塗料の迅速な電気化学的評価
多くの塗膜は、塩水噴霧で数ヶ月間暴露して測定されています。塗装の迅速電気化学評価（REAP）では、様々な技術を組み合わせることにより、24時間以内に塗膜の破壊までの時間（TTF）を測定することができます。このセクションでは、REAPのステップ・バイ・ステップ・マニュアルを紹介します。
REAP
迅速とは相対的な用語です。例えば、一般的な分光学者にとっては長い時間のように思えるが、腐食科学者にとってはむしろ短い時間である。このプロトコルの間に、複数のサンプルを使った一連の測定が行われ、長期安定性が推定される。電気化学インピーダンス分光法（EIS）とカソード結合離脱は、塗膜の迅速電気化学評価（REAP）の中心的な技術であり、これにより破壊までの時間を推定することができる。
この説明はASTM G01.11 腐食における電気化学的測定に関する小委員会に基づいており、詳細はそちらをご覧ください。REAPはもともとKending et al, J. Coatings Tech., 1996, 68, p. 39 - 47で提案されたもので、Research Gateから入手できる。
この手順では、腐食電位、塗膜の吸水率、剥離率を測定します。これら3つのパラメータを用いれば、TTF（Time To Failure）を推定することができます。
サンプル
REAPの前に、両方のサンプルは硬化して乾燥した塗膜でなければなりません。測定自体には0.5M NaCl溶液が必要である。また、両方のサンプルを24時間浸漬するために、2つのセットアップが必要です。
REAPには、ペアのサンプルまたはそれぞれ偶数のサンプルが必要です。通常、最低3回の測定を推奨する。サンプルの半分はそのままで、もう半分はスクライブする。スクライブされたサンプルは、両方の線が2cmの長さで直角に交差している必要がある。ASTM規格を確実に守りたい場合は、ASTM B117でサンプルのスクライビング方法を調べることができます。
また、サンプルの決まった領域を測定溶液にさらし、ポテンショスタットに接続する必要があります。
次に、REAP のステップについて説明します。
腐食の可能性
最初に決定する必要があるパラメータは、原液サンプルの腐食電位Ecorr です。Ecorrは試料浸漬後短時間で測定する必要があるため、測定溶液（0.5 M NaCl）をセルに注入する前に、まず測定パラメータを設定することをお勧めします。
腐食電位 (開回路電位差法とも呼ばれる) は 200 秒間、0.5 秒ごとに 1 つの値で実行されます。PSTrace でこの測定を実行する方法がわからない場合は、次の段落で説明します。
PSTraceの腐食モードでこの測定を行う必要はありませんが、この説明では腐食モードを想定しています。PSTraceウィンドウの左上でモードを変更することができます。
技術リストから腐食電位を選択してください。注意：特定の技法が何をするのかわからない場合は、ドロップダウンメニューから技法を選択し、?ボタンを押してください。このテクニックの現在の範囲をすべてアクティブにできるので、現在の範囲はすべて青でマークしてください。フィールドにt interval 0.5 s とt run 200 s を入力します。
測定溶液の中に試料を入れるか、最初に試料を入れてから溶液を注ぎます。試料表面に気泡がないことを確認する。ポテンショスタットを対極、参照電極、作用電極に接続します。実行ボタンを押します。
Ecorr を記録した後、それを保存できます。REAP中に実行されたすべての異なる測定を1つのセッションファイルに保存したい場合は、実行ボタンの横にあるドロップダウンメニューをオーバーレイに設定します。
塗膜が非常に良好で、完全なコンデンサに近い挙動を示す可能性もあります。その結果、安定したEcorrが得られず、一定の電位に達する傾向も見られないかもしれません。これは測定には不都合ですが、適切なコーティングができたことを意味します。REAPの次のステップでは、測定されたEcorrを使用します。Ecorrを-600 mVと仮定することをお勧めします。
膨潤のない塗膜容量の測定
このステップの目的は、素のサンプルの塗膜容量を測定することです。その後、24時間水に浸漬した後の塗膜容量を測定する。容量の変化は、水がコーティングに浸透することによって起こる。この2つの容量から、水の吸収量を計算することができる。
参照電極と対極、サンプルはステップ 1 から接続したままにしてください。ドロップダウンリストの手法をインピーダンス分光法に変更する。平衡化時間を600 秒に設定します。ドロップダウンメニューにFixedPotential と表示されるはずです。ステップ 1 で前回の測定で安定した OCP が得られた場合は、E dc を0 V に設定し、下のチェックボックスMeasure vs OCP とE dc versus OCP にチェックを入れます。この方法では、E dc が OCP との電位差を示します。
EIS 測定の前に短時間の OCP 測定を行い、OCP を決定します。この測定は、時間t Max.OCP が経過するまで、またはStability 基準が満たされるまで続きます。安定した OCP が得られなかった場合は、チェックボックスのMeasure vs OCP とE dc versus OCP のチェックを外します。E dc が -600 mV vs SCE になるように、対参照電極で試してください。これが基準電極に対してどの程度かわからない場合は、このウェブサイトをご覧ください。
