JPH09324253A - 構造材の防食方法及び防食に使用される材料 - Google Patents
構造材の防食方法及び防食に使用される材料Info
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- JPH09324253A JPH09324253A JP8141997A JP14199796A JPH09324253A JP H09324253 A JPH09324253 A JP H09324253A JP 8141997 A JP8141997 A JP 8141997A JP 14199796 A JP14199796 A JP 14199796A JP H09324253 A JPH09324253 A JP H09324253A
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造材の形状，材質や取付姿勢に左右される
ことなく防食処理を施すとともに、構造材の設置環境に
制限されずに、半導体特性の経年変化の発生を抑制す
る。 【解決手段】 ＴｉＯ2 にＮｂ等の５価の元素を望まし
くは０．０１〜０．２重量％添加したものを溶射材と
し、プラズマ溶射法や大気圧プラズマスプレー法によ
り、構造材の表面に溶射して成膜し、構造材の防食性を
向上させる。
ことなく防食処理を施すとともに、構造材の設置環境に
制限されずに、半導体特性の経年変化の発生を抑制す
る。 【解決手段】 ＴｉＯ2 にＮｂ等の５価の元素を望まし
くは０．０１〜０．２重量％添加したものを溶射材と
し、プラズマ溶射法や大気圧プラズマスプレー法によ
り、構造材の表面に溶射して成膜し、構造材の防食性を
向上させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉構造材及び
その防食方法に係り、特に構造材に対して、光電極反応
を利用して防食を行なう技術に関するものである。
その防食方法に係り、特に構造材に対して、光電極反応
を利用して防食を行なう技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水を冷却材としている軽水炉では、炉心
を囲んでいる原子炉圧力容器の内部構造物の大部分が、
高温状態の原子炉冷却水中に配されるため、構成材料の
品質管理について格別な配慮が必要である。
を囲んでいる原子炉圧力容器の内部構造物の大部分が、
高温状態の原子炉冷却水中に配されるため、構成材料の
品質管理について格別な配慮が必要である。
【０００３】原子炉構造材の防食に関連する技術とし
て、特開平０７−０１２０５６号公報「原子炉構造材及
びその防食方法」が提案されている。該技術では、放射
光の照射雰囲気に晒される構造材の表面に、チタン酸化
物半導体層を一体に配する技術を適用し、還元雰囲気中
で構造材の表面にチタン酸化物の粉末溶射を行なうこと
により、酸素欠損構造を有するチタン酸化物半導体層を
一体に形成するようにしている。
て、特開平０７−０１２０５６号公報「原子炉構造材及
びその防食方法」が提案されている。該技術では、放射
光の照射雰囲気に晒される構造材の表面に、チタン酸化
物半導体層を一体に配する技術を適用し、還元雰囲気中
で構造材の表面にチタン酸化物の粉末溶射を行なうこと
により、酸素欠損構造を有するチタン酸化物半導体層を
一体に形成するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、原子炉の内部
構造物の全域あるいは一般の構造物に対して防食性を高
める場合には、構造材に対するチタン酸化物半導体層の
形成技術を確保することや、特殊性を持たない通常の作
業雰囲気で、効率よく対策作業を実施し得るものである
ことが望ましい。
構造物の全域あるいは一般の構造物に対して防食性を高
める場合には、構造材に対するチタン酸化物半導体層の
形成技術を確保することや、特殊性を持たない通常の作
業雰囲気で、効率よく対策作業を実施し得るものである
ことが望ましい。
【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成するものである。 構造材の形状，材質や取付姿勢に左右されることなく
防食処理を施すこと。 構造材の設置環境に制限されずに、半導体特性の経年
変化の発生を抑制すること。
ので、以下の目的を達成するものである。 構造材の形状，材質や取付姿勢に左右されることなく
防食処理を施すこと。 構造材の設置環境に制限されずに、半導体特性の経年
