JIS C 60068-2-49:1993 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―指針

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             C 0091-1993
                                                                          (IEC 68-2-49 : 1983)

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−指針

Basic environmental testing proceduresPart 2 : TestsGuidance to Test Kc : Sulphur dioxide 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,1983年初版として発行されたIEC 68-2-49 (Basic environmental testing procedures Part 2 : Tests
−Guidance to Test Kc : Sulphur dioxide 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,この規格で点線の下線を施してある“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。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は,都市及び工業地域の大気中
に特に見出される最も重要な汚染物質の一つ,すなわち,二酸化硫黄 (SO2) に関するものである。
    参考 JIS C 0090-1993は,IEC 68-2-42 : 1982 Basic environmental testing procedures, Part 2 : Tests, Test
          Kc : Sulphur dioxide test for contacts and connectionsと一致している。
2. 大気中の二酸化硫黄
  金属の大気腐食は,通常大気中の湿度及び汚染物質によって引き起こされる。主な汚染源の一つは,化
石燃料の燃焼生成物である。これらの燃焼生成物中に最も多量に存在する腐食性ガスは,二酸化硫黄 (SO2)
である。三酸化硫黄 (SO3),窒素酸化物及び塩化物も存在するが,濃度は二酸化硫黄に比べてかなり低い。
  表I及び表IIは,都市及び工業地域で大気中の二酸化硫黄濃度が一般に1100×10-9(体積比)の範囲
にあるが,局地的には10-6(体積比)のピークに達することもあることを示している。
  湿潤雰囲気中では,二酸化硫黄は貴金属及び銀を除くすべての金属を腐食させ,一時的接点(3.1)の性能
に顕著な影響を与えることがある。極端な場合には,接点は腐食生成物のために金属と金属との接触が妨
げられ開回路となることもある。
3. 試験の目的及び範囲
3.1   接点及び接続部の種類

――――― [JIS C 60068-2-49 pdf 1] ―――――

2
C 0091-1993 (IEC 68-2-49 : 1983)
  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又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,二酸化硫黄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,次の事項を調べるために適用される。
a) 貴金属*製又は貴金属めっきの接点及び接続部の二酸化硫黄によって汚染された雰囲気への暴露によ
    る接触抵抗に対する影響。
    注*   この試験の目的から,銀及びその合金の幾つかは大気中と異なって,この試験条件では腐食が
          予測されるため,貴金属とはみなされない。
b) 圧着又はワイヤラッピング接続の有効性
      この試験は,供給者からの部品及び装置の形式承認での受入試験,又は材料,処理若しくは設計選
    択での比較試験として使用してもよい(8.参照)。
      受入試験では,通常二酸化硫黄試験の前に適切なエージング試験を行う[例えば,a)の場合には,
    接触面に摩擦を与える機械的耐久性試験**,又はb)の場合には,温度変化試験など。]。性能の判定基
    準は,二酸化硫黄雰囲気中に暴露した結果生じる接触抵抗の増加である。
    注**  機械的耐久性試験として通常用いられている方法が適用されるが,受入試験としては形式試験
          に用いるより少ない操作回数又は短いエージング時間が適用される。
4. 試験の因子
  主な試験の因子は,次のとおりである。
    ・ 二酸化硫黄濃度
    ・ 相対湿度
    ・ 温度
    ・ 流速

