Feasibility study of tribological coating on bearing for small flywheel battery

• Project/Area Number: 26630112
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Power engineering/Power conversion/Electric machinery
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: Takikawa Hirofumi 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90226952)
• Research Collaborator: KIYOHARA Syuji 舞鶴工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (40299326) ; KANEKO Satoru 神奈川県産業技術センター, その他部局等, 研究員 (40426359) ; TANOUE Hideto 北九州工業高等専門学校, 電気電子工学科, 講師 (50580578) ; SUDA Yoshiyuki 豊橋技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (70301942) ; HARIGAI Toru 豊橋技術科学大学, 工学研究科, 助教 (20757108)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2015: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2014: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: トライボマテリアル / ダイヤモンドライクカーボン膜 / フィルタードアーク蒸着 / 積層化 / 軸受け / フライホイール / 耐摩耗性 / 相手材攻撃性 / フライホール / 中間層 / 摺動性

Outline of Final Research Achievements

The coating of ultra-low wear and friction film to existing bearing surface is one of the approaches to realize ultra-low wear and friction bearings required for small flywheel batteries. We established a technology to form amorphous carbon (DLC) films with different film quality, and made it possible to select film quality and characteristics according to the application. In addition, a laminated DLC/diamond film by depositing a DLC film on a polycrystalline diamond film and a multilayered DLC film consisted of DLC film layers with different film quality were fabricated, and these laminated films had low resistance of frictional wear and low aggressiveness to an opposite material compared with single-layer films. Improvement of tribology characteristics on bearings can be expected by selecting and using a suitable protective film

