水素侵入挙動に及ぼす溶液中カチオンの影響; 量子論的考察

Effect of cations in solution on hydrogen absorption behavior; Theoretical discussion from quantum mechanics

五十嵐 誉廣  ; 大谷 恭平   ; 小松 篤史 ; 加藤 千明   

Igarashi, Takahiro; Otani, Kyohei; Komatsu, Atsushi; Kato, Chiaki

水素脆化は、腐食や溶接などによって鋼材中に吸収された水素により鋼材の強度が低下することによって引き起こされる現象である。鋼材中に侵入した水素による脆化挙動に関してこれまでに多くの研究がなされているが、その詳細なメカニズムは未だ完全に理解されていない。本研究では溶液近似第一原理計算を用いて、溶液中カチオンが鉄中への水素侵入に及ぼす影響について議論を行った。溶液中ZnイオンはFe表面との強い化学結合性があることが確認できた。Zn吸着による金属フィルム生成によってFe溶解反応が阻害され水素侵入が抑制された可能性があることがわかった。

We discussed the effect of cations in solution on hydrogen absorption into iron using First-principles calculation with solution approximation. It was confirmed that the Zn ions in solution have a strong chemical bond with the Fe atoms on surface. This leads that the formation of a metal film by Zn adsorption may have inhibited the Fe dissolution reaction and suppressed hydrogen absorption.