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| 固体 | 液体 | 気体（真空） | |
|---|---|---|---|
| 固体 |
面接触（例：
ｐｎ接合） 線接触（三相界面）（例：正極合材、 局部電池） 点接触（三相界面 ショットキー接触 ）（例：固体電解質、 炭素導電助剤粒子 ） |
固液界面 （例：サスペンジョン） | 表面 |
| 液体 | 固液界面 （例：電極と電解液） | 液液界面 （例：エマルション） | 気液界面 （ 表面 ） |
| 気体（真空） | 表面 | 気液界面 （ 表面 ） | （混合） |
物質は、 様々な状態をとります。 界面や表面 は、ある材料の相と異なる材料の相が接するところです。
電池の内部抵抗は、バルクと界面との両方から生じます。
金属 を酸化すると酸化物ができます。 この酸化物が表面を覆うとその金属は溶けなくなります。 この状態を不働態といいます。 ステンレスやアルマイトはその性質を利用した材料です。 （現代の電気化学p.105）
濃硫酸を運ぶ鉄の貨車
鉄の不働態化について ボルタモグラムの挙動から説明しなさい。
ステンレスの工業的応用について述べなさい。
ステンレスは文字通り錆びない鉄合金です。ステンレスといえども塩化物イオンが濃縮されると孔食という腐食が進行することがあります。
Alアノード酸化皮膜は、耐食性・耐候性のみにとどまらず、幅広く応用できます。
こちらの図にアルミニウムのpH電位図を示します。
アルミニウムのpH電位図によると中性領域では、酸化アルミニウムが生成し、安定である。 そして、酸性領域ではAl3+が、塩基性領域ではAlO2-が発生します。
図の電極電位とpHに関する領域図は基準となる溶存イオン濃度10-6Mの時のものである．通常この領域は溶存イオン濃度によって変化する．
Pourbaix1)によれば中性領域の時にAlの表面に生成する被膜，腐食生成物は熱力学的に最も安定なのがHydrargillite(Al2O3·3H2O)と書かれているが,そのほかにもBayerite(Al2O3·3H2O)，Bohmite(γ-Al2O3·H2O)，Corundum(α-Al2O3)，Amorphous hydroxide(Al(OH)3)が挙げられている．
参考文献
1)M. Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria, (Pergamon Press, 1966), 168-176.
| 表面処理法 | 目的 | 用途(具体例) |
|---|---|---|
| 電気めっき | (イ)装飾 (ロ)耐食 (ハ)耐摩耗 (二)機能 | |
| 無電解めっき | (イ)装飾 (二)機能 | |
| 気相めっき | (ロ)耐食 (ハ)耐摩耗 (ハ)機能 | |
| エッチング | (二)機能 | |
| アノード酸化 化成 | (イ)装飾 (ロ)耐食 (ハ)耐摩耗 (二)機能 | |
| 電解研磨 | (イ)装飾 (ロ) 耐食 (二)機能 | |
| 化学処理 | (イ)装飾 | (イ)装飾品(カラーステンレス) |
| 泳動電着 | (イ)装飾 (ロ) 耐食 (二)機能 | |
| 表面硬化
|
(ロ)耐食 (ハ)耐摩耗 | (ロ)+(ハ)耐食・耐摩耗品(工具) |
| 化学修飾 | (二)電極の機能化(電池用電極、センサー) | |
| 電鋳 | (イ)装飾 (二)機能 |
【製品】メタリックなネームプレート 40wt％塩化第二鉄FeCl3水溶液を10ｍL調整し、さらに濃塩酸HClを1ｍL加えて腐食液とする。 Cu-PET、Fe-PET、Al-PETフィルムを適当な大きさに切り、紙やすりで研磨し清浄な面を露出させ、ビニールテープを貼ってマスキングする。 また染色したAl-PETではそのままビニールテープでマスキングする。マスキングを自分の好きな形（自分のイニシャルなど）を残して切り取る。 着色していない場合はPET面から字が読み取れるように左右反転してマスキングすると美しく仕上がる。マスキングされていない金属部分を腐食液で腐食溶解する。 腐食液を水洗いし、マスキングを剥がして水洗いし、乾燥する。黒ラシャ紙を台紙にしてメタリックネームプレートを作成する。突然激しい溶解が起きることがあるので、操作はドラフト内で行う。 またPETフィルムは弾力があり、溶液を弾き飛ばすことがあるので保護眼鏡などを着用して実験する。 （ 小林一也, 工業技術基礎 , 実教出版 , プリント配線の基礎知識 , p.101, (2002).）
アルマイトは特に電気化学的に酸化して作る材料です。 金属のアルミニウムを アノードとして電解液の中につけて、通電して表面処理します。 アノード酸化を利用した表面処理技術は アルミサッシ 、 アルミニウム電解コンデンサ、ＰＳ版 などに応用されています。
