による供試品接点の腐食及び接触特性の劣化は暴露時間の経過とともに進行する。
しかし,その進行の程度は一般には暴露時間に比例しない。しかし,5.及び一例として図1に示されてい
るように,試験の種々の厳しさは暴露時間の長さで決める。
4.6   照明
  銀は,暗黒の中よりも明るい照明の中の方が腐食速度が大きいことが分かっている。したがって,この
試験では照明のレベルを規定する。このレベルはアクリル樹脂製試験槽(日光の直射を避けて通常の自然
の又は人工の照明を受ける室内に置かれた)内部で実現できるように選定してある。
4.7   試験条件の制御
  再現性のある試験結果を常に得るためには,試験条件を精密に制御する必要がある。相対湿度(4.2参照)
及び温度(4.3参照)の制御が特に重要である。試験期間中は,試験条件を規定値に保持するために主な試
験の因子を連続又は頻繁に監視することが必要となる。
5. 試験の厳しさ
  原則として,ある特定の加速係数をこの試験条件に当てはめることはできない。結果として得られた加
速程度は供試品の構造,材料及び使用条件に依存するからである。現在までの経験に基づいた一般的な指
針を次に示す。この指針はこの試験の経験が増すにつれて,より一層完全なものとなるはずである。
  試験結果を評価するか,又は特定の場合に適切な試験時間を選ぶとき,次の事項に留意する必要がある。
もし接触面が遮へい又は密閉されていないで,その接触面が循環している雰囲気にさらされている場合,
雰囲気中の硫化水素の濃度を高くしても腐食の速度に与える影響は比較的小さい。
  図1から109分の10(自然界で起こり得る濃度)から106分の15(試験濃度)まで増加させても腐食の
速度は10倍以下である。図1は,上述の条件下で同じ形式の供試品を実験室で試験した結果と実環境で試

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験した結果とを比較した例である。これらの供試品に対してこの試験方法によって得られる加速程度は厳
しい実環境で得た結果と比較すると小さいことは明らかである。図1は,材料に関する試験に適用した例
である点に注意すべきである。実用上の接触に対する加速程度は接触の仕方によって異なる。
  ほとんど実用的な供試品内部の接点は,構成部品又は半製品の構造によって通常は部分的に密閉又は遮
へいされている。自然界に生じる非常に低濃度の硫化水素の場合,腐食速度は雰囲気中を通って接点に到
達する汚染物質の移動によって制約を受ける(すなわち,接触面付近の硫化水素濃度は,供試品を取り巻
く雰囲気中の硫化水素濃度より低い。)。
  しかし,汚染物質の濃度が高い試験雰囲気では接触面を部分的に密閉又は遮へいしても,それらの効果
は,はるかに小さい。
  前述のように,試験によって得た加速程度は,遮へいされてない接点を含む供試品では比較的小さい。
このような供試品は109分の23程度の硫化水素を含む通常の雰囲気中で急速に腐食するからである。し
かし,部分的に密閉又は遮へいされた接触面を含む供試品で加速程度がより大きいのは,これらの(密閉
又は遮へいされた)接触面は実環境では腐食速度が一層小さいからである。
6. 結果の判定
  性能の評価基準は,第一に接触抵抗の変化で判定する。次に,外観の変化が重要である。この試験の目
的は,銀及び大部分の銀合金の表面に腐食皮膜を作ることである。
  圧着又はワイヤラッピング接続の恒久的接続部を試験するときは,接続部の接触抵抗の変化を測定する。
もし,接触抵抗に有意の増加があれば,その接続部の気密性は悪く,不完全接続である。
  一時的接続部を試験するときは,その接点は閉状態又は開状態で暴露する。閉状態にした接点は暴露終
了後そのままの状態で測定を行い,開状態にした接点は一回目の閉状態で測定を行う。
  接触抵抗を測る方法は,製品規格に規定する。この試験の対象となる接点は,低電圧・低電流信号用で
あるから,生成していると予想される腐食生成物皮膜を破壊しないように,低電圧・低電流法(最大20mV,
50mA)で測定する。
7. 試験担当者及び規格作成者に対する注意
  この試験は,硫化水素を含む雰囲気が接点及び接続部に及ぼす影響を評価するための加速的手段を与え
る。この試験は,比較試験として特に有用である。試験結果の値と実用上の寿命との関係は,多くの要因
に左右されるので,この試験と実環境での挙動との比較を数年にわたり経験して初めておおまかな推定が
可能となる。
  したがって,この試験では,任意の自然環境での接点及び接続部の実際の寿命を,直接かつ正確には決
定できない。言うまでもなく,この試験は“一般的腐食試験”すなわち,主な腐食物質が硫化水素以外の
ものである雰囲気での部品の腐食挙動を予測する試験としては適切でない[JIS C 0094(環境試験方法−
電気・電子−大気腐食に対する加速試験−指針)-1993を参照。]。
    参考 JIS C 0094-1993は,IEC 355 : 1971 An appraisal of the problems of accelerated testing for atmospheric
          corrosionと一致している。
  一方,この試験は製造ロットの挙動を類似の部品の挙動と比較して検査するのに非常に役立つ。将来こ
の試験法に対して,他の応用が見出されることもあろう。

――――― [JIS C 60068-2-46 pdf 5] ―――――

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