エマルジョンを電解液に用いた高硬度・高耐食性ハイエントロピー合金めっき

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本研究課題の目的はハイエントロピー合金（HEA）めっき手法の確立と高硬度・高耐食性HEAめっきの作製である．当該年度では，既に成功していたCoNiCuミディアムエントロピー合金（MEA）めっきをモデルとして水相と油相にそれぞれ適切な添加剤を加えることでエマルジョンを用いた合金めっきのメカニズムについて詳しく調べた．油相への添加剤としてwater-in-oil型エマルジョンの作製によく用いられる界面活性剤であるAerosol OTを選択した．これを加えることで得られためっき膜の合金組成が等原子比率に近づき，表面が平滑化することがわかった．これは添加した界面活性剤分子が油水界面に集合することで液滴と電極の接触角が変わり，合金電析の主な反応場が水-電極の二相界面から水-電極-油の三相界面へと変化し，それにより反応速度が上がったことが原因であると考えている．水相に添加剤として増粘剤であるglycerolを加えた場合には，めっき膜の合金組成と液滴中の金属イオン濃度比率がほぼ等しくなり，さらに平滑化することがわかった．これは液滴中の水相の粘性が上がることですべての金属の析出反応が拡散限界となり合金組成が溶液中の金属イオン濃度比率に近づき，拡散限界電流密度が減少することで結晶粒サイズが小さくなり平滑化したと考えている．以上の結果からエマルジョン電析では微小な液滴内に拡散層を閉じ込めることで合金組成の制御とめっき膜の平滑化が両立できることがわかった．