液中AFM-STMによる金属不働態皮膜の成長・破壊過程の追跡と局所過程励起の試み

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650984
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 安住 和久 北海道大学, 工学部, 助教授 (60175875)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野田 和彦 東京工業大学, 工学部, 助手 (60241361) ; 瀬尾 直浩 北海道大学, 工学部, 教授 (20002016)
• Keywords: AFM / STM / 不働態皮膜 / トンネル分光

Research Abstract

本研究では、電気化学AFM/STMを電気化学的分極状態下における金属不働態皮膜の生成初期過程、成長過程、および破壊過程等に関してサブミクロン以下のスケールでの新しい知見を得るとともに、AFM/STMの探針を用いて局所過程を励起すると同時に観察する手法の可能性を追求することを目的として、以下の研究課題を遂行した。(1)電気化学AFMを用いて、石英基板上にスパッタリング・コーティングしたチタン薄膜電極、鏡面研摩したチタン板電極、およびアルミニウム電極の表面観察を行い、アノード酸化皮膜の成長過程、およびブレークダウン過程における表面不働態皮膜の構造ならびに表面形態変化を追跡し、皮膜成長およびBreakdownの機構を検討した。チタンでは、皮膜に印加される高電場のために、皮膜の微結晶化が進行するとともに、表面粗度が増加することがわかった。(2)電気化学STMを応用した水溶液中トンネル分光測定を不働態化した鉄およびチタン電極に適用し、不働態皮膜の半導体的性質およびトンネルバリアの解析を行うとともに、水溶液中でのトンネル分光における探針電場の影響を評価した。(3)中性炭酸塩水溶液中における炭素鋼の腐食形態変化をAFM観察し、走査型電子顕微鏡、共焦点型レーザー顕微鏡の観察結果との比較を行った。特に炭素鋼表面の腐食進行過程とパ-ライト組織との関連を検討した。(4)AFM探針を用いてアルミニウム電極表面に局所的な「加工」を行い、不働態皮膜の局所的成長や破壊を引き起こすことを試みた。しかし、探針を加工に用いると、探針先端が破損してその後の測定が劣化することがあるため、より合理的な手法の開発が必要と思われる。

Research Products

• [Publications] K. AZUMI: "Tunneling Spectroscoy of Passive Films on Iron and Titanium" J. of Electroanalytical Chemistry. (in press). (1997)
• [Publications] 安住和久: "インピーダンス測定によるチタン不働態皮膜の半導体的性質の評価" 材料と環境. (印刷中). (1997)