2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of corrosion mechanism of galvanized steels in chloride environment using artificial rust and development of high corrosion resistant steels
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20K05156
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
田中 秀和 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (70325041)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人工亜鉛さび / 塩害環境 / 大気腐食 / 亜鉛めっき鋼板 / 合金金属 / 保護性さび粒子層 / 形態制御 / 分子吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，人工さび実験により塩害地域での亜鉛めっき鋼板の腐食機構および亜鉛合金めっき鋼板の耐食性発現機構を解明し，さらに塩害地域で高い耐食性を発揮する新たなレアメタルフリー亜鉛合金めっき鋼板を開発することを目的に，以下の研究を行っている。
① 塩害地域での亜鉛めっき鋼板の腐食機構および亜鉛合金めっき鋼板の高耐食性発現機構，合金金属の働きを詳細に解明するため，人工さび実験により，塩化物イオン存在下，亜鉛さびの主成分である塩基性亜鉛塩（BZS）さび粒子を合成し，その生成温度やpH，構造，組成，粒子形態を解明する。
② 塩害地域でも保護性亜鉛さび粒子層の形成を促進する合金金属や元素を探求し，レアメタルフリー高耐食性亜鉛めっき鋼板を開発する。
令和3年度は上記②について，亜鉛被膜の合金金属として安価で資源豊富な鉄を中心に研究を行った。塩害地域での亜鉛めっき鋼板の腐食機構により生成するBZSさび粒子の構造および形態に及ぼす鉄イオンの影響を解明するため，鉄イオン（Fe2+，Fe3+）存在下で塩基性炭酸亜鉛(Zn5(OH)6(CO3)2：HZ)を調製した。鉄イオン添加量の増加により，HZの結晶性および粒子サイズは低下し，その効果はFe3+ > Fe2+であった。調製した鉄イオン添加HZさび粒子をZnCl2水溶液に加え，50℃で処理したところ，いずれもZHCに転移した。生成したZHCの結晶性および粒子サイズは鉄イオン添加量の増加により低下し，その効果はFe3+ > Fe2+であった。以上のことから，飛来塩分環境で鉄を合金化した亜鉛めっき鋼板の大気腐食が進行すると， Fe-HZさびが腐食初期に生成し，その後，微細なFe-ZHCさび粒子へと転移すると考えられる。その結果，緻密な保護性さび粒子層が鋼板表面に形成することで，鋼板の耐食性が向上すると示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和3年度の研究により人工さび実験により，亜鉛めっき鋼板の亜鉛被膜への鉄の合金化は，腐食初期に生成する亜鉛さびである塩基性炭酸亜鉛（HZ）および高塩化物イオン濃度下でのHZの転移性生物である塩基性塩化亜鉛（ZHC）の微細化を促進するが明らかになった。これは，亜鉛めっき鋼板の更なる耐食性向上に有効な合金金属を解明する上で非常に有用な結果といえる。したがって，塩害環境において亜鉛めっき鋼板へ高い耐食性を付与するためには，初期さびであるHZの組成，結晶性，粒子形態の制御が重要であることが示唆され，制御因子が明らかになりつつあることから，研究目的の達成度を「おおむね順調に進展している。」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進計画では，令和3年度の研究を継続するとともに，下記の課題について検討する。
① HZあるいはZHCさび粒子の生成，構造，形態に及ぼす耐食性発現に有効とされている合金金属イオンについて，Ni(II), Co(II), Mg(II), Al(III)などの詳細な働きを明らかにする。
② 塩害地域でも保護性亜鉛さび粒子層の形成を促進する合金金属や元素を探求し，レアメタルフリー高耐食性亜鉛めっき鋼板を開発する。
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