Research Products

• [Journal Article] Dry machining of metal using an engraving cutter coated with a droplet-free ta-C film prepared via a T-shape filtered arc deposition (2016)
  • Author(s): Y. Fujii, T. Imai, Y. Miyamoto, N. Ueda, M. Hosoo, T. Harigai, Y. Suda, H. Takikawa, H. Tanoue, M. Kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, N. Tsuji, S. Kanekoe
  • Journal Title: Surface & Coatings Technology Volume: 307 Pages: 1029-1033
  • DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.07.037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Diamond-Like carbon microgears in room-temperature curing nanoimprint lithography using ladder-type hydrogen silsesquioxane (2016)
  • Author(s): S. Kiyohara, Y. Shimizu, I. Ishikawa, T. Harigai, H. Takikawa, M. Watanabe, Y. Sugiyama, Y. Omata, Y. Kurashima
  • Journal Title: MRS Advances Volume: 2016 Issue: 16 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1557/adv.2016.126
• [Journal Article] Fabrication of Diamond-Like carbon emitter patterns by room-temperature curing nanoimprint lithography with PDMS molds using polysiloxane (2016)
  • Author(s): S. Kiyohara, S. Yoshida, I. Ishikawa, T. Harigai, H. Takikawa, M. Watanabe, Y. Sugiyama, Y. Omata, Y. Kurashima
  • Journal Title: MRS Advances Volume: 2016 Issue: 16 Pages: 1075-1080
  • DOI: 10.1557/adv.2016.49
• [Presentation] 水素フリーおよび水素化DLC膜の形成と膜質分析 (2017)
  • Author(s): 針谷達， 今井貴大， 飯島佑史， 須田善行， 滝川浩史， 神谷雅男， 金子智， 國次真輔， 新部正人， 神田一浩
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 導電性ハードコーティングに向けたDLCおよび窒化DLC膜の積層 (2017)
  • Author(s): 飯島佑史， 今井貴大， 磯野凌， 針谷達， 須田善行， 滝川浩史， 神谷雅男， 金子智， 國次真輔
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] フィルタードパルスアーク蒸着法を用いたタングステンカーバイド膜の作製と分析 (2017)
  • Author(s): 磯野凌， 針谷達， 飯島佑史， 出貝敏， 須田善行， 滝川浩史
  • Organizer: 第135回表面技術協会講演大会
  • Place of Presentation: 東洋大学 川越キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-09
• [Presentation] Fabrication of Nitrogen-Containing DLC Film by Fliltered Arc Deposition (2017)
  • Author(s): Y. Iijima, T. Imai, R. Isono, T. Harigai, Y. Suda, H. Takikawa, M. Kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, N. Tsuji, S. Kaneko, S. Kunitsugu, H. Habuchi, S. Kiyohara, M. Ito, S. Yick, A. Bendavid. P. Martin
  • Organizer: ISPlasma2017
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2017-03-01
• [Presentation] フィルタードパルスアーク蒸着法を用いたDLC 膜の作製と分析 (2016)
  • Author(s): 磯野凌, 針谷達, 飯島佑史, 今井貴大, 山野将史, 須田善行, 滝川浩史, 羽渕仁恵
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] PVD-CVD ハイブリッドプロセスによる窒素含有DLC 膜の形成 (2016)
  • Author(s): 飯島佑史, 今井貴大, 磯野凌, 針谷達, 須田善行, 滝川浩史, 神谷雅男, 瀧真, 長谷川祐史, 辻信広, 金子智, 國次真輔, サムイック, アヴィベンデイビッド, フィルマーティン,羽渕仁恵
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] フィルタードパルスアーク蒸着装置の放電特性とDLC 膜の形成 (2016)
  • Author(s): 磯野凌，針谷達，今井貴大，山野将史，須田善行，滝川浩史，羽渕仁恵
  • Organizer: 平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 豊田工業高等専門学校
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] T-FAD を用いたDLC:H 膜のPVD-CVD ハイブリッド成膜 (2016)
  • Author(s): 今井貴大，飯島佑史，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，吉田健太郎，國次真輔，川口雅弘，清原修二，四戸汐里，寒河江祐介，伊藤未希雄，山田健
  • Organizer: 平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 豊田工業高等専門学校
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] T-FAD を用いた窒素含有DLC 膜の作製 (2016)
  • Author(s): 飯島佑史，今井貴大，磯野凌，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，國次真輔，川口雅弘，羽渕仁恵，清原修二，伊藤未希雄，サムイック，アヴィベンデイビッド，フィルマーチン
  • Organizer: 平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 豊田工業高等専門学校
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] 炭素/ 水素比の異なる雰囲気ガスを導入したT-FAD によるta-C:H およびa-C:H の形成 (2016)
  • Author(s): 今井貴大，飯島佑史，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，吉田健太郎，國次真輔，川口雅弘，清原修二，四戸汐里，寒河江祐介，伊藤未希雄，山田健二
  • Organizer: 表面技術協会（第134回講演大会）
  • Place of Presentation: 東北大学、川内北キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] Ｔ字状磁気フィルタ型真空アーク蒸着装置および高品位ＤＬＣ膜の開発 (2016)
  • Author(s): 滝川浩史
  • Organizer: トライボロジー会議2016 春 東京
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • Year and Date: 2016-05-23
  • Invited
• [Presentation] ta-C/ダイヤモンド膜のカロテスト摩耗試験 (2016)
  • Author(s): 今井貴大，藤井裕真，山野将史，針谷達，須田善行，滝川浩史，、神谷雅男.、瀧真，長谷川 祐史，辻信広
  • Organizer: 第63回応用物理学会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] フィルタードアーク蒸着法を用いた他元素添加による機能化DLC膜の形成 (2016)
  • Author(s): 針谷達，今井貴大，飯島佑史，磯野凌，藤井裕真，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広
  • Organizer: 第69回応用物理学会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Fabrication of Diamond-Like carbon microgears in Room-Temperature curing nanoimprint lithography using ladder-type hydrogen silsesquioxane (2015)
