金属のアノード酸化における応力発生に関する研究

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(1)pH8.4ホウ酸塩水溶液中、動電位法でニッケル薄膜をアノード酸化し、その時発生する応力変化をベンディングビーム法を用いて測定した。薄いアノード酸化皮膜が成長する不働態領域および比較的厚いアノード酸化皮膜が成長する過不働態領域いずれにおいても、アノード酸化皮膜に引張り応力が発生した。引張り応力の発生は、アノード酸化皮膜の成長が主に、金属イオンの移動によることを示唆した。(2)ニツケル皮膜をアノード酸化後、動電位あるいは電位ステップによりカソード分極すると、応力は圧縮方向に変化した。さらに、電位ステップをアノード方向およびカソード方向に繰り返すと、可逆的な引張方向と圧縮方向の応力変動が生じた。(3)このことから、アノード方向とカソード方向の繰り返し電位ステップによりアノード酸化皮膜からの水素の脱離と皮膜中への水素吸収が繰り返され、皮膜の収縮と膨張により応力変動の起きることを明らかにした。(4)アノード方向の電位ステップにより流れる電気量から、皮膜に吸収される水素量を求め、さらに皮膜中のニッケルと水素の比率と応力変動との関係を調べたところ、両者に良い直線関係のあることを見出した。また、前年度に行った、チタンアノード酸化皮膜の水素吸収および脱着による応力変動と比較したところ、ニッケルアノード酸化皮膜の方が、単位水素当たりの応力変動の大きいことが判明した。