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2019 年度 実施状況報告書

イオン吸着と結晶成長モード制御による高強度・高延性電析Al合金の創製

研究課題

研究課題/領域番号 19K05101
研究機関大阪府立大学

研究代表者

瀧川 順庸  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70382231)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード電解析出法 / アルミニウム / 結晶成長 / イオン吸着 / 延性
研究実績の概要

本研究は、ジメチルスルホン浴を用いた電解析出法において、イオン吸着と結晶成長モー
ド制御による、高強度・高延性アルミニウム合金の作製を目的としている。これまでに、過去に報告した塩化ガリウム添加と同様に、塩化ゲルマニウムおよび塩化スズを微量添加した浴を用いた電析により、Snイオンの吸着による試料中の脆化元素除去効果が得られることが明らかになっている。そこで、第一原理計算によりAl中のGa、Ge、SnとS、Clとの相互作用について検討した。その結果、これらの元素がSやClと強い斥力を示すという傾向は特にみられず、他のモデルによる検討が必要であると考えられる。これについては引き続き検討していく。次に、ごく微量の添加により最も脆化元素効果が大きかった塩化スズ添加浴をベースに合金の作製を試みた。その結果、塩化ガリウム添加浴を用いた場合と同様に、合金元素の添加量の増加とともに、合金元素自体が結晶成長を阻害してしまい、試料中の欠陥量が増加してしまうことが明らかになった。これにより、塩化スズの添加だけでは、高強度かつ高延性の合金は得られていない。今後はSn濃度と合金元素濃度の最適化を検討予定である。
また、純Alにおいて、塩化スズと表面平滑剤の相乗効果について調べた。その結果、Snの吸着が優先的に生じてしまい、表面平滑剤の効果は得られなかった。計算モデルの構築から得られた結果を参考に、新たな添加剤についても検討していく予定である。
また、成長モードについて、比較用のモデル材料であるNi電析について検討している。

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

2019年度に実施予定であった、「(1)第一原理計算による脆化元素除去のための金属イオンと同時吸着可能な表面平滑化のための添加剤の探索」、「(2)脆化元素除去と表面平滑化の効果の実証」について予定通りの検討をしている。期待以上の成果は得られていないが、今後良い成果が得られる可能性は見えつつあり、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

2020年度も、「(1)第一原理計算による脆化元素除去のための金属イオンと同時吸着可能な表面平滑化のための添加剤の探索」、「(2)脆化元素除去と表面平滑化の効果の実証」を継続して実施し、表面平滑化と脆化元素除去を同時に達成する添加剤の最適化を行う。さらに、「(3)合金化と電析条件最適化による基板平行方向への結晶成長モード制御」についても着手する予定である。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの影響により、3月に開催予定の複数の学会が急に中止になったため、予定していた旅費が使用できなかったことが主な理由である。次年度の学会参加旅費に充てる計画である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Microstructural heterogeneity in the electrodeposited ni: insights from growth modes2020

    • 著者名/発表者名
      I Matsui, A Watanabe, Y Takigawa, N Omura, T Yamamoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 1-7

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41598-020-62565-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ジメチルスルホン浴を用いた延性を有する電析アルミニウムの作製2019

    • 著者名/発表者名
      瀧川順庸,松井功
    • 学会等名
      表面技術協会 第140回講演大会
  • [学会発表] 電解析出法による延性を有するアルミニウムの作製2019

    • 著者名/発表者名
      瀧川順庸,久間千早希,松井功,上杉徳照,東健司
    • 学会等名
      日本金属学会 2019年秋期(第165回)講演大会
  • [学会発表] 電析アルミニウムの表面状態改善と不純物量低減に向けた最適添加剤の検討2019

    • 著者名/発表者名
      大堂文彰,佐藤奏,瀧川順庸
    • 学会等名
      日本材料学会第5回材料WEEK若手学生研究発表会
  • [学会発表] 電析アルミニウムの表面平滑化および不純物量低減に向けた最適添加材の検討2019

    • 著者名/発表者名
      大堂文彰,佐藤奏,瀧川順庸
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会・日本金属学会 関西支部 マテリアルデザイン研究会
  • [学会発表] 強度・延性バランスに優れた電解Al箔の作製に向けた電析プロセスの検討2019

    • 著者名/発表者名
      大堂文彰,佐藤奏,瀧川順庸
    • 学会等名
      軽金属関西支部 若手研究者・院生による研究発表会
  • [備考] 信頼性材料研究グループ

    • URL

      http://www2.mtr.osakafu-u.ac.jp/

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公開日: 2021-01-27  

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