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ステンレス鋼不動態被膜の濡れ性
- ステンレス鋼不動態被膜の濡れ性について疑問があります。
- ピカサスで磨いた後の撥水性は不動態被膜の特性ではなく、他の成分によるものではないかと考えられます。
- 文献によると、SUS304の表面は濡れ性が良いとされていますが、実際には洗剤で洗うと濡れることがあります。不動態被膜が撥水性である事例や根拠があれば教えてください。
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ステンレスの亀裂部分は、“不動態被膜”が形成されずに錆びますか？ 亀裂部分にも“不動態被膜”が形成されて、錆びないんですよね。 そしたら、鉄鋼とステンレスに微小の亀裂が入り、鉄鋼はギリギリ毛細管現象で、 液が浸透し確認できた。 ステンレスは、“不動態被膜”形成の関係で、ギリギリ毛細管現象が抑えられる圧力になりで、 液の浸透が阻害された。 これも、浸透（親水）性と撥水性の攻防の一つ。 非常にニッチな条件下での現象ですが、非常にニッチな条件下であるか否かの確認は必要で あると捉えてください。 直ぐに、オール OR ナッシング にしてしまう感がありあり。 だから、“質問(1)回答は「通常の鉄鋼の亀裂にはPT探傷液が浸透するが、ステンレス鋼の 亀裂には浸透しない」ということに一般化されますが、それでよろしいでしょうか。” となってしまう。 “亀裂内表面にも被膜ができている”からその作用（皮膜生成の圧力上昇、一体化になる範囲 での微細亀裂条件、等々）が、常にニッチな条件下です。 比較的大きく、亀裂幅が“不動態被膜”厚以上であれば、前述の条件には当てはまらないので、 “質問(1)回答は「通常の鉄鋼の亀裂にはPT探傷液が浸透するが、ステンレス鋼の亀裂には 浸透しない」ということに一般化”されないということになりますね。 ステンレス容器の涙漏れ確認で、似た事例があり、 ? 微小亀裂が開く圧力をかけて確認した ? エッチング材を使用して、容器内面と亀裂をエッチングしてから確認した 実績があり、特にSUSの“不動態被膜”は厄介なものだと認識しています。 厄介な問題の解決は、常識で考えから解決できないことが多い。 発明やノーベル賞の内容にも、失敗からの発明や、発想の転換(ある物をピュアにすれば するほど効率が上がるデータがあり、それを極限まで追求したが、それでは特定の不純物が 何パーセントまでなら性能はあまり落ちないかを確認したら、ある不純物が少し入った方が、 ピュアものより性能が向上し、製作方法が簡単になり、低コスト化した事例) の遊び心がないと解決できない事もあります。 小生は、その立場でアドバイスや補足をしております。 悪しからず。 真価の程は確かでないが、実際にあったことを記載したまでです。 悪しからず。 タンクの“涙漏れ”微小亀裂確認に手間取っていた同僚に、思いつき又は推論ですが、 同僚のアドバイスで、微小亀裂場所の確認と、スライス断面を取ることができ、 対策等のアクションを起こすことができたのも、また事実です。 また、貴殿とは立ち位置が異なるアドバイザーとして人生を歩んできたと考えます。 金属学だけ深くでもありませんし、似た事例だったので、アドバイスをしました。 悪しからず。
補足
不動態被膜は短時間で再生されるため、亀裂内表面にも被膜ができていると考えられます。 質問(1)回答は「通常の鉄鋼の亀裂にはPT探傷液が浸透するが、ステンレス鋼の亀裂には浸透しない」ということに一般化されますが、それでよろしいでしょうか。 質問(2)「非常にニッチな条件」とはどんな条件のことを言っているのでしょうか。 条件によりステンレス鋼の亀裂に浸透する場合としない場合があるということですね。 浸透する場合として唯一示されている具体例が「亀裂幅が不動態被膜厚以上の場合」でした。 質問(3)当初の「バブルチェック後のＰＴ」の回答(5)にあるように被膜厚は数ナノメートルですが、それでも「被膜厚以上の場合」でいいですか。 質問(4)「バブルチェック後のＰＴ」の回答には無かった新しい説として、「鉄鋼(非ステンレス鋼と解釈しました)の亀裂には浸透しても、ステンレス鋼の亀裂には浸透しない場合がある」としています。 と言うことは「鉄鋼の濡れ性はステンレス鋼の濡れ性よりも高い」という事になりますが、この事例、根拠はなんでしょうか。 またこの説は一般化してもいいのですか。それとも場合により異なりますか。 質問に答える知識も、答えるための情報を探す能力も無いということですね。 「知識の裏付けのない知恵」とは、ただの思い付きであって、本当の知恵ではありません。 好奇心から寄せられた質問には思い付きで答えても問題ないでしょうが、業務の問題点を何とか解決したいとする若手の質問に対して、裏付けの無い思い付きを、あたかも確立した知見のごとく答えて、若手はどうやって社内説明するのでしょうか。「ネットで入手した情報です」で通るわけがありません。若手にとっては必要なのは説得力のある説明なのです。小生は常にそのように考えて回答しています。 最後の判り切った御託など、何の役にも立ちません。 色々と苦言を呈しましたが、決して「知識が無い者は口出しするな」などと言うつもりはありません。知識は膨大であり、全てを知っている人などいません。 問題解決するためには「仮説」が不可欠です。ただ金属学には膨大な蓄積があります。過去の知見(常識)と異なる仮説を提案する場合は、それなりの言い方が必要です。