極限腐食環境に対する超耐食性ナイトライド被覆Mo系ハイブリッド材料の創製の試み

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875138
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 高田 潤 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60093259)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 秀行 (財)応用材料科学研究所, 第一研究室, 室長 (90132795) ; 長江 正寛 岡山大学, 環境理工学部, 助手 (60304341) ; 中西 真 岡山大学, 工学部, 助手 (10284085)
• Keywords: 高耐食性材料 / Mo合金 / ナイトライド皮膜 / 強酸性環境 / 超臨界環境 / 完全耐食性 / 窒化 / ハイブリッド材料

Research Abstract

1.研究の背景:最近、超臨界水(臨界点の温度:374.0℃、圧力:218.3atm)を用いたダイオキシンなどの難分解性有毒物質の完全分解・無害化、あをいは超臨界アルコール(メタノールの臨界点は温度:239.4℃、圧力:79.9atm)による廃プラスチックのケミカル・リサイクル、さらには沸騰濃硫酸溶液(80%硫酸の沸点:180℃)を用いた木材の分解など極限環境下反応の利用が環境問題解決への新しい技術として、社会的に非常に注目されている。しかし、この極限腐食環境下の装置材料開発は殆どなされておらず、優れた耐食性を示す新しい材料の開発が緊急の課題となっている。一方、本研究グループは、8年前よりMo合金の窒化挙動の研究を進め、極く最近の予備的研究で、Mo窒化物被覆Mo材料が高耐食性を示すことを見出した。
2.研究目的:初年度(平成12年度)は、NH_3ガス中950〜1100℃での窒化処理により形成した二種または三種のMo窒化物が共存する表面皮膜層の構成相とそれらの微細構造を明らかにし、これらが75%沸騰濃硫酸で完全耐食性を示すことを見出した。本年度は、三種のMo窒化物相(MoN(hcp),γ-Mo_2N(fcc),δ-Mo_2N(bct))の各々の物性を明らかにするために、窒化条件を検討し単相の作製を試み、各々の耐食性を検討することを目的とした。
3.結果:(1)独創的な二段階窒化処理によって、上記の三種のMo窒化物の単相材料の作製に世界で初めて成功した。
(2)これら全てのMo窒化物相は75%沸騰濃硫酸溶液(175℃)に対して完全耐食性を示した。
(3)加えて、亜臨界状態のリン酸水溶液に対しても十分完全耐食性を示すことを見出した。

Research Products

• [Publications] M.Nagae, T.Yoshio, Y.Takemoto, J.Takada: "Microstructure of a Molybdenum Nitride Layer Formed by Nitriding Molybdenum Metal"J.American Ceramics Society. 84・8. 1175-1177 (2001)
• [Publications] M.Nagae, Y.Takemoto, J.Takada, Y.Hiraoka, T.Yoshio: "Mechanical Properties of Molybdenum-Titanium Alloys Microstructurally Controlled by Multi-Step Internal Nitriding"Proc.of the 15th International Plansee Seminar. 1. 248-256 (2001)
• [Publications] M.Nagae, T.Fukumitsu, J.Takada, Y.Hiraoka, T.Yoshio: "Grain Growth Controll of Dilute Molybdenum-Titanium Alloys by Multi-Step Internal Nitriding"Proc.of the 15th International Plansee Seminar. 1. 257-266 (2001)
• [Publications] 平岡 裕, 小林 誠, 長江 正寛, 高田 潤: "アンモニアガスを用いて窒化処理を行ったMo-Ti合金における表面層内の硬さ分布"高温学会誌. 27・2. 156-159 (2001)