MAGAZINE
NICKEL
ニッケルとそ の 用 途 に 関 する専 門 誌 2021 年 第 36 号 第 1 巻
ニッケル 水の課題解決 高層階の二次給水システムで最上部まで 水を届ける
再利用水の「不快な感じ 」を 克服
グリーン水素用 新技術
ケーススタディ 21 国立陸軍博物館 DAVE BURK、国立米国陸軍博物館、SOM
周囲の環境を反映したニッケル含有オーステナイト系ステンレス鋼のパネルに 包まれた新国立陸軍博物館は、2020 年11月にオープンしました。国際的な建 築事務所の SOM がデザインしたこの建物は、シンプルでエレガントなライン と長く途切れることなく磨き上げられたステンレス鋼によって、記念碑的な堅 牢さと精密さを感じさせます。
米 国 グ リ ー ン ビ ル ディン グ 協 会 (USGBC) – LEED 銀賞
米軍最古の部隊の象徴的な表玄関と
が、それは精密で均一なヘアライン
して、この建物は軍隊生活の本質的
仕上げで研磨されており、柔らかに
な部分である規律、謙虚さ、厳しさと
反射する素晴らしいファサードを作
いう中核的価値観を伝えています。
り出しています。
ステンレス鋼パネルは、時が経っても
リサイクル率の高いステンレス鋼を
賞 米 国 建 築 家 協 会 ニ ューヨーク (AIANY) 2021年デザイン賞－優秀賞
外観が変わることはありませんが、ワ
メタルアー キ テク チュア マ ガ ジ ン 2020年デザイン賞―スムーズメタルウ ォールパネル部門
化しています。
2 || 2021 2021 年 年第 第 36 36 号 号第 第1 1巻 巻 2
シントンDC郊外のフォート・ベルボア の森や光の変化を反映して、常に変
選択したこと、ステンレス鋼の寿命が 長いことなどを考慮した結果、この 博物館は USGBC LEED 銀賞に認定 されました。この建物は国際的にも
この外観は厚さ 3 mm の 316L (UNS
注目されており、完成したばかりにも
S31603) ステンレス鋼を 238 トン使
かかわらず、すでに多くの賞を受けて
用した複合パネルで作られています
います。
社説 水の課題解決
2030 年までに安全で安価な飲料水への普遍的かつ公平なアクセスを実現 することは、国連の六つ目の持続可能な開発目標(SDG6)となっています。しか し、UN-Water 1の最新の報告書によると、都市が成長した結果として、まだ恩恵 を受けていない人があまりにも多くいます。2000 年以降、清潔な水を利用でき ない都市人口が50％増加したと推定されています。SDG 6を達成するためには、 世界全体で4倍もの努力と投資が必要です。
都市人口の割合
中国国家統計局 © STATISTA 2021
中国では、2000 年には36％だった都 1980年から2019年までの中国における都市化の度合い
市住民の割合が、現在では 60％ を超
70%
えています。そして、現在から 2050 年
60%
までの間に中国の 都 市人 口はさらに
50%
2 億 2500 万人増えると予測されてい
40%
ます 2 。
30% 20% 10%
人口が増え続ける都市に対して水を供 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
給するという課題は非常に困難ですが、 かつての都市化キャンペーンの頃からの
老朽化したシステムを更新する必要もあるため、さらに困難な状況になっていま す。それに加えて、漏水をなくし、無駄遣いを削減し、水質を改善する必要もある ため、長期的には素材の性能が焦点となります。 都市部の新しい住宅は高層建築が多く、上層階への衛生的な水の供給を確保す るために二次給水システムが導入されています。今回のニッケル誌では、中国がニ ッケル含有ステンレス鋼を使って、水の損失対策と高層マンションへのきれいな 水の供給という2つの問題に取り組んでいる様子をご紹介します。 中国やその他の地域で、持続可能な未来のために安全な水を確保するという命 題の中でニッケルの役割は、低炭素社会への移行における水の利用技術にも反 映されています。ニッケルは再生可能エネルギーを電気分解して、副産物が水だ けの燃料であるグリーン水素を製造する際に重要な役割を果たします。私たちが 水を飲むときも、グリーンエネルギーを作るために使うときも、荷物を運ぶときも、
水と衛生のための革新的な実践と 技術は、SDG6を達成するための重 要な要素となります。 持続可能であり、技術的に成功して いる理由は、中国で導入されている ニッケルを使ったシステムのように 水漏れのない、弾力性と耐久性の あるシステムによってもたらされま す。 1
UN-Water, 2020: S進捗状況概要；2021年 最新版－SDG 6－みんなの水と衛生。2021 年3月1日版、スイス、ジュネーブ
2
https://www.un.org/development/desa/ en/news/population/2018-revision-ofworld-urbanization-prospects.html
水にはニッケルと密接に結びついたストーリーがあります。 クレア・リチャードソン ニッケル誌 編集長
