| 研究課題/領域番号 |
25289257
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
武藤 泉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20400278)
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| 研究分担者 |
原 信義 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40111257)
菅原 優 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40599057)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 材料加工・処理 / 腐食防食 / すき間腐食 / ステンレス鋼 / 化学イメージング |
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| 研究実績の概要 |
昨年度開発した水素イオン濃度(pH)と塩化物イオン濃度を同時に計測できる蛍光イメージングプレートに対し、感度と分析精度の向上を行い、その後ステンレス鋼のすき間腐食の発生と成長過程の解析を行った。感度は蛍光試薬の濃度を増加すると共に、二つの蛍光試薬の濃度比、ゾルゲル法による薄膜作製の手順を見直した。分析精度を高めるために、蛍光フィルターで選別する波長範囲を再検討した。そして、Mnを約5%添加したオーステナイト系ステンレス鋼を用いて、希薄なNaCl水溶液中で、すき間腐食実験を行った。その結果、すき間腐食は直径1μm程のマイクロピットを起点として発生し成長することが明らかになった。マイクロピットの発生により、その部分のpHが大きく低下すると共に、塩化物イオンが濃縮し、ピットの周囲が脱不働態化することがすき間腐食の発生であることが明らかになった。また、すき間腐食成長過程での成長部には、水素イオンと塩化物イオンが濃縮しており、すき間腐食の中心部はpHがやや中性化していることも分かった。すき間腐食成長部にもマイクロピットが多数見られることから、すき間腐食の成長も発生と同様のメカニズムではないかと推察される。窒素添加ステンレス鋼を使い、すき間腐食の停止に関しても検討を行い、再不働態化はpHの中性化と塩化物イオン濃度の低下と関係していることが分かった。
また、特殊な有機化合物をセンシング試薬とする電位イメージングプレートを開発した。すき間腐食試験に適用したところ、すき間内にマイクロピットが発生すると、その周囲の電位が低下すること、そして電位低下は比較的広範囲で生じるなどの新しい知見を得ることができた。
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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
研究計画調書に記載していた平成25年度の重点課題であったpHと塩化物イオン濃度分布の同時計測用イメージングプレートの開発成功に続き、平成26年度の重点課題であった電位分布計測用イメージングプレートの開発に成功し、汎用ステンレス鋼のすき間腐食潜伏期間の腐食過程と支配因子を解明できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
水素イオンと塩化物イオンの濃度分布同時計測用イメージングプレートと、電位分布計測用イメージングプレートを用いて、すき間腐食発生と成長機構をより詳細に解析し、すき間腐食発生の潜伏期間を飛躍的に延ばす合金設計指針を導く。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
電位イメージングにおいて、プレートの色調から電位を算出するためには、フルカラー画像解析が必要であると考え、平成26年度に設備導入を計画していた。しかし、電位イメージングプレートの改良と精度アップを平成27年度も実施するため、拙速な設備導入を見送った。
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| 次年度使用額の使用計画 |
電位イメージング用の解析ソフトやハードの導入に使用する。
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