1997 Fiscal Year Annual Research Report
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09650786
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤本 愼司 大阪大学, 工学部, 講師 (70199371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 俊夫 大阪大学, 工学部, 教授 (90001205)
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| Keywords | 不働態 / ステンレス鋼 / 構造制御 / 電気化学 / ポーラス皮膜 / 透過電子顕微鏡 / 薄膜 / 表面処理 |
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| Research Abstract |
ステンレス鋼などのFe-Cr合金を硫酸中で方形波電位変調電解することによりポーラス構造を有する酸化物皮膜を形成することができる。本研究ではSUS304ステンレス鋼を50度の10規定硫酸中でクロムの活性態と不働態電位、あるいは過不働態と不働態電位とを交互に分極することにより、ステンレス鋼に通常生成する不働態皮膜よりもはるかに厚い、干渉色を示す数μmにも達する酸化物皮膜を形成できた。透過電子顕微鏡などを用いた解析により、この皮膜は数nm程度の粒子状組織の集積であることが分かった。また、上述のふたつの電位の組み合わせにより、アノード型とカソード型の異なる機構に基づき皮膜が形成することが確認された。アノード型では活性態電位で溶解したFe^<2+>,Cr^<2+>が不働態電位で主にCrが3価に酸化され、少量のFe2+とともに粒子状の酸化物/水酸化物が形成されるがFe2+の大部分は溶解する。次に均一な皮膜を形成する前に電位は再び活性態に戻されるので、下地金属から再び溶解が起こり、さらに、不働態電位にて粒子状酸化物が生成する。これらの過程を繰り返すことにより、ポーラス構造の皮膜が成長する。一方、カソード型では過不働態電位にてCr^<6+>がFeとともに過不働態溶解し、次に不働態電位にてCr^<6+>がCr^<3+>に還元されることによって粒子状酸化物を沈殿堆積する。これらを繰り返すことにより緻密な保護皮膜とはならずポーラス構造の皮膜を成長させることができる。いずれの場合で生成する皮膜はクロムを過剰に含むCr_2FeO_4型のスピネル酸化物である。ここで、過剰のCrは不定形の水酸化物ないしは酸化物と思われる。
この皮膜の成長速度は、電位および変調パルス幅を変化させることにより制御可能できた。また、化学組成についても、皮膜中のCr/Fe比を多少変化させることが可能であることも明らかとなった。
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[Publications] 藤本愼司、柴田俊夫: "ステンレス鋼の表面改質" バウンダリ-. 14・1. 4-9 (1998)
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[Publications] S.Fujimoto, O.Chihara, T.Shibata: "Photo Current Response of Passive Film Formed on Pure Cr and Fe-Cr Alloys in Sulphuric Acid Solution" Materials Science Forum. (発表予定). (1998)
