2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of Corrosion Mechanism for Copper in Organic Acid Environment and Its Application to Microfabrication Technology
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18K04763
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
境 昌宏 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20301963)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 腐食 / 銅 / 有機酸 / ギ酸銅 / リン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
銅管に生じる蟻の巣状腐食に及ぼす含有元素の影響に着目して実験を行った。含有元素のうち，脱酸のために添加されるリンの影響について調べた。リンを含まない無酸素銅管（JIS C1020，P含有量0%），一般的によく使用されるリン脱酸銅管（JIS C1220，P含有量0.02%），リンを多く添加した銅管（P含有量0.2%以上）を用いて，ギ酸銅溶液中への浸漬試験を行った。浸漬試験中，定期的に溶液のpH，電気伝導度，銅イオン濃度を測定し，浸漬試験終了後には腐食量測定，および断面観察を行った。
ギ酸銅溶液へ浸漬すると，浸漬数時間後に銅管表面が茶褐色へと変色し，１日後にはほぼ全面が茶褐色皮膜で覆われる。溶液のpHは試験開始時には約5.5であったが，１日後には約4まで低下した。その後徐々に上昇し，初期値の5.5まで戻るが，その上昇率はリン含有量で違いが見られた。リンを含まない無酸素銅では２日後にpHが急上昇するのに対し，リンを多く含む銅管では低pHをしばらく維持し，浸漬約14日からpHが上昇に転じる。電気伝導の変化もリン含有量で違いが見られ，リンを含まない銅管では，電気伝導率の減少が少ないのに対し，リンを多く負s組む銅管では初期値の90mS/mから84日後には約25mS/mまで減少した。
試験終了後の試料断面観察より，無酸素銅，リン脱酸銅管では，微細な孔が深さ方向に枝分かれしながら進展する典型的な蟻の巣状腐食が観察されたのに対し，リンを多く含む銅管では半球状の食孔が観察された。このように，リン含有量の違いにより腐食形態が変化することが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
腐食形態を制御することが目的だが，昨年度の研究より環境側要因である有機酸の種類や濃度で腐食形態が変わることが判明し，今年度の研究より材料側要因である添加元素の含有量でも腐食形態が変化することが判明した。これら環境側要因と材料側要因との組合せにより，腐食形態を制御することが可能と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
蟻の巣状腐食を溶液中で再現する方法を確立できたので，今後は電気化学的試験を行い，腐食を加速することを試みる。現在の方法は，銅管をギ酸銅溶液中に自然浸漬する方法だが，ギ酸銅溶液中に浸漬した銅に外部から一定な貴の電位を加え続けることで腐食を蟻の巣状腐食を電気化学的に再現したい。電気化学的測定を行うことができれば，印加電位や保持時間を変えることで腐食形態の制御がより容易に可能になると考える。
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| Causes of Carryover |
初年度に購入予定だった恒温恒湿槽を研究室既存のインキュベータで代用することができたため。次年度以降に電気化学測定装置の追加機構（温度制御，インピーダンス測定）に使用する予定である。
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