高耐食アルミニウム基アモルファス合金の創製と不働態皮膜の構造・腐食機構の研究

高耐蚀铝基非晶合金的制备及钝化膜结构与腐蚀机理研究

基本信息

批准号：
08750828
负责人：
秋山英二
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

アモルファスAl-Cr-Mo合金、Al-Ti-Mg合金をDCマクネトロンスパッター装置を用いて作製し、これらの合金の腐食挙動および表面皮膜を調べた。Al-Cr合金は1M塩酸中で活性溶解するが,Moの添加によって自己不働態化し,耐食性の改善が見られた.また,Moの添加によって,孔食電位は著しく高く,あるいは,Crの過不働態域まで認められず,耐孔食性も著しく改善された.一方Al-Ti合金への少量のMgの添加は,耐孔食性の向上に有効であった。各合金試料の表面を角度分解光電子分光法を用いて分析した結果,これらの合金上に生成した不働態皮膜には,耐食金属元素であるCrあるいはTiの濃縮が見られ,これらが不働態皮膜の安定性を担うことが明らかとなった。これらの濃縮は,Al-CrおよびAl-Ti2元合金の場合には見られない。角度分解X線光電子分光法試料表面の見かけの組成の光電子取り出し角依存性を求め,深さ方向の組成の変化を,金属イオンの泳動と拡散を考慮した高濃度勾配のモデルを用いて検討し,不働態皮膜の構造を推定した.その結果,Al-Cr-Mo合金上の不働態皮膜の表面側にはCrが濃縮し,内部ではAlが濃縮していることがわかった。耐食性を担うCrの泳動の方がAlのそれより速いことが分かったが,この結果から,不働態皮膜の役割は,拡散障壁としてではなく,それ自身の溶解性の低さ,すなわち安定性によって下地合金を保護する事にあると推定された。一方Al-Ti-Mg合金上の不働態皮膜では,外方に向かってTi濃度は高くなるが,皮膜内部でもTi濃度は合金中の濃度よりも高かった。これはAlと比較してTiの泳動が遅いためと考えられた。さらに,角度分解分光測定結果から,皮膜直下の下地合金の構造の推定を行った。その結果,下地合金表面でCr, Tiが濃縮しており,深さ方向に向かって合金組成に近づく濃度勾配があることが分かった。これらの金属元素の濃縮は,Al-Cr-Mo合金の場合で約1nm,Al-Ti-Mg合金で0.3nm程度の比較的浅い範囲で見られることが明らかとなった。

采用直流麦克内控溅射装置制备了非晶Al-Cr-Mo合金和Al-Ti-Mg合金，并研究了这些合金的腐蚀行为和表面涂层。 Al-Cr合金虽然在1M盐酸中溶解活跃，但由于Mo的添加而发生自钝化，耐蚀性得到提高。此外，Mo的添加显着增加了点蚀电位，或者说增加了腐蚀电位未观察到钝化区，耐点蚀性能显着提高。另一方面，在Al-Ti合金中添加少量Mg可有效提高耐点蚀性能。使用角分辨光电子能谱分析各合金样品的表面，结果发现这些合金上形成的钝化膜富含耐腐蚀金属元素Cr或Ti。负责稳定性在 Al-Cr 和 Al-Ti 二元合金中没有发现这些富集。角分辨X射线光电子能谱测定了样品表面表观成分对光电子提取角度的依赖性，并使用考虑了迁移和迁移的高浓度梯度模型研究了深度方向成分的变化。推测了钝化膜的结构，结果发现Cr集中在Al-Cr-Mo合金的钝化膜的表面侧，Al集中在内部。结果发现，负责耐腐蚀性的Cr的迁移速度比Al的迁移速度快，但这一结果表明，钝化膜的作用不是作为扩散阻挡层，而是由于其自身的低溶解度，推测其目的是为了保护底层合金。另一方面，在Al-Ti-Mg合金的钝化膜中，Ti浓度向外侧增加，但膜内部的Ti浓度也高于合金内的浓度。这被认为是由于与Al相比Ti的迁移缓慢。此外，根据角度分辨光谱测量的结果估计了涂层正下方的底层合金的结构。结果表明，Cr和Ti富集在基体合金表面，且随合金成分向深度方向存在浓度梯度。结果表明，在Al-Cr-Mo合金的情况下，在约1nm的相对较浅的范围内观察到这些金属元素的富集，在Al-Ti-Mg合金的情况下，在约0.3nm的范围内观察到这些金属元素的富集。