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2020 Fiscal Year Research-status Report

Control of surface oxidation on metal particles using a fine fluorination skill

Research Project

Project/Area Number 20K05322
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

金 在虎  福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (40511100)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsナノ表面・界面 / ナノ構造形成・制御 / 表面改質 / フッ素処理
Outline of Annual Research Achievements

フッ素系ガスを用いた精密フッ素化処理技術によるチタンや銅などの金属微粒子の表面改質を行い、表面上に存在する強固な酸化皮膜の破壊挙動とそのメカニズムを解明することで、
高温大気中での酸化膜の急速な成長に伴う焼結不良や導電性低下などの問題解決を試みる。そこで、令和2年度は、 TiとTiAl微粒子のフッ素導入量と酸化皮膜の破壊挙動に関する定量化を目標に、(1)最適なフッ素化条件の確立、(2)各温度におけるTi金属および合金材料の表面酸化挙動の確認、(3)試作品の機械的強度評価・解析について研究を行った。TiAl合金粒子表面に異なる温度でフッ素化を行い、表面上の成分分析と表面参加挙動について調べた結果、25~125℃の間には合金表面上に存在している酸化皮膜(TiO2)が酸化フッ化物膜(TiOxFy)に変化していることをXRDとXPS分析結果より確認された。この酸化フッ化物膜は1000℃まで合金粒子を空気中で加熱しても酸化皮膜の成長を抑制する役割をしていることがSEMやTG-DTA分析結果から確認された。しかし、150℃以上のフッ素化については、形成した酸化フッ化物層がフッ化物層に変化され、TiF4としてガス化が表面上に進行した。その結果、優れた耐酸化性を有するTiOxFy層の急激に減少し、高温での耐酸化性抑制性能が悪くなる結果となった。以上の結果より、TiAl粒子の耐酸化性を向上させるためには、チタン酸化フッ化物層が表面上に安定に存在できるフッ素化温度100~125℃が最適な条件であると考えられる。今後は、フッ素化圧力と時間が及ぼす耐酸化性への影響について調査する予定であり、Ti系金属以外のCuなどに同様な処理を行い、その成果について検証する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和2年度の研究目的である「TiとTiAl微粒子のフッ素導入量と酸化皮膜の破壊挙動に関する定量化」が殆ど達成されており、成果もでているので順調であると判断している。

Strategy for Future Research Activity

Ti系金属以外に、耐酸化性が必要なCuなどの金属表面をフッ素ガスを用いて改質し、その成果について追及する。

Causes of Carryover

新型コロナ感染の影響で予定していた学会が全て延期やオンライン開催に変更され、旅費の支出額がOとなり、その分の経費が次年度使用額として生じている。当該助成金については、次年度物品費と合わせて消耗品費として使用する予定である。

  • Research Products

    (4 results)

All 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] A study on the corrosion behavior of nickel in ClF3 gas2020

    • Author(s)
      Kim Jae-Ho、Namie Masanari、Yonezawa Susumu
    • Journal Title

      Journal of Fluorine Chemistry

      Volume: 224 Pages: 73~79

    • DOI

      10.1016/j.jfluchem.2019.05.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced dispersion stability and fluidity of rutile TiO2 particles using surface fluorination2020

    • Author(s)
      Kim Jae-Ho、Yasukawa Akihiro、Yonezawa Susumu
    • Journal Title

      Materials Today: Proceedings

      Volume: 20 Pages: 311~319

    • DOI

      10.1016/j.matpr.2019.10.068

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フッ素ガスを用いたSiCウェハの表面改質2020

    • Author(s)
      浪江将成, 金在虎, 米沢晋
    • Organizer
      第43回フッ素化学討論会
  • [Presentation] フッ素系ガスを用いたCu表面上の酸化皮膜の改質とその反応メカニズムの解明2020

    • Author(s)
      藤橋実穂、横地亮佑、金在虎、米沢晋
    • Organizer
      2020年度北陸地区講演会と研究発表会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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