(57)【要約】【課題】水素吸収触媒を添加したアルカリ水溶液を用いた鋼材に対する水素吸蔵において、ｐＨ低下が抑制できるようにする。【解決手段】ステップＳ１０１で、チオシアン酸ナトリウムまたはチオシアン酸カリウムより選択された水素吸収触媒が添加されたアルカリ水溶液に、対象とする鋼材を浸漬する。次に、ステップＳ１０２で、アルカリ水溶液に浸漬している鋼材に負の電位を印加する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チオシアン酸ナトリウムまたはチオシアン酸カリウムより選択された水素吸収触媒が添加されたアルカリ水溶液に、鋼材を浸漬する第１ステップと、
アルカリ水溶液に浸漬している前記鋼材に負の電位を印加する第２ステップと
を備えることを特徴とする水素吸蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材に水素を吸蔵（吸収）させる水素吸蔵方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼材はある使用環境において水素を含むと延性が失われ、強度が著しく低下することが知られている（非特許文献１参照）。この現象は、水素脆化と呼ばれている。このような水素脆化の調査では、鋼材に水素を吸蔵（吸収）させ、水素を吸収した鋼材の強度変化を測定する。このため、水素脆化の調査では、鋼材に水素を吸収させる方法が重要となる。例えば、鋼材の水素脆化感受性を評価するため、酸性溶液を用い、さらに触媒としてチオシアン酸アンモニウムを水溶液に添加して、鋼材中に水素を吸収させる実験が行われている（非特許文献２参照）。
【０００３】
また、近年、アルカリ環境中においても鋼材の水素脆化が生じていることが判明している。この場合、アルカリ性の水溶液中を用い、電気化学的な手法を用いて水素を鋼材に吸収させて水素脆化の実験を実施している。なお、鋼材中に吸収される水素量は、ｐＨに影響することが知られている（非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】南雲道彦、「鋼の力学的挙動に及ぼす水素の影響」、鉄と鋼、Vol.90、No.10、p766-775、２００４年。
【非特許文献２】秋山英二、「大気腐食と高強度鋼の遅れ破壊」、材料と環境、60,184-189、２０１１年。
【非特許文献３】田路勇樹、高木周作、吉野正崇、長谷川浩平、田中靖、「高強度薄鋼板の耐水素脆化特性評価法」、鉄と鋼、Vol.95、No.12、p887-894、２００９年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アルカリ性水溶液中において電気化学的に水素を吸収させる場合に、次に示すような問題が確認された。前述したように鋼材に対して水素を吸収させる場合、水素の吸収を促進させるために、チオシアン酸アンモニウムが水素吸収触媒として添加されている。水素吸収触媒を用いることで、水素ガスの発生が抑制され、水素の吸収が促進される。しかしながら、アルカリ性水溶液にチオシアン酸アンモニウムを添加して用いると、ｐＨが著しく低下する現象が確認された。印加する電位の値次第では、アルカリ性であった水溶液のｐＨが、１程度にもなる。このようなｐＨの低下は、実験（測定）の環境を、アルカリ環境から酸性環境に変化させてしまうだけでなく、水素吸収量にも影響を与え、アルカリ環境における水素脆化の実験が正確にできないという問題を発生させる。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、水素吸収触媒を添加したアルカリ水溶液を用いた鋼材に対する水素吸蔵において、ｐＨ低下が抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水素吸蔵方法は、チオシアン酸ナトリウムまたはチオシアン酸カリウムより選択された水素吸収触媒が添加されたアルカリ水溶液に、鋼材を浸漬する第１ステップと、アルカリ水溶液に浸漬している鋼材に負の電位を印加する第２ステップとを備える。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したことにより、本発明によれば、水素吸収触媒を添加したアルカリ水溶液を用いた鋼材に対する水素吸蔵において、ｐＨ低下が抑制できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における水素吸蔵方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図２は、電気化学的方法により鋼材に対して水素を侵入させる装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における水素吸蔵方法を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１０１で、チオシアン酸ナトリウムまたはチオシアン酸カリウムより選択された水素吸収触媒が添加されたアルカリ水溶液に、対象とする鋼材を浸漬する（第１ステップ）。ｐＨ１３程度のアルカリ水溶液にチオシアン酸ナトリウムを水素吸収触媒として添加し、この水溶液に対象とする鋼材を浸漬すればよい。アルカリ水溶液は、例えば、水酸化カルシウムの水溶液であればよい。