2021 年 第 36 号 第 1 巻 | 3
03 04 06 07 10 12 13 14
ケーススタディ 21 ティンタジェル橋 社説 水の課題解決
ニ ッ ケ
ル ・ ニ
ュ ー ス
ニッケルの注目点 「不快な感じ」 を克服 排水の再利用 中国の新たな水路 長期間使用できるステンレス鋼 グリーン水素 環境にやさしい未来のための技術 ニッケル合金 ニハード
火星の暑さ対策
ニッケルの教育 知識の共有 技術 Q&A 塩化物の腐食性は？
15
新刊案内
15
ステンレス鋼種の詳細
16
NICKEL
(画像提供) NASA/ジェット推進研究所―カリフォルニア工科大学
02
NOTABLES
目次
造船技工の製作 ポートグラスゴーの新しい彫刻
Nickel magazine はニッケル協会が発行しています www.nickelinstitute.org
NASAの探査機 パーサビアランス は3Dプリンターで作られた11個の金属パー
Dr. Hudson Bates（会長） Clare Richardson（編集発行人） communications@nickelinstitute.org
ツを積んで火星に着陸しました。そのうちの6パーツは手のひらサイズのニッケ
寄稿者：Parul Chhabra, Gary Coates, Catherine Houska, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Ken Rudisuela, Philip Song, Odette Ziezold
品を高温の影響から守るための熱交換器です。MOXIEのミッションは、宇宙飛
デザイン： Constructive Communications 本誌は読者への一般情報提供を目的としており、 しかるべき助 言を確保せずして、如何なる特定の目的あるいは用途のため に使用もしくは依拠されるべきではない。本誌は専門的に見て 正確であると信じられるものではあるが、 ニッケル協会とその会 員、職員およびコンサルタントはあらゆる一般的なもしくは特定 の目的のための適合性について何ら表明もしくは保証するもの ではなく、 また本誌に示されている情報に関して如何なる種類 の義務もしくは責任を負うものではない。
ル合金板で、火星酸素現場資源活用実験 (MOXIE) と呼ばれる装置の主要部 行士が地球に帰還するためのロケット推進剤として必要な工業的に酸素を生 産するための将来の技術をテストすることです。 酸素を作るために、MOXIEは火星の大気を 800℃ (1,500 °F) 近くまで加熱 します。従来の機械加工による熱交換器は2つのパーツを溶接して作る必要 がありました。積層造形プロセスにより、3Dプリントで一体化させ、ハードウ
ISSN 0829-8351
ェアの軽量化と強度の向上を実現させました。その後、プレートは熱間静水圧
印刷：Hayes Print Group（カナダ） 、再生紙使用
プレス（ガス破砕機）で処理されますが、このプレス機では、素材を 1,000 °C
Cover: iStock©chinaface Stock image credits: pg. 3 iStock© Chunyip Wong, pg. 6 iStock©abadonian, pg. 8 iStock©chinaface, pg. 9 iStock©jxfzsy, pg. 10 iStock©Petmal, pg. 11 iStock©audioundwerbung (上5行：使用画像の出典・提供者)
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(1,832 °F)以上に加熱し、強い圧力をパーツに均等に加えます。 最後のステップは？微細構造が宇宙飛行に適したものであることを確認するた めに、エンジニアが検査し、厳しい機械的試験を行います。
塩を取って
MIMとは、ゴルフクラブの革新的な新技術を 意味する単語です。コブラ社は従来の鍛造 や鋳造のアイアンの代わりに、MIM（金属粉 末射出成型法）技術を用いて、より精密な製 品を作ることを目指しています。 304（UNS S30400）ステンレス鋼の金属 粉を超高温（鍛造クラブの1200℃に対して 1340℃）で加熱して金型に注入することで、 一つ一つのアイアンヘッドは少ない工程で製造され、より安定した結果が得ら れます。 その違いは？コブラ社によると、より強い粒状構造を作り、プロはもちろん一 般プレーヤーもゴルフの上達のために追い求めるスーパーソフトな感触を実 現しています。最初に発売されたのはウェッジでしたが、今回はアイアンのフ ルセットが発売されましたから、ゴルフコースであなたの「メタル」を試すこと ができます。
海水の10倍もの塩分を含む高濃度 塩水の脱塩は、真水が不足している 国や、廃水を循環させたい産業界に とって、世界的に重要な課題となって います。 ライス大学材料科学部ナノエンジニ アリング学科（MSNE）は、市販され ている直径25μmのSUS316（UNS S31600）ニッケル含有ステンレス鋼 メッシュに、二次元ナノ材料である 六方晶窒化ホウ素（hBN）の保護膜 を付けるという、革新的で効率的か つ費用効果の高い技術を開発しまし た。
