顕微ラマン-SECM-AFM複合システムによる耐食皮膜の局部腐食過程のその場解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455283
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 三沢 俊平 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70005982)
• 研究分担者: 斎藤 英之 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00235061) ; 酒井 彰 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70136422) ; 田辺 博義 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70125376)
• キーワード: 走査型電気化学顕微鏡 / SECM / その場測定 / 孔食 / 高窒素ステンレス鋼 / 顕微レーザーラマン分光 / トリチウムオートラジオグラフ法 / 水素分布可視化

研究概要

電気化学的に制御した耐食性材料の局部腐食過程における材料/水溶液表界面での走査型電気化学顕微鏡(SECM)による反応イオン種の空間濃度分布観察-顕微レーザーラマン分光法による反応イオン種のその場同定-電気化学原子間力顕微鏡による表面微視構造のナノスケール"その場観察システム"をほぼ完成し、さらに金属中に侵入した水素分布を可視化できる新しい手法を開発した。
得られた研究成果は、以下のとおりである。1)これまで実測されていなかったオーステナイトステンレス鋼の不動態皮膜が局部破壊される孔食前駆過程におけるプロトン(H^+)および塩化物イオン(Cl^-)の濃度空間分布を、極細針pHセンサーと定量電位パルス印加による走査型電気化学顕微鏡(in-situ SECM)を開発し、10nmオーダの高分解能でその場測定することに成功した。プロトンおよび塩化物イオンの両者が対応した局部濃度ゆらぎサイトが、皮膜欠陥箇所となり局部腐食発生サイトに進行することを、実験的にあきらかにした。2)電位制御レーザーラマン分光法による鉄中のリン化合物を局部優先溶解種をその場測定できた。さらに、高窒素ステンレス鋼の電極界面の微小領域における孔食発生過程における腐食反応化学種のその場測定を実施して、孔食前駆過程における窒素酸化イオン種NO_3^-による不動態皮膜自己修復機能を示唆する研究成果を得た。3)表面水素侵入反応が関与するステンレス鋼、高張力鋼、Ti合金、V、金属間化合物の各材料について、トリチウムオートラジオグラフ法による表面近傍のトラップ水素の可視化観察を行い、新たにトリチウムルミノグラフ法を開発して可視化水素濃度の定量化を試みる研究に発展することができた。

研究成果

• [文献書誌] H.Tanabe: "In situ ionic imaging for pitting corrosion sites on austenitic stainless steels with scanning electrochemical microscopy" Materials Science Forum. 185-188. 991-1000 (1995)
• [文献書誌] T.Misawa: "In-situ observation of dynamic reacting species at pit precursors of N-bearing austenitic stainless steels" ISIJ International. 36・7. 787-792 (1996)
• [文献書誌] H.Tanabe: "Cathodic behaviour of B-and Cr-added Ni_3(Si,Ti)intermetallics having high resistance to hydrogen-induced embrittlement" Intermetallics. 4. S189-S192 (1996)
• [文献書誌] H.Tanabe: "In situ observation of preferential anodic dissolution of P compound in Fe-P alloys using Raman spectroscopy" ISIJ International. 37・3. 278-282 (1997)
• [文献書誌] H.Saitoh: "Hydrogen distribution in Co_3Ti intermetallic compound by tritium electron microautoradiography" J.Mater.Sci.Lett.15. 23-25 (1996)
• [文献書誌] H.Saitoh: "Suppression of hydrogen segregation at grain boundary by boron addition in Ll_2-type Ni_3(Si,Ti)allov" J.Mater.Sci.Lett.15. 1297-1299 (1996)
• [文献書誌] H.Saitoh: "Observation of hydrogen distribution on Pt, Pd and type 304 austenitic stainless steel by silver decoration method" Materials Transactions,JIM. 37・3. 373-378 (1996)
• [文献書誌] 三沢俊平: "遅れ破壊解明の新展開(日本鉄鋼協会)" 表面付着水およびさび生成による水素侵入, 6 (1997)