【００１１】
次に、ステップＳ１０２で、アルカリ水溶液に浸漬している鋼材に、負の電位を印加する。このように、チオシアン酸ナトリウムまたはチオシアン酸カリウムより選択された水素吸収触媒が添加されたアルカリ水溶液中で、鋼材に対して負電位を印加することで、水素が鋼材中に吸蔵（吸収）されるようになる。なお、このようにアルカリ水溶液を用いた条件では、酸などの腐食液の場合とは異なり、鋼材表面の化学組成が変化することがなく、浸漬を継続しても水素吸蔵量が低下することがない。
【００１２】
また、実施の形態では、水素吸収触媒としてチオシアン酸ナトリウムを添加しているので、ｐＨの低下が抑制でき、アルカリの状態が維持できる。このため、アルカリ環境における鋼材の耐水素脆化特性評価試験が、再現性よく高い信頼性で行えるようになる。なお、よく知られているように、アルカリ水溶液中に、単に鋼材を浸漬させても水素は吸収されない。これに対し、アルカリ水溶液中で鋼材の電極電位を負電位にすると、水素が吸収されるようになる。
【００１３】
［実施例］
以下、実施例を用いてより詳細に説明する。まず、対象とする鋼材に水素を吸収させるための装置について、図２を用いて説明する。図２は、電気化学的方法により鋼材に水素を吸収させる装置の構成を示す構成図である。
【００１４】
この装置は、容器２０１に収容したアルカリ性水溶液２０２と、ポテンショスタット２０３とを備える。ポテンショスタット２０３には、作用極配線２０４，対極配線２０５，参照極配線２０６が接続している。対極配線２０５には対極２０７が接続し、参照極配線２０６には参照極２０８が接続している。また、作用極配線２０４には、対象となる鋼材の試料片２１１が接続される。これら接続されている試料片２１１，対極２０７，参照極２０８は、アルカリ性水溶液２０２に浸漬されて用いられる。
【００１５】
本実施例では、まず、鋼材として高強度鋼（Ｆｅ−０．２５％Ｓｉ）の鋼棒（直径９ｍｍ）を用いた。この鋼棒より試験片２１１を作製した。試験片２１１は、実験対象領域として長さ１５ｍｍの領域を露出させ、他の領域は、エポキシ樹脂からなる保護膜で被覆し、実験対象領域のみがアルカリ性水溶液２０２に接触する状態とした。
【００１６】
また、対極２０７は白金電極とし、参照極２０８は、銀塩化銀電極とした。また、アルカリ性水溶液２０２は、０．１ＭのＮａＯＨ水溶液から構成し、ここに１％のチオシアン酸ナトリウムを水素吸収触媒として添加している。なお、比較として、０．１ＭのＮａＯＨ水溶液に、１％の１％チオシアン酸アンモニウムを添加したアルカリ性水溶液（比較溶液）を用意した。
【００１７】
また、水素の吸収においては、ポテンショスタット２０３を適宜に設定し、試験片２１１の電極電位を−１２００ｍＶ（ｖｓ．ＳＳＥ）とした。この状態を１週間保持し、この間、市販されているｐＨメーターで、アルカリ性水溶液２０２のｐＨを測定した。また、同様にすることで、比較溶液のｐＨも測定した。この結果、比較溶液では、ｐＨが９．３０から１．２８に低下し、初期にはアルカリ性であった状態が、強酸性に変化した。
【００１８】
これに対し、アルカリ性水溶液２０２は、ｐＨ１２．１４からｐＨ９．６３に変化した。このように、チオシアン酸ナトリウムを水素吸収触媒として添加したアルカリ性水溶液２０２は、上述した電位の印加を継続しても、アルカリ性が保たれていた。
【００１９】
以上に説明したように、本発明によれば、チオシアン酸ナトリウムまたはチオシアン酸カリウムを水素吸収触媒として用いるようにしたので、水素吸収触媒を添加したアルカリ水溶液を用いた鋼材に対する水素吸蔵において、ｐＨ低下が抑制できるようになる。本発明によれば、アルカリ性を保った状態で電気化学的に、鋼材に対して水素を吸収させることが可能になる。また、長時間にわたって電気化学的な水素吸収を継続しても溶液のアルカリ性を維持することが可能となり、コンクリート中などのアルカリ性の環境における鋼材の水素吸収、水素脆化の挙動などを、より正確に評価することが可能となる。
【００２０】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００２１】
２０１…容器、２０２…アルカリ性水溶液、２０３…ポテンショスタット、２０４…作用極配線、２０５…対極配線、２０６…参照極配線、２０７…対極、２０８…参照極、２１１…試料片。
【図１】
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【図２】
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