JP2000273694A - 希土類酸化物膜電解形成用組成物 - Google Patents

希土類酸化物膜電解形成用組成物

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JP2000273694A
JP2000273694A JP11081095A JP8109599A JP2000273694A JP 2000273694 A JP2000273694 A JP 2000273694A JP 11081095 A JP11081095 A JP 11081095A JP 8109599 A JP8109599 A JP 8109599A JP 2000273694 A JP2000273694 A JP 2000273694A
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rare earth
oxide film
earth oxide
composition
compound
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Masanobu Isaki
昌伸 伊▲崎▼
Junichi Katayama
順一 片山
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Okuno Chemical Industries Co Ltd
Osaka City Government
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Okuno Chemical Industries Co Ltd
Osaka City Government
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】膜厚や組成が均一な希土類酸化物膜を簡単な方
法によって形成できる方法を提供する。 【解決手段】希土類化合物を溶解した水溶液であって、
硝酸イオン及び亜硝酸イオンから選ばれた少なくとも一
種の陰イオンが存在する水溶液からなる希土類酸化物膜
電解形成用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類酸化物膜電
解形成用組成物、希土類酸化物膜形成方法、及び希土類
酸化物膜に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、希土類酸化物膜の形成方法として
は、CVD法、蒸着法、スパッタリング法などの乾式
法、スプレーパイロリシス法、ゾルーゲル法、液相成長
法などの湿式法などによって基板上に成膜する方法が試
みられている。これらの中でも、スパッタリング法によ
れば、低温で成膜でき、しかも均一な膜を形成できるた
めに、現在、希土類酸化物膜の多くはこの方法によって
作製されている。しかしながら、スパッタリング法を始
めとしたCVD法、蒸着法等の乾式法では、成膜の際
に、成膜室の減圧やガス混入、基板の加熱などの処理が
必要であり、真空排気装置、基板加熱装置、高周波電源
などを含む大規模な作製装置が必要となる。しかも、こ
れらの方法では、成膜速度が遅く、組成や膜厚の制御が
難しく、さらに、使用できる基板の面積が制限され、複
雑な形状の基板上に均一な膜を作製することが難しいな
どの欠点がある。
【0003】また、スプレーパイロリシス法やゾルーゲ
ル法では、基板に成膜後、300〜900℃で加熱する
必要があるために、加熱炉が必要となり、使用できる基
板材料も制限される。
【0004】そこで、希土類酸化物膜を幅広い範囲で利
用可能とするために、真空排気装置や加熱炉などの大規
模設備を必要とせず、大面積で複雑な形状の基材上にも
形成可能であり、しかも成膜速度が速く、膜厚や組成が
均一で、その制御も容易な希土類酸化物膜の形成方法の
開発が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
膜厚や組成が均一な希土類酸化物膜を簡単な操作によっ
て形成できる方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、希土類化合物を
溶解し、硝酸イオン及び亜硝酸イオンから選ばれた少な
くとも一種の陰イオンが存在する水溶液中に基材を浸漬
し、基材を陰極として電解を行うことによって、水溶液
中での電解という非常に簡単な方法で、大面積の基材や
複雑な形状の基材上にも膜厚や組成が均一な希土類酸化
物膜を形成できることを見出した。そして、形成された
希土類酸化物膜を加熱処理することによって、結晶性が
向上し、基材との密着性等がより向上することを見出
し、ここに本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は、下記の希土類酸化物膜電
解形成用組成物、希土類酸化物膜形成方法、及び希土類
