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マグネシウム合金表面酸化膜の成長機構とナノ構造制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15560629
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関工学院大学

研究代表者

小野 幸子  工学院大学, 工学部, 教授 (90052886)

研究分担者 阿相 英孝  工学院大学, 講師 (80338277)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2004年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2003年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワードマグネシウムおよびその合金 / 表面酸化皮膜 / ナノ構造制御 / 皮膜成長メカニズム / 環境負荷低減材料 / 耐食性 / 超軽量合金 / マグネシウム / 酸化皮膜 / ナノ構造 / 成長メカニズム / 環境負荷低減 / 長寿命化
研究概要

アノード分極曲線の検討の結果,素地中あるいは電解液中にアルミニウムが存在すると5Vでの電流ピークは顕著に減少し,この電流ピークがマグネシウムに特有なものであることが明らかになった。皮膜中には素地および電解液中のA1が封入され,100V電解で生成した皮膜への混入Al量はMgの約2/3原子比に達する。素地中あるいは電解液中にA1が存在すると電流は低下し臨界電圧が高くなるが,これはA1が皮膜中に入る結果,緻密で不動態性の高い皮膜が生成し,電流を抑制するためである。しかし、塩水噴霧試験による耐食性は高電流による厚い皮膜が生成する5Vあるいは絶縁破壊電圧において電解液の種類によらず良好となる。
定電圧アノード酸化によって5V付近で生成した皮膜の構造を高分解能走査電子顕微鏡で詳細に検討した結果,アルミニウムのケラーモデルに類似の200nm程度の六角柱セル構造を持つことが初めて明らかになった。
TEMおよびGDOESによる皮膜構造の解析から,皮膜は2層あるいは3層構造であり,Anodizing ratioは純マグネシウムで1.9nm/V, AZ91Dで2.8nm/V, MgLIY合金で4.3nm/Vとアルミニウムの場合やや厚いことが明らかになった。これらの違いはそれぞれの皮膜組成による電圧保持性の違いに基づく。
MgLiY合金のアノード分極挙動は,99.95%MgとAZ91Dの中間となる。バリヤー型皮膜生成においては,アノード酸化に伴いLiは容易に電解液側に移動して溶液界面でほぼ純粋なLi酸化物として外層を形成し,また外側への移動が遅いYとMgが中間層と内層を形成する。ポーラス型皮膜が生成する場合,LiもYも電解液に溶出するため皮膜中での濃縮は見られない。超軽量合金であるMgLiYに対して初めて48時間を越える塩水噴霧試験に耐える表面処理をリン酸カリウムにより付与することに成功した。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (34件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Fabrication of self-ordered nanohole arrays on Si by localized anodization and subsequent chemical etching2005

    • 著者名/発表者名
      H.Asoh, A.Oide, S.Ono
    • 雑誌名

      Applied Surface Science (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 低電圧領域で作製したアルミニウムアノード酸化バリヤー型皮膜の膜厚と構造に対する電流密度の影響2005

    • 著者名/発表者名
      和田知恵子, 阿相英孝, 小野幸子
    • 雑誌名

      Electrochemistry 73, (2)

      ページ: 145-149

    • NAID

      10013810861

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 有機溶媒-水系電解液中におけるマグネシウムのアノード酸化挙動2004

    • 著者名/発表者名
      阿相英孝
    • 雑誌名

      軽金属(J.Jpn.Inst.Light Metals) 54,(12)

      ページ: 567-572

    • NAID

      10014239514

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] マグネシウムアノード酸化皮膜の構造と不動態性に対する生成電圧と電解質イオン濃度の影響2004

    • 著者名/発表者名
      小野幸子
    • 雑誌名

      軽金属(J.Jpn.Inst.Light Metals) 54,(11)

      ページ: 544-550

    • NAID

      10014033580

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] マグネシウムの陽極酸化(解説)2004

    • 著者名/発表者名
      小野幸子
    • 雑誌名

      アルトピア 34,(2)

      ページ: 23-31

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anodizing Behavior of Magnesium in Electrolyte Containing Organic Solvent and Water2004