――――― [JIS C 60068-2-49 pdf 2] ―――――

                                                                                              3
                                                                   C 0091-1993 (IEC 68-2-49 : 1983)
    ・ 試験時間
4.1   二酸化硫黄濃度
  提案された多くの値から,多くの実験,永年の試験を基に,25×10-6(体積比)の濃度が選ばれた。こ
の濃度は,合理的な加速試験として十分高い濃度であり,しかも,実用とかけ離れた腐食機構を呈するほ
ど高い濃度ではない。微量の三酸化硫黄は,腐食に対してほとんど影響しない。試験槽が安定した二酸化
硫黄濃度条件に設定されていることを確認しておくことが重要である。試験期間中に二酸化硫黄濃度を定
期的に確認する必要がある。十分な精度をもって規定の濃度が測れる確立された方法であれば,二酸化硫
黄濃度の測定はどのような方法でもよい。
4.2   相対湿度
  相対湿度70%未満では腐食はほとんど起きないが,80%を超えるレベルでは,腐食生成物の構造は,か
なり変わる可能性がある。規定した相対湿度75%のレベルでは,大抵の場合,腐食生成物の性質がフィー
ルドでの性質形態によく似ている。
  試験槽内の相対湿度の条件が安定していることの確認は,腐食物質の濃度と同様に重要である。試験の
全期間中,定期的な検査が必要である。相対湿度を決めるための測定方法は,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,給湿布(ウイック)を頻繁に交換
することを規定すれば,十分使用できる。
  測定器の校正は,各試験の開始時と終了時に行う。
    備考 相対湿度はできる限り75%近くに保つ必要がある。
    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±12℃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±12℃,相対湿
          度 (80±5) %の条件を用いることもある。
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
  試験槽内の二酸化硫黄濃度を一定に保持するため,及び試験槽の内壁面,その他の表面にガスが吸着し,
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(攪拌)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ねばならない。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.で述べるように,試験の種々の
厳しさは暴露時間の長さで決める。

――――― [JIS C 60068-2-49 pdf 3] ―――――

4
C 0091-1993 (IEC 68-2-49 : 1983)
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,
腐食速度は,腐食物質の濃度に直接関連している。
  ほとんどの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。このような場合,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,接触面付近の二酸化硫黄濃度は供試品を取り巻く雰囲気中の二酸化硫黄濃度
よりも低い。)。
  したがって,試験で得られる加速程度は,遮へい又は密閉されたものよりも遮へいされていない接点及
び接続部の方が低くなりがちである。
  JIS C 0090は適切な試験時間(厳しさ)として,4日間,10日間及び21日間を勧めている。21日間は
貴金属又は貴金属めっき接点の受入試験には一般的な厳しさである。4日間及び10日間は新設計品を試験
したり,異種の材料を比較したりするのに適用できる。
  試験時間の選択は製品規格に含めるか,又は受渡当事者間の協定によって決める。
    参考 JIS C 0090は,IEC 68-2-42と一致している。
6. 試験雰囲気の生成方法
  試験雰囲気の生成方法は,必要な成分(二酸化硫黄,水蒸気,空気)を直接混合した後,試験槽に送り
込む方法を規定している。均一な混合雰囲気が得られるように特に注意する。極めて微量の二酸化硫黄を
多量の空気と混合することを考えると,2回以上の混合操作が均一混合を確実に得るのに必要と思われる。
  JIS C 0090の附属書Aに,試験雰囲気の調整に適した装置の一例が示してある。
    参考 JIS C 0090は,IEC 68-2-42と一致している。
7. 結果の判定
  性能の評価基準は,第一に接触抵抗値の変化で判定する。次に,外観の変化が重要である。貴金属を除
くほとんどの金属及び合金は,この試験で腐食するであろうし,そのような腐食が予測されることに留意
すべきである。
  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,接触抵抗値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。

――――― [JIS C 60068-2-49 pdf 4] ―――――

                                                                                              5
                                                                   C 0091-1993 (IEC 68-2-49 : 1983)
8. 試験担当者及び規格作成者に対する注意
  この試験は,二酸化硫黄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,主な腐食物質が二酸化硫黄以外
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を参照すること。]。
    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
の試験方法に対して,他の応用が見出されることもあろう。
                            表I 6か所での二酸化硫黄濃度測定の結果
                        (引用 : R. V. Chiarenzelli, IEEE Trans. 1967 No.3, 9月)
                    測定場所                        大気中の二酸化硫黄濃度 (10-9vol/vol)
                                                     平均                    最高
        ニューヨーク            事務室                16                      40
        ニュージャージー       化学工場                7                      24
        ニュージャージー        精油所               161                    1 295
        ロサンゼルス            事務室                 0                       0
        バッファロー           鋳物工場               24                      65
        アラバマ               製紙工場               14                      40

――――― [JIS C 60068-2-49 pdf 5] ―――――

次のページ PDF 6