| 研究課題/領域番号 |
18K04763
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
境 昌宏 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20301963)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 腐食 / 銅 / 有機酸 / ギ酸 / 酢酸 / 分極曲線 / 定電位保持試験 |
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| 研究実績の概要 |
有機酸のうち，ギ酸および酢酸環境下で発生する蟻の巣状腐食を短期間で再現することを目的とした。前年度までの研究でギ酸銅および酢酸銅溶液に銅管を自然浸漬すると，比較的短期間（約1ヶ月）で実配管で発生するものと同様な蟻の巣状腐食を再現できることを確認している。当該年度においては，用いる溶液はギ酸銅および酢酸銅とし，試料に外部から強制的に電位を印加する「分極曲線測定」および「定電位保持試験」を行うことで，さらなる腐食再現を試みた。
溶液には1000ppmギ酸銅溶液，1000ppm酢酸銅溶液の2種類を用いた。試料にはリン脱酸銅管を用いた。掃引速度をパラメータとしてアノード分極曲線を測定したところ，ギ酸銅溶液中のアノード分極曲線は単調増加するのに対し，酢酸銅溶液中のアノード分極曲線には電流値が減少する屈曲点が現れた。ギ酸銅溶液中でのアノード分極後の試料は全体がほぼ均一に一様溶解しているのに対し，酢酸銅溶液中でのアノード分極後の試料には，半球状の食孔を確認できた。この半球状の食孔形態は，酢酸雰囲気下でみられる腐食形態と類似したものであった。
分極曲線と同じ溶液，試料を用いて定電位保持試験を行った。ギ酸銅溶液中では200～600mVの範囲で電位を変化させて印加した。酢酸銅溶液中では800～1500mVの範囲で電位を変化させて最長24時間印加し続けた。ギ酸銅溶液中で定電位保持した試料には微細孔が枝分かれした蟻の巣状腐食が発生した。特に400mV以上の電位において顕著な腐食がみられた。一方，酢酸銅溶液中に800mVで24時間定電位保持した試料には半球状の食孔がみられた。この半球状食孔の中にはスポンジ状の銅が詰まっていた。定電位保持試験を24時間行うことで，実際の配管で発生する蟻の巣状腐食と同様の腐食を再現することに成功した。
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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
電気化学測定のうち，分極曲線，定電位保持試験を行ったところ，定電位保持試験において実環境で発生する腐食形態とほぼ同様の腐食形態を再現することに成功した。電気化学的に再現することが可能となったので，溶液の種類，溶液濃度，印加電位，電位の印加時間などのパラメータを変更することで腐食形態の制御がしやすくなった。また電位の印加時間も24時間と1日で再現が可能となったため，複数の試験を同時に進行することが出来，進捗のスピードアップを図ることもできる。
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| 今後の研究の推進方策 |
電気化学試験により，蟻の巣状腐食を再現することが可能となったため，今後は防食と微細加工への応用に焦点を当てる。防食の方は，溶液中の溶存酸素除去，インヒビター（腐食抑制剤）となるようなイオンの添加，銅管への初期皮膜の形成などを考えている。微細加工への応用の方は，さらに肉厚方向に腐食を進展させる必要があるため，溶液の種類，溶液濃度，印加電位，印加電位時間などのパラメータを変化させることでポーラス銅の作製を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度に購入予定だった恒温恒湿槽は研究室既存のものを代用することが出来たため，購入する必要がなくなった。次年度以降に電気化学測定装置の追加機構（温度制御，インピーダンス測定など）に使用する予定である。
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