光触媒を第二相とする省資源型高耐食ステンレス鋼の創製とナノレベル電気化学反応解析

以光触媒为第二相的资源节约型高耐腐蚀不锈钢的创制及纳米级电化学反应分析

• 批准号: 22H00254
• 负责人: 武藤 泉
• 金额: $ 27.37万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00254/
• 关键词: 腐食防食; 耐食合金; ステンレス鋼; 光触媒; 硫化物系介在物; 触媒; 耐孔食性; マイクロ電気化学

省資源型高耐食ステンレス鋼を創製するための新しい学理構築と、それを可能とする「ナノレベル電気化学反応解析」の確立を目的とし、その第一ステップとして、その場観察機能付きナノスケール電気化学解析システムを開発し、第二相の防食機能を解析する際の有用性を確認した。具体的には、スーパー二相ステンレス鋼の時効材の耐孔食性が溶体化材に比較して低い理由が、σ相の周囲にCrとMo量が低い新たな相が形成されることに加え、その部分に硫化物系介在物が存在するためであることを見出した。また、SUS304ステンレス鋼の孔食発生電位が高温ほど低下する理由が、孔食の起点となる硫化物系介在物の溶解電位が、温度の上昇に伴って低下することと、介在物の溶解に伴い鋼と介在物の境界部に閉塞された形状が形成された場合に、高温ほど局部的な活性溶解が起こりやすいためであることが分かった。さらに、開発したシステムは、Al合金の金属間化合物のように、アルカリ性から酸性までの広い範囲で表面のpHが変化する現象に対しても、腐食機構を的確に把握できることを確認した。以上は、いずれも今までのマクロスケールの計測では見出すことができない新知見であり、S酸化光触媒相を設計するための有用な知見である。次いで、S酸化光触媒相を内包するステンレス鋼の作製の予備検討を広範囲に行った。ステンレス鋼に知見を生かすため、Al合金やMg合金に対しても研究を展開した。その結果、溶解・鋳造プロセズでは、母相に固溶してしまう相を、第二相として含むステンレス鋼を放電プラズマ焼結で作製する手順を確立した。

With the aim of establishing new theories for creating resource-saving, highly corrosion-resistant stainless steels and establishing "nano-level electrochemical reaction analysis" that enables this, the first step was to develop a nano-scale electrochemical analysis system with in-situ observation function, and to confirm its usefulness in analyzing the corrosion-resistant function of the second phase.具体而言，已经发现，与溶液材料相比，超级双链不锈钢的老化材料具有较低的蚀腐蚀性耐药性，是，除了形成在σ相周围低Cr和Mo量的新相位，基于硫化物的夹杂物在该部分中还存在。还发现，在较高温度下，SUS304不锈钢在SUS304不锈钢中产生腐蚀的潜力的原因是，基于硫化物的纳入的溶解潜力（这是蚀腐蚀的起点，随着温度的升高而降低，并且在较高的温度下，由于较高的范围而导致的定位可能会在较高的范围内降低，这是在范围内的限制，这是在纳入范围之间的散布，这是在包含的范围内的定位。此外，已经确认，即使表面的pH在从碱性到酸性的较大范围内变化时，开发的系统也可以准确掌握腐蚀机制，例如AL合金的金属间化合物。以上所有内容都是无法通过以前的宏观测量结果找到的新发现，并且是设计S氧化光催化相的有用发现。接下来，在对含有S氧化的光催化相的不锈钢制造的广泛初步研究中进行了初步检查。为了利用不锈钢知识，我们还对AL和MG合金进行了研究。结果，在熔化和铸造过程中，建立了制造不锈钢的过程，该钢包含一个相位，该相通过排放等离子体烧结而在基质中牢固地溶解在基质中，作为第二阶段。

项目成果

Chemical Conversion Treatment of AA5083 Aluminum Alloy and AISI 1045 Carbon Steel under Galvanically Coupled Condition in Na₂MoO₄: Effect of pH on Corrosion Resistance

AA5083铝合金和AISI 1045碳钢在Na₂MoO₄中电耦合条件下的化学转化处理：pH值对耐腐蚀性能的影响

• DOI: 10.2320/matertrans.mt-m2022163
• 发表时间: 2023
• 期刊: MATERIALS TRANSACTIONS
• 影响因子: 1.2
• 作者: Kosaba Takumi;Muto Izumi;Nishimoto Masashi;Sugawara Yu
• 通讯作者: Sugawara Yu

Micro-electrochemical insights into pit initiation site on aged UNS S32750 super duplex stainless steel

• DOI: 10.1038/s41529-023-00335-8
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: npj Materials Degradation
• 影响因子: 5.1
• 作者: Shuichiro Amatsuka;M. Nishimoto;I. Muto;Makoto Kawamori;Yuya Takara;Y. Sugawara

Micro-Electrochemical Aspects of the Effects of Temperature on Pit Initiation at MnS Inclusion in Type 304 Stainless Steel

温度对 304 型不锈钢中 MnS 夹杂物点蚀萌生影响的微电化学方面

• DOI: 10.1149/1945-7111/ac9d6c
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society
• 影响因子: 3.9
• 作者: Takayama Riku;Nishimoto Masashi;Muto Izumi;Sugawara Yu
• 通讯作者: Sugawara Yu

Change in Oxygen Reduction Reactivity of Intermetallics: A Mechanism of the Difference in Trenching around Al-Fe and Al-Fe-Si Particles on AA1050 in NaCl

• DOI: 10.1149/1945-7111/acb6ba
• 发表时间: 2023-02-01
• 期刊: JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 3.9
• 作者: Kakinuma, Hiroshi;Muto, Izumi;Hara, Nobuyoshi
• 通讯作者: Hara, Nobuyoshi

USTB(中国)

北京科技大学（中国）