バイポーラ電気化学を応用した軽金属の表面処理技術の開発

双极电化学轻金属表面处理技术的开发

• 批准号: 21K04722
• 负责人: 阿相 英孝
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kogakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04722/
• 关键词: 軽金属; アルミニウム; 金属酸化物; バイポーラ電気化学; 表面処理; 電気化学; 電気化学プロセス; アノード酸化

本研究では，バイポーラ電気化学に基づく酸化還元（レドックス; reduction and oxidation）反応の制御・理解を通じて，軽金属表面に生成する金属酸化物の構造やその生成効率に対する電解条件の影響を系統的に調査することを主目的としている。バイポーラ電気化学を利用した軽金属の新たな表面処理技術として，本手法を実用するために一年目（2021年度）は，アルミニウム表面にポーラスアルミナ（Al2O3）を形成する処理に着目し，従来の直接給電法（アルマイト処理）ではなく，無接点のワイヤレスなアプローチで酸化皮膜を形成する電解条件を調査し，バイポーラ電気化学の応用可能性を模索した。二年目となる2022年度は，アルミニウムだけでなく，チタンやニオブなどの他金属にも本手法を適用し，様々な分野で利用できる機能性無機材料の創製技術としてもバイポーラ電気化学の可能性を模索した。電気化学的手法に基づくアルミニウムの表面処理（アルミニウム表面への酸化膜形成，アルマイト処理）は，被処理物であるアルミニウムと対極を外部電源に接続し，直流や交流電圧を印加することで一般には実施されるが，バイポーラ電気化学を応用した本手法では無接続（直接通電なし）の被処理物に対しても，従来法同様に酸化膜を形成することができる。これまでは板状のアルミニウム小型試験片を用いて基礎データを収集してきたが，本手法の有用性を示すために試料形状を板からミリメートルサイズの球に変更した場合でも，試料形状の違いによらず類似の結果を得ることができた。試料を固定し，外部電場を直流にした場合には，試料の片面（半球）のみで酸化反応が進行し，局所的に酸化皮膜が形成されたヤヌス型の金属材料を得ることができた。可動状態の試料に対して交流電場を適用した場合には，試料全面を酸化皮膜で被覆することができ，表面処理技術として十分に活用できる成果を得た。

This study aims to investigate the effects of electrolytic conditions on the control and understanding of the formation of metallic acid compounds on the surface of metals and their formation efficiency. New surface treatment technology for metals using electrochemistry. This method has been used for the past year (2021) to investigate the electrolytic conditions for the formation of an acidified film on the surface of metals by direct electrochemistry. The application possibility of electrochemistry is explored. In 2022, the possibility of creating functional inorganic materials by using this method for other metals was explored. Electrochemical methods for surface treatment of the substrate The process is usually carried out by connecting the material to an external power supply, DC or AC voltage, but the process is not connected to the material to be treated (direct current). This method is useful in demonstrating the shape of the sample and the similarity of the sample shape. When the sample is fixed and the external electric field is direct current, the surface of the sample (hemisphere) is acidified, and the acidified film is formed. When the sample in the movable state is suitable for AC electric field, the sample is completely coated with acid film, and the surface treatment technology is fully utilized.

项目成果

Two-step bipolar anodization: Design of titanium with two different faces

• DOI: 10.1016/j.elecom.2022.107376
• 发表时间: 2022-09-01
• 期刊: ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS
• 影响因子: 5.4
• 作者: Kokubo, Yuuka;Asoh, Hidetaka
• 通讯作者: Asoh, Hidetaka

アルミニウムの直流バイポーラアノード酸化における硫酸電解液濃度の影響

硫酸电解液浓度对铝直流双极阳极氧化的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: JiYi Yang;Yoshinao Kobayashi;Masahiko Demura;上村葵，阿相英孝
• 通讯作者: 上村葵，阿相英孝

複数のアルミニウム球に対するバイポーラアノード酸化

多个铝球的双极阳极氧化

• 发表时间: 2022
• 作者: Ngoc Quang Trinh;Shinichi Tashiro;Tetsuo Suga;Tomonori Kakizaki;Kei Yamazaki;Ackadech Lersvanichkool;Hanh Van Bui;Manabu Tanaka;Jun-ichi Tani and Hiromichi Ishikawa;上野 優人，東 雄一，南金山 裕弘;國母優香，上村葵，阿相英孝
• 通讯作者: 國母優香，上村葵，阿相英孝

干渉色を用いたバイポーラ電極上での酸化領域の可視化

使用干涉色可视化双极电极上的氧化区域

• 发表时间: 2022
• 作者: 万谷 義和;中野 真紘;加藤 有馬;宇野 祥平;本間 智之;國毋優香，阿相英孝
• 通讯作者: 國毋優香，阿相英孝

バイポーラ電気化学を用いたヤヌス型アルミニウム球の作製

使用双极电化学制造 Janus 形铝球

• 发表时间: 2022
• 作者: Shinichi Tashiro*;Sarizam Bin Mamat;Anthony B Murphy;Toshifumi;Yuji;Manabu Tanaka;溝田奏子，阿相英孝
• 通讯作者: 溝田奏子，阿相英孝