液体金属中の酸素による金属界面反応素過程に関する基礎的研究

Raman Study of Surface Reaction of Iron with Peroxide Ion in the Melts

高温の液体金属ナトリウムが大気中の酸素と反応して生成する溶融体と金属鉄との界面反応を調べる目的で、レーザーラマン分光法を用いて、過酸化ナトリウムによる金属鉄表面の腐食挙動を観察した。その結果、-および-NaFeO $_{2}$ 、Na $_{3}$ FeO $_{3}$ 、Na $_{8}$ Fe $_{2}$ O $_{7}$ 、Na $_{5}$ FeO $_{4}$ 、およびNa $_{4}$ FeO $_{3}$ のラマンスペクトルのパターンに基づいて、Na $_{2}$ O $_{2}$ がFeと接する界面系における833Kまでの腐食生成物はNa $_{5}$ FeO $_{4}$ と同定された。上記の結果がセル形状に依存せず、鉄表面全体にNa $_{5}$ FeO $_{4}$ が均一に生成していること、またNa $_{2}$ O $_{2}$ に直接接触していないはずの鉄表面でもNa $_{5}$ FeO $_{4}$ が生成する事実に基づいて、Na $_{2}$ O $_{2}$ がFeと接する界面系では、833KまでのNa $_{5}$ FeO $_{4}$ を生成する腐食の初期反応の途中において不純物のNaOHによって一旦融体を生成し、金属表面を液体状態で拡散するという腐食のメカニズムが提示された。このメカニズムは、Na $_{2}$ O $_{2}$ とFeそれぞれ粉末の均一混合物の腐食挙動についても適切に説明できることがわかった。DTA測定の結果から、573K以上でNa $_{2}$ O $_{2}$ がNa $_{2}$ OやNaOHと比べ、鉄に対して特異的に強い腐食性を有することが明らかになった。

We have investigated corrosion reaction on surface of steel with Na $_{2}$ O $_{2}$ powder using in situ Raman spectroscopy. The obtained spectra showed corrosion reaction occurs under 833 K and the corrosion product was identified as Na $_{5}$ FeO $_{4}$ . A reaction mechanism for the corrosion based on the above results was presented that the system of Fe + Na $_{2}$ O $_{2}$ produces corrosive melt under 833 K so that it spreads over the surface and the corrosion products distribute homogeneously on the surface. The corrosion reaction in homogeneous powder mixture of Fe and Na $_{2}$ O $_{2}$ has also been investigated using Raman spectroscopy with the help of XRD and DTA methods. The corrosion products were identified as the double oxides whose compositions correspond to the stoichiometric ratio of Na to Fe in the starting materials, while the products from the surface reaction of steel with Na $_{2}$ O $_{2}$ tend to have a specified composition of Na $_{5}$ FeO $_{4}$ . The difference can reasonably be explained using the mechanism presented above. It was found from the DTA measurements that Na $_{2}$ O $_{2}$ has particularly strong corrosivity for iron, in contrast to Na $_{2}$ O and NaOH.

使用言語	:	Japanese
報告書番号	:	JNC TN9400 2005-005
ページ数	:	33 Pages
発行年月	:	2005/03
特許データ	:
PDF	:	JNC-TN9400-2005-005.pdf:1.25MB
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キーワード	:	no keyword
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