晴れのCO2解決策
水流入 塩水流出
アブドラ国王科学技術大学
CO2排出量の削減は究極の目標ですが、研究者たちは、CO2と水素を有用な 炭素系化学物質であるメタン（CH4）に変換する革新的で効率的な方法も模 索しています。そのメリットは？それによりメタンを燃料として燃焼させたとき に発生するCO2の排出を抑制します。
水
サウジアラビアのアブドラ国王科学技術大学 (KAUST) で現在開発されてい ますが、ポスドクの Diego Mateo 氏は、こう説明しています。 「私たちのアプロ ーチは、光熱効果として知られる光と熱の相乗効果に基づいています。他の 工業的なアプローチでは、500 °C という高い温度を達成するために外部か らの過熱が必要ですが、今回の研究では、太陽光の光熱効果と、チタン酸バ リウム層上にニッケルナノ粒子を形成した触媒だけで、この反応が可能であ ることを実証しました」Mateo氏はさらに、 「この触媒は、電子を "ホットエレ クトロン "と呼ばれる高エネルギー状態へと導く方法で光をとらえます。そし てこの電子は、CO2をメタンに戻す化学反応を起こします。これは、温室効果 ガスを価値ある燃料に変換する、非常に有望で持続可能な方法です」と話し
ライス大学の材料科学主任研究員の
ています。
度の塩水が隙間に入り込んで細かい
電極
塩水流入
Pulickel Ajayan氏と Jun Lou 氏は、 この hBN保護 被膜を曲面の金属表 面上に成長させることができることを 証明しましたが、これは高温で高濃 金属メッシュを侵食してしまうため、 脱塩の用途では重要なポイントでし た。 米国科学財団（NSF）で唯一、先進的 な二次元コーティングの開発を専門 とする原子層多機能コーティングセン ター（別名 ATOMIC）の画期的な研 究成果を基に開発された、腐食性の 高い大量の塩水を脱塩するためのレ ジリアントな発熱体は、分散型で目 的に合った技術を可能にします。 2021 年 第 36 号 第 1 巻 | 5
KUICHANG ZUO/ライス大学
(画像提供) COBRAGOLF.COM
つかまりの良いクラブ
VILLAGEBREWERY.COM
水の再利用 「不快な感じ」 を克服
あなたは、自治体の廃水処理施設 (WWTF)から出る水を飲みますか？ WWTF からの水は通常、川や湖、地下に流されます。それを別の場所からパイプで取り 込み、処理をして、飲めるように、つまり完全に飲んでも安全であるようにしてい ます。しかし、人々は その「不快な感じ 」を克服しようとするでしょうか？ ペンシ ルバニア大学の生命倫理学者である Arthur Caplan 氏が作ったこの言葉は、新し い技術に対する本能的な反応の影響を表わしています。例えば、再生水を飲むこ とに対する多くの人々の反応などです。しかし当然のことながら、国際宇宙ステー ションなどでは廃水の再利用を実践しなければなりません。 カルガリー大学とカルガリー市が運 営管理する排水処理・水質改善研究 施設の ACWA は、Village ビール社お よび Xylem 社と提携し、再利用水を 使ったビールを製造し、廃水処理が 水不足の解消に役立つことを実証し ました。 Village ビール社の醸造責任者であ るJeremy McLaughlin 氏は、 「もとも との気持ち悪いという感覚を乗り越 えるべき精神的なハードルはありま す」と言います。 「しかし、私たちはこ の水が安全であることをよく知って いますし、このプロセスを支持してい ます」
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処理直後の廃水は、現在水が不足し を使 用することが必 要となってきま ている地域において、あるいは度重な す。主に304L（U NS S30403）また る干ばつの際に再利用するだけでなく、 は 316L（S31603）が使 用されます 将来の成長のために持続可能な水源 が、RO設備では二相合金がよく使用さ を提供する新たな方法としてもその再 れます。 利用が検討されています。
廃水を再利用することは技術的には可 「不快な感じ」を克服する 最近のビルでは、洗面所からの水を少 能ですが、 しだけきれいにして、主にトイレの洗浄 にはどうすればよいのでしょうか？ 驚 などの衛生的な用途に再利用している くべきことに、一部の地ビールメーカー は、廃水を使って特別にバッチ生産し ところもあります。しかし、病原菌など たビールを宣伝して、応援しています。 の汚染が懸念されるため、要求される スウェーデン、ドイツ、アメリカ、カナダ 品質に到達するためにはより高度な処 などのビールメーカーが、このようなバ 理が必要な飲料水にはほとんど使われ ッチ生産のビールを作りましたが、すぐ ていません。 に売り切れてしまいました。水の再利 技術的には、限外ろ過、逆浸透（RO) 、 用はまだ始まったばかりですが、世界 オゾンや 紫 外 線 あるいは 標 準 的 な のほとんどの地域で開発が行われてい 殺菌 剤の使 用などがありますが、い ます。みんなで、乾杯して成功を祈りま ずれもニッケルを 含むステンレス 鋼 しょう！