    • 著者名/発表者名
      H.Asoh, I.Sakai, A.Oide, S.Ono
    • 雑誌名

      J.Jpn.Inst.Light Metals 54,(12)

      ページ: 562-572

    • NAID

      10014239514

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of Formation Voltage and Electrolyte Ions Concentration on the Structure and Passivity of Anodic Films on Magnesium2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, M.Miyake, H.Asoh
    • 雑誌名

      J.Jpn.Inst.Light Metals 54,(11)

      ページ: 544-550

    • NAID

      10014033580

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anodizing of Magnesium2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ono
    • 雑誌名

      Alutopia 34,(2)

      ページ: 23-31

    • NAID

      10026348420

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 有機溶媒-水系電解液中におけるマグネシウムのアノード酸化挙動2004

    • 著者名/発表者名
      阿相英孝, 酒井郁洋, 生出章彦, 小野幸子
    • 雑誌名

      軽金属(J.Jpn.Inst.Light Metals) 54, (12)

      ページ: 567-572

    • NAID

      10014239514

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ニオブアノード酸化皮膜の誘電特性に及ぼす電解液pHの影響2004

    • 著者名/発表者名
      倉持健, 阿相英孝, 望月隆, 小野幸子
    • 雑誌名

      表面技術(J.Surf.Finish.Soc.Jpn.) 55, (12)

      ページ: 218-219

    • NAID

      10014096960

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ニオブアノード酸化皮膜の結晶化挙動と誘電特性の評価2004

    • 著者名/発表者名
      阿相英孝, 大舘広和, 小野幸子
    • 雑誌名

      表面技術(J.Surf.Finish.Soc.Jpn.) 55, (12)

      ページ: 202-209

    • NAID

      10014096910

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] マロン酸を用いたアノード酸化ポーラスアルミナの自己規制化機構の検討2004

    • 著者名/発表者名
      齋藤真希子, 武藤洋光, 阿相英孝, 小野幸子
    • 雑誌名

      表面技術(J.Surf.Finish.Soc.Jpn.) 55, (12)

      ページ: 187-192

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] マグネシウムアノード酸化皮膜の構造と不動態性に対する生成電圧と電解質イオン濃度の影響2004

    • 著者名/発表者名
      小野幸子, 三宅めぐみ, 阿相英孝
    • 雑誌名

      軽金属(J.Jpn.Inst.Light Metals) 54, (11)

      ページ: 544-550

    • NAID

      10014033580

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 複合アノード酸化処理したアルミニウムの真空中でのガス放出特性とその制御2004

    • 著者名/発表者名
      小野幸子
    • 雑誌名

      金属のアノード酸化皮膜の機能化部会 第21回コンファレンステキスト

      ページ: 40-44

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Investigation of Formation Process of an Anodic Porous Alumina Film on a Silicon Substrate2004

    • 著者名/発表者名
      H.Shiraki, Y.Kimura, H.Ishii, S.Ono, K.Itaya, M.Niwano
    • 雑誌名

      Applied Surface Science 237, (1-4)

      ページ: 369-373

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of Porous Silica with Three-Dimensional Periodicity by Si Anodization2004

    • 著者名/発表者名
      H.Asoh, A.Uehara, S.Ono
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43, (9AB)

    • NAID

      10013572732

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Detailed Observation of Cell Junction in Anodic Porous Alumina with Square Cells2004

    • 著者名/発表者名
      H.Asoh, S.Ono, T.Hirose, I.Takatori, H.Masuda
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43, (9A)

      ページ: 6342-6346

    • NAID

      10013574409

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanopatterning of Si Substrate Using Nanospheres as a Mask for Localized Anodization2004

    • 著者名/発表者名
      H.Asoh, A.Uehara, S.Ono
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43, (8A)

      ページ: 5667-5668

    • NAID

      10013471308

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Controlling Factor of Self-Ordering of Anodic Porous Alumina2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, M.Saito, M.Ishiguro, H.Asoh
    • 雑誌名

      J.Electrochem.Soc. 151, (8)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure and Properties of Anodic Oxide Films Formed on Niobium2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, M.Baba, M.Shimoyama, H.Asoh
    • 雑誌名