酸化物膜を提供するものである。 1.希土類化合物を溶解した水溶液であって、硝酸イオ
ン及び亜硝酸イオンから選ばれた少なくとも一種の陰イ
オンが存在する水溶液からなる希土類酸化物膜電解形成
用組成物。 2.(i)水溶性希土類化合物、並びに(ii)硝酸イオ
ン源となる化合物及び亜硝酸イオン源となる化合物から
選ばれた少なくとも一種の化合物、を溶解した水溶液か
らなる上記項1に記載の希土類酸化物膜電解形成用組成
物。 3.希土類元素の硝酸塩を溶解した水溶液からなる上記
項1に記載の希土類酸化物膜電解形成用組成物。 4.希土類化合物が、セリウム、テルビウム、イットリ
ウム及びユーロピウムから選ばれた少なくとも一種の希
土類元素を含む化合物である上記項1〜3のいずれかに
記載の希土類酸化物膜電解形成用組成物。 5.上記項1〜4のいずれかに記載の希土類酸化物膜電
解形成用組成物中で、希土類酸化物形成用基材を陰極又
は陽極として電解を行うことを特徴とする希土類酸化物
膜の形成方法。 6.上記項5の方法で形成した希土類酸化物膜を100
〜800℃で加熱処理することを特徴とする希土類酸化
物膜形成方法。 7.上記項5又は6の方法によって基材上に形成された
希土類酸化物膜。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の希土類酸化物膜電解形成
用組成物は、希土類化合物を溶解した水溶液であって、
硝酸イオン及び亜硝酸イオンから選ばれた少なくとも一
種の陰イオンが存在する水溶液である。
【0009】希土類化合物としては、セリウム、テルビ
ウム、イットリウム、ユーロピウム等の希土類元素を含
む水溶性化合物を用いることができる。水溶性化合物の
種類としては、硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、
炭酸塩、塩化物等の各種の希土類化合物を挙げることが
できる。これらの希土類化合物は、一種単独又は二種以
上混合して用いることができる。
【0010】該組成物中の希土類化合物濃度は、特に限
定的ではないが、0.0001mol/l〜0.5mo
l/l程度が好ましく、0.001〜0.1mol/l
程度がより好ましい。希土類化合物濃度が低くなりすぎ
ると電解条件を調整しても希土類酸化物膜を形成するこ
とが困難になり、一方、濃度が高くなりすぎると、水酸
化物が形成され易くなるので好ましくない。
【0011】また、本発明組成物には、硝酸イオン及び
亜硝酸イオンから選ばれた少なくとも一種の陰イオンが
存在することが必要である。本発明組成物中にこれらの
陰イオンが存在しない場合には、電解操作を行っても希
土類酸化物膜を形成することができない。硝酸イオン及
び亜硝酸イオンから選ばれた少なくとも一種の陰イオン
の存在量は、特に限定的ではないが、通常、陰イオン濃
度として、0.0001mol/l〜1.0mol/l
程度の範囲内にあることが好ましく、0.001mol
/l〜0.1mol/l程度の範囲内にあることがより
好ましい。
【0012】本発明組成物において、硝酸イオン及び亜
硝酸イオンから選ばれた少なくとも一種の陰イオンを水
溶液中に存在させるためには、通常、硝酸イオン源とな
る化合物及び亜硝酸イオン源となる化合物から選ばれた
少なくとも一種の化合物を溶媒となる水に溶解させれば
よい。
【0013】硝酸イオン源となる化合物としては、硝
酸、水溶性硝酸塩等を用いることができる。硝酸塩の具
体例としては、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝
酸カリウム、硝酸リチウム、硝酸尿素等を挙げることが
できる。
【0014】亜硝酸イオン源となる化合物としては、水
溶性亜硝酸塩を用いることができ、その具体例として
は、亜硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウム等を挙げること
ができる。
【0015】硝酸イオン源となる化合物と亜硝酸イオン
源となる化合物は、一種単独又は二種以上混合して用い
ることができる。
【0016】また、希土類化合物として希土類元素の硝
酸塩を用いる場合には、この硝酸塩自体が、硝酸イオン
源となるので、その他に、硝酸イオン源となる化合物や
亜硝酸イオン源となる化合物を配合しなくても良い。こ
の場合には、浴中に不要な成分が存在することがなく、
純度の高い希土類酸化物を広い濃度範囲で形成すること
が可能となる。
【0017】本発明の組成物を用いて希土類酸化物膜を
形成するには、該組成物中に希土類酸化物膜形成用基材
を浸漬し、該基材を陰極として電解を行なえばよい。電
解方法としては、通常の電解法を採用して、無撹拌また
は撹拌下で電解を行えばよい。
【0018】電解を行う際の陰極電位は、Ag/AgC
l電極を基準電極として、−0.2V〜−2.0V程度
とすることが好ましく、−0.5V〜−1.6V程度と