中国の新たな水路 長期的解決策に向けてステンレス 鋼を活用 無収水と呼ばれる給水設備における漏水は世界の水道当局にとり大きな問題 となってきました。飲料水の水質向上も発展途上国や数百年前のインフラ設備 を使用する国にとっては特に重要な課題です。加えて急速に進行する都市化及 び住居の高層化は最高層階の住居に対して効率的にきれいな水の供給を確保 するための二次給水設備を設計する必要があり、これに関する技術的課題が 出てきます。 中国では従来の水道管の素材は主に
画において水質確保の意欲的計画を
プラスチック(PE,PPR)または亜鉛メッキ
打ち出しました。目標は水源から蛇口
鋼、及びダクタイル鋳鉄でした。老朽
までの大幅改良と、更には水処理と水
化または当初不適切な素材で作られ
道管設備のアップグレードに7千憶元
た水道管の腐食による漏水及び水汚
(US $1.120 億)近い予算を充てていま
染は老朽給水設備にとり大きな問題と す。この予算は複数の省庁や政府機関、 なっております。 漏水の削減、飲料水の水質不良による 健康被害の低減は中国中央政府及び 地域水道当局にとり最優先課題となっ てきました。関係当局は以前にも増して ステンレス鋼管及び継手により技術的 解決を図るようになっています。 高品質、漏水減少 ニッケル含有ステンレス鋼製の管は世 界各国での多くの給水設備に順調に 取り入れられてきました。漏水と水質 問題の解決に極めて有効であることが 証明されています。 2011 年以来中国中央政府は5ヶ年計
即ち、地方議会、国家発展改革委員会、 中華人民共和国水利部、中華人民共 和国生態環境部、中華人民共和国住 宅都市農村建設部、中華人民共和国 衛生部などに割り当てられました。 最も有望な素材 ここ数十年における中国の経済発展に よりステンレス鋼の水利関係での使用
東京は給水設備にステンレス鋼製の 部分的波形管(SPCT)を有効的に利 用することにつき先端を行ってきま した。1980 年代以来、東京の水道 当局は老朽化した給水設備をステン レス鋼管に取り替えてきた結果水質 向上と漏水の大幅削減を実現しまし た。
は急速に伸びました。過去五年間にお いては各行政レベルにおける多額の投 資及び（ステンレス鋼に）追い風となる 政策や規制の実施により使用が増加し ました。また水道管にステンレス鋼を使 用する大きなメリットに付き一般人の理 解が深まったことも影響しています。 2021 年 第 36 号 第 1 巻 | 7
ステンレス鋼はもはや大規模な用途に
けステンレス鋼管の生産ラインを新設
も広く使用されています、即ち引き込み しました。 管や配水管から二次給水設備機材や 給水設備全体の更新に使われていま す。最新の給水設備にとって最も有望 な素材であることは広く認識されてお り、給水網の配管素材として主流となっ ています。このマーケットは急速に伸び ており更に大きなポテンシャルを秘めて います。
© ZHENGTONG
規制強化 もう一つの要素は、2007 年に導入さ れた飲料水の全国水質基準(GB 57492006)ですがこれは他の国際的基準に ほぼ即しています。中国政府は全国の 都市がいずれはこの基準に達するもの と見ています。この目標達成には絶え
二次給水設備の更新は大きなポテ ンシャルを持つ国家プロジェクトで あり、中国は多額の投資を決定して います。
間ない努力が必要でありステンレス鋼
これは老朽アパートの二次給水設備更 新及び新築アパートへの設置に必要な ステンレス鋼管及び継手の予測からして 不思議なことではありません。一千世 帯の典型的な地域社会においては直 径 15mm から 160mm の 304 系(UNS S30400)管約 10,000－15,000 メート ル及び種々の継手がおそらく必要です。 一千世帯向けのステンレス鋼管及び継 手の総重量は20－25トンと見られます。 これに貯水タンクやバルブなどのステン レス鋼設備、更に二次給水設備更新が 必要となる中国の2億世帯を加えると ステンレス鋼管及び継手合計で4-5百万 トン使用される可能性があります。
の配管は極めて大きな貢献ができると
全土にわたり大規模水利プロジェクト
見られます。
が推進されていますが、これは最終的
ここ 5 年間で中国のステンレス鋼水利
目標－即ち中国全土の住宅地域にステ
関係産業への投資は飛躍的に伸びま ンレス鋼を最も優良で持続可能なもの
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した。ステンレス鋼管の生産業者の数
として利用することで良質の飲料水を
は3倍になりました。中国の大手鉄管
供給するーを達成するための長期的プ
生産会社の数社はこの用途に狙いをつ
ロジェクトです。
高層階への給水 浙江省の省都杭州では2020年に100の給水設備をステンレス鋼製品へ更新す る作業が進められました。この巨大プロジェクトは5万5千世帯、21万人以上の 住民を対象にしていますが彼らの水道水は以前は濁っていました。 このプログラムは高層ビルの最上階
ス鋼の給水網に連なることで高層階
に給水する際に極めて重要となる二
に給水が可能となります。
