| 研究分担者 |
内田 仁 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30047633)
花木 聡 兵庫県立大学, 工学研究科, 助手 (20336829)
小西 啓之 日本原子力研究所, 関西研究所, 副主任研究員 (50354981)
水木 純一郎 日本原子力研究所, 関西研究所, 放射光科学研究センター長 (90354977)
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| 研究概要 |
21世紀に入りますますの社会資本の充実が叫ばれる一方で,急速に進む高齢化・財政の逼迫により,社会資本を構成する鋼構造物などの保守管理は困難になりつつある.しかしながら,我が国における腐食対策費は約4兆円もの巨額に相当する.社会資本を構築する鉄鋼材料の長期耐久性を確保することが,戦略的に構造改革を進めている我が国の国家的使命であると言っても過言ではない.そのためには,水,酸素,腐食性物質,汚染物質等と鉄鋼材料の相互作用により進行する腐食劣化を基礎的に理解し対応策を検討しなければならない.
本研究では鉄鋼材料の腐食劣化機構を解明するために,SPring-8大型放射光施設を用いた腐食劣化のその場観察を行う.具体的には,鉄イオンと鋼中に添加されているその他金属のイオンおよび亜硫酸ガスや塩化物イオンとの反応をリアルタイムで解析する.
今年度までに独自の腐食装置を設計し,種々の水溶液膜を鋼材表面に形成し腐食反応過程をX線回折測定によりその場観察することに成功している.その結果,初期腐食生成物は3次元的な周期構造が確立されていないことや,比較的早期に生成する水酸化鉄はオキシ水酸化鉄と酸化鉄へ変化する傾向が認められた.さらに,主要な腐食生成化合物種と液膜中のイオン種に以下のような相関があることが初めて明らかとなった.1.硫酸イオンによりα-FeOOHが優先生成する.2.クロムイオンにより生成物の結晶がナノメートルオーダーに微細化する.3.塩化物イオンによりβ-FeOOHが優先生成する.4.ニッケルイオンによりマグネタイトが優先生成するが,塩化物イオンが共存すると単斜晶のアカガネアイトが生成し,腐食反応を抑制する.
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