ステンレス鋼の孔食について

質問

あるステンレス鋼（pitting potential:0.9V SHE）容器の中に
塩化物水溶液を入れ保持した状況で、孔食が発生するかどうか
を考えたいのですが条件はO2とH2Oの電離式、
1/2 O2 + 2 H2O + 2e- =2OH-, E= +0.4 (SHE)
しか与えられていません。

このような問題を考える場合、ネルンストの式のみで
孔食が発生するかどうかを導く事は可能なのでしょうか。
どうしても上手く導き出す事が出来ません。

また孔食について分かりやすい参考書等ありましたら
御紹介していただけると幸いです。
よろしくお願いします。

回答No.5

noname#21649 · ベストアンサー

＞孔食と粒界腐食は何の関係もありません。
そうでもないです。適当に洗って金属組織がみられるのですが.電解で意図的に穴をあけたステンとほぼかわらないのです（電解洗浄を失敗するとこうなる）。
最初はご指摘のように.表面酸化皮膜の破壊から始まるのですが.こうしょくとして成長する過程が流会腐食（日本語入力機構の誤変換です。漢字の間違いは間違えた音で覚えていた場合または日本語入力機構の誤変換です）そのものです。酢漬けをステンなべで作ると0.5ｍｍのステンの底が落ちてきた（公職が広がってタンクの底が中身を支えられなくなった）なんてことが起こります。鉄なべですと全体を少しづつ溶かして行くのですがステンは穴があき.運が悪ければ落ちてきます。細かい穴は火や蒸気を使っていれば焦げて（含たんぱく質編成）ふさがっていますから中身は出てきません。食品の場合少しぐらい穴があいて中身がもれても空気で自然乾燥して.ふさがってしまいます。
表面酸化皮膜の破壊だけならば.こうしょくに成長しません。ちょっと色が変わったくらいです。穴ができなければ公職とはよびませんから。

なお.熱処理ステンレスについての内容ですが.熱処理をすることで簡単に公職を作ることができます。その結果研究が進んでいる分野です。こちらの内容を否定しません。しかし.常温で公職や流会腐食がはっせいしないわけではないので゜す。
あまり研究されていない常温（80度以下程度）放置ステンレスの公職が存在します。私が知っている例としては.原子力発電所の冷却配管の腐食.食品用保存タンクの腐食（腐食か激しいので多くの場合プラスチックコートタンクを使ったり.プラスチック容器を使ったりしてステンレスが使われなくなりつつあります）があります。

「なべ」と書いていますが商品名が「鍋」なので鍋とかきました。蒸気内容は火で加熱しない鍋がほとんどです。加熱すれば色が変わりますからすぐにわかります。

お礼

腐食の参考書を呼んでいたところ水温60度近辺で
起きる特殊な腐食についてかかれているものが
ありました。おそらくその腐食の事ですよね？？
今回はほんとありがとうございました！！

回答No.4

titanuser

>>edogawaranpo さん
りゅうかい → 粒界 です。

孔食と粒界腐食は何の関係もありません。
粒界腐食は結晶粒界にM23C6という炭化物が析出することによって起こります。炭化物が析出するためには高温（500～700℃）に加熱する必要があります。
今回の問題では加熱することはないので粒界腐食は無視していいと思います。

孔食は「Cl-イオンなどにより不働態皮膜が破壊されて小孔状に発生する腐食」です。

実は自分は金属組織が専門で、電気化学系は専門外なのですが、この定義から考えると今回の問題は
不働態皮膜（Fe2O3？）とCl-、H+、OH-の電位、が分かればネルンストの式から解けるのではないでしょうか？
レポートでしたら腐食・防食ハンドブックに腐食電位のデータが載っていたと思うので参考にしてください。

試験（の過去問）でしたら…孔食という言葉にとらわれすぎない方がいいかもしれませんｗ
あるステンレス鋼にしたのは
pitting potential:0.9V SHE
という数値が計算しやすいから（実際SUSの３０４とか３１６に限定するとややこしい数値ですよね？）だとおもいますし、
ステンレスの腐食＝孔食
と考えてよいので、普通の腐食電位の問題と同じように考えていいと思います。