た。SUS304 (UNS S30400)および SUS316 (S31600)ニッケル含有ステン レス鋼の管、貯水槽、バルブ、ポンプ が使用されています。ステンレス鋼貯
この更新プロジェクトは非常にうまく 成功しております。水圧は以前より安 定し、水質は高水準を維持し、給水設 備全体の浄化、メンテ及び消毒が以前 より遥かに容易です。配管や継手の故
され、ステンレス鋼管によりポンプ及
障による修繕回数は大幅に削減され
びバルブにつながり、その後ステンレ
ました。
© ZHENGTONG
水槽が二次給水ステーションに設置
© ZHENGTONG
次給水施設の再建から始められまし
当地のステンレス鋼管業者、浙江正 同管業有限公司は広範囲のステンレ ス鋼製品の納入権を与えられまし た。このステンレス管及び継手のサ プライヤーの SX Yang 会長はこの 成果を非常に誇りに思っており、 「こ のビズネスチャンスに興奮しており、 この新興市場へ投資を続ける覚悟 です」と述べました。
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クリーングリーン 新たな技術がグリーン水素を作り出す
世界各国はグリーン水素の生産と使用を促すための積極的な施策を実施してい ます。ある予測によれば ニッケルを使用する二つの技術、即ち水素を発生させる 電気分解装置、及び車輛の動力に水素を使用する燃料電池、これらの市場は今 後10年間で二桁の成長が見込まれるとしています。
エネルギーは四大領域で消費され ます：輸送、産業、住宅地域、及び 商業施設
この変化を促すものは何か？
電解の役割
パリ協定の脱炭素目標及びその後の
水素の最も効率的な生産方法は電解
各国のカーボンニュートラル社会を目
によるもので、これは水分子を水素と
指す願望を実現するためには化石燃 料の燃焼をカーボンニュートラルの代 替物で置き換える必要があります。 水素は代替燃料として理想的な解決
酸素に分解するものです。電場におい て水分子が電離されると、水素は陰極 （－）、酸素は陽極（＋）に吸着しそれぞ れ端子から別に回収されます。水素が 再生可能エネルギー源を利用して作ら
策となりえます。水素は気体でありエ
れる場合、これも二酸化炭素が発生し
ネルギーに転換されるとき二酸化炭素
ません。このかたちの水素は“グリーン
を発生させず、水蒸気のみを排出しま
水素”と呼ばれます。
す。従って、これの採用は温室ガス発生 アルカリ電解水(LA)の電解装置は大規 を大幅に抑えます。 模電解の標準となっており最も広く使 10 | 2021 年 第 36 号 第 1 巻
用され、確立された技術であり、費用
気を作り出しますが、比較的低温低圧
対効果の高いものです。この電解装置 で稼働し他の燃料電池に比較して高い では反応は水と電解液（30％水酸化 カリウム）の混合溶液中の二つの電極 間で起こります。この両電極は、電力 変換効率により即座に触媒反応が起 きます。
電力密度が得られます。 各単電池は二枚のバイポーラ―板に挟 まれ、これが水素燃料を陽極に酸素を 陰極に伝え、更に生じた水を電極から 排出口に運びます。一般的にプロトン
ここでニッケルが重要な役割を果たし
交換膜燃料電池は低温(~80 °C)での
ます。コスト、耐久性及び効率の点から
稼働のためニッケルの使用量はさほど
ニッケルが電極表面に使用されます。ア 多くありませんが、普及量の拡大により ルカリ電解装置で使用される純ニッケ ニッケルの総使用量はかなりなものに ルの量は変換エネルギーベースでキロ なり得ます。 ワットあたり約 2kg です。
固体酸化物形燃料電池 (SOFC) は二番
燃料電池の将来
目に使用頻度が高いものですが、主と 燃料電池は化学エネルギーを電気エ して発電所、小規模発電網及び単独大 ネルギーに変換する電気化学エネル 量ユーザー向けの一次電源として利用 ギー発電機です。そして水素が燃料と されています。このタイプの燃料電池 して使用される場 合唯一の副産物は はイオン導電性セラミック電解質を使 水です。
用し、600℃から 800℃ で稼働します。
将来の炭素中立社会では多様な種類
この高温のためこれの製造にはニッケ
や大きさの電気自動車が標準となりま
ル含有ステンレス鋼を幅広く使用する
す。乗用車の多くはリチウムイオン電池
必要があります。
を使用するのに対しトラック、バス、船 舶など大型車両はおそらく燃料電池を 使用すると思われます。 異なる種類の燃料電池の仕組み
溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)は固体 酸化物形と同様に高温使用の燃料電 池ですが、セラミック母材中の溶融炭 酸塩を電解質として使用しています。多
電気分解装置と同様に燃料電池は電 くは使用されませんがこのタイプの燃 解液を間に挟み二つの電極があります。 料電池は稼働中に二酸化炭素を捕捉 燃料電池の異なる種類は使用する電
する機能があり、多くのオフ・ガス操業
解質のタイプの違いによります。
において温室ガス削減の面から極めて
プロトン交換膜燃料電池(PEMFC)が最
望ましいものとなります。かなりの量
も一般的に使用され、乗用車、トラック、 のニッケルがこれらのシステムに使用さ バス、及びフォークリフトなど乗り物
