難還元性金属とその合金の電析に用いる常温溶融塩系の創製と表面改質技術への展開

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555200
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 松永 守央 九州工業大学, 工学研究科, 教授 (50117313)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 盛満 正嗣 九州工業大学, 工学部, 助手 (00291526)
• Keywords: 常温溶融塩 / 難還元性金属 / 合金電析 / イオン構造制御 / 機能性薄膜 / 表面改質

Research Abstract

EMIC(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド)系の新規常温溶融塩の開発とこれを用いた金属等の電析による表面改質技術の開発について研究し、以下の研究成果を得た。
(1)EMICとNaBF_4からフリーなCl-イオンを含むEMI・BF_4・Cl室温溶融塩を調製し、Sn(II)、Pb(II)、In(皿)、Zn(II)、Co(II)、Ni(II)の各無水塩化物を溶解して、カソード反応の解析を行った。その結果、Sn(II)、Pb(II)、In(III)については0価への一段階反応によって各金属が電析することを明らかにした。一方、Zn(II)、Co(II)、Ni(II)については、いずれも溶融塩のカソード限界電位よりも貴な電位では還元波が得られず、これらの金属が電析しないことが明らかとなった。
(2)Sn(II)、Pb(II)、In(III)の電析についてその析出機構を詳細に検討した結果、In(III)からのInの電析については三次元核発生成長機構に従い、Sn(II)からSn電析またはPb(II)からのPb電析ではこのような三次元核発生を伴わないことを明らかにした。また、Inの電析では核発生が逐次型であることを明らかにした。
(3)さらに、上記の溶融塩にTiBr_4を溶解してカソード反応を検討した結果、+4価から+3価への1電子反応に続いてさらに2段階の還元反応を生じるが、Tiの電析までは生じないことが明らかとなった。また、SnCl_2とTiBr_4をともに溶解した溶融塩を用いて、Sn-Ti合金の電析を試みたが、Sn単独の電析は生じるものの合金電析には至らないことが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] M.Matsunaga, T.Matsuo, M.Morimitsu: "Electrochemistry of Ta(V) in Lewis Basic TaCl_5-EMIC Low Temperature Molten Salts"Proc. of 13th International Symposium on Molten Salts. 02-19. 931-936 (2002)
• [Publications] M.Morimitsu, T.Tanaka, M.Matsunaga: "Electrodeposition of Al-Mg Alloys from Lewis Acidic AlCl_3-EMIC-MgCl_2 Room Temperature Molten Salts"Proc. of 13th International Symposium on Molten Salts. 02-19. 671-676 (2002)