マイクロインピーダンス法と走査電気化学顕微鏡との複合化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555236
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 瀬尾 真浩 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20002016)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伏見 公志 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20271645) ; 安住 和久 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60175875)
• Keywords: 走査電気化学顕微鏡 / マイクロインピーダンス / 局部電極反応 / 不働態皮膜 / 不均一性評価 / 鉄 / チタン / 複合プローブ電極

Research Abstract

数μm〜数十μmサイズにおける界面電気化学反応の不均一性を評価するため,従来型の走査電気化学顕微鏡(SECM)を高性能化させるとともに,マイクロインピーダンス法,走査液滴法,液中イオン銃などとの複合化を行った。
1.微小白金ディスク電極(SECM測定用)に,微小白金黒電極対(マイクロインピーダンス測定用)を組み合わせた複合プローブ電極を作製した。エポキシ樹脂に埋め込んだ白金箔の断面を試料とし SECM測定,およびマイクロインピーダンスのラインスキャンを行った結果,両法ともに白金とエポキシ樹脂を識別する結果を得た。しかしながら,面分解能の点でSECMが1桁良好であった。
2.走査液滴法(参照電極と対極を内側に備えたガラス細管から電解質水溶液の液滴を試料電極表面に滴下し,走査するとともに微小領域の電気化学測定を行う)とSECM測定の併用を試みた。走査液滴法を用いたCV,インピーダンススペクトル測定の結果,多結晶金電極表面を構成する結晶が全て(111)面であることがわかった。また,走査液滴法を用いてチタン表面局部を種々の電位でアノード酸化することにより,酸化物皮膜の厚さの違いをSECM測定により評価することができた。
3.SECMのプローブ電極として用いた微小銀/塩化銀電極をカソード分極することにより,所定の箇所で局所的に塩化物イオンを発生させることができた。この"液中イオン銃"を鉄不働態皮膜に適用した結果,局部的に不働態皮膜を破壊することができた。破壊に必要な臨界塩化物イオン量は皮膜の形成条件および皮膜にかかる電場,溶液pHなどに依存することが明らかとなった。
4.SECMのプローブ電極でチタンのアノード酸化時に発生する酸素を還元し,検出する試みを行った結果,アノード酸化皮膜の厚さおよび欠陥濃度の不均一性を反映する電流像を得た。

Research Products

• [Publications] K. Fushimi: "Evaluation of Heterogeneity in Thickness of Passive Films on Pure Iron by Scanning Electrochemical Microscopy"ISIJ International. 39・4. 346-351 (1999)
• [Publications] A. W. Hassel: "Localized Investigation of Coarse Grain Gold with the Scannig Droplet Cell and by the Laue Method"Electrochim. Acta. 44・21-22. 3769-3777 (1999)
• [Publications] A. W. Hassel: "An Agar-Based Silver/Silver Chloride Reference Electrode for Use in Microelectrochemistry"Electrochemistry Communications. 1・5. 180-183 (1999)
• [Publications] K. Fushimi: "Heterogeneous Growth of Anodic Oxide Film on a Polycrystalline Titanium Electrode Observed with a Scanning Electrochemical Microscope"J. Electrochem. Soc.. (印刷中). (2000)
• [Publications] K. Fushimi: "Use of a Liquid-Phase Ion Gun for Local Breakdown of the Passive Film on Iron"J. Electrochem. Soc.. (印刷中). (2000)
• [Publications] 瀬尾眞浩: "走査電気化学顕微鏡による鉄およびチタン表面不働態皮膜の不均一性評価"第122回腐食防食シンポジウム資料,腐食防食協会. 59-66 (1999)
• [Publications] K. Fushimi: "Use of Ion Gun in Liquid Phase for Local Breakdown of Passive Film on Iron"Proceedings of Critical Factors in Localized Corrosion III. PV98-17. 626-634 (1999)
• [Publications] K. Fushimi: "Heterogeneous Growth of Passive Film on polycrystalline Titanium Electrode - A Scanning Electrochemical Microscope Study -"Proc.8th International Symposium on Passivity. (印刷中). (2000)
• [Publications] A. W. Hassel: "Localized Investigation and Modification of Passive Materials with the Scanning Droplet Cell"Proc.8th International Symposium on Passivity. (印刷中). (2000)
• [Publications] K. Fushimi: "Study on a Local Breakdown Process of Passive Film on Iron by a Liquid-Phase Ion-Gun"Proc.1999 Joint Meeting of ECS and ECSJ. (印刷中). (2000)
• [Publications] A. W. Hassel: "Localized Photoelectrochemical Measurement with the Scannig Droplet Cell"Proc.1999 Joint Meeting of ECS and ECSJ. (印刷中). (2000)
• [Publications] A. W. Hassel: "Local Analysis of Anodic Oxide Films on Titanium by Scanning Droplet Cell and Scanning Electrochemical Microscope"Proc.1999 Joint Meeting of ECS and ECSJ. (印刷中). (2000)
• [Publications] 大川剛史: "多結晶チタン電極表面不働態皮膜の不均一成長"材料と環境'99講演集. 57-60 (1999)
• [Publications] 伏見公志: "液中イオン銃の開発と鉄不働態皮膜の局部破壊への適用"材料と環境'99講演集. 299-302 (1999)
• [Publications] 伏見公志: "液中イオン銃による塩化物イオンの局部発生と鉄不働態皮膜の局部破壊"第46回材料と環境討論会講演集. 229-232 (1999)