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2022 Fiscal Year Annual Research Report

光触媒を第二相とする省資源型高耐食ステンレス鋼の創製とナノレベル電気化学反応解析

Research Project

Project/Area Number 22H00254
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

武藤 泉  東北大学, 工学研究科, 教授 (20400278)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西本 昌史  東北大学, 工学研究科, 助教 (20880967)
菅原 優  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40599057)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords腐食防食 / 触媒 / 耐孔食性 / 硫化物系介在物 / マイクロ電気化学
Outline of Annual Research Achievements

省資源型高耐食ステンレス鋼を創製するための新しい学理構築と、それを可能とする「ナノレベル電気化学反応解析」の確立を目的とし、その第一ステップとして、その場観察機能付きナノスケール電気化学解析システムを開発し、第二相の防食機能を解析する際の有用性を確認した。具体的には、スーパー二相ステンレス鋼の時効材の耐孔食性が溶体化材に比較して低い理由が、σ相の周囲にCrとMo量が低い新たな相が形成されることに加え、その部分に硫化物系介在物が存在するためであることを見出した。また、SUS304ステンレス鋼の孔食発生電位が高温ほど低下する理由が、孔食の起点となる硫化物系介在物の溶解電位が、温度の上昇に伴って低下することと、介在物の溶解に伴い鋼と介在物の境界部に閉塞された形状が形成された場合に、高温ほど局部的な活性溶解が起こりやすいためであることが分かった。さらに、開発したシステムは、Al合金の金属間化合物のように、アルカリ性から酸性までの広い範囲で表面のpHが変化する現象に対しても、腐食機構を的確に把握できることを確認した。以上は、いずれも今までのマクロスケールの計測では見出すことができない新知見であり、S酸化光触媒相を設計するための有用な知見である。
次いで、S酸化光触媒相を内包するステンレス鋼の作製の予備検討を広範囲に行った。ステンレス鋼に知見を生かすため、Al合金やMg合金に対しても研究を展開した。その結果、溶解・鋳造プロセズでは、母相に固溶してしまう相を、第二相として含むステンレス鋼を放電プラズマ焼結で作製する手順を確立した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

その場観察機能付きナノスケール電気化学解析システムの開発が早期に完了し、第二相の防食機能を解析する際の有用性を確認できたため。

Strategy for Future Research Activity

イオンクロマトグラフィなどの手法を駆使し、孔食発生におけるSと塩化物濃度の変化を、触媒作用や化学種のインヒビター作用と関連付けて解析することを試みる。また、各種の化学種が存在する溶液中でインデンテーションを行い、鋼の新生面を露出させ侵食挙動を電気化学的に解析することで、無害化すべき対象のイオンを絞り込む。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (1 results)

  • [Int'l Joint Research] USTB(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      USTB
  • [Journal Article] Change in Oxygen Reduction Reactivity of Intermetallics: A Mechanism of the Difference in Trenching around Al-Fe and Al-Fe-Si Particles on AA1050 in NaCl2023

    • Author(s)
      Kakinuma Hiroshi、Muto Izumi、Oya Yoshiyuki、Momii Takahiro、Jin Ying、Sugawara Yu、Hara Nobuyoshi
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 170 Pages: 021503~021503

    • DOI

      10.1149/1945-7111/acb6ba

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chemical Conversion Treatment of AA5083 Aluminum Alloy and AISI 1045 Carbon Steel under Galvanically Coupled Condition in Na2MoO4: Effect of pH on Corrosion Resistance2023

    • Author(s)
      Kosaba Takumi、Muto Izumi、Nishimoto Masashi、Sugawara Yu
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 64 Pages: 568~577

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2022163

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Micro-electrochemical insights into pit initiation site on aged UNS S32750 super duplex stainless steel2023

    • Author(s)
      Amatsuka Shuichiro、Nishimoto Masashi、Muto Izumi、Kawamori Makoto、Takara Yuya、Sugawara Yu
    • Journal Title

      npj Materials Degradation

      Volume: 7 Pages: 15~15

    • DOI

      10.1038/s41529-023-00335-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Micro-Electrochemical Aspects of the Effects of Temperature on Pit Initiation at MnS Inclusion in Type 304 Stainless Steel2022

    • Author(s)
      Takayama Riku、Nishimoto Masashi、Muto Izumi、Sugawara Yu
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 169 Pages: 111501~111501

    • DOI

      10.1149/1945-7111/ac9d6c

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] SUS 316L焼結鋼の孔食発生起点の解析2023

    • Author(s)
      齋藤遥、武藤泉、西本昌史、菅原優
    • Organizer
      日本金属学会 第172回講演大会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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