2022 Fiscal Year Annual Research 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，研究を行った。令和4年度は亜鉛被膜の合金金属として安価で豊富な資源である鉄に注目し，研究を行った。前年度の研究から，Fe3+はいずれも亜鉛さびの一種である塩基性炭酸亜鉛(Zn5(OH)6(CO3)2：HZ)粒子の結晶化，粒子成長を抑制することを明らかにした。そこで，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Zinc Hydroxychloride(Zn5(OH)8Cl2・H2O: ZHC)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，ZnCl2-FeCl3混合溶液に人工HZさび粒子を加え，これらを乾燥（50℃，18時間）－湿潤（20℃，6時間）を繰り返しすることでZHCさびへの転移挙動を調査した。HZからZHCへの転移は乾湿1サイクル目で急激に進行したが，ZHC生成量はFe3+濃度の上昇により低下し，同時にα-FeOOHが形成した。さらに，Fe3+濃度が増加するとZHC粒子は板状→不定形に変化し，同時にその粒子サイズが低下した。一方，ZHCの生成量や結晶性，粒子サイズはサイクル数が増加してもほとんど変化なく，合金金属がさびの組成や構造，粒子形態に与える影響は，腐食の初期段階で決定することが明らかになった。したがって，Cl-存在下ではFe3+はZHCさび粒子の微細化に有効であることが分かった。
以上より，亜鉛めっき鋼板の亜鉛被膜への鉄の合金化は，塩害地域での大気腐食により形成するZHCさび粒子を腐食の初期段階で微細化し，さび粒子層による保護効果期間（τ3）を延長することで，高い耐食性を発揮すると予想できる。
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