      The ECS Meeting, Surface Oxide Films, Proceedings of the International Symposium 2003-25

      ページ: 133-142

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Self-Ordering of Anodic Porous Alumina Induced by Local Current Concentration : Burning2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, M.Saito, H.Asoh
    • 雑誌名

      Electrochem.Solid-State Lett. 7, (7)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 角型セル構造を持つアノード酸化ポーラスアルミナ皮膜の局所構造観察2004

    • 著者名/発表者名
      阿相英孝, 小野幸子, 広瀬智一, 高鳥郁央, 益田秀樹
    • 雑誌名

      工学院大学研究報告書 No.96

      ページ: 29-34

    • NAID

      40006317964

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 耐環境性付与を目的とするマグネシウム合金表面酸化皮膜の構造制御因子の解明2003

    • 著者名/発表者名
      小野幸子
    • 雑誌名

      工学院大学総合研究所年報 11号

      ページ: 119-131

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Oxidation Behavior of Mg-Li-Y Ultra Light Alloys2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th Asian-Pacific Corrosion Control Conference (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure of Anodic Films Grown on Magnesium-Lithium-Yttrium Ultra Light Alloy2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 426-432

      ページ: 581-586

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure and Voltage-Current Characteristics of Anodic Films Formed on Magnesium in Electrolytes Containing Fluoride2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono
    • 雑誌名

      Materials Transactions 44,(4)

      ページ: 539-545

    • NAID

      10011910623

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anodizing of Magnesium in Amine-Ethylene Glycol Electrolyte2003

    • 著者名/発表者名
      H.Asoh
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 419-422

      ページ: 957-962

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anodic Films Grown on Magnesium and Magnesium Alloys in Fluoride Solutions2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 419-422

      ページ: 897-902

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Clarification of Factors Controlling the Structure of Magnesium and Magnesium Alloys for the Purpose of Surface Protection in the Environment2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, H.Asoh, H.Nagamoto, N.Masuko
    • 雑誌名

      The Annual Report No.11 of Research Institute of Sciences and Technology, Kogakuin University

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Oxidation Behavior of Mg-Li-Y Ultra Light Alloys2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, Y.Suzuki, H.Asoh
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th Asian-Pacific Corrosion Control Conference (APCCC13) (Japan Society of Corrosion Engineering) (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure of Anodic Films Grown on Magnesium-Lithium-Yttrium Ultra Light Alloy2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, Y.Suzuki, H.Asoh, N.Hanzawa, M.Hyakutake
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 426-432

      ページ: 581-586

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure and Voltage-Current Characteristics of Anodic Films Formed on Magnesium in Electrolytes Containing Fluoride2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, H.Kijima, N.Masuko
    • 雑誌名

      Materials Transactions 44,(4)

      ページ: 539-545

    • NAID

      10011910623

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anodizing of Magnesium in Amine-Ethylene Glycol Electrolyte2003

    • 著者名/発表者名
      H.Asoh, S.Ono
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 419-422

      ページ: 957-962

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anodic Films Grown on Magnesium and Magnesium Alloys in Fluoride Solutions2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ono, N.Masuko
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 419-422

      ページ: 897-902

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.T.B.Gundersen: "Effect of trace elements on electrochemical properties and corrosion of aluminium alloy AA3102"Corrosion Science. 46(2). 265-283 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ono: "Microstructure of anodic films grown on magnesium-lithium-yttrium ultra light alloy"Materials Science Forum. 426-432. 581-86 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Asoh: "Transfer of Nanoporous Pattern of Anodic Porous Alumina into Si Substrate"Applied Physics Letters. 83(21). 4408-4410 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.W.Keuong: "Electrochemical Activation of Aluminum by Trace Element Lead"Journal of the Electrochemical Society. 150(11). B547-B551 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ono: "Formation behavior and control factors of anodic films on niobium"Hyomen Gijutsu. 54(7). 447-451 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ono: "Microstructure and voltage-current characteristics of anodic films formed on magnesium in electrolytes containing fluoride"Materials Transactions. 44(4). 539-545 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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