極限腐食環境に対する超耐食性ナイトライド被覆Mo系ハイブリッド材料の創製の試み

尝试打造适用于极端腐蚀环境的超耐腐蚀氮化物涂层钼基混合材料

• 批准号: 12875138
• 负责人: 高田 潤
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875138/
• 关键词: 高耐食性材料; Mo合金; ナイトライド皮膜; 強酸性環境; 超臨界環境; 完全耐食性; 窒化; ハイブリッド材料

1.研究の背景:最近、超臨界水(臨界点の温度:374.0℃、圧力:218.3atm)を用いたダイオキシンなどの難分解性有毒物質の完全分解・無害化、あをいは超臨界アルコール(メタノールの臨界点は温度:239.4℃、圧力:79.9atm)による廃プラスチックのケミカル・リサイクル、さらには沸騰濃硫酸溶液(80%硫酸の沸点:180℃)を用いた木材の分解など極限環境下反応の利用が環境問題解決への新しい技術として、社会的に非常に注目されている。しかし、この極限腐食環境下の装置材料開発は殆どなされておらず、優れた耐食性を示す新しい材料の開発が緊急の課題となっている。一方、本研究グループは、8年前よりMo合金の窒化挙動の研究を進め、極く最近の予備的研究で、Mo窒化物被覆Mo材料が高耐食性を示すことを見出した。2.研究目的:初年度(平成12年度)は、NH_3ガス中950〜1100℃での窒化処理により形成した二種または三種のMo窒化物が共存する表面皮膜層の構成相とそれらの微細構造を明らかにし、これらが75%沸騰濃硫酸で完全耐食性を示すことを見出した。本年度は、三種のMo窒化物相(MoN(hcp),γ-Mo_2N(fcc),δ-Mo_2N(bct))の各々の物性を明らかにするために、窒化条件を検討し単相の作製を試み、各々の耐食性を検討することを目的とした。3.結果:(1)独創的な二段階窒化処理によって、上記の三種のMo窒化物の単相材料の作製に世界で初めて成功した。(2)これら全てのMo窒化物相は75%沸騰濃硫酸溶液(175℃)に対して完全耐食性を示した。(3)加えて、亜臨界状態のリン酸水溶液に対しても十分完全耐食性を示すことを見出した。

1. Background: Recently, supercritical water (critical temperature:374.0℃, pressure: 218.3 atm) has been used to completely decompose refractory toxic substances. It has been used to solve environmental problems. New technologies and social attention have been paid to supercritical water (critical temperature:239.4℃, pressure: 79.9 atm). The development of new materials for devices under extreme corrosive environments is an urgent issue. In this paper, the progress of research on Mo alloy oxidation behavior 8 years ago and the recent preliminary research show that Mo alloy coated with Mo has high food resistance. 2. Objective: In the first year (Heisei 12), two kinds of Mo compounds were formed during the chemical treatment at 950 ~ 1100℃ in NH_3 solution, three kinds of Mo compounds were blue-shifted, and the composition phase of the surface film layer was revealed. This year, the physical properties of three Mo compounds (MoN(hcp),γ-Mo_2N(fcc),δ-Mo_2N(bct)) were investigated. The production conditions and food tolerance of the three Mo compounds were also investigated. 3. Results:(1) Three Mo compounds were successfully processed by two-stage chemical treatment. (2)The whole Mo compound phase is completely resistant to 75% boiling concentrated sulfuric acid solution (175℃). (3)It is shown that the critical state of acid aqueous solution is very resistant to food.

项目成果

長江正寛,高田潤,平岡裕,竹元嘉利,吉尾哲夫: "内部窒化により組織制御したMo合金の機械的性質"日本金属学会誌. 第64巻・第9号. 751-756 (2000)

Masahiro Nagae、Jun Takada、Yutaka Hiraoka、Yoshitoshi Takemoto、Tetsuo Yoshio：“内部氮化控制的 Mo 合金的机械性能”，日本金属学会杂志，第 64 卷，第 9 期，751-756（2000 年）。

平岡 裕, 小林 誠, 長江 正寛, 高田 潤: "アンモニアガスを用いて窒化処理を行ったMo-Ti合金における表面層内の硬さ分布"高温学会誌. 27・2. 156-159 (2001)

平冈丰、小林诚、长江雅弘、高田淳：“氨气渗氮的 Mo-Ti 合金表面层的硬度分布”日本高温学会学报 27・2（2001 年）。

M.Nagae, T.Fukumitsu, J.Takada, Y.Hiraoka, T.Yoshio: "Grain Growth Controll of Dilute Molybdenum-Titanium Alloys by Multi-Step Internal Nitriding"Proc.of the 15th International Plansee Seminar. 1. 257-266 (2001)

M.Nagae、T.Fukumitsu、J.Takada、Y.Hiraoka、T.Yoshio：“通过多步内部氮化控制稀钼钛合金的晶粒生长”第 15 届国际攀时研讨会的会议记录。

長江正寛,高田潤,竹元嘉利,平岡裕,吉尾哲夫: "多段内部窒化処理による希薄Mo-Ti合金の再結晶制御"日本金属学会誌. 第64巻・第9号. 747-750 (2000)

Masahiro Nagae、Jun Takada、Yoshitoshi Takemoto、Yutaka Hiraoka、Tetsuo Yoshio：“通过多级内部氮化处理控制稀 Mo-Ti 合金”，日本金属学会学报，第 64 卷，第 9 期，第 747-750 期。 2000）

M.Nagae, T.Yoshio, Y.Takemoto, J.Takada: "Microstructure of a Molybdenum Nitride Layer Formed by Nitriding Molybdenum Metal"J.American Ceramics Society. 84・8. 1175-1177 (2001)

M.Nagae、T.Yoshio、Y.Takemoto、J.Takada：“氮化钼金属形成的氮化钼层的微观结构”J.American Ceramics Society 84・8（2001）。