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，研究了100MPa、270℃高温高压暴露充电时的氢渗透特性。根据Ni=10%（其中镀层为马氏体单相）、Ni=30%（其中镀层为混合相）和Ni=60%（其中镀层为镍单相）的TDA分布， Ni=30%时，有镀层和无镀层的氢侵入量存在差异，镀层能够阻止62%的氢侵入。另一方面，当Ni=10%和Ni=60%时，涂层和未涂层样品之间的氢侵入量没有显着差异，表明氢侵入没有受到阻碍。另外，如果试验片有角部，则镀层容易剥离或破裂，因此将作为母材的S25C钢试验片的形状从棱柱状试验片变更为圆筒状试验片。镍的比例越低，剥离和裂纹越常见，但采用该方法，在任何镍比例下几乎都没有观察到剥离和裂纹。此外，当在铜板上镀上40％的镍并引入添加剂(糖精)时，发现即使在发生应力集中的端面也没有发生剥离和裂纹。使用这种方法，我们能够通过调整添加剂的量、电流密度和成膜时间来在不改变膜厚度的情况下消除裂纹。另外，大型氢气发生器旁边还安装了压力循环疲劳测试仪（小于1 MPa）。通过在管的内部进行镀层，一边改变压力一边进行疲劳试验，可以以接近实际环境的形式调查强度。具体来说，我们改变当氢气进入镀层部分时管道内半径的周向应力，并研究膜中裂纹的位置、裂纹扩展特性以及膜对母材强度特性的影响可以调查。

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）

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：
影响因子：
0
作者：
Hiroharu Kawasaki; Tamiko OHSHIMA; Yoshihito YAGYU; Takeshi Ihara; Kazuhiko Mitsuhashi; Hiroshi Nishiguchi;Yoshiaki Suda
通讯作者：
Yoshiaki Suda

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;Kawasaki Hiroharu
通讯作者：
Kawasaki Hiroharu

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;Kawasaki Hiroharu
通讯作者：
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：
影响因子：
0
作者：
Hiroharu Kawasaki; Tamiko OHSHIMA; Yoshihito YAGYU; Takeshi Ihara; Kazuhiko Mitsuhashi; Hiroshi Nishiguchi;Yoshiaki Suda
通讯作者：
Yoshiaki Suda