不働態皮膜の不均一性評価のための走査電気化学顕微鏡の試作研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555166
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 瀬尾 眞浩 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20002016)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冨土元 英二 北斗電工株式会社, 技師員(研究職) ; 伏見 公志 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20271645) ; 高橋 英明 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70002201)
• Keywords: 走査電気化学顕微鏡 / 不働態皮膜 / 不均一性評価 / レドックス反応 / プローブ電流像 / 多結晶面 / 鉄電極 / チタン電極

Research Abstract

1.不働態皮膜の不均一性を評価するための走査電気化学顕微鏡の面分解能を向上させる試みを行った。直径10μmの白金線をガラスでコーティングしたプローブ電極を用いた場合,Tip Generation/Substrate Collection(TG/SC)modeによつて約20μm(プローブ電極直径の2倍)の面分解能を達成することができた。さらに,分解能を向上させるために,より小さな直径のプローブ電極の製作を検討している。
2.ナイタール液で組織を出現させた多結晶純鉄電極上にpH8.4ホウ酸塩水溶液中で不働態皮膜を作成した後,溶液をFe(CN)_6^<4->を含むpH8.4ホウ酸塩水溶液に取り換え,プローブ電極をFe(CN)_6^<4->が酸化される電位に,鉄電極をFe(CN)_6^<3->が還元される電位に保持すること(TG/SCmode)によりSECM測定を行った。プローブ電流像は,下地の結晶粒に依存する結果が得られた。エッチピット法によって求めた結晶粒の面方位との対比により、プローブ電流値は{100}<{111}<{110}の順に大きくなることが判明した。
3.電解研磨したチタンをpH8.4ホウ酸塩水溶液中で動電位アノード分極することにより作成した不働態皮膜のSECM測定を,Fe(CN)_6^<4->/Fe(CN)_6^<3->系を利用してTG/SCmodeで行った。その結果,皮膜作成時の分極電位が4V_<SHE>以上で,皮膜の不均一性が顕著になることがプローブ電流像から明らかになった。プローブ電流像から観測される皮膜の不均一性は,下地チタンの結晶粒の形状に一致した。このことから,皮膜の欠陥濃度あるいは膜厚が結晶粒によって異なることが示唆された。
4.プローブ電極に光ファイバーを装着することにより,試作した走査電気化学顕微鏡を走査光電気化学顕微鏡に改良した。現在,チタン不働態皮膜を用いて,アルゴンレーザ光照射下でのプローブ電流像と暗プローブ電流像の比較を行い,不働態皮膜の欠陥濃度の不均一性評価を検討している。

Research Products

• [Publications] 伏見公志, 瀬尾眞浩: "走査電気化学顕微鏡による鉄不働態皮膜の不均一性評価の試み" 材料と環境. 46・12. 797-803 (1997)
• [Publications] 瀬尾眞浩, 伏見公志: "走査電気化学顕微鏡による電極表面反応分布の解析" 日本金属学会シンポジウム予稿「表面・界面の新しい解析法」. 17-20 (1997)
• [Publications] 伏見公志, 安住和久, 瀬尾眞浩: "走査電気化学顕微鏡による鉄およびチタン表面不働態皮膜の不均一性評価" 材料と環境′97講演集. 3-6 (1997)