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表題の研究目的を達成するために、まず、カソード(鋼材)電流密度と生成石灰質膜量の関係を天然海水中でマグネシウムアノードを用いて実験した。電流密度を増大させると生成石灰質膜量は7A/m^2付近まで増大し、その後急激に減少する。この原因を解明するために、海水中での炭酸カルシウムおよび水酸化マグネシウム粒子の動電現象を調べた。海水中の炭酸カルシウム粒子の等電点はpH9付近にあり、表面電位がそれより、酸性側で+、アルカリ側で-となていた。一方、水酸化マグネシウム粒子の等電点はpH11付近であった。また、良く知られているように、海水中での炭酸カルシウム固層の析出はpH8付近で始まり、水酸化マグネシウムのそれはpH9付近である。海水中でのこの各石灰質固層の析出pHと各粒子の動電的挙動が、カソード電流密度の変化による各石灰質粒子のカソード(鋼材)表面への各粒子の沈着挙動を左右していることが推測された。すなわち、海水中での鋼材のカソード分極とそれによる水酸イオンの生成によって、鋼材表面近傍にpH勾配の場が形成される。このpH勾配の場は、炭酸カルシウムおよび水酸化マグネシウム粒子の生成とその表面電荷の正負を決定し、従って、各粒子の動電的運動方向を決定する。このpH勾配は分極された鋼材表面での水酸イオンの生成速度、すなわち、カソード電流密度に依存する。このようにして、上述の、カソード電流密度による生成石灰質膜量変化が生じることが分かった。
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