イオンビームによる鉄鋼の表面改質とその腐食機構のSPring-8放射光その場解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750625
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 山下 正人 姫路工業大学, 工学部, 助教授 (60291960)
• Keywords: 鉄鋼 / 表面改質 / 大気腐食 / さび層 / オキシ水酸化鉄 / イオン選択透過性 / イオンビーム / 放射光

Research Abstract

本研究は、イオンビームを利用した鉄鋼表面改質が、大気腐食環境で生成する鉄鋼さび層の性状におよぼす影響を学術的に追求するとともに、厳しい腐食環境においても、塗装やメッキなどの防食処理を施すことなく、耐食性を発揮する新しい高耐食性・長寿命の鉄鋼材料を創出するための基礎的知見を得ることを目的とする。
まず、Cr,Cu,P,Ni,Caを添加した鉄鋼表面を水溶液薄膜下で腐食させ,生成するさび層の構造とその防食性に及ぼす添加金属の影響について調査した結果以下のことが明らかとなった.(1)Crはさび層の長期相変化を促進し,防食性の高いゲーサイト相(α-FeOOH構造)の生成を促す.(2)Niはマグネタイト構造を有するさび層の生成を助長し,このことが防食性の向上に密接に関連する.(3)Caは腐食表面のpHを上昇させる効果を有し,腐食の進行を抑制するとともにマグネタイトの生成を助長する.
これらの知見を基に、SPring-8および高エネルギー加速器研究機構のPhoton Factoryの大型放射光設備を用いて、さび層の構造解析を実施した。その結果、Crが防食性の高いゲーサイト(α-FeOOH)構造を有するさび層の生成を助長する場合に,CrはFeを単に置換するだけでなく,Fe-O-OHからなる八面体のネットワークの隙間に入り込み,防食機能の点で重要であるイオン選択透過性を変化させることなどが明らかとなった。
これらのことから、Cr,Ni,Caなどの有効元素を鉄鋼表面に供給しさび層構造を制御することにより、新しい高耐食性・長寿命の鉄鋼材料を創出することが可能になることが明らかとなった。次年度は,鉄鋼表面性状とさび層特性および耐食性の関係を系統的に評価し、高耐食性発現の新しい原理の構築に繋げる。

Research Products

• [Publications] Masato YAMASHITA: "Structural Analysis of Corrosion Product of Fe-Cr Alloy Film using Synchrotron Radiation"Proc.International Symposia on Materials Science for the 21st Century, Osaka, Japan Soc.Mater.Sci.,21-26 May(2001). (In Press). (2001)
• [Publications] Masato YAMASHITA: "Recent Research and Development for solving Atmospheric Corrosion Problems of Steel Industries in Japan"Hyperfine Interactions. (In Press). (2001)