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Structural analysis of corrosion product of Fe-Cr alloy film using synchrotron radiation

放射光を用いた鉄-クロム合金薄膜の腐食生成物の構造研究

山下 正人*; 小西 啓之; 高橋 正光; 水木 純一郎; 内田 仁*

Yamashita, Masato*; Konishi, Hiroyuki; Takahashi, Masamitsu; Mizuki, Junichiro; Uchida, Hitoshi*

耐候性低合金鋼のさび層は大気腐食に対して強い保護機能を有する。鉄鋼のさび層を制御するには、さびの詳細な構造及びそれと防食性との関係を知ることが重要である。特にさび層に含まれる合金元素の原子位置は直接さび層の構造と特性を制御していると考えられる。本研究ではFe-Cr合金蒸着膜を硫酸水溶液液膜下で腐食させて得られる生成物について、その局所構造を調べた。メスバウアー分光法及び放射光斜入射X線回折法の結果は、腐食生成物が$$gamma$$-FeOOHと超微細ゲーサイト($$alpha$$-FeOOH)とから成ることを示している。EXAFS実験より少なくともゲーサイト中にはFe-Cr合金からのCrが存在することがわかった。Feサイトを置換したCrがゲーサイトの結晶粒径を微細化する一方、Fe-O-OH八面対の間に侵入して存在するCrがさび層にイオン選択性を与え、保護機能を増加させていると考えられる。

A rust layer on a weathering low-alloy steel has strong protective ability for atmospheric corrosion of the steel. In order to control the rust layer on steels, it is so important to know the detailed structure of rust and relate it to the protective ability of the rust layer. Especially, the position of atoms of the alloying elements in the rust layer directly control the structure and properties of the rust layer. We tried to find the atomic arrangement of the rust layer of Fe-Cr alloy film covered with thin film of electrolyte using synchrotron radiation. Grazing incidence X-ray diffraction and M$"o$ssbauer spectra showed that the rust layer was composed of $$gamma$$-FeOOH and ultra-fine $$alpha$$-FeOOH. By examining EXAFS spectra, Cr coming from Fe-Cr alloy film would be present in the $$alpha$$-FeOOH. Some of Cr would be present between Fe-0-OH octahedron as interstitial atoms, as well as substituting Fe lattice site in the octahedron.

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