酸化チタンの電気化学的還元によるチタン板および合金の新規製造方法の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K14191
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 佐々木 秀顕 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (10581746)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 正史 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70143386)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 電気分解

Outline of Annual Research Achievements

本年度は前年度に引き続き，チタンを含有した酸化物溶体を利用した電解を目指した．比較的低融点となる系を選択し，酸化チタンへのアルカリ金属酸化物の添加を基本方針とした．エリンガム図からも示唆されるとおり，熱力学的な観点からK2O や Na2O は TiO2 よりも優先的に還元されると予想される．一方，Li2O は TiO2 よりも還元されにくく，かつ融点を下げることが可能なので Li2O-TiO2 系に焦点をあて，擬二元系において 1100度で溶融状態となる組成で電気化学試験を行った．また，Al2O3 を添加した溶体を電解浴とする試験を実施した．
電気化学測定は，擬参照電極を用いた三電極法を用いた．擬参照電極の材質としては，酸化物融体に溶け込みにくい貴金属を利用した．また，容器にグラファイトるつぼを用いて対極とする電解方式と，容器に MgO を用いて MgO 飽和状態とした Li2O-TiO2-MgO 溶体を電解浴とする電解方式について検討を行った．作用電極は，実験温度よりも融点が高い金属のうち，チタンと合金を形成するものから選択し，板状に成形して用いた．
サイクリックボルタンメトリーを行い，低い電位においてカソード電流が流れることを確認したのち，一定時間保持することにより電極反応の生成物を調べたが，反応後の電極上にチタンは確認されなかった．研究代表者らによる過去の研究においては，SiO2-Li2O 系融体の電解でケイ素の還元を確認しているが，チタンは同様には還元されない．この一因としては，チタンイオンが電解浴中で複数の価数を取りうることが考えられ，電位と価数の関係について詳細な調査が必要である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者が所属機関を変更し，研究環境および実験設備を新たに整備する必要があった．2016年度の前半は高温装置の立ち上げを行うとともに，薬品類を用いた実験環境を整えるのに費やしたため，計画に遅れが生じた．

Strategy for Future Research Activity

多元系の溶体の電解浴を視野に入れ，効果的に還元を進行させる電解条件を探索する．とくに，試験温度における流動性や，電位条件の影響を調査する．また，還元されたイオンの価数と電位の関係について調査するとともに，イオンの制御方法について探索する．

Causes of Carryover

所属機関の変更により，当初計画していた電解試験を行うための装置準備に時間を要した．このため，実験回数が少なくなった．

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度に研究装置を整備できたため，予定していた研究を29年度に加速して進める．