Fabrication of high strength and ductile alloys by controlling crystal growth mode in electrodeposition using deep eutectic solvents

本研究は、深共晶溶媒を用いた電解析出法において、結晶成長モード制御による、高強度・高延性合金の作製を目的として行っている。これまでに深共晶溶媒を用いた合金めっきの研究はいくつかの研究グループにおいて実施されているが、硬度や耐食性、光沢度などに着目した研究がほとんどである。我々のグループでは、深共晶溶媒の一種であるジメチルスルホン浴からの電析により強度・延性バランスに優れたアルミニウム合金が得られたという結果を有している。本研究は、これまでの知見を活かし、結晶成長モード制御により他の深共晶溶媒を用いた合金電析においても高強度・高延性を達成しようという研究である。2022年度は、深共晶溶媒を用いた電解析出法による作製例が多いNiをモデル材料とし、機械的特性向上のための電析プロセスの最適化を行った。具体的には、浴組成や電流密度を変えて試料を作製し、ビッカース硬さ試験や引張試験により機械的特性を評価した。浴組成の検討の結果、浴中の塩化ニッケル濃度の増加に伴い、緻密な試料が得られることが明らかになった。また、電流密度の検討の結果、限界電流密度以下の低電流密度側において、水素発生およびピットが生じない緻密な電析Niが得られることが明らかになった。これら最適化した条件において作製した試料の硬さ試験および結晶粒径測定の結果、得られた電析Niは、水溶液電析Niと同等の機械的特性を有することが明らかになった。引張試験の結果、最適条件において作製された電析Niは塑性変形能を有することが示された。これまでに、深共晶溶媒を用いた電析において、塑性変形能を有する材料が得られた報告はなく、深共晶溶媒を用いた電析による構造材料作製の新たな可能性を示すことができた。一方、得られた伸びは水溶液Niよりは劣るものであり、配向盛業および塩素含有量の低減が今後の課題である。

本研究は、深共晶溶媒を用いた電解析出法において、結晶成長モード制御による、高強度・高延性合金の作製を目的として行っている。これまでに深共晶溶媒を用いた合金めっきの研究はいくつかの研究グループにおいて実施されているが、硬度や耐食性、光沢度などに着目した研究がほとんどである。我々のグループでは、深共晶溶媒の一種であるジメチルスルホン浴からの電析により強度・延性バランスに優れたアルミニウム合金が得られたという結果を有している。本研究は、これまでの知見を活かし、結晶成長モード制御により他の深共晶溶媒を用いた合金電析においても高強度・高延性を達成しようという研究である。2022年度は、深共晶溶媒を用いた電解析出法による作製例が多いNiをモデル材料とし、機械的特性向上のための電析プロセスの最適化を行った。具体的には、浴組成や電流密度を変えて試料を作製し、ビッカース硬さ試験や引張試験により機械的特性を評価した。浴組成の検討の結果、浴中の塩化ニッケル濃度の増加に伴い、緻密な試料が得られることが明らかになった。また、電流密度の検討の結果、限界電流密度以下の低電流密度側において、水素発生およびピットが生じない緻密な電析Niが得られることが明らかになった。これら最適化した条件において作製した試料の硬さ試験および結晶粒径測定の結果、得られた電析Niは、水溶液電析Niと同等の機械的特性を有することが明らかになった。引張試験の結果、最適条件において作製された電析Niは塑性変形能を有することが示された。これまでに、深共晶溶媒を用いた電析において、塑性変形能を有する材料が得られた報告はなく、深共晶溶媒を用いた電析による構造材料作製の新たな可能性を示すことができた。一方、得られた伸びは水溶液Niよりは劣るものであり、配向盛業および塩素含有量の低減が今後の課題である。