することがより好ましい。電解時の電流密度は、用いる
基材の種類によって異なるが、上記電位範囲で電解を行
う場合には、通常、0.001mA/cm2〜200m
A/cm2程度の電流密度となる。
【0019】陽極としては、カーボン、白金、白金めっ
きチタン等の不溶性材料を用いることができる。陽極と
して、不溶性材料を用いる場合には、希土類化合物及び
硝酸塩の補給を行い、電解液のpHを調整することによ
って連続作業が可能となる。
【0020】電解時の液温は、通常、20〜90℃程度
とすればよく、40〜70℃程度が好ましい。
【0021】又、電解時の液のpHが高くなりすぎる
と、沈殿が生成して希土類酸化物膜を得ることが難しく
なるので、pH1〜5程度とすることが適当であり、
2.5〜4程度とすることが好ましい。
【0022】形成される希土類酸化物膜の膜厚は、電解
時間に応じて増加するので、電解時間を適宜設定するこ
とによって、目的とする膜厚の希土類酸化物膜を得るこ
とができる。
【0023】本発明では、希土類酸化物膜を形成する基
材の種類については特に限定されず、通常の電気めっき
の対象となる全ての材料を基材とすることができる。具
体例としては、銅、鉄等の金属材料、NESAガラス、
ITOガラス等のガラス材料、セラミックス材料、プラ
スチックス材料が例示される。セラミックス材料、プラ
スチックス材料等の非導電性材料に対しては、常法に従
って、無電解めっき法等の湿式処理、PVD法等の乾式
処理等によって、導電化処理を施せばよい。基材には、
上記電解を行う前に、常法に従って、前処理を施しても
よい。また、電解後には、水洗、乾燥など通常行われて
いる操作を行ってもよい。
【0024】本発明では、上記した電解方法によって、
希土類酸化物膜を形成した後、更に、加熱処理を行うこ
とによって、希土類酸化物膜の結晶性が向上し、基材と
の密着性が向上する。熱処理温度は、100〜800℃
程度が好ましく、200〜600℃程度がより好まし
い。熱処理の時間は、特に限定的ではなく、特性の改善
が認められる時間とすれば良いが、通常、30分〜3時
間程度とすればよい。
【0025】
【発明の効果】本発明の希土類酸化物膜電解形成用組成
物によれば、水溶液からの電解という非常に簡単な方法
によって希土類酸化物膜を形成できる。この様な水溶液
からの電解法によれば、真空排気装置や加熱炉等の大規
模な装置を必要とすることなく、工業的に広く用いられ
れている電気めっき装置などの簡単な装置を使用して、
大面積の基材や複雑な形状の基材にも膜厚や組成が均一
な希土類酸化物膜を形成でき、しかも膜厚や組成を電解
条件により容易に制御できるという利点がある。
【0026】形成される希土類酸化物膜は、例えば、磁
性体、強誘電体、電池材料、触媒等の各種用途について
幅広い利用が可能である。
【0027】
【実施例】以下に、実施例および比較例を示して、本発
明の特徴をより一層明らかにする。 実施例1〜6及び比較例1〜6 下記表1及び表2に記載の各成分を含有する水溶液から
なるセリウム酸化物膜電解形成用組成物を調製した。こ
れらの組成物中のセリウム化合物及び硝酸塩の配合量は
mol/lで示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】これらの各組成物中で、NESAガラスを
陰極とし、Pt板を陽極として電解を行なってNESA
ガラス上に電析膜を析出させた。表1及び表2に、電解
条件を記載する。電位(V)は、Ag/AgCl電極基
準で示す。
【0031】得られた電析膜の種類をX線回折法により
調べた結果を下記表3に示す。比較例1〜6の組成物を
用いた場合には、膜を形成することはできなかった。
【0032】
【表3】
【0033】以上の結果より、本発明の組成物を用いる
ことによって、水溶液中での電解という簡単な方法によ
りセリウム酸化物膜を形成できることが判る。 実施例7〜12及び比較例7〜12 下記表4及び表5に記載の各成分を含有する水溶液から
なるテルビウム酸化物膜電解形成用組成物を調製した。
これらの組成物中のテルビウム化合物及び硝酸塩の配合
量はmol/lで示す。
【0034】
【表4】
【0035】
【表5】
【0036】これらの各組成物中で、NESAガラスを
陰極とし、Pt板を陽極として電解を行なってNESA
ガラス上に電析膜を析出させた。表4及び表5に、電解
条件を記載する。電位(V)は、Ag/AgCl電極基
準で示す。
【0037】得られた電析膜の種類をX線回折法により
調べた結果を下記表6示す。比較例7〜12の組成物を
用いた場合には、膜を形成することはできなかった。
【0038】
【表6】
【0039】以上の結果より、本発明の組成物を用いる
ことによって、水溶液中での電解という簡単な方法によ
りテルビウム酸化物膜を形成できることが判る。 実施例13〜18及び比較例13〜18 下記表7及び表8に記載の各成分を含有する水溶液から
