流体力学計算に基づく高感度溶液分析法の次世代金属材料腐食反応精密解析への適用

基于流体动力学计算的高灵敏度溶液分析方法在新一代金属材料腐蚀反应精密分析中的应用

基本信息

批准号：
22KJ0014
负责人：
藤村諒大
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0014/
关键词：
金属腐食溶液分析数値計算鉄鋼材料電気化学腐食防食

项目摘要

昨年度構築したその場電気化学-ICP-OES溶液分析系の電極反応解析に対する有用性を示すために、銅を電極に用いた際の腐食抑制効果について定量した。銅に対して腐食抑制効果を示すベンゾトリアゾールを含む塩酸水溶液を一時的にフローすると銅の反応量よりも溶解量の方が少なくなることを見出した。これより銅の酸化生成物の一部がベンゾトリアゾールと複合体を形成して電極表面に残留することを明らかにし、複合体の生成量はベンゾトリアゾール濃度に依存することを定量することに成功した。昨年度得られたその場電気化学-ICP-OES溶液分析系の時間応答感度に関する研究成果と合わせて、本研究を学術論文にまとめた。開発した本測定系を鉄鋼材料の電極反応のメカニズム解析に適用して、硫酸水溶液中で溶解する元素濃度の過渡分析を実施し、材料表面/水溶液界面の材料元素ごとの物質収支を定量した。材料中に含まれるAl量が増加すると、材料の腐食反応量は減少して母材である鉄成分の溶解量が少なくなることがわかった。不働態皮膜が形成する前段階には酸化生成物が材料表面に濃縮しており、その後の不働態皮膜の形成過程を支配していることを示唆した。不働態皮膜が形成する際には材料成分に対する鉄成分が瞬間的に増加しており、材料表面の物質輸送過程が鉄成分に支配されることを見出した。鉄鋼材料表面の深さ方向に対する元素組成について測定すると、Al種が電極表面に濃縮していることがわかった。これより材料に添加されたAlは材料表面で酸化物を形成することで鉄鋼材料の腐食反応を抑制する効果があることを示した。

为了证明去年用于电极反应分析的原位电化学 - ICP-OES溶液分析系统的有用性，当将铜用作电极定量时，腐蚀抑制效果。发现与含有苯并二唑的盐酸水溶液相比，与铜水溶液相比，溶解度减少了，含有苯并二唑的溶液暂时流动抑制对铜的腐蚀作用。这表明铜氧化产物的一部分与苯并三唑形成了复合物，并保留在电极表面上，并量化了形成的复合物的量取决于苯唑三亚唑的浓度。这项研究与研究结果有关，该研究与去年获得的原位电化学 - ICP-OES解决方案分析系统的时间响应敏感性结合在一起。将此开发的测量系统应用于钢材材料电极反应的机理分析，并对溶解在水性硫酸水溶液中的元素的浓度进行了瞬时分析，并量化了材料表面/水溶液溶液界面的每个材料元素的材料平衡。已经发现，随着材料中含有的Al量增加，材料的腐蚀反应量减少，从而导致铁成分的溶解较小，即基本材料。有人提出，在形成被动涂层之前，氧化产物集中在阶段的材料表面上，并控制形成被动涂层的后续过程。已经发现，当形成被动涂层时，材料成分的铁成分即时增加，并且材料表面上的材料传输过程由铁成分控制。当测量钢材材料表面的深度方向的元素组成时，发现Al物种集中在电极表面上。这表明将Al添加到材料中的作用是通过在材料表面形成氧化物来抑制钢材材料的腐蚀反应。