変化の発生を抑制すること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】構造材の防食性を向上さ
せる手段として、ＴｉＯ2 にＮｂ等の５価の元素を望ま
しくは０．０１〜０．２重量％添加したものを溶射材と
し、プラズマ溶射法や大気圧プラズマスプレー法によ
り、構造材の表面に溶射して成膜する。構造材が金属で
ある場合は、ステンレス鋼，鉄系金属，ニッケル基合金
等に適用され、構造材が非金属である場合であっても、
ＳｉＯ2 等の酸化物表面に適用される。ＴｉＯ2 は、粉
末状のものを０．１規定の硝酸溶液で液状化し、ミスト
状としたものをプラズマ流に乗せて目的とする構造材の
表面に溶射する技術が有効である。５価の元素の添加量
は、１．０％未満とする必要があり、添加量の下限は、
ＴｉＯ2 が半導体の特性を保持し得る程度であり、Ｔｉ
Ｏ2 や５価の元素の粒度を勘案して設定される。また、
ＴｉＯ2 や５価の元素は、純度が高く不純物を含まない
ことが好ましい。溶射により得られた半導体層は、光電
極反応を利用して防食が行なわれる。
せる手段として、ＴｉＯ2 にＮｂ等の５価の元素を望ま
しくは０．０１〜０．２重量％添加したものを溶射材と
し、プラズマ溶射法や大気圧プラズマスプレー法によ
り、構造材の表面に溶射して成膜する。構造材が金属で
ある場合は、ステンレス鋼，鉄系金属，ニッケル基合金
等に適用され、構造材が非金属である場合であっても、
ＳｉＯ2 等の酸化物表面に適用される。ＴｉＯ2 は、粉
末状のものを０．１規定の硝酸溶液で液状化し、ミスト
状としたものをプラズマ流に乗せて目的とする構造材の
表面に溶射する技術が有効である。５価の元素の添加量
は、１．０％未満とする必要があり、添加量の下限は、
ＴｉＯ2 が半導体の特性を保持し得る程度であり、Ｔｉ
Ｏ2 や５価の元素の粒度を勘案して設定される。また、
ＴｉＯ2 や５価の元素は、純度が高く不純物を含まない
ことが好ましい。溶射により得られた半導体層は、光電
極反応を利用して防食が行なわれる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る構造材の防食
方法及び防食に使用される材料の実施形態について、図
１及び図２に基づいて説明する。
方法及び防食に使用される材料の実施形態について、図
１及び図２に基づいて説明する。
【０００８】図１は、プラズマ溶射法により、構造材Ｘ
の表面に所望機能を有する例えば厚さ１００〜５００μ
ｍ程度のチタン酸化物半導体層Ｙを形成する第１実施形
態を示している。
の表面に所望機能を有する例えば厚さ１００〜５００μ
ｍ程度のチタン酸化物半導体層Ｙを形成する第１実施形
態を示している。
【０００９】図１の第１実施形態にあっては、原料溶液
製造手段１において、純度が例えば９９．９９％級のＴ
ｉＯ2 の粉末（粒度：１０〜４０μｍ）に、５価の金属
元素であるＮｂを０．０１〜０．２重量％ドープしたも
のを作成し、これを例えば０．１規定の硝酸溶液で液状
化したものを溶液貯留槽２に一次貯留するとともに、移
送ポンプ３の作動により溶液供給管４及び制御弁５を経
由して、ミスト発生手段（例えばネブライザー）６に送
り込んでミスト状としたものを、プラズマ発生手段（プ
ラズマ溶射装置）７に供給し、高周波電源８から給電し
て高周波コイルの駆動によりプラズマ流Ｐとし、大気雰
囲気下で距離１００〜１２０ｍｍ離れた構造材Ｘの表面
に溶射付着させ、厚さ１００〜５００μｍ程度のチタン
酸化物半導体層Ｙを形成するものである。
製造手段１において、純度が例えば９９．９９％級のＴ
ｉＯ2 の粉末（粒度：１０〜４０μｍ）に、５価の金属
元素であるＮｂを０．０１〜０．２重量％ドープしたも
のを作成し、これを例えば０．１規定の硝酸溶液で液状
化したものを溶液貯留槽２に一次貯留するとともに、移
送ポンプ３の作動により溶液供給管４及び制御弁５を経
由して、ミスト発生手段（例えばネブライザー）６に送
り込んでミスト状としたものを、プラズマ発生手段（プ
ラズマ溶射装置）７に供給し、高周波電源８から給電し
て高周波コイルの駆動によりプラズマ流Ｐとし、大気雰
囲気下で距離１００〜１２０ｍｍ離れた構造材Ｘの表面
に溶射付着させ、厚さ１００〜５００μｍ程度のチタン
酸化物半導体層Ｙを形成するものである。
【００１０】図２は、プラズマ発生手段（プラズマ溶射
装置）１０を使用して、構造材Ｘの表面にチタン酸化物
半導体層Ｙを形成する第２実施形態を示している。該プ
ラズマ溶射装置１０では、キャリアガス供給手段１１で