過去の蓄積知見を知らない初心者・若手に、あたかもそれが過去の知見であるかの誤解を与えてはいけません。それだけは忘れずに、回答を続けて欲しいものです。 質問者とは異なる視点で、問題の解決方法をアドバイスすることも重要なことです。これを「知恵」と言うならば、その通りでしょう。 小生は本サイトの技術レベルが高まることを切に望んでいます。ヤフー知恵袋とはレベルが違うと言わせたいものです。 ステンレス鋼のPTで質問と同様の現象を経験していたことは判りました。 しかし「実際にあったことを記載したまで」なのでしょうか。 「実際のあったこと」と、その対策を取る過程で考えた「仮説」は別物です。 例えば、 「バブル液はSUS304のうすい酸化皮膜 (不動態皮膜)を除去する」 「酸化皮膜 (不動態皮膜)は撥水性 」 「不動態被膜の厚さよりも幅の広い亀裂には浸透液は浸透する」 「ステンレス鋼の亀裂は鉄鋼の亀裂よりも浸透液が浸透しにくい」 これらは仮説だったはずです。それが正しいかどうかの確認実験、もしくは文献調査をしたのですか。 「うすい酸化皮膜 (不動態皮膜)の特性だけが原因と推測」 これだけは推測(仮説)としていますが、他は全て事実であるような表現をしていました。 問題を解決するためには仮説が不可欠です。それが正しいかどうか、どの仮説が正しいのかを確かめるのが技術者の仕事です。 そのためにも実際に起こった事実や正しいと確認された事項と、仮説段階の事項は厳密に区別しなければなりません。 まだ仮説に過ぎないことを、正しいと確認されているような言い方はするべきではありません。「悪しからず」で済む問題ではありません。それを続けていると信用されなくなります。それはどんな分野の技術屋にも共通のはずです。
誰からも回答が付きそうにないので：専門家の黒猫さんには畏れ多いだろうし ＞「SUS304の表面は不動態被膜のために撥水性である」との説 ・・・私も驚かされました。私は嘘だろうと思っていますけど分かりません。 ＞不動態被膜が撥水性である事例、根拠を御存知でしたら教えて下さい ・・・随分と探し回りましたが、どうもそのような情報は見つけられません。 ＞ステンレスシンク・・・シンクは沈むという意味から流し台と言う意味の様子 ちなみにシンカーは野球の変化球の種類であるから覚えやすい。 横道失礼。 ＞撥水性の原因は、不動態被膜そのものの特性ではなく、ピカサスに含まれている何らかの成分にあると考えるべき ・・・私もその意見に同意する。酸洗い直後のステンレス面は濡れています。 私も、ステンレスの不働態皮膜や、超撥水性、防水性についてネットで調べて みました。「窒素吸収処理ステンレス鋼の開発」は貴殿が好みそうな文献だ。 何れもネット上にあったものなので、その信頼性については疑って掛るべき。 ↓は、タコ足とはならぬが、6個なので、差し詰め「昆虫足」なので可愛い。 SUS347J4Lでは無くてSUS329J4Lの間違いでした。ミスタイプしたようです。 文献(C)「ステンレス鋼」を拝見しました。これからも塩素系でも腐食に強いの は、Crの含有量が高いからだと分かるが、SUS329J4は24～26%もあるのですね↓ http://www.sanyo-steel.co.jp/technology/images/pdf/16/16_11.pdf 戻って、本題の不動態膜が親水性は何となく、くっつき易そうだなと思う位に しか分かりません。ただ亜鉛メッキ等と同じように既に酸化を終えているから Fe部分が侵され難いというのは良く理解できます。溶接による"焼け"による、 Cr炭化物生成によりCr濃度減少から錆びやすくなるのも理解し易いですねぇ。 このことからも以前、話題になった溶接焼けをステンワイヤーブラシで磨くと いう行為がCr炭化物を内部にまで喰い込ませ孔食を進ませるようなことになり 、やはり酸洗いが現在のところは最善なのだろうかっと思っている次第です。 正式名：水和オキシ水酸化クロム(CrOx(OH)2-x・nH2O)主体の不働態皮膜らしい
お礼
引用して頂いたベルテクノのサイトの「不動態被膜図」が注目しました。 実はこれに近い図が、質問に書いた回答(4)の7つの引用URLの中の最初の2つの中の「不動態膜の正体は?」に掲載されていました。ただこちらの図には、今回の図にある表面への水吸着は書かれていません。 この図では不動態膜表面に酸素原子が並んでいます。引用した回答者はどう思ったのかは判りませんが、小生は直観的にはこの表面は親水性ではないかと感じていました(化学は専門外です)。 今回の図では不動態膜表面に水分子が吸着しています。不動態被膜が親水性であることを示しています。 文献(C)「ステンレス鋼」 https://www.jstage.jst.go.jp/article/jilm1951/37/9/37_9_624/_pdf の2章図1にも不動態膜の構造が示されており、膜の内部あるいは表面(不動態化電位による)に水分子が存在しています。 不動態膜が親水性であることは確実です。
補足
「水に対する濡れ性と塗料・接着剤やはんだに対する濡れ性は別物でしょうか」 ここで議論していることは水に対する濡れ性です。しかし「鉄鋼の濡れ性」で検索するとハンダのような溶融金属に対する濡れ性が多く出てきます。 濡れ現象に関しては専門ではないのですが、表面エネルギーが関与するということでは共通点があるのでしょうが、ハンダの場合は温度や反応現象が大きく影響するので、小生は水に対する濡れ性とは別物と考えています。 塗料や接着剤でも水溶性ならば水に対する濡れ性と共通点があるのでしょうが、有機系ではことなるのかなと思います。