Mechanism of Hydrogen Embrittlement of Aluminum alloys Using Wet Process

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政府が掲げる2050年までのカーボンニュートラルに向け、水素を2次エネルギーとして活用する動きが活発化しており、今後、水素の貯蔵・運搬・利用の各工程において、構造金属材料と水素との接触するケースが増加すると予想される。そのため、水素環境で優れた機械的特性を発揮する金属材料の開発が重要な課題となっている。軽量金属材料であるアルミニウム合金は、鉄鋼材料と比較し、環境由来の水素脆性に対して高い耐性をもつ構造金属材料として位置づけられている。しかし、これまで特定のめっきによってアルミニウム合金中に吸蔵された内在水素が疲労強度を大幅に低下させることを明らかにした。そこで、本研究では、アルミニウム合金の機械的特性に及ぼすめっきによる内在水素の影響を明らかにするとともに、水素脆性のメカニズムを解明する。さらに水素脆性の生じない表面処理を開発し、水素社会構築を実現し、カーボンニュートラルの達成を目指す。2022年度の研究では、各種展伸材用アルミニウム合金に対して無電解ニッケル－リンめっきおよび電気亜鉛めっきを行い、疲労強度に及ぼす各種めっきの影響を調査した。また、めっきによる内在水素について、昇温脱離水素分析装置を用い、めっき前後の放出水素を測定し、水素脆性へ関与する水素の存在状態を明らかにすることによって疲労強度の低下メカニズムの解明を行った。その結果、各種アルミニウム合金に対して無電解ニッケル－リンめっきおよび電気亜鉛めっきを施すことによってアルミニウム合金中に水素が吸蔵されることがわかった。アルミニウム合金の疲労強度に及ぼす各種めっきの影響は、アルミニウム合金の種類およびめっき種類によって大きく異なることが明らかになった。疲労強度の低下にはアルミニウム合金中の水素の存在状態が大きく関わっていることが判明した。