異種金属繰返し多層めっきによる高強度１次元ナノ構造バルク材の作製と物性理解

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23656443
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 三浦 誠司 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50199949)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂入 正敏 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50280847)
• Keywords: めっきプロセス / ナノ材料 / 強度 / 靱性

Research Abstract

本研究は、従来手法ではサイズや試料強度の上限や微細化の下限に阻まれるナノ構造バルク材の新たな作製法の展開を目指し、微細構造を積み上げるボトムアップ型プロセスとしての「めっき」を利用したプロセスの検討を行う。すなわち、転位運動を阻むレイヤーを板状試料表面に平行かつ周期的に導入することで、めっきにより作製した層内での転位運動の効果的な抑制が期待できる。このような１次元的変調構造を実現した高強度ナノバルク板材の作製手法確立を目指すとともに、その機械的性質の支配因子を理解することを目的とする。
初年度の「自動ナノ厚さ多層めっきバルク作製装置」の開発成功を受け、次年度は以下の二項目を実施した。
(1) 初年度に開発した「自動ナノ厚さ多層めっきバルク作製装置」を５時間以上の連続運転させることで100層を越える多層めっき作製が安定的に作製できることを確認した。
(2) 試作したCu/Ni 多層めっきの微細構造を同位体顕微鏡分析、ラザフォード後方散乱分光法によって評価した。同位体顕微鏡によって分析した一辺数十ミクロンの領域において、各層における組成はそれぞれ純Cuもしくは純Niであり、平坦に付着した層構造が形成されていることが明らかとなった。これを受けてラザフォード後方散乱分光法を実施したところ、Cu/Ni多層として評価した場合に計測結果を合理的に説明できた。
(3) 機械的性質を明らかにするため、ナノインデンテーションを試みた。硬さ計測のために試料作製方法に工夫が必要であることが明らかとなり、次年度ではこれを追求する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

次年度以降は、自動ナノ厚さ多層めっきバルク作製装置によって作製した多層めっきバルク材の機械的性質追求が主目的であることから、ナノインデンテーション法適用のメドを立てるとともに、引張り試験などのバルクとしての調査法の確立を目指した。また、100層を越える多層めっき作製が安定的に作製できることを確認するとともに、試作した多層めっきの微細構造を同位体顕微鏡分析、ラザフォード後方散乱分光法によって評価して構造が予定通りであることが確認された。

Strategy for Future Research Activity

金属の組み合わせにバリエーションを持たせるとともに、変形に影響を与える因子を明らかにするため、透過型電子顕微鏡などを用いた微細構造解析を行なう。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

装置の自動化達成度が想定以上だったことから装置監視等のための謝金等が発生しなかった。現有の薬品で実験遂行が可能であったことから、購入を行なう必要がなく、それらのため未使用額が発生した。自動ナノ厚さ多層めっきバルク作製装置の改良、評価装置借り上げ、試薬類購入などが主たる使途となる予定である。