生成したＡｒガス（流量：４０リットル／分）とＨ2 ガ
ス（流量：１〜１３リットル／分）とを、キャリアガス
供給口１２からプラズマ発生部１３に供給してプラズマ
化するとともに、溶射材供給手段１４で調整したＴｉＯ
2 粉末（粒径：３０〜７０μｍ）を溶射材供給口１５か
ら供給してプラズマ流Ｐに乗せ、距離１２０ｍｍ離れた
構造材Ｘの表面に溶射付着させ、厚さ１００〜５００μ
ｍ程度のチタン酸化物半導体層Ｙを形成するものであ
る。この際のプラズマ発生手段１０の出力は、６００ア
ンペア，７０ボルトに設定した。
装置）１０を使用して、構造材Ｘの表面にチタン酸化物
半導体層Ｙを形成する第２実施形態を示している。該プ
ラズマ溶射装置１０では、キャリアガス供給手段１１で
生成したＡｒガス（流量：４０リットル／分）とＨ2 ガ
ス（流量：１〜１３リットル／分）とを、キャリアガス
供給口１２からプラズマ発生部１３に供給してプラズマ
化するとともに、溶射材供給手段１４で調整したＴｉＯ
2 粉末（粒径：３０〜７０μｍ）を溶射材供給口１５か
ら供給してプラズマ流Ｐに乗せ、距離１２０ｍｍ離れた
構造材Ｘの表面に溶射付着させ、厚さ１００〜５００μ
ｍ程度のチタン酸化物半導体層Ｙを形成するものであ
る。この際のプラズマ発生手段１０の出力は、６００ア
ンペア，７０ボルトに設定した。
【００１１】また、チタン酸化物半導体層Ｙの付着及び
溶着性を向上させるための前処理として、ショットブラ
スト処理を実施した。該ショットブラスト処理では、構
造材Ｘの表面を１μｍ程度研削して、酸化皮膜や不働態
化皮膜を除去するようにした。
溶着性を向上させるための前処理として、ショットブラ
スト処理を実施した。該ショットブラスト処理では、構
造材Ｘの表面を１μｍ程度研削して、酸化皮膜や不働態
化皮膜を除去するようにした。
【００１２】このような処理を施した原子炉構造材（チ
タン酸化物半導体層Ｙを付着した構造材Ｘ）であると、
原子炉を運転状態にすると、構造材Ｘが炉心２から発生
する大量の放射線やチェレンコフ放射光により照射さ
れ、光電極反応である非消耗型のアノード反応を生じ
て、チタン酸化物半導体層Ｙ近傍の構造材Ｘの表面の腐
食電位を下げ、金属が腐食され難い条件、防食効果が出
現すると期待される。
タン酸化物半導体層Ｙを付着した構造材Ｘ）であると、
原子炉を運転状態にすると、構造材Ｘが炉心２から発生
する大量の放射線やチェレンコフ放射光により照射さ
れ、光電極反応である非消耗型のアノード反応を生じ
て、チタン酸化物半導体層Ｙ近傍の構造材Ｘの表面の腐
食電位を下げ、金属が腐食され難い条件、防食効果が出
現すると期待される。
【００１３】図３は、光電極反応の実施例を示すもの
で、Ｎｂを１重量％以下添加したＴｉＯ2 をＳＵＳ３０
４材に、１００〜５００μｍ溶射したものについて、紫
外線を２０時間照射した場合の電位の変化を示してい
る。Ｎｂの添加の有無及び添加量の変動による比較で
は、紫外線照射開始後に、三つのＴｉＯ2 半導体層の電
位が顕著に低下する結果が得られ、２０時間の紫外線照
射の停止後に、それぞれ電位が回復している。これらの
ＴｉＯ2 半導体材料間の相対比較をすると、Ｎｂの添加
量が０．０５重量％であるときに電位低下が顕著になる
傾向を示した。また、Ｎｂの添加量を０．０１重量％程
度まで減らしたものについても検討したところ、それぞ
れ効果が認められたが、添加量が少なくなるにつれて電
位変化が不安定になる現象が現れた。これは、Ｎｂ添加
量の減少により、ＴｉＯ2 半導体層の導電性が低下する
ためと考えられる。
で、Ｎｂを１重量％以下添加したＴｉＯ2 をＳＵＳ３０
４材に、１００〜５００μｍ溶射したものについて、紫
外線を２０時間照射した場合の電位の変化を示してい
る。Ｎｂの添加の有無及び添加量の変動による比較で
は、紫外線照射開始後に、三つのＴｉＯ2 半導体層の電
位が顕著に低下する結果が得られ、２０時間の紫外線照
射の停止後に、それぞれ電位が回復している。これらの
ＴｉＯ2 半導体材料間の相対比較をすると、Ｎｂの添加
量が０．０５重量％であるときに電位低下が顕著になる
傾向を示した。また、Ｎｂの添加量を０．０１重量％程
度まで減らしたものについても検討したところ、それぞ
れ効果が認められたが、添加量が少なくなるにつれて電
位変化が不安定になる現象が現れた。これは、Ｎｂ添加
量の減少により、ＴｉＯ2 半導体層の導電性が低下する
ためと考えられる。
【００１４】また、ＴｉＯ2 の純度を９９．６％ないし
９９．９９％の範囲で変えても有意義差が認められず、
