| 研究課題/領域番号 |
22K04769
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
佐伯 功 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (50235090)
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| 研究分担者 |
村上 秀之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 上席研究員 (30212252)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 無電解めっき / コーティング粉末 / Coめっき / Co－W合金めっき / 電気めっき / 熱酸化 / 拡散バリア / Cr揮発 / SOFC |
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| 研究開始時の研究の概要 |
既に開発したCoWO4層によるCrイオン拡散バリア機能を安価な代替元素で実現し，さまざまな形状の材料に適用可能な無電解めっき成膜を可能にすることで，このバリア機能コーティング技術の社会実装を図ることを目的とする。この達成のため，合金の電解および無電解析出メカニズム，合金の酸化の熱力学と動力学といった純粋に科学的な諸課題をの解明をコーティング技術の多面展開と同時並行で推進する。
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| 研究実績の概要 |
申請者らはステンレス鋼にCo-W合金を電気めっきの後に加熱すると多層酸化物が生成し，その中心部にCoWO4層が形成することを見出し，この層がステンレス 鋼に生成する酸化物からのCrイオン拡散バリアとして機能して有害なCr6+の揮発を阻止することを見出した。このコーティングはCr揮発が問題となる固体酸化物 形燃料電池(SOFC)のインターコネクトや焼却炉への応用を目指しているが，Co-Wコーティングが適しない被めっき材料，微細粉末には電気めっき法が適用困難 なことが明らかになった。本研究はCo-W二元系以外で同様にCrイオン拡散バリア性を示す系，粉体に適用できそうなCo-W無電解めっき方法など，Co-Wを起点とし てシステムとプロセスの展開研究を行い，Co-Wコーティングファミリーの社会実装を目指す。この達成のため，合金の電解および無電解析出メカニズム，合金の 酸化の熱力学と動力学といった純粋に科学的な諸課題を明らかにする必要があり，これらコーティング方法の多面展開と科学的な課題探求を同時並行で推進する ことを目的とした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究は円滑に開始し，2023年度は当初の計画にしたがい以下２項目について検討した
（１）無電解めっき法によるCo-W合金めっき膜の作成は，前年度作成した次亜リン酸ナトリウムを還元剤として用いたプロセスで行い，作成した膜の高温での耐久性を調査したところ，電気めっき法Co-WおよびFe-W膜のようにCrの揮発を抑制することができなかった．これは次亜リン酸由来のリンが膜に取り込まれたためと考え，還元剤をジメチルアミンボランに替え，合金めっきの作成条件の検討，高温での耐久性の調査を行った．その結果，Wを10原子％以上含むCo-W合金めっき膜を得られる条件を見出した．この膜をステンレス鋼にコーティングして高温酸化条件で加熱したところ，次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした場合と同様，Crの揮発を抑制することはできなかった．以上の検討結果から，無電解めっき法で得られるCo-W膜は電気めっき法で得られる膜のようにCr揮発を防止することはできず，またその原因は還元剤からのリンあるいはホウ素の取り込みだけでは説明できないことがわかった．ステンレス製ファイバーフィルターへのコーティングはできなかった．
（２）2022年度までに検討を終えたCo-W，Fe-W膜を電気めっき法で作成し，表面積あたりの電気伝導度を800℃で測定した．どちらのコーティングでも伝導度は低い値を維持できることがわかった．
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画通り，2024年度は研究をとりまとめ公表することを重点に進めていく．
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