シンクロトロン放射光による(鋼/環境)反応のナノスケールその場観実

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21世紀に入り社会資本の充実が叫ばれる一方,鋼構造物などの保守管理は困難になりつつある.社会資本を構築する鉄鋼材料の長期耐久性を確保することが,戦略的に構造改革を進めている我が国の国家的使命であると言っても過言ではない.そのために,水,酸素,腐食性物質,汚染物質等と鉄鋼の相互作用により進行する腐食を基礎的に理解し対応策を検討しなければならない.本研究では,環境と鉄鋼材料の反応を,ナノスケールでその場観察することにより,鉄鋼の腐食劣化機構の解明を行うことを目的とする.具体的には,水溶液に覆われた鉄鋼材料表面におけるFeイオンと鋼中に添加されているその他の金属イオンおよび腐食環境から供給される塩化物イオン等との反応,さらには各腐食段階における反応生成物の構造を,白色光やイメージングプレートなどを用いた精密なXRD(X線回折)およびXAFS(X線吸収微細構造)解析等によりその場でリアルタイム評価する.平成19年度には,添加元素として腐食抑制効果が顕著に認められたAlに注目し,塩化物イオンとの反応および腐食生成物構造を調査した.その結果,水溶液膜下で生成する腐食生成物には,腐食初期にAl系の酸化物が認められるが,腐食が進行するとAlはオキシ水酸化鉄中に取り込まれることが明らかとなった.Alを取り込むことで腐食生成物の還元抵抗性が高まるために腐食抑制効果が発現すると予測し、今年度は放射光を用いた還元過程のその場XRD観察を実施した.その結果,現在までにオキシ水酸化鉄の還元過程に添加元素が影響することを確認し,腐食抑制メカニズムの解明に目処を得た.