| Project/Area Number |
21656204
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Reaction engineering/Process system
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
臼井 博明 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60176667)
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| Project Period (FY) |
2009 – 2010
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2010)
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| Budget Amount *help |
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | 電気めっき / 薄膜形成 / フォーム / 泡沫 / ナノ材料 / ピンホール / 低環境負荷 |
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| Research Abstract |
電気めっきでは還元反応で金属を析出すると同時に水が還元されて水素気泡が発生し、ピンホール欠陥を持ちやすい。また、皮膜硬度や表面平滑性などの物性を改善するために、結晶粒径の制御が求められている。さらに、めっきが環境汚染の原因となり、その削減が求められている。そこで本研究では、液体状めっき液に替え、多量の気体を含むフォーム状電解質中でめっきを行うことにより、これらの問題の解決を試みた。
本研究では電解液としてワット浴を用い、ニッケル皮膜を形成した。これに界面活性剤として0.1wt%のドデシル硫酸ナトリウムを添加しためっき液500mlに対し、窒素ガスを400ml/minの速度でフィルターを通して混入し、フォーム状の電解質を形成した。さらにフォームを撹拌することで、気泡粒径を1～0.1mmの範囲で制御した。
得られた皮膜を電子顕微鏡観察及びX線回折分析した結果、フォームの気泡粒径を微細化することによって皮膜の結晶粒径が微細化され、皮膜の平坦性が向上することが観察された。これに伴い膜の硬度も増大し、最大644Hvの硬度を持つニッケル皮膜が形成された。ピンホール低減を確認するためにフェロキシル試験を行った結果、微細なフォーム状電解質を用いることによって腐食斑点密度を3.0個/cm^2まで低下できることが見出された。ピンホール低減の機構を検討する目的で、フォーム状電解質中で基板表面に付着した微細な気泡の動きを動画観察した結果、フォームが流動することで基板表面の水素気泡を押し流す形で除去できることが見出された。
以上のように、フォーム状電解質を用いて電気めっきを行うと、ピンホールが少なく、結晶粒子が緻密で硬度の高い皮膜を得られるため、従来のクロムめっきをニッケルで置き換えられる可能性がある。また実質的に必要なめっき液の量も削減でき、新規低環境負荷プロセスとして有望である。
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