環境中の金属イオンがもたらすステンレス鋼の耐食性低下機構の解明

阐明环境中金属离子引起不锈钢耐腐蚀性能下降的机理

• 批准号: 21K14443
• 负责人: 青山 高士
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K14443/
• 关键词: ステンレス鋼; 局部腐食; 金属カチオン; 腐食防食

本研究では、環境中の金属イオンがステンレス鋼の表面に孔食起点を生成し、孔食発生を促進する機構を解明することを目的としている。これまでの研究の結果、1 mMのCuCl2を含む0.1 M NaCl中において、鋼中の不純物元素量を極限まで低減させた316EHP鋼の孔食電位は0.1 M NaCl中と比較して大きく低下したのに対し、SUS 316L鋼では大きな違いは見られないことが分かった。以上のことから、Cu2+がステンレス鋼の耐孔食性に及ぼす影響は鋼種によって異なる可能性がある。316EHP鋼は孔食起点となる介在物を含まないのに対し、SUS 316L鋼には孔食の起点となる硫化物系介在物が存在しており、Cu2+によって生じる孔食起点に優先して硫化物系介在物を起点とした孔食が生じたことが原因の一つとして考えられる。そこで、硝酸不働態処理を用いてSUS 316L表面の硫化物系介在物を除去する前処理を行った後に孔食電位測定を行い、より高い電位域においてCu2+が孔食発生に及ぼす影響を調査することを試みた。その結果、不働態処理を行った316EHP、SUS 316L両ステンレス鋼の孔食電位は、Cu2+を含まない0.1 M NaCl中と比較してCu2+を含む0.1 M NaCl中では上昇するという結果が得られた。以上の結果から、鋼表面の状態によって、溶液中のCu2+はステンレス鋼の耐孔食性を上昇させる可能性があることが分かった。

本研究的目的是阐明环境中的金属离子在不锈钢表面产生点蚀起点并促进点蚀发生的机理。先前的研究结果表明，钢中杂质元素含量极低的316EHP钢在含有1 mM CuCl2的0.1 M NaCl中的点蚀电位显着低于在0.1 M NaCl中。结果发现，SUS 316L钢没有显着差异。综上所述，Cu2+对不锈钢耐点蚀性能的影响可能因钢种的不同而不同。 316EHP 钢不含可能成为点蚀起点的夹杂物，而 SUS 316L 钢则含有可能成为点蚀起点的硫化物夹杂物，原因之一被认为是源自物理夹杂物的点蚀。因此，我们对SUS 316L表面进行了预处理，采用硝酸钝化处理去除硫化物夹杂物，然后测量点蚀电位，以研究Cu2+在较高电位范围内对点蚀发生的影响。结果发现，与不含Cu2+的0.1M NaCl相比，经过钝化处理的316EHP和SUS 316L不锈钢的点蚀电位在含有Cu2+的0.1M NaCl中增加。从以上结果可以发现，溶液中的Cu2+可以提高不锈钢的耐点蚀能力，具体取决于钢表面的状况。