| 研究課題/領域番号 |
17K06862
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
田中 秀和 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (70325041)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 人工鉄さび / 塩害環境 / 大気腐食 / 耐候性鋼 / 合金金属 / 形態制御 / 保護性さび粒子層 / 分子吸着 |
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| 研究実績の概要 |
本課題では，沿岸部のような過酷な飛来塩分環境下での鋼材の腐食生成物である鉄さび粒子について「さびでさびを防ぐ」機能を付与した新たな高耐食性鋼材の開発を目的に，以下の研究を行っている。
① 人工鉄さび粒子の生成過程，構造，形態に及ぼす塩化物イオンおよびNi系高耐候性鋼の合金金属イオン（Ni(II)，Ti(IV)，Cu(II)）の影響をナノ－ミクロレベルで解明する。
② 調製した人工鉄さび粒子について，マクロ物性評価（分子吸着，表面電位，気体透過性）を行い，ナノ－ミクロ構造との相関を解明する。
③ 飛来塩分環境下で生成した実さび粒子と人工鉄さび粒子の相関を解明する。
④ 様々な金属や元素を添加した鉄さび粒子を調製し，高耐食性発現に有効なNi系高耐候性鋼のレアメタル代替元素を探求する。
平成30年度は上記①，②に加え，③，④を中心に研究を行った。耐食性向上に有効とされているリン添加について，過酷な飛来塩分環境下での有効性を調べるため，リン酸，亜リン酸および次亜リン酸を添加したFeCl2水溶液からβ-FeOOHさびを合成した。その結果，これらのリン酸イオンはβ-FeOOHを非晶質化するとともに粒子を微細化し，その効果はリン酸イオン＞亜リン酸イオン＞次亜リン酸イオンで，鋼材中へのリン添加は飛来塩分環境下でも鋼材の耐食性発現に有効とわかった。また，鋼材の脱硫・脱酸剤として添加されているミッシュメタル（La-Ce-Nd）中のCeが鉄さび粒子の生成に及ぼす影響を検討するため，OH-/2Fe2+ = 0－1.5に調整したFeCl2-CeCl3水溶液から，鉄さび粒子を合成したところ，Ce(III)はFe3O4さびの生成を抑制し，γ-FeOOHに変化した。一方，Al(III)についても検討したところ，添加量とともにβ-FeOOHの生成は促進し，結晶性，粒子サイズが増加した。よって，ミッシュメタル中のCeは鋼材の耐食性発現に有効であるが，Alの合金化は耐食性を低下させると示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
人工鉄さび実験により，高塩化物イオン濃度下ではリンやCe(III)がβ-FeOOHさび粒子の生成，結晶化，粒子成長を強く抑制し，耐食性を有する保護性さび粒子層の形成を示唆する結果が得られた。このように，過酷な塩害環境で生成する鉄さび粒子の微細化に有効なNi系高耐候性鋼の合金金属の役割，働き，動きがナノ－ミクロレベルで明らかになりつつあることから，研究目的の達成度を「おおむね順調に進展している。」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究推進計画では，平成29，30年度の研究を継続するとともに，下記の課題について検討する。
（１）レアメタルの使用量削減および代替金属の探求を目的に，人工さび実験により飛来塩分環境でのNi系高耐候性鋼に合金化されているNiやCuなどと同等の働きを有する合金金属や元素を探求する。
（２）塩害環境で生成するさび粒子の構造，組成，形態を詳細に調査し，鋼材の暴露環境の大気組成に対する構造や形態の違いの要因をナノ－ミクロレベルで解明する。また，耐候性鋼の試験片を恒温恒湿器中で処理し，人工鉄さび粒子の構造・形態との差異を比較する。
さらに研究協力者が有している実さびの経年変化についての知見を基に，塩害環境での鉄さび粒子の生成およびNi系高耐候性鋼に合金化されているNiやCuなどの役割を調査，解明する。
（３）上記（１），（２）の知見を基に，レアメタルの使用量削減を目標にNi系高耐候性鋼の合金金属と同等の働きを有する合金金属や元素を探求する。
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