れています―1キロワット当たり約5kg
に広く使われていますがその理由は大
が使用されます。
きさの自由度、優れた出力対重量比率、 気候変動とその結果である環境の悪 及び起動の速さです。 化は全世界にとり大きな脅威です。水 このタイプの燃料電池は固体高分子電
素の燃料としての多くの新たな革新的
解質を使用し、空気から蓄えられた水
な使途はより環境に優しい未来に大き
素及び酸素と電気化学的に反応し電
な希望を与えます。
プロトン交換膜燃料電池(PEMFC) が最も一般的に使用され、乗用車、 トラック、バス、及びフォークリフト など乗り物に広く使われていますが その理由は大きさの自由度、優れた 出力対重量比率、及び起動の速さ です。
2021 年 第 36 号 第 1 巻 | 11
ニッケル合金：ニハード ニッケル生産量の約9％が合金鋼と鋳造品向けに消費されており、それらは特 殊な、また多くの場合重要な用途にその固有の特性を供します。
ペンティクトン・ファウンドリー
そのような素材の一つがニハード鋳鉄 です。ニハード鋳鉄は、ニッケルとクロ ムの合金元素を添加した白鋳鉄の総 称で、ウェット、ドライいずれの環境下 で低反発、滑り摩耗のに対応する用途 に適しています。 ニ ハードにはタイプ1、タイプ2 、タ イプ4 の 3 種 類 が ありま す。そ れぞ れ、ASTM とENの規格で組成が若干 異なり、下表のようになっています。
フェライトは 727 °C (1,340 °F) 以下 で存在する軟鋼の原子構造で、オー ステナイトはこの温度以上で存在す る鋼の原子構造です。オーステナイ トは鉄と炭素の非磁性固溶体で、フ ェライトはオーステナイトよりも炭 素の溶解度が低い磁性体です。鋼 が 727 °C 以下に冷却されると、余 分な炭素はセメンタイトと呼ばれる 鉄と炭素の化合物として結びつきま す。セメンタイトとフェライトはパー ライトと呼ばれる多層構造を形成し ており、フェライト相内に「島状」に 存在します。
の形成を避けるために、5.5%までのニ ッケルが必要になる場合があります。 ニッケルが過剰になると、残留オース テナイトの量が増え、硬度が低下する ため、ニッケルの含有量をパーライト の抑制に必要なレベルに抑えること が重要になります。
主要用途： ニハード、タイプ1、2 • 金属加工用ローラー • 粉砕機ライナー • 粉砕機リング • スラリーポンプ部品 • 粉砕媒体 ニハード、タイプ4 • スラリーポンプ部品 • インパクトブローバー
ニッケルは、硬 度を高めて耐摩 耗性 を向上させるのに不可欠な元素です。 ニッケル含有量は、パーライト変態を 抑制するため、鋳造品の断面積や冷 却時間に応じて増加します。厚さ38 ～50mm の鋳造では、鋳型が冷えて できるパーライトの生 成を抑えるた めに、3.4～4.2％ のニッケルで十分で す。重量のある部分では、パーライト ニハード鋳鉄の組成 グレード
化学成分*（重量％） C
Ni
Cr
Si
Mn
Mo
S
P
ニハード1 クラス1
2.8–3.6
3.3–5.0
1.4–4.0
0.8
2.0
1.0
0.15
0.3
ニハード2 タイプA
2.4–3.0
3.3–5.0
1.4–4.0
0.8
2.0
1.0
0.15
0.3
ニハード4 クラス1
2.5–3.6
4.5–7.0
7.0–11.0
2.0
2.0
1.5
0.15
0.10
ニハード1 クラス1
3.0–3.5
3.0–5.5
1.5–3.0
0.8
0.8
–
0.10
0.10
ニハード2 タイプD
2.5–3.0
3.0–5.5
1.5–3.0
0.8
0.8
–
0.10
0.10
ニハード4
2.5–3.5
4.5–6.5
8.0–10.0
1.5–2.5
0.3–0.8
–
0.08
0.08
ASTM A532
タイプB
EN-JN2049
* Single values are maximums
12 | 2021 年 第 36 号 第 1 巻
NI の教育 知識の共有
2020 年初頭からの Covid-19 による世界規模のロックダウンにより、ニッケル協 会が得意とする対面式のワークショップや集会、セミナーなどの予定が一気に停 止してしまいました。 これらの教育活動は、適切な用途での ニッケルの適正な使用を促進し、サポ ートするという私たちの重要な使命の 一部です。配信方法を検討した結果、 ニッケル合金やステンレス鋼などのニ ッケル含有製品のユーザーが必要とす る技術情報を配信するには、ウェビナ ーが最も迅速かつ効果的であるとい う結論に達しました。それには協賛者 が必要であり、対面式の会合の時と同 じように、適切な参加者を集めるため の鍵となります。従来からの協賛者も 新しい協賛者も、ニッケル協会と協力 する機会を歓迎してくれました。その 中には、さまざまな腐食や溶接のグル ープ、ステンレス鋼開発協会、そして少 数ながら大規模な最終用途企業や営 利目的のプラットフォームも含まれてい ました。会議を開催しても、地元以外
