SPring-8放射光による[鋼/イオン]反応のナノ解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560628
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 山下 正人 姫路工業大学, 工学研究科, 助教授 (60291960)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小西 啓之 日本原子力研究所, 関西研究所, 副主任研究員 (50354981) ; 花木 聡 姫路工業大学, 工学研究科, 助手 (20336829) ; 内田 仁 姫路工業大学, 工学研究科, 教授 (30047633) ; 水木 純一郎 日本原子力研究所, 関西研究所, 次長 (90354977)
• Keywords: 放射光 / 腐食 / 鉄鋼 / イオン / 腐食生成物 / さび / その場観察 / ナノ構造

Research Abstract

21世紀に入りますますの社会資本の充実が叫ばれる一方で,急速に進む社会の高齢化・財政の逼迫により,社会資本を構成する鋼構造物などの保守管理は困難になりつつある.しかしながら,我が国における機器,構造物,プラント,交通システムなどの腐食対策費は現時点で約4兆円もの巨額に相当する.社会資本を構築する鉄鋼材料の長期耐久性を確保し,増加の一途をたどる防食・保守に要する人的・経済的負担を低減することが,戦略的に構造改革を進めている我が国の国家的使命であると言っても過言ではない.そのためには,水,酸素,腐食性物質,汚染物質等と鉄鋼材料の相互作用により進行する腐食劣化を基礎的に理解し対応策を検討しなければならない.
本研究では鉄鋼材料の腐食劣化機構を解明するために,SPring-8大型放射光施設を用いた腐食劣化のその場観察を行う.具体的には,水溶液に覆われた鉄鋼材料表面におけるFeイオンと鋼中に添加されているその他金属のイオンおよび腐食環境から供給される亜硫酸ガスや塩化物イオンとの反応,さらには各腐食段階における反応生成物構造をリアルタイムで解析する.
今年度は,独自に腐食装置を設計し,種々のイオン種を含有した水溶液膜を鋼材表面に形成し,腐食を進行させながら反応過程を時分割のX線回折測定によりその場観察することを試みた.その結果,初期腐食生成物は結晶性が低く,3次元的な周期性が確立されていないことや,乾湿繰り返しに伴い比較的早期に生成するFe(OH)_2,Fe(OH)_3はFeOOH, Fe_3O_4,Fe_2O_3へ変化する傾向が認められた.さらに,乾湿繰り返しが進むにつれて主要な腐食生成化合物種と液膜中のイオン種に相関が認められた.

Research Products

• [Publications] 山下 正人: "放射光による鉄鋼の大気腐食研究"材料と環境. 53・1. 13-19 (2004)
• [Publications] T.Kozakura: "IN SITU OBSERVATION OF INITIAL PROCESS OF RUST FORMATION ON STEEL UNDER WET/DRY CYCLES USING X-RAY DIFFRACTION SPECTROSCOPY"Proc.13th Asian-Pacific Corrosion Control Conference. A19/1-A19/7 (2003)
• [Publications] M.Yamashita: "NANOSTRUCTURE OF PROTECTIVE RUST LAYER ON WEATHERING STEEL EXPOSED TO AN INDUSTRIAL ENVIRONMENT FOR 17 YEARS"Proc.13th Asian-Pacific Corrosion Control Conference. A10/1-A10/6 (2003)