E ac を 10 mV に設定します。最大周波数は100kHzで十分である。最小周波数は 0.01 Hz に設定する。測定を開始します（図 7.3 を参照）。測定が終了すると、試料は溶液中に留まります。
分析は等価回路フィットを介して行われますが、これについては2番目のインピーダンススペクトルを取得したステップ4で説明します。
剥離率
剥離の際、塗膜は基材から剥離します。このステップの目的は、塗膜の剥離速度を求めることである。これは、時間あたりの最初のスクラッチからの距離dx/dtで測定される。
適切なコーティングは剥離を許さないため、スクライブサンプルを使用する必要があります。試料をNaCl溶液に24時間浸したままにして、後のステップ4を実施するため、2つ目のセットアップか、少なくとも試料をNaCl溶液に浸しておくためのホルダーと容器が必要になります。
スクライブしたサンプルはまだかなりゆっくりと剥離するため、サンプルをNaCl溶液に浸漬した状態でスクライブしたサンプルに24時間電位を印加することで、このプロセスを加速します。この電位は非常に陰極的であるため、この電位下にある間に水素が形成される。そのため、24時間以内に結合解除速度を評価することができる。
NaCl溶液、参照電極、対極、試料を入れたセルを準備します。測定法をクロノアンペロメトリーに変更する。t equilibration を 600 ms、E dc を-1.05 V vs SCE に設定します。t interval は 30 s、t run は 86400 s に設定できます。測定を開始する。
dx/dt を決定するために記録された電流は必要ありませんが、将来の参考のためにデータを保存しておくことをお勧めします。また、電流と剥離率には相関関係があり、電流が大きい測定は剥離率も大きいはずです。
24時間後にサンプルを溶液から取り出し、さらなる反応を防ぐために脱塩水ですすぎます。布またはペーパータオルで試料を乾かす。粘着テープで傷の周りの緩い被膜を取り除く。鋭利なものですべてのルース・コーティングが除去されているか確認する。図7.4に示すように、定規を使用して傷の周囲の幅wを測定する。剥離した部分の境界は必ずしも鋭くないので、幅は複数回測定して平均する。剥離速度、つまり剥離した部分と適切なコーティングの境界がどれくらいの速さで進行しているかは、元の傷からコーティングされていない部分の境界までの距離xの半分の幅をとり、それを時間tで割ることで計算できる。
分解速度dx/dtは、むしろµm/hの範囲であるにもかかわらず、通常はmm/hで表されます。このような低速度では、幅wを測定するために非常に精密な定規が必要となる。
膨潤を伴う塗膜容量の測定
24時間NaCl水溶液に浸漬した後、サンプルの塗膜は水分を取り込みます。この水分の取り込みを測定するために、コーティング容量を測定する必要がある。これは、水の誘電率がコーティング中の有機化合物の誘電率と大きく異なるためです。
測定はステップ 2 の測定と同様に行います。まず、試料を入れたセルを接続します（参照電極、対極、作用電極）。次にステップ 2 の EIS 測定を繰り返します。前に OCP をE dc として使用した場合は、もう一度使用します。そうでなければ、最初の測定時と同じ電位を入力します。必要であれば、ステップ 2 の測定の Method ファイルを保存して、再利用することができます。トップメニューのMethod の 下にあるSave method とLoad method のオプションを使ってパラメータをロードするだけです。
PSTraceを使用すれば、24時間浸漬前後の2つのスペクトルから塗膜容量を決定することは非常に簡単です。
腐食測定のための等価回路フィッティングの章では、等価回路の使用について徹底的に説明しました。REAPでは、図6.11のようなモデルが有用であることがわかった。コーティング・コンデンサーの非理想的特性を考慮するため、基材溶液界面のコンデ ンサーのみを定位相要素（CPE）に置き換えている。このモデルを図7.5に示す。
データをフィッティングする際には、「簡単にフィッティングする方法」の章のヒントを考慮する必要があります。
両方の曲線に満足のいく適合が得られたら、浸漬前後の容量を使って塗膜の吸水率を体積パーセント%Vで計算することができます。適切な適合を得るためには、CCをCPEに置き換える必要があるかもしれない。CPEの容量は単位Tだが、この実験ではFの容量としてアナログ的に使用できる。
Rcorrの決定
ステップ4の適合から、Rctと表示されている耐食性Rcorrも外挿できます。24時間浸漬後のEISのフィットから値を読み取るだけです。
故障までの時間（TTF）の推定
TTFは、耐食性Rcorr、吸水率%V、離水率dx/dtが既知であれば計算できる。文献では式7.3が提案されている：
式7.3から、Rcorrが増加するとTTFが増加し、dx/dtまたは吸水%Vが増加するとTTFが減少することがわかります。この式には、同じ条件下での軟鋼の測定に基づく経験定数が多数含まれている。他の金属では定数が異なる可能性があり、どのような他の影響がこれらの測定に影響を及ぼすかは完全には明らかではない。TTFの推定に他の方法を用い、一連のREAP測定を行うことで、他のシステムの定数を得ることができる。これには多大な時間がかかる。しかし、上記の式から得られる値によって、同じ条件で測定された2つのコーティングを比較することが可能になる。
REAPのすべての側面について集中的に議論すると、このハンドブックの枠を超えてしまいます。より深い理解が必要な場合は、既出の出版物をご覧になることをお勧めします：
ASTM G01.11