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大阪市立大学 大学院工学研究科 機械物理系専攻
兼子 佳久 教授
自在な濃度変動を可能にしたインテリジェント電気めっき技術
出展番号Z-28
Osaka City University Professor Yoshihisa Kaneko
Intelligent electroplating technique enabling flexible concentration fluctuation
持続可能な開発目標(SDGs)
持続可能な消費と生産のパターンを確保する
展示概要

技術概要

湿式の合金めっきでは、作用電極(材料表面)に付加される電位に依存して析出物の成分が変化します。あらかじめ電位と合金成分との関係を明らかにしておけば、電位波形生成と消費電流測定をコンピュータを通して行うことで、自在の濃度変化を有する合金膜を作製できる。例えば、矩形電位波では多層構造膜、連続的に変化する電位では濃度勾配を有する合金膜を得ることができます。そのような濃度変動めっき膜では機械的な強度も向上することが確認できており、新しい表面強化手法として期待ができます。

想定される活用例

・耐摩耗性を必要とする機械部品の表面強化
・薄板の鋼板やアルミニウム板の表面処理
・プリント配線の強化

 

展示のみどころ

構造が微細で目視では確認できないので、電子顕微鏡写真や元素マップなどをマイページに表示します。数十ナノメートルスケールで積層させたNi-Co-Cu/Cu多層膜や、1μmの間に三角波状に濃度が変動するCo-Cu合金膜の断面を示します。また、このような精密な濃度変化制御を可能にしているポテンショスタットとコンピュータとを組み合わせた独自開発した合金めっきシステムの動作についても動画で紹介します。

インテリジェント電気めっきシステム / The schematic illustration of intelligent electrodeposition system

本研究室では,AD/DAコンバーターとポテンショスタットを介した電気めっき中の電流の計測と付加電位および出力容量の制御によって,自在な濃度分布を有するめっき膜の成膜を可能にしております。合金めっきに対してあらかじめ電位と合金組成との関係を明らかにしておけば,電流の逐次積分によって層厚さを計算し,その位置での組成に最適な電位を付加することによって,例えば三角波状の組成変化も得ることができます。

厚さ方向に濃度分布を有する合金めっき膜の断面 / Cross sections of electroplated alloy films with inhomogeneous composition distribution.

左側は矩形波状の電位波形を用いて成膜したNi-Cu合金膜の断面をX線エネルギー分光(EDS)で分析した結果および透過型電子顕微鏡像です。短い矩形電位波を用いることで,層厚さが約50nmのNiとCu層の積層を実現しています。右側は電位を連続的に変化させたることで得られたCo-Cu合金膜の断面です。この場合,周期が約5μmで変化する傾斜組成領域を得ることができております。

1分間動画
Windows10で動作するめっきプログラムの例 / An example of the electrodeposition program running on Windows 10

Windows10で動作するめっきプログラムの例 / An example of the electrodeposition program running on Windows 10

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