なるイットリウム酸化物膜電解形成用組成物を調製し
た。これらの組成物中のイットリウム化合物及び硝酸塩
の配合量はmol/lで示す。
【0040】
【表7】
【0041】
【表8】
【0042】これらの各組成物中で、NESAガラスを
陰極とし、Pt板を陽極として電解を行なってNESA
ガラス上に電析膜を析出させた。表7及び表8に、各電
解条件を記載する。電位(V)は、Ag/AgCl電極
基準で示す。実施例13〜18については、電析膜形成
後、表7に示す条件で加熱処理を行った。
【0043】得られた電析膜の種類をX線回折法により
調べた結果を下記表に示す。比較例13〜18の組成物
を用いた場合には、膜を形成することはできなかった。
【0044】
【表9】
【0045】以上の結果より、本発明の組成物を用いる
ことによって、水溶液中での電解という簡単な方法によ
りイットリウム酸化物膜を形成できることが判る。 実施例19〜24及び比較例19〜24 下記表10及び表11に記載の各成分を含有する水溶液
からなるユーロピウム酸化物膜電解形成用組成物を調製
した。これらの組成物中のユーロピウム化合物及び硝酸
塩の配合量はmol/lで示す。
【0046】
【表10】
【0047】
【表11】
【0048】これらの各組成物中で、NESAガラスを
陰極とし、Pt板を陽極として電解を行なってNESA
ガラス上に電析膜を析出させた。表10及び表11に、
各電解条件を記載する。電位(V)は、Ag/AgCl
電極基準で示す。実施例19〜24については、電析膜
形成後、表10に示す条件で加熱処理を行った。
【0049】得られた電析膜の種類をX線回折法により
調べた結果を下記表に示す。比較例19〜24の組成物
を用いた場合には、膜を形成することはできなかった。
【0050】
【表12】
【0051】以上の結果より、本発明の組成物を用いる
ことによって、水溶液中での電解という簡単な方法によ
りユーロピウム酸化物膜を形成できることが判る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 順一 京都府相楽郡精華町大字下狛小字上新庄47 −13 Fターム(参考) 4G076 AA02 AB07 AC02 BC08 BD02 BG02 CA10 DA01 DA03 DA07 DA30

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類化合物を溶解した水溶液であって、
    硝酸イオン及び亜硝酸イオンから選ばれた少なくとも一
    種の陰イオンが存在する水溶液からなる希土類酸化物膜
    電解形成用組成物。
  2. 【請求項2】(i)水溶性希土類化合物、並びに(ii)
    硝酸イオン源となる化合物及び亜硝酸イオン源となる化
    合物から選ばれた少なくとも一種の化合物、を溶解した
    水溶液からなる請求項1に記載の希土類酸化物膜電解形
    成用組成物。
  3. 【請求項3】希土類元素の硝酸塩を溶解した水溶液から
    なる請求項1に記載の希土類酸化物膜電解形成用組成
    物。
  4. 【請求項4】希土類化合物が、セリウム、テルビウム、
    イットリウム及びユーロピウムから選ばれた少なくとも
    一種の希土類元素を含む化合物である請求項1〜3のい
    ずれかに記載の希土類酸化物膜電解形成用組成物。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の希土類酸
    化物膜電解形成用組成物中で、希土類酸化物形成用基材
    を陰極として電解を行うことを特徴とする希土類酸化物
    膜の形成方法。
  6. 【請求項6】請求項5の方法で形成した希土類酸化物膜
    を100〜800℃で加熱処理することを特徴とする希
    土類酸化物膜形成方法。
  7. 【請求項7】請求項5又は6の方法によって基材上に形
    成された希土類酸化物膜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003013284A (ja) * 2001-06-27 2003-01-15 Nkk Corp 耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方法
JP2013500398A (ja) * 2009-07-30 2013-01-07 スネクマ セラミックコーティング層を担持する基板を備えた部品
JP2013500399A (ja) * 2009-07-30 2013-01-07 スネクマ 熱障壁を製造する方法
CN114695076A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 株式会社电装 生产具有氧化物膜的产品的方法

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