そして、通常の紫外線よりも波長の短い放射線、例えば
Ｘ線やかつそれよりも波長の短い放射線であっても、光
電極反応が発生することが確認された。したがって、構
造材Ｘが原子炉構造材であって、炉心から大量の放射線
やチェレンコフ放射光が発生する場合における防食効果
が期待できる。
９９．９９％の範囲で変えても有意義差が認められず、
そして、通常の紫外線よりも波長の短い放射線、例えば
Ｘ線やかつそれよりも波長の短い放射線であっても、光
電極反応が発生することが確認された。したがって、構
造材Ｘが原子炉構造材であって、炉心から大量の放射線
やチェレンコフ放射光が発生する場合における防食効果
が期待できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明に係る構造材の防食方法及び防食
に使用される材料を適用することにより、以下の効果が
得られる。 （１） プラズマ溶射法等に基づき構成材にチタン酸化
物半導体を溶射することにより、構造材として使用され
るステンレス鋼、インコネル材等の金属構成材その他の
構成材の表面に、チタン酸化物を介在させて、光電極反
応を利用して防食性を付与することができる。 （２） 溶射技術の応用により、構成材の形状，材質や
取付姿勢に左右されることなく防食処理を施すことがで
きる。 （３） ＴｉＯ2 を硝酸溶液で液状化し、ミスト状とし
たものをプラズマ流に乗せて目的とする構造材の表面に
チタン酸化物半導体層を溶着することにより、溶着性を
高めて構造材の設置環境に制限されずに、半導体特性の
経年変化の発生を抑制することができる。 （４） ５価の金属元素を微量添加することによりチタ
ン酸化物半導体化して、長期間にわたって防食効果を得
ることができる。 （５） 溶射により得られた半導体層は、原子炉から照
射される放射線等に基づく光電極反応を利用して、原子
炉の運転中の長期間にわたって原子炉構造材の防食性を
向上させることができる。
に使用される材料を適用することにより、以下の効果が
得られる。 （１） プラズマ溶射法等に基づき構成材にチタン酸化
物半導体を溶射することにより、構造材として使用され
るステンレス鋼、インコネル材等の金属構成材その他の
構成材の表面に、チタン酸化物を介在させて、光電極反
応を利用して防食性を付与することができる。 （２） 溶射技術の応用により、構成材の形状，材質や
取付姿勢に左右されることなく防食処理を施すことがで
きる。 （３） ＴｉＯ2 を硝酸溶液で液状化し、ミスト状とし
たものをプラズマ流に乗せて目的とする構造材の表面に
チタン酸化物半導体層を溶着することにより、溶着性を
高めて構造材の設置環境に制限されずに、半導体特性の
経年変化の発生を抑制することができる。 （４） ５価の金属元素を微量添加することによりチタ
ン酸化物半導体化して、長期間にわたって防食効果を得
ることができる。 （５） 溶射により得られた半導体層は、原子炉から照
射される放射線等に基づく光電極反応を利用して、原子
炉の運転中の長期間にわたって原子炉構造材の防食性を
向上させることができる。
【図１】本発明に係る構造材の防食方法及び防食に使用
される材料の第１実施形態を示す結線図である。
される材料の第１実施形態を示す結線図である。
【図２】本発明に係る構造材の防食方法及び防食に使用
される材料の第２実施形態を示す結線図である。
される材料の第２実施形態を示す結線図である。
【図３】光電極反応の実施例における紫外線照射による
時間−電位関係曲線図である。
時間−電位関係曲線図である。
Ｘ 構造材 Ｙ チタン酸化物半導体層 １ 原料溶液製造手段 ２ 溶液貯留槽 ３ 移送ポンプ ４ 溶液供給管 ５ 制御弁 ６ ミスト発生手段 ７ プラズマ発生手段（プラズマ溶射装置） ８ 高周波電源 １０ プラズマ発生手段（プラズマ溶射装置） １１ キャリアガス供給手段 １２ キャリアガス供給口 １３ プラズマ発生部 １４ 溶射材供給手段 １５ 溶射材供給口 Ｐ プラズマ流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｄ 1/00 Ｇ２１Ｄ 1/00 Ｗ
Claims (3)
- 【請求項１】 構造材（Ｘ）の防食性を向上させる方法
であって、ＴｉＯ2にＮｂ等の５価の元素を０．０１〜
０．２重量％添加したものを溶射材とし、プラズマ溶射
法や大気圧プラズマスプレー法により、構造材の表面に
溶射して成膜することを特徴とする構造材の防食方法。 - 【請求項２】 構造材（Ｘ）が、ステンレス鋼，鉄系金