着色アルマイトはアノード酸化して、その穴に染料をつめて作ります。
アノード酸化の工業的応用を調査してみよう。
Al| Al2O3 | NH4OOC(CH2)4COONH4 aq
美しく着色された アルマイト は、アルミニウムをアノード酸化し、表面に無数の穴を作成して、そこに染料をつめこんだのちに封孔処理して作られます。 工場ではロールをアノード、電解槽をカソードとして連続生産しますが、学生実験ではビーカーセルで表面処理します。 現代の電気化学,p149
【製品】美しく着色されたアルミニウム 試料極にアルミニウムワイヤを用いる。アルミニウムは測定直前に研磨後、0.1M NaOHでアルカリ前処理を行い、水で十分に洗浄する。電解液に0.1M H2SO4を用い、対極にアルミニウムワイヤを用いて一定電流10mA／cm2を通電し、電位時間曲線（クロノポテンショグラム）を測定する。電流値を監視し、常に一定になるように抵抗尺を操作する。カレントフォロアと電流分割器を使うか、後述設問のガルバノスタットを使うことを推奨する。そのときの電位をエレクトロメータで読み取る。アノード酸化が終ったら、加温したコンゴーレッド(50mg/10ｍL)、アニリンブルー溶液(50mg/10ｍL)に浸漬し、酸化していないアルミニウムワイヤと着色状態を比較する。またAl-PETフィルムを紙やすりで磨き清浄な面を露出させ、同様に染色加工し、メタリックピンクおよびメタリックブルーのフィルムを作成する。 Al/H2SO4/Al
電流値を一定にする操作を自動的に行うにはどのような回路を使えば良いか？
硫酸の替わりにアジピン酸アンモニウムやホウ酸を用いた場合にはどんな工業製品に応用できるか？
現代の電気化学 6.3.2 陽極処理
アルミニウムをアノード酸化してアルマイトを作成するときの手順について調べ、説明しなさい。また表面処理としてのアノード酸化について工業的応用について説明しなさい
コンデンサは、電気をためる電子部品です。 電圧を上げるインバータなど使われます。
電解コンデンサは、レギュレータや インバータに欠かせない電子部品です。
電球は交流でも動きますが、ＬＥＤは交流では動きません。
電球は交流でも動きますが、スマホは交流では動きません。電池も交流では充電できません。
ＡＣアダプタの選び方 スイッチング電源| 種類 | 性質や特色 | 用途 | ||
|---|---|---|---|---|
| VVVF | 家庭用エアコン、ソーラーパネルのパワーコンディショナー、冷蔵庫、産業用のポンプ、エレベータ、 新幹線のぞみ * 電気自動車 | |||
| CVVF | IH調理器、蛍光灯 | |||
| CVCF | コンピュータ電源、UPS、ESS |
| 項目 | コンデンサマイク （エレクトレット） | ダイナミックマイク | ||
|---|---|---|---|---|
| 感音材料 | 誘電体（圧電体） （ セラミックス） | 磁性体（金属） | ||
| 原理 | コンデンサによる静電容量の変化を捕らえます。 | コイルによる起電力を捉えます。 | ||
| 用途 | スマホ、ＰＣ | スマートスピーカー | ||
| 歴史 | 昭和(戦後) | 平成（スマホ）、昭和（イヤホン） |
マイクは、空気の圧力を電圧に 変換する圧力センサー。
テレワークや電話に必須。
| 項目 | 平版印刷 （オフセット印刷） |
凹版印刷 （グラビア印刷 |
孔版印刷 （スクリーン印刷） |
凸版印刷 （活版印刷） |
|---|---|---|---|---|
| 平版 | 凹版 | 孔版 | 凸版 | |
| 版材料 | アルミニウム 10 ) | 銅 | シルク、ステンレス | 鉛、 🏞 亜鉛、感光性樹脂 11 ) |
| 刷版 | ＰＳ版 12 ) | エッチング、彫刻 | 活字組版、フォトリソグラフィー | |
| 印刷工程 | ロール | ロール | 枚葉 | 枚葉 |
| 対象 | 紙 | フィルム | 板 | 紙 |
| 用途 | 紙幣 ・ 定期刊行物 （ 新聞・ 雑誌・ 年鑑 ) 書籍 ・広告、朝日新聞、暮しの手帖、ニュートン、フォーカス | カレンダー・パッケージ | スマホ 文房具 | 書籍・図書、世界の名作全集など |
| 歴史 | 昭和高度成長期 | 明治期 |
固体電解質との違い。
空孔。 クレーガー＝ビンクの表記法。
混合伝導が電流効率に及ぼす影響。
電気抵抗が電圧効率に及ぼす影響。
寸法安定化電極。
電解二酸化マンガンを合成するときアノードでどういう工夫がされているか説明しなさい。
次回の 電気化学は 工業製品への応用２―乾電池・ディスプレイ―を勉強しましょう。
このマークは本説明資料に掲載している引用箇所以外の著作物について付けられたものです。
銅めっき 米沢高等工業学校本館から 銀電量計を探してみよう。
アノードもカソードも銅だったら、理論分解電圧は何Vになるか？
