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

使用低共熔溶剂控制电沉积晶体生长模式制备高强度和延展性合金

• 批准号: 22K04778
• 负责人: 瀧川 順庸
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04778/
• 关键词: 電解析出法; 深共晶溶媒; ニッケル; 結晶成長; 塑性変形; 強度; 延性

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。

这项研究是在电喷雾方法中使用深色溶剂进行的，目的是通过控制晶体生长模式来制造高强度高延性合金。以前，几个研究小组已经对使用深层溶剂进行了对合金电镀进行了研究，但是大多数研究都集中在我们的小组中的硬度，耐腐蚀性，光泽等方面，来自二甲基磺基浴的电解，这是一种具有出色强度和牙能平衡的铝合金，是一种深层综合溶剂。这项研究使用以前的发现，通过控制晶体生长模式，使用其他深层共晶溶剂在合金沉积中实现高强度和高延展性。在2022财年中，通常使用使用深色共晶溶剂的电解沉积方法生产的Ni用作模型材料，以优化电解沉积过程以改善机械性能。具体而言，通过不同的浴缸组成和电流密度制备样品，并通过Vickers硬度测试和拉伸测试评估机械性能。由于研究了浴室成分，据表明，浴室中氯化镍浓度的浓度增加了。此外，电流密度检查表明，在低于极限电流密度的低电流密度一侧，在没有氢或凹坑的情况下获得了致密的电解沉积Ni。由于在这些优化条件下制备的样品的硬度测试和晶粒尺寸测量结果，结果表明，所获得的NI沉积Ni具有与水溶液中Ni沉积Ni相同的机械性能。拉伸试验表明，在最佳条件下产生的NI具有塑性变形能力。到目前为止，尚未有任何报道称，使用深层溶剂在电解沉积中获得了具有塑性变形能力的材料，这表明使用深层纤维溶剂通过电解沉积来制造结构材料的新可能性。另一方面，所产生的伸长率不如Ni水溶液，未来的挑战是发展方向并减少氯含量。

项目成果

Superplastic Bonding of Electrodeposited Nanocrystalline Ni Alloys

电沉积纳米晶镍合金的超塑性接合

• DOI: 10.2320/jinstmet.j2022007
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Japan Institute of Metals and Materials
• 影响因子: 0.5
• 作者: Kaneyama Gai;Takigawa Yorinobu
• 通讯作者: Takigawa Yorinobu