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2020 年度 実績報告書

陽極酸化において発現する貴金属元素の合金化・ナノ粒子担持挙動の解明と制御・応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H01752
研究機関大阪大学

研究代表者

土谷 博昭  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50432513)

研究分担者 藤本 愼司  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70199371)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード陽極酸化 / チタン合金 / ナノチューブ / 貴金属元素 / ナノ粒子
研究実績の概要

貴金属元素を共添加したチタン合金をアーク溶解やマグネトロンスパッタリングにより作製し、その化学組成評価および相同定をXRD、EDSを用いて実施した。アーク溶解により作製したチタン合金では貴金属添加量が0.2 at%程度の範囲で調整して作製し、スパッタリングでは3at%まで添加量を変化させてチタン合金を成膜した。本研究で作製したチタン合金はTiに由来するピークのみが検出され単相であった。作製した合金の陽極酸化をNH4FおよびH2Oを含むエチレングリコール電解液中で行った。陽極酸化中に計測した電流は陽極酸化電圧の増加とともに大きくなり、所定の陽極酸化電圧に達したあとの定電圧陽極酸化中では電流は時間の経過とともに減衰し、その後、定常値へと収束する、陽極酸化による多孔質酸化物形成に特有の電流挙動を示した。陽極酸化により形成した酸化被膜の形態は今回検討したチタン合金の多くで、純チタン上に形成するものと同様のナノチューブ状であった。しかしながら貴金属元素の添加量が多い合金ではスポンジ状の酸化被膜が形成した。このスポンジ状酸化被膜を形成したチタン合金では陽極酸化電流が大きいため、その他の貴金属を含まないチタン合金でも見られたように、ナノチューブ状酸化被膜形成条件から外れると考察した。ナノチューブ状酸化被膜を形成したチタン合金において、高電圧で陽極酸化した場合に、貴金属ナノ粒子の担持が酸化被膜全体に観察された。しかしながら、チタン合金中の貴金属元素の担持量が0.1 at%程度では今回の陽極酸化条件では陽極酸化時間中に生じる貴金属元素の濃縮が十分ではなく担持には至らなかった。以上から貴金属元素を含有したチタン合金の陽極酸化により貴金属ナノ粒子が担持したチタニアナノチューブ形成には貴金属含有量および陽極酸化電圧に起因する酸化速度のバランスが重要であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] チタン2020

    • 著者名/発表者名
      土谷博昭
    • 雑誌名

      チタン・チタン合金のアノード酸化によるTiO2ナノチューブ形成

      巻: 68 ページ: 226-232

  • [学会発表] 熱濃硫酸中でのアノード酸化によるポーラスチタニアの形成2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤遼馬、土谷博昭、藤本慎司
    • 学会等名
      日本金属学会第168回講演大会
  • [学会発表] Growth of Anodic TiO2 Nanotube Layers on Heat-Treated Titanium2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Kamimura, H. Tsuchiya, and S. Fujimoto
    • 学会等名
      Prime2020(On-line)
    • 国際学会
  • [学会発表] Anodic Growth of Oxide Nanotube Layers on Titanium Alloys2020

    • 著者名/発表者名
      H. Tsuchiya, and S. Fujimoto
    • 学会等名
      Prime2020(On-line)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Anodization of Titanium at Elevated Temperatures in Fluoride-Free Electrolytes2020

    • 著者名/発表者名
      R. Sato, H. Tsuchiya, and S. Fujimoto
    • 学会等名
      Prime2020(On-line)
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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