水晶振動子を用いたその場重量測定法による金属薄膜腐食反応の研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63470052
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 瀬尾 眞浩 北海道大学, 工学部, 助教授 (20002016)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安住 和久 北海道大学, 工学部, 助手 (60175875)
• Keywords: 水晶振動子 / 水晶微量天秤 / その場重量測定 / 微量腐食 / 薄膜腐食

Research Abstract

1.大気腐食加速試験装置を用い、30℃、20ppmのSO_2ガスを含む相対湿度の異なる空気および窒素ガス中における銅薄膜の腐食にともなう重量変化を水晶振動子の共鳴周波数変化から追跡し、前年度におこなったH_2Sガスを含む場合の結果と比較検討し、次の事柄が明らかにされた。
(1)SO_2ガスを含む空気中における銅薄膜の腐食性はH_2Sガスを含む場合に比らべて低く、腐食の初期から放物線則に従って腐食が進行する。また、H_2Sガスと同様、空気中の酸素が腐食を促進する。
(2)H_2Sガスに比らべSO_2ガスでは銅薄膜上の腐食生成物は銅硫化物よりむしろ銅の硫酸塩であることがオ-ジエ電子分光法により同定された。
(3)腐食速度が空気中の相対湿度の増加とともに急激に増加することから、SO_2ガスにおいても銅薄膜の腐食が表面に形成される水膜中での電気化学的機構により進行することが予想される。
2.pH8.4のホウ酸塩水溶液中における銅薄膜のアノ-ド酸化にともなう重量変化を水晶振動子の共鳴周波数変化から追跡すると同時に、アノ-ド酸化電流の経時変化を測定し、アノ-ド酸化皮膜を通しての銅イオンの溶出速度と皮膜成長による皮膜中への酸素とり込み速度とを分離することに成功した。銅イオンの溶出速度と皮膜中への酸素とり込み速度との両対数プロットは直線となり、直線の勾配より酸素イオンの移動係数と銅イオンの移動係数との比、αO^<2->/αcu^<2+>を求めることが可能となった。移動係数の比、αO^<2->/αcu^<2+>はアノ-ド酸化電位に依存せず、1.77±0.15の値をとることが判った。以上、水晶振動子を水溶液中における銅薄膜の腐食研究に適用することにより腐食機構の詳細が明らかとなった。現在、他の金属薄膜の水溶液中における腐食反応の研究を進めている。

Research Products

• [Publications] 瀬尾眞浩,沢村一郎,Lars Grasjo,芳賀康宏,佐藤教男: "水晶振動子による銅薄膜微量腐食の測定" 日本材料学会誌「材料」. 39. (1990)
• [Publications] L.Grasjo,M.Seo and N.Sato: "In-situ Gravimetry of Passivation of Copper by Means of Quartz Crystal Microbalance" Corrosion Science. 30. 299-304 (1990)
• [Publications] M.Seo,K.Azumi and I.Sawamura: "Study on Corrosion of Copper Thin Film in Air Containing Pollutant Gas by a Quartz Crystal Microbalance" Journal of Electrochemical Society.