多結晶体電極表面における異方性腐食挙動のデジタル電気化学

多晶电极表面各向异性腐蚀行为的数字电化学

• 批准号: 14J00231
• 负责人: 高畠 勇
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00231/
• 关键词: 表面・界面; 電気化学; 腐食科学

本年度は、多結晶純鉄上で進行する不均一腐食反応の解析を目的として、以下の二つのアプローチより素地鉄表面結晶方位が酸化物皮膜の形成に与える影響を検討した。１）多結晶鉄上に形成する熱酸化皮膜について、下地鉄の結晶面方位が熱酸化皮膜の電気的物性に与える影響を微小キャピラリ（MCC）法により精査した。前年度までに、二次元エリプソメトリーを用いて二層構造（内層Fe3O4/外層α-Fe2O3）をとる酸化物層の厚さと素地結晶方位の関係を明らかにし、酸化物層が不均一に溶解する過程をその場観察した。本年度は、MCC法を用いた電気化学インピーダンス測定により、皮膜のドナー密度NDが内層Fe3O4の厚さおよび下地鉄の表面エネルギーと同様な大小関係を示すことを明らかにした。これら皮膜の結晶面方位依存性について、熱酸化物の異方性成長が内層Fe3O4の成長速度および外層α-Fe2O3の欠陥構造に影響を与えたためと説明した。これら熱酸化皮膜に関する研究成果をまとめた論文をアメリカ電気化学会誌にて発表した。２）その場二次元エリプソメトリーを用いて中性ホウ酸緩衝溶液中、純鉄上に形成する不働態皮膜の形成挙動について検討した。24時間の定電位分極中、膜厚の増加に伴い試料のエリプソメトリー像は変化したが、結晶面方位依存性はほとんど見せなかった。この結果について、結晶粒ごとの膜厚の差異がエリプソメーターの検出限界を下回ったためと考えた。一方、MCC法を用いた電気化学測定により不働態皮膜の電荷移動抵抗とNDに結晶面方位依存性が見出されたが、これらの値は明確な相関関係を示さなかった。これら皮膜特性に相関関係が見られない原因について、下地鉄の表面エネルギーや酸化物の異方性成長など複数の因子が同時に不働態化挙動に影響を与えるためと考察した。これら不働態皮膜に関する研究成果をまとめた論文を国際学術誌に投稿した。

は this year, on the crystallization of pure iron objects で す る heterogeneity corrosion against 応 の parsing を purpose と し て, the following の つ の ア プ ロ ー チ よ り element objects to iron surface crystallization orientation が acidification の skin membrane to form に and え る influence を beg し 検 た. 1) formed on crystalline iron objects に す る hot acidification skin membrane に つ い て objects above or iron の crystal surface bearing が hot acidification の skin membrane properties of electric 気 に and え る influence を tiny キ ャ ピ ラ リ method (MCC) に よ り fine check し た. Before the annual ま で に, secondary yuan エ リ プ ソ メ ト リ ー を with い て layer structure (inner Fe3O4 / outer alpha Fe2O3) を と る acidification content の thick さ と element to crystalline orientation の masato を and Ming ら か に し が, acidification layer heterogeneity に dissolved す る process を そ の field 観 examine し た. This year は, MCC を with い た electric chemical イ 気 ン ピ ー ダ ン ス determination に よ り, skin membrane の ド ナ ー density ND が inner Fe3O4 の thick さ お よ び down iron objects の surface エ ネ ル ギ ー と with others な size masato is を shown す こ と を Ming ら か に し た. こ れ ら の crystalline skin membrane surface orientation dependence に つ い て, hot acidification の square difference growth が inner Fe3O4 の growth お よ び outer alpha Fe2O3 の owe 陥 tectonic に influence を and え た た め と illustrate し た. Youdaoplaceholder6 れら thermally acidified membrane に related する research results をまとめた paper をアメリカ journal of the electrochemical society にて development shows た. 2) そ の field secondary yuan エ リ プ ソ メ ト リ ー を with い て neutral ホ ウ に form on objects, pure iron in acid buffer solution す る not 働 state の skin membrane formation 挙 dynamic に つ い て beg し 検 た. の 24 time constant potential polarization, the film thickness in の raised plus に with い sample の エ リ プ ソ メ ト リ ー like は variations change し た が, crystal orientation dependence は ほ と ん ど see せ な か っ た. こ の results に つ い て, crystal grain ご と の film thickness difference の が エ リ プ ソ メ ー タ ー の 検 out limit を next っ た た め と exam え た. Side, MCC を with い た electric chemical determination に 気 よ 働 state skin membrane の charge mobile り not resist と ND に crystal plane orientation dependence が shows さ れ た が, こ れ ら の numerical は clear な phase masato masato is を shown さ な か っ た. Characteristic に こ れ ら skin membrane masato masato wearing が ら れ な い reason に つ い て objects above or on the iron surface の エ ネ ル ギ ー や acidification properties の different parties grow な ど plural の factor が に at the same time not 働 fluidized 挙 influencing を に and え る た め と investigation し た. Youdaoplaceholder6 れら non-stationary membrane に related する research results をまとめた paper を international Academic journal に submission た た.

项目成果

多結晶純鉄上に形成した熱酸化皮膜の光学的および電気化学的解析

多晶纯铁上热氧化膜的光学和电化学分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 高畠勇;北川裕一;中西貴之;長谷川靖哉;伏見公志
• 通讯作者: 伏見公志

北海道大学大学院工学研究院・先端材料化学研究室ホームページ

北海道大学大学院工学研究科/新材料化学实验室主页

Effect of Metallographic Structure on Electrochemical Oxidation of Pure Iron

金相组织对纯铁电化学氧化的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Takabatake;K. Fushimi;T. Nakanishi;Y. Hasegawa
• 通讯作者: Y. Hasegawa

In Situ observation on galvanostatic reduction of thermally-oxidized polycrystalline iron by 2D ellipsometry

二维椭圆光度法原位观察热氧化多晶铁的恒电流还原

• 发表时间: 2016
• 作者: Y. Takabatake;Y. Kitagawa;T. Nakanishi;Y. Hasegawa;K. Fushimi
• 通讯作者: K. Fushimi

Anodic Oxide Film Formed on Iron Depending on Crystallographic Orientation

根据晶体取向在铁上形成的阳极氧化膜

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Takabatake;K. Fushimi;T. Nakanishi;Y. Hasegawa
• 通讯作者: Y. Hasegawa