水酸化ナトリウム水溶液中におけるZr,Ti,Ta,Nbの腐食挙動

Corrosion behavior of Zr, Ti, Ta and Nb in sodium hydroxide solutions

本岡 隆文; 山本 正弘 

Motooka, Takafumi; Yamamoto, Masahiro

原子力及び生体材料に適している金属材料について、水酸化ナトリウム水溶液における腐食挙動を調査し、熱力学データから予測される安定化学種との対応を検討した。試験材はジルコニウム,チタニウム,タンタルとニオブである。これらを0.16.1mol/dm水酸化ナトリウム水溶液に48時間浸漬した後、重量減量測定,X線回折分析とXPS分析を実施した。動電位分極測定を水酸化ナトリウム水溶液で実施した。腐食速度はNbTaTiZrの順序で大きかった。分極曲線では、Ti, Ta, Zrは不働態化すること、Nbは腐食が激しいことが示された。X線回折の結果、Nbはニオブ酸塩として溶解したことがわかった。XPSスペクトルは、Zr, TiはZrO, TiO、の酸化皮膜を表面に形成していることを示した。SEM写真では、試験材は均一腐食していることが示された。熱力学データから予測される安定化学種と腐食試験と表面分析結果より想定される安定化学種に異なりが見られたことから、アルカリ域での熱力学データの充実が望まれる。

Corrosion behaviors of metal applicable as nuclear energy and bio-material were investigated in sodium hydroxide solutions. Tested materials were zirconium, titanium, tantalum and niobium. They were immersed in 0.1 to 6.1mol/dm sodium hydroxide solutions for 48h, and then weight loss measurement, XRD and XPS analyses were conducted. Potentiodynamic polarization curves were obtained in some solutions. The corrosion rates were greater in the order of NbTaTiZr. Polarization curves showed that Ti, Ta and Zr passivated, however, Nb corroded. XRD patterns showed that Nb dissolved as niobate compounds. XPS spectra showed that Zr and Ti formed oxide films such as ZrO and TiO on their surface. SEM photographs indicated that uniform corrosion occurred for tested materials. There existed the differences of the stable species among the thermodynamic, corrosion test and surface analysis data. It is expected for expanding the thermodynamics data of these materials in alkali region.