材料の弱点:粒界腐食とそのメカニズム
- 粒界腐食とは?物質をミクロな視点で見てみると、それは小さな結晶の集まりで出来ています。この一つ一つの結晶を結晶粒と呼び、結晶粒同士の境界部分を粒界と呼びます。粒界は、物質内部とは異なる構造や成分を持っていることがあります。このような粒界部分に腐食が集中して発生する現象を、粒界腐食と呼びます。粒界腐食は、あたかも物質を構成する結晶粒の一つ一つが浮き彫りになるように、粒界だけが選択的に侵されていくのが特徴です。そのため、腐食が進行しても外観上の変化は小さく、内部で腐食が大きく進行するまで気づかないことがあります。粒界腐食は、ステンレス鋼などの金属材料において、特に高温環境下で使用される際に問題となることがあります。例えば、原子力発電所の配管などは、高温高圧の冷却水が循環しているため、粒界腐食のリスクが高い環境と言えます。粒界腐食の発生原因は、材料の種類や使用環境によって様々ですが、主な要因としては、粒界への不純物の偏析や、高温環境下での結晶構造の変化などが挙げられます。粒界腐食を防ぐためには、材料の選択や製造方法の工夫、あるいは使用環境の制御など、様々な対策を講じる必要があります。例えば、不純物を極力含まない高純度の材料を使用したり、粒界腐食に強い成分を添加した合金を使用するなどの方法があります。