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2014 年度 実績報告書

不働態皮膜の光誘起バンド間電子遷移に基づく改質と金属材料の耐食性強化

研究課題

研究課題/領域番号 25630328
研究機関大阪大学

研究代表者

藤本 愼司  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70199371)

研究分担者 土谷 博昭  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50432513)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード腐食防食 / 表面改質 / 半導体 / 電子構造 / ステンレス鋼 / インピーダンス / 光電気化学
研究実績の概要

本年度は、主にNi-Cr合金、ステンレス鋼表面に生成する不働態皮膜の光電気化学応答について検討するとともに、不働態皮膜の電子構造の数値モデル化のための基盤構築を行った。不働態皮膜の電子構造の数値モデル化については、皮膜構造が簡単なチタン上に形成する酸化被膜から検討を行った。その結果、酸化被膜の形成条件を変えることにより、欠陥密度の変化など、皮膜の電子構造を変化させると得られる光電流の過渡応答遷移が異なり、その遷移過程を定量的に記述するモデルを構築した。また光電気化学応答では、Ni-Cr合金およびステンレス鋼表面に形成する不働態皮膜に、波長を制御しエネルギーを変化させた光を照射することにより生じる電流変化として計測した。Ni-Cr合金、ステンレス鋼ともに波長が長い場合には電流は変化せず、約500 nm付近より短い波長で光電流が発生し、得られた光電流スペクトルを解析した結果、Ni-Cr合金およびステンレス鋼表面に形成するバンドギャップエネルギーは同程度であることが分かった。光電気化学応答の電位依存性より推定した不働態皮膜の半導体の型はNi-Cr合金では酸性水溶液、中性水溶液ともにp型半導体とn型半導体が接合したような挙動を示した。一方、ステンレス鋼では酸性ではNi-Cr合金と同様であったが、中性水溶液中では2つのn型半導体が接合したような挙動を示した。これら光電気化学応答の結果から推定される不働態皮膜の電子構造モデルと光誘起バンド間遷移による皮膜改質挙動には対応関係が見られた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Electrochemical Characterization of Passive Films on Ni-Based Alloys in Acidic and Nuetral Solutions2015

    • 著者名/発表者名
      W.-S. Kim, H. Tsuchiya, S. Fujimoto
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 56 ページ: 593-599

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2014384

    • 査読あり
  • [学会発表] 電位の過渡応答に基づく各種金属・合金上での酸素還元挙動の解析2015

    • 著者名/発表者名
      長谷川翔平、土谷博昭、藤本慎司
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期講演大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [学会発表] The Role of Surface Adhering Organic Substances on Metal Dissolution and Repassivation during Cyclic Deformation of Ti-6Al-4V Alloy2014

    • 著者名/発表者名
      K. Doi, S. Miyabe, S. Fujimoto
    • 学会等名
      225thMeeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Hilton, Orlando
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-16

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公開日: 2016-06-01  

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