ESM-RISM法を用いた種々の腐食環境における耐食元素W、Moの防食作用機構の検証

摘要

Wは、大気腐食環境などにおいて低合金鋼の耐食性を向上させる元素として報告されている。Wによる耐食性の向上は、主に地鉄近傍における難溶性化合物の形成と、鉄錆中に存在するWO_4~（2-）イオンによる錆層へのカチオン選択透過性付与による腐食性アニオン（Cl~-イオン等）の透過抑制効果と考えられている。後者のWO_4~（2-）イオンによる防食作用機構は、物理解析及び熱力学計算に基づいた錆中Wの状態解析と、電気化学測定により導出された推定に留まっていた。しかしながら、近年、液体の統計力学理論と第一原理計算を組み合わせたESM（Effective Screening Medium）-RISM（Reference Interaction Site Model）法を用いた解析により、塩水環境においてWO_4~（2-）が錆（Fe_3O_4）表面に吸着すること、および錆表面からアニオン（Cl~-）が排斥されることが計算科学的に検証され、本防食作用機構の妥当性が示された。一方、低合金鋼の防食設計の観点からは、W以外の元素、例えばWと同様にカチオン選択透過性を有すると考えられるMoや、異なる腐食環境でのカチオン選択性について幅広いさび種を対象に検証を進めることが重要である。