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2021 年度 実績報告書

表面ナノ構造の最適設計に基づく超高耐食性アルミニウム材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 19H02470
研究機関北海道大学

研究代表者

菊地 竜也  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60374584)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードアノード酸化 / アルミニウム / ポーラスアルミナ / 耐食性
研究実績の概要

本研究においては、新規な電解質化学種を用いてアルミニウムをアノード酸化することにより、ポーラスアルミナのナノ構造を最適設計し、高い耐食性をもつアルミニウム材料の創製に挑戦することを目的とした。本年度の研究では、これまでの研究により見出した新規なポーラスアルミナ形成法を用い、塩化物環境中および酸性・塩基性環境中において良好な耐食性をもつ不動態皮膜形成アルミニウム材料の作製を試みた。本年度の研究により得られた主要な知見は、以下のとおりである。
(1)ポーラスアルミナの底部バリヤー層が厚いほど、電解質アニオンを含まない純アルミナ層の領域が多いほど、酸性・塩基性環境中における耐食性が高い。四ホウ酸ナトリウムを用いたアノード酸化により、高い耐食性をもつポーラスアルミナが形成できる可能性を見出した。
(2)メタホウ酸を用いた陽極酸化により、底部バリヤー層が極めて平滑なポーラスアルミナが生成する。また、生成するポーラス構造の細孔直径は極めて小さく、従来の生成法則に当てはまらない。これらは、従来知られているケラーハンターロビンソンモデルとは異なる新規なナノ構造であり、耐食性の向上が期待できる。
(3)電解エッチングとアノード酸化、自己組織化単分子膜コーティングを融合したプロセスによってアルミニウムを超撥水・超撥油化することに成功した。この超撥水・超撥油アルミニウムは、塩化物環境中において高い耐食性をもつことを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] 陽極酸化によるアルミニウムの表面処理2022

    • 著者名/発表者名
      菊地竜也、岩井愛
    • 雑誌名

      色材協会誌

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Ordering of Porous Anodic Alumina Fabricated by Anodizing in Chromic Acid at High Temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kikuchi, Motoki Yamashita, Mana Iwai, Ryosuke O. Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 168 ページ: 093501

    • DOI

      10.1149/1945-7111/ac2101

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of unique porous alumina films with extremely high porosity and an ultra-flat barrier layer by anodizing aluminum in sodium metaborate2021

    • 著者名/発表者名
      Mana Iwai, Tatsuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 399 ページ: 139440

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2021.139440

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アルミニウムの陽極酸化によるポーラスアルミナの作製と応用2021

    • 著者名/発表者名
      菊地竜也、岩井愛
    • 雑誌名

      電気化学

      巻: 89 ページ: 327-333

    • DOI

      10.5796/denkikagaku.21-FE0029

    • 査読あり
  • [学会発表] 六角形アルミニウムディンプルアレイのアノード酸化と超撥水・超撥油化2022

    • 著者名/発表者名
      安田純之介、岩井愛、菊地竜也
    • 学会等名
      表面技術協会第145回講演大会
  • [学会発表] 塩化ナトリウム/エチレングリコール溶液を用いたアノード酸化ポーラスアルミナの超短時間電解剥離2022

    • 著者名/発表者名
      宮本和哉、岩井愛、菊地竜也
    • 学会等名
      表面技術協会第145回講演大会
  • [学会発表] 酸性・塩基性水溶液中におけるポーラスアルミナ皮膜の耐食性2022

    • 著者名/発表者名
      岩井愛、菊地竜也
    • 学会等名
      表面技術協会第145回講演大会
  • [学会発表] クロム酸アノード酸化により生成したポーラスアルミナの自己規則化2022

    • 著者名/発表者名
      菊地竜也、山下元生、岩井愛
    • 学会等名
      表面技術協会第145回講演大会
  • [学会発表] 新規な電解質を用いた陽極酸化によるポーラスアルミナのナノ構造制御2022

    • 著者名/発表者名
      菊地竜也、岩井愛
    • 学会等名
      日本金属学会2022年春期第170回講演大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 電解エッチングとアノード酸化を用いた超撥油アルミニウムの作製2021

    • 著者名/発表者名
      安田純之介、鈴木亮輔、菊地竜也
    • 学会等名
      2021年電気化学秋季大会
  • [学会発表] メタホウ酸ナトリウムを用いたアルミニウムのアノード酸化 ―Keller-Hunter-Robinsonモデルとは異なるポーラス皮膜の生成―2021

    • 著者名/発表者名
      岩井愛、菊地竜也
    • 学会等名
      表面技術協会第144回講演大会
  • [学会発表] エチドロン酸水溶液におけるアルミニウムの交流アノード酸化2021

    • 著者名/発表者名
      宮本和哉、岩井愛、鈴木亮輔、菊地竜也
    • 学会等名
      表面技術協会第144回講演大会
  • [学会発表] 塩基性四ホウ酸ナトリウムを用いた高純度アルマイトの作製と細孔構造の規則化2021

    • 著者名/発表者名
      岩井愛、鈴木亮輔、菊地竜也
    • 学会等名
      軽金属学会第141回秋期大会
  • [学会発表] Fabrication of sticky and slippery superhydrophobic aluminum surfaces by electrochemical anodizing2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kikuchi, Fumiya Onoda, Ryunosuke Kondo, Daiki Nakajima
    • 学会等名
      Hokkaido University-Seoul National University The 10th Joint Symposium on Materials Science and Engineering
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of self-ordered porous alumina by anodizing aluminum in alkaline sodium tetraborate solution2021

    • 著者名/発表者名
      Mana Iwai, Tatsuya Kikuchi
    • 学会等名
      Hokkaido University-Seoul National University The 10th Joint Symposium on Materials Science and Engineering
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アルミニウムのアノード酸化の基礎12021

    • 著者名/発表者名
      菊地竜也
    • 学会等名
      表面技術協会ARS第107回例会
    • 招待講演
  • [学会発表] アルミニウムのアノード酸化の基礎22021

    • 著者名/発表者名
      菊地竜也
    • 学会等名
      表面技術協会ARS第107回例会
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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