Formation of corrosion resistant surface on metals by means of metal cation assisted restoration of passive films

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金属カチオンの防食機構を利用する鋼の耐食性表面処理として，亜鉛めっきと熱処理による亜鉛イオン供給層の形成とその耐食性評価を実施した。具体的には，膜厚を制御して亜鉛を電気めっきにより鋼上に形成後，低温短時間の熱処理により鉄-亜鉛合金層にし，その防食効果を電気化学測定等により調査した。その結果，鉄-亜鉛合金層はめっきままの亜鉛層より溶解速度が遅くなること，局部腐食も抑制されることを明らかにした。電気化学測定から，鉄-亜鉛合金層の腐食抵抗が亜鉛層より高くなる結果を得た。表面観察と分析から，形成した合金層の防食機構として炭素鋼を緻密な亜鉛の腐食生成物が覆うことが示唆された。アルミニウムイオンに着目した研究として，炭素鋼をアルミニウムイオン等を含む溶液に浸漬して表面に保護性の皮膜を形成し，その後の熱処理の有無による耐食性の違いも検証した。浸漬腐食試験では試験前後の質量を測定した。腐食試験によって得られた腐食減量から熱処理や腐食抑制剤で事前に皮膜を形成した条件のほうが腐食減量は大きくなった。本研究の条件では熱処理をした方が事前に腐食抑制剤への浸漬の有無に関わらず腐食減量は大きいことがわかった。その理由とし本研究の腐食抑制剤の濃度で形成した皮膜は不完全であったため炭素鋼の腐食は促進したと考えられた。鉄酸化物に対するESM-RISM計算を行うために必要な量子計算側の鉄原子および酸素原子と溶液中イオン間の相互作用パラメータを取得するため，逆スピネル構造をもつ酸化鉄の100面に対して希ガス原子をランダムに配置し，パラメータフィッティングを行った。得られたパラメータを用いて溶液中分子の溶媒和エネルギー計算値と実測データに乖離がみられた。また，亜鉛酸化物に対するESM-RISM計算に着手し，仕事関数や溶液中イオンとの結合挙動の解析を開始した。