鉄鋼さびのメソ構造と反応性に関するコロイド化学的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450296
• Research Institution: Osaka Kyoiku University
• Principal Investigator: 石川 達雄 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (30009055)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安川 あけみ 大阪教育大学, 教育学部, 助手 (70243285) ; 神鳥 和彦 大阪教育大学, 教育学部, 助教授 (70177765)
• Keywords: 鉄鋼 / さび / クラスター / β-FeOOH / ナノ粒子 / 金属イオン添加 / 非晶質酸化物 / 耐候性鋼

Research Abstract

1)β-FeOOHさびの生成に及ぼす金属イオン加水分解クラスターの影響 耐候性鋼材に添加されている合金元素の働きを解明するするには、鉄鋼さびの成分であるα-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe_3O_4および非晶質酸化物を、種々の金属イオンを添加した鉄塩水溶液から調製し、金属イオンの影響を調べる必要がある。13年度はCl-環境で生成するβ-FeOOHさびに着目し、Cu(II)、Ni(II)、Cr(III)およびTi(IV)の影響を調べた。しかし、これらの金属イオンは単独イオンとしてではなく、加水分解して多核錯体イオンクラスターとして影響することが考えられる。そこで、14年度はこれらの金属イオンの加水分解クラスターを添加し、その影響を調べた。Cu(II)ではイオン添加と同様に影響がみられなかった。Cr(III)ではクラスター添加によりβ-FeOOHさび粒子が成長した。一方、Ti(IV)では、イオン添加と同様にクラスター添加でもさび粒子の生成が著しく妨害された。Tiはβ-FeOOHさびの生成と成長を妨害し、対Cl鋼材の合金元素として有効であることが分かった。
2)非晶質さびの構造に及ぼす金属イオンの影響 鉄鋼さびには、X線的に非晶質の鉄酸化物が必ず含まれ、さび層の構造と性質、例えば緻密性などに影響しているものと考えられる。非晶質さびを液体窒素凍結法によって調製し、金属イオン添加効果を調べた。得られた非晶質さび粒子は3-6nmのナノ粒子で、それらが集合して不定形の多孔性凝集体を形成した。その細孔は2nm以下のマイクロ孔であった。添加金属イオンによって、細孔構造すなわち緻密性が変化することが判明した。

Research Products

• [Publications] T.Ishikawa et al.: "Influences of metal ions on the structure of poorly crystallized iron oxide rusts"Corrosion Science. 45. 1037-1049 (2003)
• [Publications] 石川達雄, 中山武典: "耐候性鋼の耐食性発現機構の人工合成さび実験によるアプローチ"Zairyo-to-Kankyo. 52. 140-154 (2003)