2011 Fiscal Year Annual Research Report
不働態化金属の水素吸収と脆化に関する電気化学と材料強度学との融合による基礎的研究
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21560757
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
酒井 潤一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90329095)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 賢一 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80308262)
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| Keywords | 腐食防食 / 水素脆化 / 表面解析 / 高耐食性合金 |
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| Research Abstract |
本年度は、前年度までに引き続き電気化学的観点と材料強度的観点を融合させながら不働態化金属の水素吸収と脆化について調査した。準安定型オーステナイト系ステンレス鋼のNaCl水溶液中における電解水素チャージにおいて、白金対極から発生する塩素ガスが電解溶液中に溶け込むことによる影響で多量の水素が吸収されることを明らかにした。さらに、カソード電流密度を一定に制御し、試料表面における水素発生量を同じにした条件では、溶液のpHを低くすると水素吸収量が増加することもわかった。特筆すべきは、これらの電解水素チャージ条件では、引張試験における破断面は粒界破壊形態であったことである。従来の水素チャージ方法では、ステンレス鋼を粒内(擬へき開)破壊させることしかできなかったが、本研究において粒界破壊したことは水素の存在状態が変化したことを示唆している。また、従来の塩酸や硫酸を用いた電解水素チャージと比較すると、本研究の利点のひとつとして,電解チャージ後の試料表面の腐食の影響がほとんど見られないため、水素脆化挙動そのものの評価がしやすくなったことも挙げられる。
Ni-Ti超弾性合金に水素添加することにより、生理食塩水中の局部腐食を抑制することを明らかにした。この局部腐食抑制は、水素脆化の影響が現れない程度の比較的少ない水素量で発現することが示された。水素添加量を増加させても局部腐食は抑制されるが、腐食電流密度が増加するため、水素添加量が多い場合、長時間の使用により全面腐食することが懸念される。注目すべきは、従来の表面改質処理と異なり、生理食塩水中で超弾性ひずみを付与することによる金属表面の不働態皮膜の破壊と再生を行った後においても局部腐食抑制は維持されることである。
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