2015 Fiscal Year Annual Research Report
溶融塩電解によるニッケル基超合金の二珪化モリブデンコーティング
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26820332
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
竹田 修 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60447141)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | Ni基超合金 / 耐酸化性 / コーティング / 溶融塩電解 / 二珪化モリブデン / 表面改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発電効率の向上やCO2の排出量削減を目指して、ガスタービン材料のニッケル（Ni）基超合金の開発が進められている。しかし、強化元素を添加すると耐酸化性が低下する問題がある。そこで、本研究では、高温でも機械的・化学的に安定な耐酸化性被膜で超合金を被覆することによって、耐酸化性を向上させることを目標とした。具体的には、溶融塩電解による二珪化モリブデン（MoSi2）被膜の形成を検討した。特に、溶融塩中でのイオンの輸送速度と電極反応の速度、合金中の元素の拡散速度を見積もることによって、機械的・化学的に安定で緻密な厚膜を形成するのに適した電解条件を明らかにすることを目標とした。
平成27年度は、平成26年度の結果に基づき、平滑かつ緻密な皮膜を形成できる条件の探査に注力した。具体的には、電解浴中のモリブデン源（K2MoO4）の濃度を10mol%とし、ボロン源（K2B4O7）の濃度を0.01～5 mol%に変化させて電解を行った。その結果、ボロン源濃度が低い場合は、樹脂状晶が生成し、平滑なMo皮膜が形成せれないことがわかった。一方、ボロン濃度を増大させていくと、柱状晶が生成し、表面が平滑になり、皮膜も緻密になることがわかった。また、カソードの電流密度を5～50 mA cm-2に変化させて電解を行ったところ、電流密度が低い場合は析出した結晶粒の粒径が大きいが、電流密度を増大させていくと、結晶粒径が小さくなることがわかった。また、先行研究ではMo電析物はBを含んでいないと考えられていたが、詳細な分析によってMo皮膜中にBが混入していることがわかった。Mo中のBの固溶度は非常に小さいので、過飽和でMoに溶解しているか、Mo2B等の微小な結晶として皮膜中に分散していると推察された。
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