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2012 Fiscal Year Annual Research Report

耐食鋼の省資源化を可能とする多成分系非金属介在物の電気化学的高耐食化原理の導出

Research Project

Project/Area Number 23656447
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

武藤 泉  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20400278)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 原 信義  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40111257)
菅原 優  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40599057)
赤尾 昇  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (80222503)
Keywords介在物 / 孔食 / ステンレス鋼 / マイクロ電気化学セル
Research Abstract

平成23年度に開発したリアルタイムその場光学顕微鏡観察機能を備えたマイクロ電気化学計測システムを用いて、ステンレス鋼のMnS系介在物を起点として孔食(ピット)が発生する機構を解明した。MnSを含む微小領域(約100×100μm)を、塩化物を含む水溶液中でアノード分極すると、MnS/鋼境界が選択的に溶解し、溝が形成され、この内部にピットが発生することが分かった。溝の深さが浅い場合には、ピット内部液が沖合の溶液と容易に混ざり合うため、発生1秒程で再不働態化する。これに対し、溝が深い場合には、ピット内部液の希釈は起こらず、低pH化が進み成長性のピットとなる。再不働態化したピットの大きさが1μmであることから、たとえMnS系介在物が存在したとしても、大きさが1μm以下であれば、形成される溝も1μm以下であり、耐食性に対し介在物は無害であると思われる。また、MnS/鋼境界に溝が形成される原因は、MnS溶解により生成するS系化学種が、鋼の溶解を加速するためであることが分かった。すなわち、介在物の大きさを1μm以下にするか、あるいは介在物中のS濃度を低下させることが実用鋼の高耐食化のポイントであることが明確になった。
そこで、S含有多成分系介在物の組成と、電気化学特性との関係を実験的に求めるため、モデル介在物の作製を試みた。Fe-18Cr-8Ni鋼にφ1mm程の穴をあけ、その内部にS量の異なるAl2O3-SiO2-CaO混合粉末を充填し加圧した。その後、1250℃で2時間の熱処理を行った。そして、試験片を湿式研磨し、混合粉末の部分を露出させ、この部分を含む微小領域の電気化学特性を計測した。その結果、モデル介在物を有する微小領域では、ステンレス鋼母地とは異なった電位-電流特性になることが分かった。この手法により、介在物組成と溶解特性との関係を把握できるものと思われる。

  • Research Products

    (8 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] The Role of Oxide Films on TiS and Ti4C2S2 Inclusions in the Pitting Corrosion Resistance of Stainless Steels2013

    • Author(s)
      Naoya Shimahashi, Izumi Muto, Yu Sugawara, Nobuyoshi Hara
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 第160巻 Pages: C262-C269

    • DOI

      DOI:10.1149/2.089306jes

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Microelectrochemical System for In Situ High-Resolution Optical Microscopy: Morphological Characteristics of Pitting at MnS Inclusion in Stainless Steel2012

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, Nobuyoshi Hara
    • Journal Title

      J. Electrochem. Soc.

      Volume: 159 Pages: C341-C350

    • DOI

      10.1149/2.054208jes

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The Role of Elemental Sulfur and Chloride Ions on Pit Initiation at MnS Inclusion in Stainless Steel2013

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, Nobuyoshi Hara
    • Organizer
      224th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco (The Hilton San Francisco Hotel)(USA)
    • Year and Date
      20131027-20131101
  • [Presentation] In situ光学顕微鏡観察機能を備えたマイクロ電気化学計測システムによるMnS介在物を起点とした孔食発生機構の形態的解析2013

    • Author(s)
      千葉亜耶、武藤 泉、菅原 優、原 信義
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第165回春季講演大会
    • Place of Presentation
      東京(東京電機大学 東京千住キャンパス)
    • Year and Date
      20130327-20130329
  • [Presentation] マイクロ電気化学プローブによるステンレス鋼のMnS 介在物を起点とする孔食発生に及ぼす応力の影響解明2013

    • Author(s)
      島橋直也、武藤 泉、菅原 優、原 信義
    • Organizer
      日本金属学会2013年 春期講演大会(第152 回)
    • Place of Presentation
      東京(東京理科大学, 神楽坂キャンパス)
    • Year and Date
      20130327-20130328
  • [Presentation] Microscopic Polarization Behavior and Thermodynamic Stability of TiS and Ti4C2S2 Inclusions in Stainless Steels2012

    • Author(s)
      Naoya Shimahashi、Izumi Muto、Yu Sugawara、Nobuyoshi Hara
    • Organizer
      222nd Meeting of ECS
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center、Honolulu, Hawaii(USA)
    • Year and Date
      20121008-20121012
  • [Presentation] Microelectrochemical Investigation of Pit Initiation and Selective Dissolution between MnS and Stainless Steel2012

    • Author(s)
      Aya Chiba、Izumi Muto、Yu Sugawara、Nobuyoshi Har
    • Organizer
      222nd Meeting of ECS
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center、Honolulu, Hawaii(USA)
    • Year and Date
      20121008-20121012
  • [Presentation] マイクロ電気化学プローブによる介在物/鋼境界領域の溶解特性解明と局部腐食防止技術の開発

    • Author(s)
      武藤 泉
    • Organizer
      学振176委員会(加工プロセスによる材料新機能発現委員会)第21回研究会
    • Place of Presentation
      東京、森戸会館(東京理科大、神楽坂)
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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