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異材接合部の耐食性・強度を飛躍的に向上させる革新的高機能Al合金の創製

研究課題

研究課題/領域番号 21J10917
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分26050:材料加工および組織制御関連
研究機関東北大学

研究代表者

小鯖 匠  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードガルバニック腐食 / アルミニウム合金 / 炭素鋼 / 化成処理 / モリブデン酸ナトリウム / 腐食防食 / 耐食性 / 異種金属接触腐食 / 局部腐食 / 陽極酸化処理 / 金属間化合物 / 表面処理
研究開始時の研究の概要

Al合金の異材接合部で発生する腐食現象(異種金属接触腐食)の発生が輸送機器のマルチマテリアル化を発展させるための技術的課題の一つとなっている。この課題を解決するために本研究では、大気環境中での異種金属接触腐食に伴うAl合金の局部腐食の発生に対する電気化学的な新規評価方法を見出すとともに、その評価指針を基にして異種金属接触腐食の発生を防止するための手段としてのAl合金への表面処理の有効性を評価する。

研究実績の概要

アルミニウム合金におけるガルバニック腐食の発生を抑制するために、新規化成処理技術の開発に取り組んだ。AA5083アルミニウム合金とAISI 1045炭素鋼をポテンショスタットを介して短絡させた状態で、モリブデン酸ナトリウム水溶液中で化成処理を施した。AA5083とAISI 1045を用いたガルバニック腐食試験では、この化成処理液のpHの影響を系統的に整理した。その結果、pH 11の溶液中での化成処理によって、ガルバニック腐食に伴い発生するAA5083表面の局部腐食の数が減少することを見出した。前年度の研究から、AA5083における局部腐食の発生までの素過程として、AA5083表面のAl6(Fe, Mn)金属間化合物上での酸化還元反応と周囲のアルミニウム母相の表面酸化皮膜のアルカリ溶解が生じることが予想された。これらの化学反応に及ぼす化成処理液のpHの影響を解析した結果、化成処理液のpHがアルカリ化することによって、Al6(Fe, Mn)金属間化合物上での酸素還元反応が抑制されることが分かった。表面皮膜の分析から、Al6(Fe, Mn)表面の酸化皮膜を厚くするとともに、酸化皮膜中へのMoの濃縮と皮膜中からのFeの除去が確認された。そのため、化成処理後のAl6(Fe, Mn)の表面酸化皮膜の電気伝導性は自然酸化皮膜と比較して、低くなることが推測される。したがって、pH 11のモリブデン酸ナトリウム水溶液を用いた本化成処理はAl6(Fe, Mn)の表面皮膜を効率的に改質することで、ガルバニック腐食の発生を抑制することが見出された。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Role of KMnO<sub>4</sub>–NaF Treatment in Galvanic Corrosion Resistance of AA5083 Coupled to Steel2023

    • 著者名/発表者名
      Kosaba Takumi、Muto Izumi、Nishimoto Masashi、Sugawara Yu
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 64 号: 4 ページ: 896-903

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-L2022021

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2023-04-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemical Conversion Treatment of AA5083 Aluminum Alloy and AISI 1045 Carbon Steel under Galvanically Coupled Condition in Na<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>: Effect of pH on Corrosion Resistance2023

    • 著者名/発表者名
      Kosaba Takumi、Muto Izumi、Nishimoto Masashi、Sugawara Yu
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 64 号: 2 ページ: 568-577

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2022163

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2023-02-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Galvanic Corrosion of AA5083/Fe in Diluted Synthetic Seawater: Effect of Anodizing on Local Electrochemistry on and around Al6(Fe, Mn) on Al-Matrix2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kosaba, Izumi Muto, Yu Sugawara
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 169 号: 2 ページ: 020550-020550

    • DOI

      10.1149/1945-7111/ac5301

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] AA5083アルミニウム合金とS45C炭素鋼の異材接合部を対象とした化成処理の検討2023

    • 著者名/発表者名
      小鯖 匠、武藤 泉、西本昌史、菅原 優
    • 学会等名
      日本金属学会 2023年春期(第172回)講演大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アルミニウム合金AA5083表面におけるAl6(Fe,Mn)周囲でのトレンチ形成に及ぼすMg2Siの影響2022

    • 著者名/発表者名
      小鯖 匠、武藤 泉、西本昌史、菅原 優
    • 学会等名
      材料と環境2022 (公益社団法人 腐食防食学会 2022年度春季講演大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 希釈人工海水中におけるアルミニウム合金AA5083表面のAl6(Fe, Mn)を起点とした局部腐食の発生に及ぼすMg2Siの影響2022

    • 著者名/発表者名
      小鯖 匠、武藤 泉、西本昌史、菅原 優
    • 学会等名
      日本金属学会 2022年秋季(第171回)講演大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Mg2Si on Trenching Formation Around Al6(Fe, Mn) on AA5083 in Diluted Synthetic Seawater2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kosaba, Izumi Muto, Masashi Nishimoto, Yu Sugawara
    • 学会等名
      242nd Meeting of The Electrochemical Society
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement on Galvanic Corrosion Resistance of AA5083 Coupled to AISI1045 by Mn or Mo Containing Chemical Conversion Processing2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kosaba, Izumi Muto, Masashi Nishimoto, Yu Sugawara
    • 学会等名
      18th International Conference on Aluminium Alloys
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アルミニウム合金AA5083と炭素鋼S45Cとの接合部での異種金属接触腐食に及ぼすクロメートフリー化成処理の影響2022

    • 著者名/発表者名
      小鯖 匠、武藤 泉、西本昌史、菅原 優
    • 学会等名
      公益社団法人 日本金属学会 2022年春季第170回講演大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 遷移金属イオンを含む化成処理液により表面改質されたアルミニウム合金 AA5083と炭素鋼 S45C との接合部での異種金属接触腐食2021

    • 著者名/発表者名
      小鯖 匠、武藤 泉、菅原 優
    • 学会等名
      公益社団法人 腐食防食学会 第68回材料と環境討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Galvanic Corrosion between AA5083 and Pure Fe or Stainless Steels in Diluted Synthetic Seawater2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kosaba, Izumi Muto, Yu Sugawara
    • 学会等名
      The 5th Symposium for The Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics, and the 4th Symposium on International Joint Graduate Program in Materials Science
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement in Galvanic Corrosion Resistance between AA5083 and Pure Fe or Stainless Steels in Diluted Synthetic Seawater Due to Anodizing2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kosaba, Izumi Muto, Yu Sugawara
    • 学会等名
      240th Meeting of The Electrochemical Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mnを含む化成処理液により表面改質したアルミニウム合金AA5083の腐食挙動の解析2021

    • 著者名/発表者名
      小鯖 匠、武藤 泉、菅原 優
    • 学会等名
      公益社団法人 日本金属学会 2021年秋季第169回講演大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アルミニウム合金AA5083と鋼との接合部での異種金属接触腐食に及ぼす陽極酸化処理の影響2021

    • 著者名/発表者名
      小鯖 匠、武藤 泉、菅原 優
    • 学会等名
      材料と環境2021 (公益社団法人 腐食防食学会 2021年度春季講演大会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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