新しい高解像度走査型光量子生化学顕微鏡の水素機能材料表面へのアプローチ

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875133
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: 三澤 俊平 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70005982)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 駒崎 慎一 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (70315646) ; 酒井 彰 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70136422) ; 田邊 博義 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70125376)
• Keywords: 電気化学的水素透過 / 水素拡散 / 水素拡散係数 / 水素固溶量 / 吸着水素電位 / 水素昇温脱離分析 / 光刺激水素電気化学 / レーザーラマン分光

Research Abstract

本年度は、以下の2つの視点から実施結果を得た。
1.これまでの通常標準寸法および電気化学的水素透過試験装置を、顕微レーザーラマン分光器のステージに装着可能な微小試験片および小型装置について、水素供給(カソード面)側を実用電位環境に近い腐食電位、吸着水素電位域を含めた定電流密度制御下での水素透過挙動を、電位制御下の水素引抜き(アノード)側の表面性状を変えて、調べた。カソード面の初期自然酸化皮膜の存在は表面から鋼中への水素侵入を妨げ見掛けの拡散係数を小さくすること、アノード面での透過水素のイオン化反応電流密度の増大と視覚化のための光照射励起触媒用n型半導体被膜は酸化亜鉛よりゾルーゲル法によるアナターゼ型酸化チタンが適当であることがわかった。エネルギーギャップを越える光励起よりもレーザー照射熱活性現象と推察される水素化現象であろう。以上の成果を、実用上も重要である高強度鋼の孔食起点水素脆化現象および局部腐食進行溶液内部の加水分解酸性化に伴う水素侵入部の水素視覚化顕微鏡の実証実験に展開する着想に至った。
2.併せて、水素イオン(H+)イオノフォアを活用したpHマイクロセンサーを装備した走査型電気化学顕微鏡(SECM)により、水素吸蔵合金およびステンレス鋼表面の水素電極反応の電極界面pHマイクロスコピーの展開実験を行った。H+イオノフォアをゲル薄膜状に白金探針にキャストした本マイクロセンサーは、作成法も簡便で、広範囲なpH直線性および速い応答特性を示し、界面局所領域のpHマイクロスコピーSECMに有効であることがわかった。

Research Products

• [Publications] 福住 達夫: "合金元素および化学的不働態化処理により耐孔食性を改善した自動車用ばね鋼の孔食起点水素脆化および腐食疲労特性"鉄と鋼. 88・2. 81-87 (2002)
• [Publications] 福住 達夫: "自動車用ばね鋼の合金元素添加および化学的不働態化処理による耐食性の改善"鉄と鋼. 88・2. 73-80 (2002)
• [Publications] Akira Sakai: "In-Situ Micro-Raman Scattering Investigation of LaNi3.4Co1.2Mn0.1A10.3 Metal Hydride under Hydrogen Atmosphere"Materials Transactions, JIM. 40・9. 847-850 (1999)