の講演者が移動することができない 場合には、事前に録画された講演が効 果的に利用されました。2020 年には、 約 18,000 人の参加者に対して52件の ユニークなプレゼンテーションが行わ れました。これは、対面でプレゼンテ ーションを行った場合よりも、より多く のプレゼンテーションが行われ、より 多くの人が参加してもらえたことを意 味しています。 2021 年にも、ウェビナーと録画された プレゼンテーションが継続されます。 今後は、映像の質と面白さを向上させ ることを目標としています。 一 般 公 開 され る予 定のウェビナ ー は、NI の LinkedIn のページとニッケ ル協会のウェブサイトに掲載されま す。(Libraryにアクセスし、Eventsを選 択してください。)
ニッケル協会のウェビナーのトピック： • 耐食性ニッケル合金入門 • ステンレス鋼入門 • 高温ステンレス鋼の特性 • クラッドステンレス鋼およびニッケ ル合金 • ステンレス鋼の酸洗、不動態化、 洗浄 • ステンレス鋼：仕上げと仕様 • 耐食性ステンレス鋼の溶接・加工 • 二相ステンレス鋼の溶接と加工 • ニッケル合金の溶接・加工 業種別のウェビナーは以下の通りで す。 • 電池 • 食品加工 • 医薬品 • 石油・ガス • 水と下水 • 化学品 • 建築 • 船舶用スクラバー
詳細は communications@nickelinstitute.org までお問い合わせください。
2021 年 第 36 号 第 1 巻 | 13
専門家に聞く 技術サポートに寄せられる 【よくある質問】 Geir Moe は専門技術士であり、ニッ ケル協会の技術サポート・サービス の責任者です。同氏は世界 各地に 配属された素材の専門家らと共に、 技術的アドバイスを求めるニッケル 含有材料のエンドユーザーや仕様 を設定する方々のサポートをしてい ます。同氏の専門家チームは、ステ ンレス鋼、ニッケル合金、ニッケルメ ッキなどの幅広い用途に関する技 術的なアドバイスを無料で提供し、 ニッケルを安心してご利用いただけ るよう努めています。
オンライン版ニッケル誌
Q A
Q: ステンレス鋼にとって塩化物溶液が問題になることは承知しています。塩化 物の腐食性はどの程度なのか、また、適切なニッケル含有ステンレス鋼を選ぶ にはどうすればよいのですか。
A:塩化物は、孔食や隙間腐食などの これらの曲線はあくまでも目安であ 局所的な腐食の原因となります。ク り、他にも多くの付加的な要因があ ロム、モリブデン、窒 素などの含有 り、それらが有益であったり有害で 量を 増 や すことで、塩 化 物 に対 す あったりして、曲線を左右に動かすこ る抵抗 力が増します。304L（U NS とがあるからです。具体的には、pH、 S30403）、316L（S31603）、2205 酸化種の存在、溶液の撹拌（停滞し （ S 3 2 2 0 5）、9 0 4 L（ N 0 8 9 0 4）、 ている方が悪い）、溶 存酸 素量、表 6% Mo（S31254）、スーパー二相 面の粗さ、接触時間、介在物含有量、 2507（S32750）の各グレードの塩 熱による着 色の有無などが挙げら 化物に対する相対的な耐性を以下に れます。 示します。 この選定表は、ステンレス鋼のグレ このテーマについては、年内に発行 ード別に、中性塩化物溶液中での長 予定の「ステンレス鋼およびニッケ 期 接 触を評 価したものです。各 線 ル 含有合 金の水中での使用に関す の右側は、浸食の危険 性 がある塩 るガイドライン（11003）」で詳しく 化物濃度と温度の条件です。しかし、 説明しています。
WWW.NICKELINSTITUTE.ORG
せを希望する場合：www.nickelinstitute.org
孔食や隙間腐食の危険性
°C 80
孔食の危険性
ニッケル誌を7カ国語でウェブサイトに掲載 www.nickelinstitute.org/library/
S31254/2507
70 60
316L
www.nickelinstitute.org/library/ Twitterでフォローしてください @NickelInstitute LinkedInでつながって下さい ニッケル協会のページをご覧ください
50
www.youtube.com/user/NickelInstitute
14 | 2021 年 第 36 号 第 1 巻
S31254/2507
316L
40
2205
2205
30
ニッケル協会You Tube チャンネルで ニッケル関連のビデオが見られます
隙間腐食 の危険性
304L
ニッケル誌のバックナンバーの検索：2009年7月号 以降のニッケル誌を掲載（英語版のみ）
904L
904L
304L
20
100
1 000
塩化物 ppm
10 000
100 000
オートクンプ
ニッケル誌の無料購読とウェブサイト掲載のお知ら
新刊案内 湿 式 リン 酸 に お ける 合 金 の 選 択
類別、機械的・物理的特性、 耐食性、
（10015）は、純リン酸および汚染さ 冶金学、加工、溶接についてまとめて れたリン酸における様々なニッケル 含 有合 金および その 他の 金 属 の耐 食性について論じています。リン酸は、 ほぼすべての主要産業で使 用されて
