2020 Fiscal Year Research-status Report
ハロゲンイオンを用いた磁性めっき膜の高性能化とその原理
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19K04472
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
柳井 武志 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (30404239)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁性材料 / 磁石 / 電解めっき / 無電解めっき / 厚膜 / ハロゲンイオン / アルカリ金属イオン / 高周波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は，2019年度に引き続き医療・歯科応用を目指した小型磁石膜，具体的には電析法で作製したFe-Pt厚膜の磁気特性に与えるめっき浴中のアルカリ金属イオンとハロゲンイオンの影響を中心に検討を行った。2019年度はアルカリ金属イオンとしてナトリウムイオンに，ハロゲンイオンとして塩化物イオンに，それぞれ着目したが，2020年度はカリウムイオンや臭化イオンに着目した。その結果，塩化物イオンの時と同様臭化イオンがめっき浴内に存在すると硬磁気特性が劣化し，ナトリウムイオンと同様にカリウムイオンが存在すると硬磁気特性が改善することを確認した。また，ハロゲンイオンを含まないめっき浴では，アルカリ金属イオンが存在しても硬磁気特性改善効果が発現しないことを見出した。すなわち，ハロゲンイオンの存在が硬磁気特性を劣化させ，アルカリ金属イオンが存在するとその劣化効果を抑制することがわかった。
2020年度は，ハロゲンイオンの磁気特性劣化効果がpHに依存する可能性があると予想し，pHが磁気特性に与える影響評価に取り掛かった。データ取得中のため，断定はできないが，アルカリ金属イオンによる硬磁気特性改善効果はめっき浴のpHが低い領域で発現する傾向が得られており，めっき浴のpHも優れた硬磁気特性を得るために重要な要因の一つである可能性が明らかとなった。
研究計画では，電解めっき法による成膜を想定していたが，高周波用途でのニーズが高まっている現状を踏まえ，非導電性基板（高周波駆動下では，導電性基板ではうず電流損失が大きくなるので非導電性基板が有利）への成膜が可能な無電解めっき法をスタートさせ，導電性基板へのFe-Ni膜の成膜過程を確立した。
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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
2020年度はコロナウィルスの蔓延や建屋改修工事に伴う研究設備の移動があり，研究遂行ができない期間があったが，おおむね予定通りに進んだ。研究計画では，軟磁性材料と硬磁性材料の両材料に対して，ハロゲンイオンの影響の検討を進める予定としている。2019年度は軟磁性材料の研究が十分実施できなかったが，2020年度は学会発表できる程度に進展させることができた。硬磁性材料のFe-Pt系の厚膜に関しては，おおむね想定通りに検討を進めることができ，国内学会で発表を行った。研究計画では，電解めっき法による成膜を想定していたが，高周波用途でのニーズが高まっている現状を踏まえ，非導電性基板への成膜が可能な無電解めっき法をスタートさせ，導電性基板へ成膜過程を確立した。以上のように，ほぼ想定していた進捗状況であり，成果発表もできたことから，本課題の進捗状況はおおむね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように，Fe-Pt膜ではハロゲンイオンの存在は硬磁気特性を劣化させるが，アルカリ金属イオンをめっき浴へ供給することで，劣化した磁気特性が回復することが明らかとなった。また，アルカリ金属イオンによる保磁力改善効果はpHにも影響を受ける可能性があることがわかった。現在，ハロゲンイオンやアルカリ金属イオンの存在によって，水素の共析量がかわり，水素共析量の違いによって硬磁気特性が変化すると予想しており，2021年度はこの点を検討する。また，Co-Ptの合金系に対してもアルカリ金属イオンやハロゲンイオンの影響の有無を確認する。軟磁性材料に関してはハロゲンイオンによる磁気特性の異方化を検討する。研究計画では，電解めっき法による成膜を想定していたが，高周波用途でのニーズが高まっている現状を踏まえ，無電解めっき法による成膜をスタートさせた。2021年度は非導電性基板への成膜プロセスを確立させ，Fe-Ni軟磁性膜の磁気特性に与えるハロゲンイオンの影響について検討を行う。
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