極限腐食環境下における高耐食性ナイトライド被覆Mo系複合材料の創製

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11793005
• Research Institution: OKAYAMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 吉尾 哲夫 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (70032943)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阪田 祐作 岡山大学, 工学部, 教授 (70032951) ; 高田 潤 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60093259) ; 長江 正寛 岡山大学, 環境理工学部, 日本学術振興会特別研究員 ; 岡 陽一郎 ユーサン精密(株), モールド製造課, 研究職 ; 西田 典秀 岡山県工業技術センター, 材料研究部, 専門研究員
• Keywords: モリブデン合金 / 内部窒化処理 / 析出強化 / モリブデン窒化物 / 耐食性 / 沸騰硫酸

Research Abstract

本研究では,目的の異なる二段階のガス窒化処理(内部窒化・窒化物皮膜形成)によって,高耐食性ナイトライドセラミックスとナノメータナイズ粒子分散強化型金属を複合化し,材料表面から内部へ向かって組織と耐食・強度特性を制御した三層構造を有する従来にない全く新しい高耐食性傾斜機能材料の開発を目指した.主な成果を以下に示す.
Mo-Ti合金のN_2ガス内部窒化に関する研究では,Mo-Ti合金は従来の窒化温度(1300℃以上)よりも著しく低温の950℃でも内部窒化が可能であり,ナノスケールの超微細TiN粒子が分散析出することを見い出した.NH_3ガス中でMo材料を窒化処理すると,MoN,γ-Mo_2N,β-Mo_2Nの3種類のMo窒化物が生成することを明らかにした.特に,β-Mo_2N相は{011}<011>方の極めて珍しい双晶で構成されていることを明らかにした.これらの窒化物はいずれも沸騰硫酸に対する耐食性が優れており,特にβ-Mo_2Nの耐食性が極めて優れていることを本研究で初めて明らかにした.このβ-Mo_2Nを被覆した複合材料について種々の濃度の沸騰硫酸中での耐食性を検討したところ,β-Mo_2N被覆材料は85wt%の沸騰硫酸中(沸点約237℃)という極めて苛酷な環境下でも完全耐食性を示すことが分かった(腐食速度:0.0128mm/year).この値は従来の苛酷環境耐食材料であるTaに比べて約1/30であり,Mo窒化物被覆複合材料は耐沸騰硫酸用耐食材料として有望であることを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 長江正寛: "多段内部窒化処理による希薄Mo-Ti合金の再結晶制御"日本金属学会誌. 64巻・9号. 747-750 (2000)
• [Publications] 長江正寛: "内部窒化により組織制御したMo合金の機械的性質"日本金属学会誌. 64巻・9号. 751-754 (2000)
• [Publications] 青木薫: "ゴミ焼却炉模擬灰による炭化けい素の高温腐食"耐火物. 52巻・10号. 520-523 (2000)
• [Publications] H.Tamai: "Hydrothermal Corrosion and Strength Degradation of Aluminum Nitride Ceramics"Journal of the American Ceramic Society. 83. 3216-3218 (2000)
• [Publications] H.Tamai: "Corrosion Behavior of the Electroless Plated Aluminum Nitride in Hydrothermal Environment"Ceramic Transactions. 103. 491-501 (2000)
• [Publications] 吉尾哲夫: "材料の腐食科学のうねりとセラミックス"材料と環境. 49巻・12号. 717-718 (2000)
• [Publications] 青木薫: "300℃の水蒸気中における炭化けい素焼結体の腐食挙動"材料と環境. 49巻・11号. 706-709 (2000)
• [Publications] M.Nagae: "Microstructure of Molybdenum Nitride Layer Formed by Nitriding of Molybdenum Metal"Journal of the American Ceramic Society. (in press).
• [Publications] M.Nagae: "Surface Modification of Molybdenum Alloys by Carburization"Proc.of Powder Metallurgy World Congress & Exhibition 2000. (in press).
• [Publications] Y.Kusano: "Phase Diagram of the BaO(BaCO_3)-CaO-CuO System"Journal of the American Ceramic Society. 82. 1329-1332 (1999)
• [Publications] 中西真: "固相法により作製したLi添加Bi-2212相への電気化学的手法によるLiのインターカレーション"粉体および粉末冶金. 46巻・9号. 990-993 (1999)
• [Publications] 中西真: "プレセラミックス法によるN-Znフェライト/SiC系複合焼結体の作製と電磁波吸収特性"粉体および粉末冶金. 47巻・8号. 927-930 (2000)
• [Publications] 阪田祐作: "竹とおがくずからの均一メソ細孔性炭素・金属鉄複合体の製造"Bamboo Journal. 16. 41-48 (1999)
• [Publications] H.Suga: "Preparation of Ultra Fine Metal Compounds Highly Dispersed in the Porous Carbon Matrix from Ion Exchanged Resin"Transactions of the Materials Research Society of Japan. 25[1]. 103-106 (2000)
• [Publications] T.Iwamoto: "Elastic behavior of metal compound/microporous carbon composite"Transactions of the Materials Research Society of Japan. 25[4]. 1115-1118 (2000)