います。この本は、これらのステンレス 鋼を様々な産 業 用途にうまく利用す るためのガイダンスを提供します。
いる主要な工業 薬品です。主な用途
オーステナイト系ステンレス鋼の加工
は、農 業用の肥料の生産と、動物飼
に関する実用的なガイドラインは、各
料 のミネラル補 給です。本 書は、材
種オーステナイト系ステンレス鋼の特
料技術者にとって有用なガイドとなり 性、性能、加工に関する情 報を提 供 ます。
しています。ファブリケーターが高品
高 温 高 強 度 ニッケル 基 合 金
質の設備や機器を製 造し、エンジニ
（No.393）は、ニッケル基、コバルト- アがこれらの材料を効果的に使 用す ニッケル、鉄-ニッケル超合金の鋳造 るための情 報を提 供するために、切 品の室温および高温における機械的
および物理的特性を示しています。こ れらの特性は、航空機、自動車、エネ ルギー生成などの用途を含むガスタ ービンの設計において一読に値するも
断、加工、接合、仕上げに関する明確 で実用的なガイドラインを提供してい ます。ニッケル協会は、I MOA（国際 モリブデン協会）に協力してこの出版
のです。
物を作成しました。
二相ステンレス鋼の使用に関する実
出版物は、www.nickelinstitute.org
用ガイド（10 0 44）は、二相鋼の種
から無料でダウンロードできます。
UNS番号別詳細 UNS
本誌に記載されたニッケル含有合金およびステンレス鋼の化学的組成 （重量パーセント）
C
Cr
Cu
Fe
Mn
Mo
N
Ni
P
S
Si
N08904 Pg 14
0.020 max.
19.023.0
1.002.00
bal.
2.00 max.
4.005.00
-
23.028.0
0.045 max.
0.035 max.
1.00 max.
S30400 Pg 5, 8, 9, 16
0.08 max.
18.020.0
-
bal.
2.00 max.
-
-
8.010.5
0.045 max.
0.030 max.
1.00 max.
S30403 Pg 6, 14
0.03 max.
18.020.0
-
bal.
2.00 max.
-
-
8.012.0
0.045 max.
0.030 max.
1.00 max.
S31600 Pg 5, 9
0.08 max.
16.018.0
-
bal.
2.00 max.
2.003.00
-
10.014.0
0.045 max.
0.030 max.
1.00 max.
S31603 Pg 2, 6, 14, 16
0.03 max.
16.018.0
-
bal.
2.00 max.
2.003.00
-
10.014.0
0.045 max.
0.030 max.
1.00 max.
S31254 Pg 14
0.020 max.
19.520.5
0.501.00
bal.
1.00 max.
6.06.5
0.180.22
17.518.5
0.030 max.
0.010 max.
0.80 max.
S32205 Pg 14
0.030 max.
22.023.0
-
bal.
2.00 max.
3.003.50
0.140.20
4.506.50
0.030 max.
0.020 max.
1.00 max.
S32750 Pg 14
0.030 max.
24.026.0
-
bal.
1.20 max.
3.05.0
0.240.32
6.08.0
0.035 max.
0.020 max.
0.80 max.
2021 年 第 36 号 第 1 巻 | 15
造船技工の製作 LOUISE GAULT PHOTOGRAPHY WWW.LOUISEGAULTPHOTOGRAPHY.CO.UK
スコットランドのクライド川に面したポートグラスゴーでは、6年の歳月をかけ て製作されたステンレス製の巨大な彫刻が、産業遺産を称えています。彫刻家 のJohn McKenna氏は、仕事をしている人々の等身大の彫刻で知られており、 町の再生プロジェクトの一環として、地元議会から「ポートグラスゴーの造船技 工たち」の制作を依頼されたものです。 ハンマーを振り回す2人の造船技工の
術作品であると同時に、構造工学的な
彫刻は、SUS304（UNS S30400）のチ
挑戦でもありました。高さ11メートル、
ューブにSUS316L（S31603）の平板を
重さ約20トンのこの彫刻は、ポートグ
2B仕上げで被覆しています。様々な大
ラスゴーの波止場跡地に近いコロネー
きさの平板をカット面を持たせ個々に 成形し、エッジを折り曲げた後、プラ グ/スポット溶接で何千ものリベットを
仮設置中のJohn McKenna氏。アト リエ内で分割して作られた彫像は、 クレーンやエレベーターを使って屋 外で組み立てられました。 162021 | 2021 1巻 年年 第第 3636 号号 第第 1巻
打ったかのように溶接しています。溶
ション公園に設置され、スコットラン ド西海岸の風に耐えなければなりませ ん。
接部は丁寧に電解研磨されており、熱
ポートグラスゴーの造船技工彫像は、
による着色を取り除き、耐食性を高め
今年後半に設置され、新たな訪問者向
ています。この造船技工の彫像は、芸
けのアトラクションとなります。