X-ray absorption fine structure spectra of rust layers on Fe-based binary alloys exposed to Cl-rich environment

塩化物環境に暴露した鉄基二元合金さび層のXAFSスペクトル

小西 啓之; 山下 正人*; 内田 仁*; 水木 純一郎

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

耐候性鋼保護性さび層の構造的特徴と合金元素及び塩化物イオンとの関係を明らかにするために、塩化物環境下で大気暴露した純鉄、Fe-Cr及びFe-Ni合金の表面さび層のXANESを放射光を用いて測定した。Cl K吸収端XANES測定からこれらのさび層がアカガネアイト以外の塩化物を含むことがわかったが、その塩化物の特定には至っていない。Fe K吸収端XANES測定からこれらのさび層がゲーサイト,アカガネアイト,レピドクロサイト及びマグネタイトを主成分とすることがわかった。特にFe-Ni合金のさび層中のアカガネアイトの成分比はFe-Cr合金と比べて相対的に多い。またFe-Cr合金さび層のCr K吸収端XANESスペクトルはCr添加量に依存してわずかに変化するが、Fe-Ni合金さび層のNi K吸収端XANESにはそのような傾向は見られず、Ni添加量のある範囲においてNi周辺の局所構造は変化しないことがわかる。

XANES measurements of rust layers formed on Fe, Fe-Cr alloys and Fe-Ni alloys exposed to a Cl-rich atmosphere have been performed using synchrotron radiation in order to clarify the relation between the structural properties of the rust layer on weathering steel and anticorrosive alloying elements and/or chloride ions. The XANES spectra around Cl K-edge revealed that the rust layer on the Fe-based binary alloys contains unidentified chloride in addition to akaganiteite. The Fe K-edge XANES results indicated that the rust layers are composed mainly of well-known iron oxides, goethite, akaganite, lepidocrocite and magnetite. In particular, the mole ratio of akaganite in the rust layers on the Fe-Ni alloys is relatively higher than that of the Fe-Cr alloys. The Cr K-edge XANES spectra of the rust layers on the Fe-Cr alloys depends on the Cr alloy content. Therefore, the local structure of Cr in the rust layer is variable with the Cr density. In contrast, the Ni K-edge XANES results show that the local structure of Ni in the rust layer are unique in a certain Ni content range.