以上、長文失礼しました。

お礼

ご意見ありがとうございます！！
ハンドブック等を参考になんとか形になりました。
とりあえず普通の問題ということで
腐食電位と同じようにやってみました！

回答No.3

noname#21649

＞判断できるのでしょうか
腐食電位を超えていれば「おきる」といえますが.
超えていない場合には「わからない」となります。
隙間腐食（ご指摘のサイトでは濃淡電池と記載されていますが）のきこうが関係しています。
「皮膜」破壊を純然たる電極反応（スパークによる破壊・局部電池生成）で私は説明しましたが.ご指摘の西都市では.物理的傷で説明しているようです。

お礼

ありがとうございます！
なるほど。
もし腐食するにしても“可能性”がある
という感じですしね。

回答No.2

noname#21649

>解く方法があるのでしょうか！？
簡単です。ビーカーにステン2枚入れてポットで放置するだけ。「耐食試験」をするだけです。

＞.9V SHEを超えるか超えないかで判断
多分異なります。
隙間腐食（ステンは表面酸化膜と生地の間の隙間腐食から初期は腐食して行く）の問題を考慮していませんから。
隙間腐食の場合.沖合いからの浴槽への拡散が阻害されて.沖合いの化学組成が変化し.隙間腐食が進むという観点になります。
したがって.腐食が始まる電位が変化します。
また.たしか.ニッケル（成分疑問）リッチな生地が溶けて隙間ができ.この隙間内部で隙間腐食が激しくなります。
このときの腐食電位は.初期の隙間腐食とは異なるメカニズム（というか.沖合いの化学組成がまるっきり異なる）で進みます。

それと絶縁性皮膜（ステン表面の酸化皮膜）が腐食する場合.ネルンストの式が当てはまらない場合があります。
電圧がかかっていて.絶縁性皮膜の耐圧かせいぜい1000ｖぐらいですと.膜厚にもよりますが1ｖ程度の電位で簡単に破壊できます。
スパークが飛んで膜が一瞬で爆発するのです。この関係もあまり調べられていません。アルミの非水系ならばアルミ電解コンデンサーの絶縁皮膜の関係でよく調べられているのですが。

補足

度々お返事ありがとうございます！

実はこの問題、普通の計算問題なんです。
なので私も電位pH図などから導き出せるものかと思い
あれこれ考えたのですが、如何せん電離式が１つしか
条件として与えられていないもので、
どうしたらいいものか迷ってしまいました。
ここのHP等を参考にさせていただくと、
http://www.eccj.or.jp/qanda/he_qa/heat/n9903.html
どうやら孔食と隙間腐食のメカニズムは違うよう
なんですよね。

確かに本来腐食を考える場合、
拡散などの項目も十分に考慮する
必要があると思うのですが、
この問題を解くにあたってはそこまでは
求められてないと思うのです。

電離式一こだけで果たして孔食が起きるかどうか
を判断できるのでしょうか・・・ん～。。。

回答No.1

noname#21649

＞ネルンストの式のみで
できないことはないですが．りゅうかい別に方程式を立てる必要があります。またりゅうかい間にできた穴内の金属イオンのうどを決定する必要があります。

粒塊腐食（粒境かも．漢字疑問）だから．腐食防食あたりの宣伝の本ならば大体載っているのでは。あとは趣味で。

補足

早速お返事ありがとうございます！

実は条件として与えられているのが、上記の
pitting potentialの値と電離式が１つだけなんです。
（材質も特定の金属ではなく“あるステンレス鋼”
という漠然とした記述のみ）
なので、そこまでいろいろ条件を分けて考えるほどの
手がかかる問題とは思えないのですが…。
ネルンストの式意外からも
解く方法があるのでしょうか！？

孔食が起きる場所が変形応力が大きくかかった場所で
あったり、HAZであったりする説明文の参考書は
山ほどあったのですが実際その孔食という現象を
電離式からしっかり説明ある参考書が無く
困ってしまったんです。

恐らく、電離式から求められた数値が
0.9V SHEを超えるか超えないかで判断すれば良い
という事はなんとなく掴めるのですが・・・。