Visualization of change in solution chemistry during corrosion process and its application to improve corrosion resistance of metallic materials

• Project/Area Number: 18360345
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: MUTO Izumi Tohoku University, 大学院・工学研究科, 准教授 (20400278)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): HARA Nobuyoshi 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40111257) ; AKAO Noboru 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80222503)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥18,250,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥2,850,000); Fiscal Year 2008: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2007: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2006: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000)
• Keywords: 腐食防食 / すき間腐食 / 孔食 / 蛍光試薬 / pH / 塩化物イオン / すきま腐食

Research Abstract

(1) 蛍光イメージングプレートの開発
水素イオンあるいは塩化物イオン濃度により蛍光強度が変化する蛍光試薬を、Si(OC_2H_5)_4(テトラエチルオルソシリケート)+エタノール+H_2SO_4を用いたゾルーゲル法によりガラス板の片面に固定した水素イオン濃度あるいは塩化物イオン濃度を検知可能な蛍光イメージングプレートを開発した。計測可能な水素イオン濃度はpH=0.5~3であり、塩化物イオン濃度は、pHの妨害を受けることなく0.01から4Mまで計測可能である。
(2) すき間腐食発生過程の液性変化その場解析
蛍光イメージングプレートをすき間形成材として、SUS304ステンレス鋼に腐食が発生する際の液性変化を計測した。その結果、すき間腐食は水素イオンが高い部分に生じる傾向があることが確認された。一方、塩化物イオン濃度も腐食が発生する位置に濃縮している傾向が見られた。また、腐食発生の発生に伴い塩化物イオン濃度の分布が大きく変化する傾向も観察された。これは、すき間内の電流分布変化の影響を受けた現象によるものと思われる。
(3) 介在物組成制御による高耐食化原理の導出
内径180μmのマイクロ電気化学プローブを用いて、MnSとCrSの電気化学的な特性を比較した結果、耐食が良好なCrS系介在物の表面にはアノード分極に伴い保護性の表面皮膜が形成されることが分かった。介在物に酸化物形成元素を積極的に固溶させることで、ステンレス鋼の高耐食化を達成できるという新しい高耐食化原理の導出に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Microelectrochemical Investigation on Pit Initiation at Sulfide and Oxide Inclusions in Type304 Stainless Steel (2009)
  • Author(s): Izumi Muto, Daiki Ito, Nobuyoshi Hara
  • Journal Title: J.Electrochemical.Soc. 156巻
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microelectrochemical Investigation on Pit Initiation at Sulfide and Oxide Inclusions in Type304 Stainless Steel (2009)
  • Author(s): Izumi Muto, Daiki Ito, Nobuyoshi Hare
  • Journal Title: J. Electrochemical. Soc. 156
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Microelectrochemistry on CrS and MnS Inclusions and Its Relation with Pitting Potentials of Stainless Steels (2008)
  • Author(s): Izumi Muto, Shimpei Kurokawa, Nobuyoshi Hara
  • Organizer: 214th Meeting of ECS(PRiME 2008)
  • Place of Presentation: ホノルル(米国)
  • Year and Date: 2008-10-15
• [Presentation] 蛍光試薬を用いる腐食液性可視化技術によるステンレス鋼のすき間腐食の研究 (2008)
  • Author(s): 堰合俊也, 武藤泉, 原信義
  • Organizer: 日本金属学会2008年春期講演大会
  • Place of Presentation: 武蔵工業大学(東京)
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] 腐食液性in-situ分析用蛍光イメージング法の開発とすき間腐食研究への応用 (2007)
  • Author(s): 堰合俊也, 武藤泉, 原信義
  • Organizer: 日本金属学会2007年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜市)
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 腐食液性in-situ分析用蛍光イメージング法の開発とすき間腐食研究への応用 (2007)
  • Author(s): 堰合俊也, 武藤 泉, 原 信義
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜市)
  • Year and Date: 2007-09-21