Electrodeposition joining of metals and carbon fiber-reinforced plastics
| Project/Area Number |
23K26420
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| Project/Area Number (Other) |
23H01727 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
袴田 昌高 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (30462849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬渕 守 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (00358061)
杉本 慶喜 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70803922)
黄 新ショウ 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80415679)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
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| Keywords | 接合 / アルミニウム / 炭素繊維強化樹脂 / めっき / ステンレス鋼 |
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| Outline of Research at the Start |
室温・大気圧下でメッキを接着剤のように部材間に充てんし、複数の部材を一体化できる「メッキ接合」により、金属／炭素繊維強化樹脂 (CFRP) の異種材接合に挑戦する。これらの接合について、最適条件（接合面の機械的強度が最大となるメッキ条件・前処理条件）を見出し、表面の化学分析等も駆使して異種材の高強度接合原理を理解する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
異種接合に先立ち、まず各種Al合金（A1050, A2024, A6061等）およびステンレス鋼 (SUS304) の陽極酸化を種々の条件で行い、同種板素材同士をめっき接合に供した。接合辺に垂直な方向への室温引張試験を行って接合強度を評価した結果、A1050は銅めっきにより、後者はニッケルめっきにより、陽極酸化が適切であれば母材で破断した。これは母材強度を上回る接合強度を達成できたことを意味する。一方、高強度Al合金であるA2024についてもある程度の接合強度を得ることができたものの、引張試験において母材破断（＝取りうる最大接合強度）には至らなかった。A2024合金は陽極酸化時の酸化被膜生成挙動が他のAl合金と異なり、陽極酸化の最適条件が確立されておらず、まだ研究開発の余地が大きい。
一方、SUS304についてはフッ化アンモニウムを含むエチレングリコール浴、および発色処理の2種の陽極酸化処理を試した。前者については陽極酸化後に熱処理も行うなど種々試したものの、陽極酸化被膜が銅めっき浴中に溶解するなどが起こり、良好なめっき接合はできなかった。一方、発色処理によれば最低限の接合強度を有するめっき接合を実現できた。
別途、CFRPに対し種々の表面処理を行い、めっき接合を行った結果、過マンガン酸カリウムと水酸化ナトリウムの水溶液を用いた高温エッチングにより樹脂を部分的に除去したのちに炭素繊維に対し陽極酸化を行い、さらに熱濃硫酸中でのスルホン化処理を行うと、銅めっきとの密着性が極めてよくなることを見出した。
上記と並行して、金属／CFRPの異種接合を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
全ての実験が想定通りに進んだわけではないが、同種素材の接合において一定レベルの接合強度を達成しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の研究を推し進め、異種材料接合に挑戦する。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
