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マイクロドット蛍光イメージングプレートによる実在表面における不均一腐食の機構解析

使用微粒荧光成像板分析真实表面异质腐蚀的机理

基本信息

批准号：
21656183
负责人：
武藤泉
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究において新規に開発した蛍光イメージングプレートを用い、ステンレス鋼のすき間腐食発生過程における水素イオン濃度(pH)と塩化物イオン濃度の面分布をリアルタイム可視化分析した。試験片には、マンガンを添加したオーステナイト系ステンレス鋼(Fe-18Cr-10Ni-5.4Mn)を使用した。試験液としては、希硫酸でpHを3.0に調整した0.01M NaCl(298K)を用い、Ag/AgCl(3.33M KCl)電極基準で0.3Vに定電位分極を行った。イメージングプレートの外観を100秒ごとに光学顕微鏡で撮影し、その色調(RGB値)からpHおよび塩化物イオン濃度への換算を行った。定電位分極開始と共に、電流値は低下し、3000秒程経過した後に、すき間腐食の発生により徐々に増加することが分かった。水素イオン濃度(pH)は、最初の500秒程は変化が見られないが、その後徐々に低下し、pH2を下回ったところ(約1.8)でエッチピットが発生することが分かった。そして、このエッチピットの発生により、その周囲のpHが0.5程度まで直ちに低下し、すき間腐食がマクロ的に広がって行くことが解明された。一方、塩化物イオン濃度に関しては、すき間腐食が発生する前に顕著な濃度上昇は見られなかった。これは、Cl^-イオンがステンレス鋼から溶出したCr^<3+>イオンと錯イオンCrCl^<2+>を形成し、Cl^-イオンとしては高い濃度に到達しないためであると推察される。しかし、塩化物イオンを含まないpH3.0のNa_2SO_4を用いた場合には、すき間腐食は発生しなかったため、すき間腐食を引き起こすエッチピットの発生には0.O1M程度の塩化物イオン濃度の存在は不可欠であると推定される。また、同様の実験を窒素添加オーステナイト系ステンレス鋼(Fe-18Cr-10Ni-5.4Mn-0.28N)に対して実施した。その結果、すき間腐食の発生過程であるエッチピットは発生するものの、すき間腐食へ成長しないケースが多く見られた。窒素はすき間腐食発生過程であるエッチピットを再不働態化させる作用があるものと考えられる。

This study is aimed at developing a new method for visual analysis of the surface distribution of water element concentration (pH) and compound concentration in the process of corrosion and development of steel. The test piece is made of steel (Fe-18Cr-10Ni-5.4Mn). Test solution pH = 3.0, pH = 0.01M NaCl(298K), Ag/AgCl(3.33M KCl) electrode reference = 0.3V, constant potential polarization. 100 seconds, optical microscope image, hue (RGB), pH, and chemical concentration conversion When the voltage is constant, the current value decreases and the decay occurs after 3000 seconds. The concentration of water (pH) changes in the first 500 seconds, and then decreases in the second 500 seconds. The pH changes in the second 500 seconds. In addition, the pH value of the product is lower than 0.5, and the pH value of the product is lower than 0.5. The concentration of a compound is related to the occurrence of decay. CrCl^<2+> is formed at a high concentration and is dissolved in Cr^<3+>. If Na_2SO_4 with pH 3.0 is used, the presence of a compound concentration of 0.01M is inevitable and presumed. For example, if the temperature of the steel (Fe-18Cr-10Ni-5.4Mn-0.28N) is higher than that of the steel, the temperature of the steel is higher than that of the steel. As a result, the growth of decay in the middle of the day is more common. In the process of food production, there is no change in the state.