属，ニッケル基合金等の金属であることを特徴とする請
求項１記載の構造材の防食方法。 - 【請求項３】 構造材（Ｘ）の表面に溶着によりチタン
酸化物半導体層（Ｙ）を形成する材料であって、ＴｉＯ
2 にＮｂ等の５価の元素を０．０１〜０．２重量％添加
してなる構造材の防食材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141997A JPH09324253A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 構造材の防食方法及び防食に使用される材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141997A JPH09324253A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 構造材の防食方法及び防食に使用される材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09324253A true JPH09324253A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15304995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8141997A Pending JPH09324253A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 構造材の防食方法及び防食に使用される材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09324253A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001276628A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Toshiba Corp | 原子炉構造材料の光触媒付着方法 |
| EP1428899A1 (en) * | 2002-12-13 | 2004-06-16 | CENTRO SVILUPPO MATERIALI S.p.A. | Process for thermal plasma spraying of doped semiconductor oxide-based coatings |
| US6940939B1 (en) | 1999-06-23 | 2005-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactor structural member and method of suppressing corrosion of the same |
| JP2011177764A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Toshiba Corp | 構造材の表面改質装置及びその方法 |
| US11189845B2 (en) | 2018-05-18 | 2021-11-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and device for producing fuel cell separator |
-
1996
- 1996-06-04 JP JP8141997A patent/JPH09324253A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940939B1 (en) | 1999-06-23 | 2005-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactor structural member and method of suppressing corrosion of the same |
| US7346140B2 (en) | 1999-06-23 | 2008-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactor structural member and method of suppressing corrosion of the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041005 |