フォトンラプチャー法による局部皮膜再生機構の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750631
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 坂入 正敏 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50280847)
• Keywords: フォトンラプチャー法 / 皮膜再生機構 / アルミニウム / アノード酸化皮膜 / 局部溶解

Research Abstract

本研究は、フォトンラプチャー法により、厚いアノード酸化皮膜に覆われたアルミニウムの各種水溶液中の微小かつ瞬間的な皮膜の修復現象を解明しようとするものである。
本年度は、フォトンラプチャー法による皮膜剥離最適条件を見出すことおよびその条件を用いて中性溶液中でフォトンラプチャー法により皮膜を破壊した後、定電位における電流の時間の時間変化を測定し皮膜の再生挙動を調査した。
1)バリヤー型アノード酸化皮膜を本手法で破壊除去するには、鉄の不働態皮膜等の薄い皮膜と異なり、レーザーアブレージョンが起こるエネルギー密度、10^<12>W/m^2以上のエネルギーが必要であることが分かった。試験後の試料表面観察から、アルミニウム素地は急激に溶解し凝固したことがわかり、高エネルギーではその部分が大きくなることが分かった。そのため、表面粗さなどの影響を受けない、本方法による皮膜の破壊、除去最適条件は、レーザーアブレージョンの起こるエネルギー密度程度であることが分かった。
2)アルミニウムにバリヤー型アノード酸化皮膜を形成後、中性溶液中で定電位に保持し、フォトンラプチャー法により皮膜を破壊した後、定電位で電流の時間変化を測定した結果、皮膜破壊後電流は急激に増加し、0.3ms付近で最大値をとった後、指数関数的(傾き-1)に減少する。つまり、局部的かつ急激な皮膜の成長においても、逆対数則に従っているものと考えられた。また、フォトディテクターの信号と皮膜の修復に対応する電流の比較から、本方法による皮膜破壊は瞬間的に起こり、直後から酸化が起こることが分かった。

Research Products

• [Publications] T.Kikuchi, M.Sakairi et.al.: "Fabrication of Pits and Grooves on Aluminum by Laser Irradiation and Electrochemistry"Elcetrochemical Society Proceedings. (in Press).
• [Publications] S.Z.Chu, M.Sakairi, H.Takahashi, K.Shimamura, and Y.Abe: "Local Metal Deposition on Aluminum with Laser irradiation and Electroless Plating"Proc.of ASST 2000. 169-174 (2000)
• [Publications] 高橋英明,坂入正敏 ら: "アノード酸化を基礎とする新規なアルミニウム表面改質・加工技術-機能性表面の創成を目指して-"軽金属. 50. 544-551 (2000)