金属チタンのより広範な利用を目的とした新規電解めっき法に関する研究

金属チタンの持つ耐食性や生体親和性などの優れた特性を、より安価かつ簡便に利用するための方法として、高温溶融塩を電解質に用いたチタンの電気めっきについて研究を行った。令和2年度は、昨年度の研究結果を踏まえ、550℃のLiF-LiCl共晶溶融塩を用いて、Ti(III)イオン濃度やカソード電流密度を変化させて電析を行い、電解条件が電析チタンの平滑性に与える影響について研究を行った。電析実験に先立ち、Ti(III)イオンの溶解度を確認するため、様々な量のLi2TiF6およびスポンジTiを添加した浴において電気化学測定およびICP-AES測定を行った。その結果、本研究で検討した最大のLi2TiF6添加量である5.0 mol%(Li3TiF6換算で7.6 mol%)までの範囲に溶解限界がないことが確認された。LiF-LiCl共晶溶融へのLi3TiF6の溶解度は、すでに比較的平滑なチタン膜が得られると報告している共晶KF-KCl、650℃のK3TiF6の溶解度である1.48 mol%よりも十分高い値であった。そこで、Li3TiF6濃度を0.55, 2.57, 7.09 mol%、カソード電流密度を50-1200 mA cm－2の範囲で変化させて電析を行ったところ、比較的平滑なチタン膜は、Li3TiF6濃度0.55 mol%で50 mA cm－2以下、Li3TiF6濃度2.57 mol%で200 mA cm－2以下、Li3TiF6濃度7.09 mol%で400 mA cm－2以下の条件において得られた。チタン膜が得られた条件内においても、電流密度が小さいほどエッジへの電析集中が抑制される様子が見られ、特にLi3TiF6濃度7.09 mol%、カソード電流密度50 mA cm－2においては、算術平均高さ(Sa)が0.00132 mmと平滑性の高いチタン膜が得られた。

金属チタンの持つ耐食性や生体親和性などの優れた特性を、より安価かつ簡便に利用するための方法として、高温溶融塩を電解質に用いたチタンの電気めっきについて研究を行った。令和2年度は、昨年度の研究結果を踏まえ、550℃のLiF-LiCl共晶溶融塩を用いて、Ti(III)イオン濃度やカソード電流密度を変化させて電析を行い、電解条件が電析チタンの平滑性に与える影響について研究を行った。電析実験に先立ち、Ti(III)イオンの溶解度を確認するため、様々な量のLi2TiF6およびスポンジTiを添加した浴において電気化学測定およびICP-AES測定を行った。その結果、本研究で検討した最大のLi2TiF6添加量である5.0 mol%(Li3TiF6換算で7.6 mol%)までの範囲に溶解限界がないことが確認された。LiF-LiCl共晶溶融へのLi3TiF6の溶解度は、すでに比較的平滑なチタン膜が得られると報告している共晶KF-KCl、650℃のK3TiF6の溶解度である1.48 mol%よりも十分高い値であった。そこで、Li3TiF6濃度を0.55, 2.57, 7.09 mol%、カソード電流密度を50-1200 mA cm－2の範囲で変化させて電析を行ったところ、比較的平滑なチタン膜は、Li3TiF6濃度0.55 mol%で50 mA cm－2以下、Li3TiF6濃度2.57 mol%で200 mA cm－2以下、Li3TiF6濃度7.09 mol%で400 mA cm－2以下の条件において得られた。チタン膜が得られた条件内においても、電流密度が小さいほどエッジへの電析集中が抑制される様子が見られ、特にLi3TiF6濃度7.09 mol%、カソード電流密度50 mA cm－2においては、算術平均高さ(Sa)が0.00132 mmと平滑性の高いチタン膜が得られた。