研究課題/領域番号 |
20K05322
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研究機関 | 福井大学 |
研究代表者 |
金 在虎 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (40511100)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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キーワード | ナノ表面・界面 / ナノ構造形成・制御 / 表面改質 / フッ素処理 |
研究実績の概要 |
フッ素系ガスを用いた精密フッ素化処理技術によるチタンや銅などの金属微粒子の表面改質を行い、表面上に存在する強固な酸化皮膜の破壊挙動とそのメカニズムを解明することで、 高温大気中での酸化膜の急速な成長に伴う焼結不良や導電性低下などの問題解決を試みる。そこで、令和2年度は、 TiとTiAl微粒子のフッ素導入量と酸化皮膜の破壊挙動に関する定量化を目標に、(1)最適なフッ素化条件の確立、(2)各温度におけるTi金属および合金材料の表面酸化挙動の確認、(3)試作品の機械的強度評価・解析について研究を行った。TiAl合金粒子表面に異なる温度でフッ素化を行い、表面上の成分分析と表面参加挙動について調べた結果、25~125℃の間には合金表面上に存在している酸化皮膜(TiO2)が酸化フッ化物膜(TiOxFy)に変化していることをXRDとXPS分析結果より確認された。この酸化フッ化物膜は1000℃まで合金粒子を空気中で加熱しても酸化皮膜の成長を抑制する役割をしていることがSEMやTG-DTA分析結果から確認された。しかし、150℃以上のフッ素化については、形成した酸化フッ化物層がフッ化物層に変化され、TiF4としてガス化が表面上に進行した。その結果、優れた耐酸化性を有するTiOxFy層の急激に減少し、高温での耐酸化性抑制性能が悪くなる結果となった。以上の結果より、TiAl粒子の耐酸化性を向上させるためには、チタン酸化フッ化物層が表面上に安定に存在できるフッ素化温度100~125℃が最適な条件であると考えられる。今後は、フッ素化圧力と時間が及ぼす耐酸化性への影響について調査する予定であり、Ti系金属以外のCuなどに同様な処理を行い、その成果について検証する。
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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
令和2年度の研究目的である「TiとTiAl微粒子のフッ素導入量と酸化皮膜の破壊挙動に関する定量化」が殆ど達成されており、成果もでているので順調であると判断している。
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今後の研究の推進方策 |
Ti系金属以外に、耐酸化性が必要なCuなどの金属表面をフッ素ガスを用いて改質し、その成果について追及する。
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次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナ感染の影響で予定していた学会が全て延期やオンライン開催に変更され、旅費の支出額がOとなり、その分の経費が次年度使用額として生じている。当該助成金については、次年度物品費と合わせて消耗品費として使用する予定である。
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