異相金属材料による微粒子複合コーティングの耐水素侵入特性の実験的検証

不同相金属材料细颗粒复合涂层抗氢侵入性能的实验验证

基本信息

批准号：
21K03763
负责人：
西口廣志
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Sasebo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03763/
关键词：
水素脆化コーティング

项目摘要

Ni/Fe合金電気めっきをS25C鋼に施し、100MPa, 270℃高温高圧暴露チャージにおける水素侵入特性について調査してきた。めっきがマルテンサイト単相となる Ni=10%，混合相となる Ni=30%、ニッケル単相となる Ni=60%の TDA プロファイルによると、Ni=30%ではコーティング有と未コーティングとで水素侵入量に差があり、めっきによって水素侵入が62%防止できていた。一方、Ni=10%とNi=60%ではコーティング有と未コーティングとで水素侵入量に大きな差がなく、水素侵入が妨げられていないことが分かった。また、試験片に角部があるとメッキの剥離や割れが起こりやすかったので、母材であるS25C鋼試験片の形状を角柱状試験片から円柱状試験片に変更した。剥離や割れはニッケルの割合が小さいほど多く見られていたが、この方法により、どのニッケル割合においても剥離や割れがほとんど見られなくなった。また、銅板にニッケル割合40％でめっきを施し、さらに添加物(サッカリン)を導入したところ、応力集中が起きる端面においても剥離や割れが生じなくなることが分かった。この方法により添加物の量や電流密度、成膜時間を調整することで膜厚は変化させずにき裂を無くすことができた。また、大型水素発生装置の隣に圧力サイクル疲労試験機（1MPa未満）を導入した。これにより、配管の内部にメッキを施し、圧力を変動させて疲労試験を行うことで、実環境に近い形での強度調査ができる。具体的にはメッキ部において水素が侵入した場合の配管内半径部の周方向応力を変化させ、膜中のき裂発生箇所、き裂進展特性、さらに母材の強度特性に及ぼす膜の影響などを調査することができる。

将Ni/Fe合金电镀应用于S25C钢上，以在高温和高压暴露电荷下在100MPa，270°C下研究氢渗透特性。根据Ni = 10％的TDA曲线，Ni = 30％，Ni = 60％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，Ni = 30％，在NI = 30％的情况下，均匀的渗透率和INF渗透率是差异，并且在6.2％的渗透率差异，并且不合时宜。另一方面，发现Ni = 10％和Ni = 60％之间的氢侵入量没有显着差异，涂层和未涂层，并且没有阻碍氢的侵入。此外，当测试件带有拐角处时，电镀可能会剥落或破裂，因此基本材料S25C钢测试件的形状从方形的棱镜测试件更改为圆柱测试件。镍比的越小，观察到越来越多的剥离和破裂，但是通过这种方法，几乎没有在任何镍比下观察到脱皮或裂纹。此外，当铜板以40％的镍比将铜板铺板并引入添加剂（糖精）时，发现即使在发生应力浓度的边缘表面，也不会发生剥离和开裂。通过使用此方法调整添加剂，电流密度和膜形成时间的量，消除了裂纹而不会改变膜厚度。大型氢发生器旁边还安装了压力循环疲劳测试仪（小于1MPA）。这样可以通过将管道内部铺板，改变压力并进行疲劳测试来以接近实际环境的方式进行研究。具体而言，当氢穿透在镀层部分中时，可以研究管道的径向部分中的圆周应力，并且可以研究膜中的裂纹启动位置，裂纹生长特征以及膜对基本材料强度特性的影响。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hydrogen Entry State of Coating Material Using Sputtering Method

溅射法镀膜材料的氢进入状态

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuya Muramoto;Hiroshi Nishiguchi;Ohshima Tamiko and Kawasaki Hiroharu
通讯作者：
Ohshima Tamiko and Kawasaki Hiroharu

Preparation of functional thin films with elemental gradient by sputtering with mixed powder targets

混合粉末靶材溅射制备元素梯度功能薄膜

DOI：
10.35848/1347-4065/ac1488
发表时间：
2021
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys.
影响因子：
0
作者：
Hiroharu Kawasaki;Tamiko OHSHIMA;Yoshihito YAGYU;Takeshi Ihara;Kazuhiko Mitsuhashi;Hiroshi Nishiguchi and Yoshiaki Suda
通讯作者：
Hiroshi Nishiguchi and Yoshiaki Suda