SUS310SからCO2発生の問題：原因と対策
- SUS310S製ボックス内でのCO2発生に困っています。ボックス内の酸素濃度を100ppmに保持したいのですが、温度が200～600℃の範囲でCO2が発生します。
- ボックス表面の黒色化から粒界腐食が進行し、クロム炭化物の生成が推測されますが、クロム炭化物は熱的に安定なので、CO2発生のメカニズムがわかりません。
- 解決策を教えてください。CO2発生を抑制する方法や、ボックス内の酸素濃度を安定させる方法など。
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SUS310SからCO2発生
外部に加熱装置のあるSUS310S製ボックス内で微量のCO2が発生して、困っています。ボックス内は100ppm程度の酸素濃度に保持したいのですが、何度空焼きしてもCO2発生に消費されて狙いの酸素濃度に保持できません。ボックスの温度は、900℃程度まで温度を上昇させるのですが、200～600℃くらいでCO2が発生します。表面が黒色化しているので、粒界腐食が進行し、クロム炭化物が生成されていることまでは推測しているのですが、クロム炭化物は熱的に安定ということなので、CO2発生のメカニズムがわかりません。教えてください。
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原因の究明（真理の追求）に、世の中の常識的内容が邪魔をする事が多々あります。 「江崎ダイオード」「島津製作所の田中耕一博士の…」「テフロンの発明」等々 考える内容を消去法で、調査・確認する事も、また大切です。 機械屋なので、考えるプロセスしかアドバイスできません。
容器内は加熱前に一度真空排気してから 100ppmのO2雰囲気にするのでしょうか？ 容器内圧力は大気圧ですか？ 大気圧に対しての100ppm酸素濃度ならば 310Sと言えど容器内部に鉄とクロムの 外部酸化層が生成してもおかしくありません。 SUS内のCが脱炭してOとCOなりCO2なりを生成するとしても 外部酸化層があるのならばバリアとなりそうな気がします。 低温でもCO2が発生していることから、 固溶C＋O2＝CO2 の反応は少々考えづらいように思います。 鋼からの脱炭は200度や300度くらいまでは起こりづらいものです。 ということで私は1さんとは立場が異なります。（ごめんなさい） 炭素源がないのにCO2が発生するのは不可解ですが、 チャンバは焼きだしをどのような温度でされていますか？ 焼き出し後黒色皮膜が消えていないでしょうか？ ようするに固溶化熱処理と同じようなことをしているのでしょうか？ CO2と断定しているのは分析された結果でしょうか？ O2が消費されていることからCO2しかないとの判断ですか？ 密閉されたチャンバ内で起きていると勝手に仮定すると 毎回光輝焼鈍された状態のチャンバ内で酸素が消費されてしまうのは きわめて明快に説明がつきますがいかがですか？
お礼
アドバイスありがとうございます。 ボックスは、大気圧であり、ボックスにはその100ppmガスが供給し続けてあり、ボックス内ある別の小さい穴から供給されたガスが自然掃気されている構造をイメージください。 真空排気はしていません。 使用状況として、温度の上げ下げを繰り返しているので、外部酸化層が剥がれ落ちています。そうなると、Cが脱炭して反応している可能性もあるということでしょうか？その酸化皮膜は反応する可能性はありませんか？ というのは、不定期に異常に酸素濃度が下がり、CO2が反応するときがあって、酸化皮膜も反応しているのではないか？と思う節があるのです。 黒色皮膜が消えていないので、固溶化処理的なことはできていないとおもっています。1の方に回答したように、CO2は、赤外線式のCO/CO2計で測定して判断しています。1では、COは発生していません。つまり、その計測器では検出していませんという意味で記述いたしましたが、実はCOが微量過ぎて測れないだけなのですかねぇ？
化け学屋でないので、正確性は欠きますが、 『面が黒色化しているので、粒界腐食が進行し、クロム炭化物が生成され…推測している』 なら、 SUS310内成分であるカーボン（Ｃ）と100ppmの酸素が、200～600℃の熱で反応して、CO2に なったと推測もできますよね。 100ppmの酸素（Ｏ）が、減り、CO2が発生した。 その濃度比較（酸素のモル数と、CO2濃度からＯのモル数を割り出す）をすれば判るのかな？ 簡単な方法は、知り合いの化け学屋に、前述内容を問い合わせ、証明方法も教授すれば、 信頼性が増します。<後で、結果を教えて下さいな！、小生の後学の為にも…>
お礼
アドバイスありがとうございます。 おっしゃるとおり、モル数の比較でできると思ったので、CO2濃度も測っていました。およそ100ppmの酸素が90ppm程度になり、CO2が10ppm程度発生してるのが現状です。赤外線式のCO2濃度計で測っているので、数ppmオーダーは誤差レベルと紙一重ですが・・・。CO2が発生してるのは事実であり、そのように思っているのですが、なにぶん金属中の固溶Cが反応しているとは考えにくくて・・・。このあたりは２の方と同様の考えです。ちなみにCOは発生していません。よろしくお願いします。
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