濃厚水溶液系めっき浴が開拓する新規クロム系合金めっき

• 研究課題/領域番号: 21K14446
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分26060:金属生産および資源生産関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 安達 謙 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10880057)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: クロムめっき / 合金めっき / 濃厚水溶液 / 電気化学 / 三価クロム浴

研究開始時の研究の概要

飽和溶解度に近い高濃度で金属塩を溶解した濃厚水溶液は、通常の水溶液にはない電気化学特性を有することから近年注目を集めている。本研究では、濃厚系三価クロム浴をベースとした合金めっき浴を用いて、新規クロム系合金めっきの開発に取り組む。クロムと異種金属の合金めっき形成について系統的な調査を行うことで、従来のクロムめっきよりも優れた特性を有する合金めっき素材の創製を目指す。

研究実績の概要

飽和溶解度に近い高濃度で金属塩を溶解した濃厚水溶液は、通常の水溶液にはない電気化学特性を有することから近年注目を集めている。申請者らは濃厚水溶液中でのみ実現できる金属電析の研究に取り組み、従来は六価クロム浴でしか得られなかった結晶性金属クロムの硬質めっきが、濃厚水溶液系めっき浴を用いることで三価クロム浴から得られるようになることを報告した。六価クロム浴はその強い酸化性雰囲気のために同一浴中で異種金属イオンを還元することが困難であるが、三価クロム浴であれば多様な金属種とクロムの共析が可能になると期待される。本研究では、単一クロムめっきが得られる濃厚系三価クロムめっき浴をベースとして異種金属イオンを加えた合金めっき浴を調製し、新規クロム系合金めっきの開発に取り組む。電気化学測定によりクロムと多様な異種金属イオンの共析挙動に関して系統的な調査を行い、得られる合金めっきの組成や物性と合わせて整理する。従来の六価クロム浴および三価クロム浴をベースとする合金浴では達成されなかった、非金属相を含まない優れた物性を有する新規のクロム系合金めっきを得ることを目的とする。
今年度はクロム-亜鉛の組み合わせを中心とした合金電析に関する検討を進めている。クロムと亜鉛の塩を含む混合浴からは、クロムと亜鉛の両方の金属相を含む電析物が得られることがわかり、従来は得られない合金相が電析できることを明らかにした。今後はこれらの合金相の物性評価に取り組む予定である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度はクロム-亜鉛の組み合わせを中心とした合金電析に関する検討を進めている。クロムと亜鉛の塩を含む混合浴からは、クロムと亜鉛の両方の金属相を含む電析物が得られることがわかり、従来は得られない合金相が電析できることを明らかにした。現在は合金相の物性評価に取り組んでいるが、電析膜の特性評価として一般的に用いられるビッカース硬度などの測定が、分析装置の不具合のために一時中断してしまっている。本年度中に装置トラブルは解消され、研究は問題なく遂行される予定である。

今後の研究の推進方策

引き続き合金相の物性評価に取り組む。もし保有の装置トラブルが解消されない場合は、新規装置の購入や外部機関の利用などにより研究を遂行する予定である。