微小電極・ラマン分光・液クロ複合システムによる耐食材料の局部腐食反応その場解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450267
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 三澤 俊平 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70005982)
• 研究分担者: 駒崎 慎一 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (70315646) ; 酒井 彰 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70136422) ; 田邊 博義 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70125376)
• キーワード: pHマイクロセンサー / イリジウムセンサー / 局所pH測定 / pH低下・酸性化 / クロム加水分解 / 局部腐食 / ラマン分光その場測定 / 水素吸蔵合金

研究概要

本年度は、以下の3つの視点から実施結果を得た。
1.局部腐食反応その場観察用に必須である以下の新たに2種類の水素イオン濃度(pH)マイクロセンサーを開発できた。(1)直径0.18mmのイリジウム(Ir)細線を交番電流電解法により作成したIr酸化物微小pH電極は、従来の空気酸化法により作成したpH電極より大きな電位勾配を有し測定精度が向上した。(2)水素イオノフォアをゲル薄膜状に白金探針にキャストしたpHマイクロセンサーは、作成法も簡便で、広範囲のpH直線性と速い応答性を示し、界面局所領域のpHマイクロスコピー走査型電気化学顕微鏡(SECM)に有効であることがわかった。以下の微小電極・ラマン分光複合システムによるその場測定に展開した。
2.IrマイクロpHセンサーを用いた塩化物イオンおよび硫酸イオン水溶液中におけるFe-(0〜9mass%)Cr合金電極界面で実測したアノード溶解直後の局所pHは、Cr含有量の増加に伴いクロム水酸化物の加水分解平衡により低下し、9Cr合金では沖合溶液(pH8.9)と比べpH3.9まで低下(酸性化)することを見出した。B,N添加9Cr鋼では溶出イオン種の緩衝作用によりpH低下は観察されない。併せて実施した界面近傍のラマン分光測定から、腐食生成物初期過程に関する知見を得た。一方、水素イオノフォア電極を用いて、局部腐食起点となるMnS介在物を含む低合金鋼電極界面のpH分布を実測し、明瞭な局在化分布が観察できた。
3.水素機能材料電極界面であるLaNi5水素吸蔵合金の水素電極反応その場観察を実施し、SECMによる水素種の局所反応特性や局在化分布状態を調べた。併せて水素および重水素圧力下での合金中への水素吸蔵に伴うラマン分光その場測定を実施した。

研究成果

• [文献書誌] 福住 達夫: "合金元素および化学的不働態化処理により耐孔食性を改善した自動車用ばね鋼の孔食起点水素脆化および腐食疲労特性"鉄と鋼. 88・2. 81-87 (2002)
• [文献書誌] 福住 達夫: "自動車用ばね鋼の合金元素添加および化学的不働態化処理による対食性の改善"鉄と鋼. 88・2. 73-80 (2002)
• [文献書誌] Toshihei Misawa: "Size Effects of Copper Precipitates on Electrochemical Micro-Galvanic and Hydrogen Embrittlement Behaviors in Cu-added IF Steel"PRICM 4(The Japan Institute of Metals). 2467-2470 (2001)
• [文献書誌] 森田 進, 酒井 彰: "LaNi5系水素吸蔵合金の顕微ラマン散乱-水素および重水素圧下その場観察-"日本物理学会第57回年次大会 24pZD-1. 1 (2002)
• [文献書誌] 川端智義, 三澤俊平: "耐候性元素を添加した鉄合金電極表面での空気酸化物の生成過程"第48回材料と環境討論会. 7-10 (2001)
• [文献書誌] 川端智義, 三澤俊平: "Fe-耐候性合金元素(Cr,Ni,Cu,P)2元系合金のアノード溶解電極近傍の局所pHおよびラマン分光の観察"材料と環境2001講演集. 53-56 (2001)
• [文献書誌] Akira Sakai and Toshihei Misawa: "Recent Research Developments in Physics & Chemistry of Solids"Transworld Research Network (Trivandrum, India). 11 (2002)