耐食性を支える金属上の不働態酸化物皮膜の伝導性と表面電子準位

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650783
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 大塚 俊明 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (20113532)
• Keywords: 不動態皮膜 / 耐食性 / チタン / 紫外光 / 半導体電極 / 光溶解 / エリプソメトリー / アノード

Research Abstract

1.目的 本研究では、酸化物/水溶液界面に生成している不働態酸化物皮膜表面の表面電子準位を調べ,表面準位のエネルギー位置,密度と不働態皮膜の耐食能との関連を調べる。酸化物皮膜の性状と耐食性との関連において,紫外光照射に伴って生成する表面準位の皮膜性状への影響を明らかにしていく。本年度の研究では,紫外光照射に伴う空間電荷分布の変化,さらに励起正孔からの表面準位生成と皮膜溶解に注目し,紫外光照射励起に伴う皮膜の変質をエリプソメトリーならびに電極インピーダンスから調べた。
2.結果 紫外光照射下で,酸化物不働態皮膜の変質が測定できるエリプソメーターを作製した。このエリプソメーターを用い,Tiのアノード不働態酸化物皮膜の紫外光照射に伴う変化を測定した。皮膜の変質は溶液pHに依存する。溶液pHが2以上では,皮膜の屈折率が減少し,皮膜は厚くなる。つまり,酸化物から水酸化物への変化が見られる。一方,pH1程度の酸性水溶液中では,皮膜の光電気化学溶解が起き,皮膜の薄膜化が起こる。この結果は,紫外光照射により酸化物膜内に生成した正孔が酸化物/水溶液表面で皮膜のTi-O結合を弱めて表面準位を生成させ,さらに,この表面準位を経由して皮膜溶解あるいは皮膜の水和がpHに応じて起こると推定される。紫外照射で酸化物皮膜被覆Ti電極のインピーダンスも測定した。この水和あるいは溶解に対応した皮膜酸化物の電気容量変化が見い出せた。これらの結果の詳細な測定をさらに行って,紫外光照射による表面酸化物の変化,特に表面準位に注目して研究を続ける。また,紫外光照射下での酸化物皮膜の変質をラマン散乱ならびにルミネッセンス測定からさらに追及する予定である。

Research Products

• [Publications] T. Ohtsuka: "The Dependece of Optical Property of Ti Anodic Oxide Film on Its Growith Rate by Ellipssometry" Corrosion Science. 39,7. 1253-1263 (1997)
• [Publications] 安住 和久: "チタン上に生成したアノード酸化皮膜のBreakdown現象の解析" 材料と環境. 46,6. 384-390 (1997)
• [Publications] 大塚 俊明: "電位変調反射率測定" 電気化学. 65,9. 735-739 (1997)
• [Publications] T.Ohtsuka: "Effect of Ferrous Ion in Solution on the Formation of Anodic Oxide Film on Iron." Corrosion Science. 40(印刷中). (1998)
• [Publications] 津田孝雄他編集 大塚俊明分担執筆: "楽しい科学実験" 丸善株式会社, 182・5 (1998)