  • Author(s): S. Kiyohara, Y. Shimizu, I. Ishikawa, T. Harigai, H. Takikawa, M. Watanabe, Y. Sugiyama, Y. Omata, Y. Kurashima
  • Organizer: 2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • Place of Presentation: Boston, MA, USA
  • Year and Date: 2015-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fabrication of Diamond-Like carbon emitter patterns by Room-Temperature curing nanoimprint lithography with PDMS molds using polysiloxane (2015)
  • Author(s): S. Kiyohara, S. Yoshida, I. Ishikawa, T. Harigai, H. Takikawa, M. Watanabe, Y. Sugiyama, Y. Omata, Y. Kurashima
  • Organizer: 2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • Place of Presentation: Boston, MA, USA
  • Year and Date: 2015-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 成膜温度制御によるフィルタードアーク蒸着DLC の膜質変化 (2015)
  • Author(s): 藤井裕真，今井貴大，宮本優，針谷達，須田善行，滝川浩史，田上英人（北九州高専），神谷雅男（伊藤光学），瀧真，長谷川祐史，辻信広（オンワード技研），金子智（神奈川産技セ），安井治之（石川工試），國次真輔（岡山工技セ），川口雅弘（東京都産技研），三浦健一（大阪府産技研）
  • Organizer: 平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 愛知県、名古屋工業大学
  • Year and Date: 2015-09-28
• [Presentation] フィルタードアーク蒸着法を用いたF-DLC 膜の形成 (2015)
  • Author(s): 今井貴大，藤井裕真，山野将史，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男（伊藤光学工業），瀧真，長谷川祐史，辻信広（オンワード技研）
  • Organizer: 平成27年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 愛知県、名古屋工業大学
  • Year and Date: 2015-09-28
• [Presentation] Super DLC coating on cutter for metal nameplates by T-shaped filtered arc deposition (2015)
  • Author(s): Y. Fujii, T. Imai, Y. Miyamoto, N. Ueda, M. Hosoo, T. Harigai, Y. Suda, H. Takikawa, H. Tanoue, M. Kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, N. Tsuji
  • Organizer: 10th Anniversary Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2015)
  • Place of Presentation: Korea,Jeju
  • Year and Date: 2015-09-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fabricasion of diamond-like carbon-based micro/nano device using room-temperature nanoimprint by industry-university collabotrtive reseach (2015)
  • Author(s): S. Kiyohara, I. Ishikawa, Y. Shimizu, S. Yoshida, T. Harigai, H. Takikawa, M Watanabe, Y. Sugiyama, Y. Omata Y. Kurashima
  • Organizer: The 9th International Symposium on Advances in Technology Education
  • Place of Presentation: Nagaoka, Japan
  • Year and Date: 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フィルタードアーク蒸着DLC膜の100℃近傍の成膜温度依存性 (2015)
  • Author(s): 藤井裕真，今井貴大，宮本優，針谷達，須田善行，滝川浩史，田上英人，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，安井治之，國次真輔，川口雅弘，三浦健一
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 愛知県、名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] フィルタードアーク蒸着によって形成したフッ素含有ダイヤモンドライクカーボン膜 (2015)
  • Author(s): 今井貴大，藤井裕真，山野将史，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 愛知県、名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] フィルタードアーク蒸着法によるフッ素含有ダイヤモンドライクカーボン膜の形成 (2015)
  • Author(s): 今井貴大，藤井裕真，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広
  • Organizer: 表面技術協会（第132回講演大会）
  • Place of Presentation: 長野県、信州大学
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 凹形状ドットPDMSモールド室温硬化ナノインプリントによるDLCエミッタパターンの形状 (2015)
  • Author(s): 吉田健吾，清原修二，石川一平，針谷達，滝川浩史，渡邊雅彦，杉山嘉也，小俣有紀子，倉島優一
  • Organizer: 精密工学会2015年度関西地方定期学術講演会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学 松ヶ崎ｷｬﾝﾊﾟｽ
  • Year and Date: 2015-06-23
• [Presentation] ポリジメチルシロキサンを転写材料として用いた室温インプリントによるDLCピットパターンの形成 (2015)
  • Author(s): 清水友人，清原修二，石川一平，針谷達，滝川浩史，渡邊雅彦，杉山嘉也，小俣有紀子，倉島優一
  • Organizer: 精密工学会2015年度関西地方定期学術講演会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学 松ヶ崎ｷｬﾝﾊﾟｽ
  • Year and Date: 2015-06-23
• [Presentation] Dry engraving of metales nameplates using cutter with super DLC coat (2015)
  • Author(s): Y. Fujii, Y. Miyamoto, Y. Suda, H. Takikawa, H. Tanoue, M. Kamiya, M, Taki, Y. Hasegawa, N. Tsuji
  • Organizer: IS Plasma 2015
  • Place of Presentation: Nagoya Univ. (Aichi, Nagoya)
  • Year and Date: 2015-03-27 – 2015-03-30
• [Presentation] 水素フリー超硬質ＤＬＣ薄膜に接する混合有機溶媒の構造＊ＦＭ-ＡＦＭと中性子反射率による解析 (2015)
  • Author(s): 水光俊介，藤井裕真，滝川浩史，平山朋子，大西洋
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学（神奈川県・平塚市）
  • Year and Date: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [Presentation] フィルタードアーク蒸着法で形成したDLC 膜の諸特性 (2015)
  • Author(s): 藤井裕真，今井貴大，宮本優，須田善行，滝川浩史，田上英人，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，安井治之，國次真輔，川口雅弘，三浦 健一
  • Organizer: 表面技術協会第131回講演大会
  • Place of Presentation: 関東学院大学（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [Presentation] スーパーDLCコーティングカッターを用いた金属銘板のドライ加工切削 (2014)
  • Author(s): 藤井裕真，宮本 優，須田善行，滝川浩史，田上英人，神谷雅男，瀧 真，長谷川祐史，辻信広
  • Organizer: 表面技術協会第130回講演大会
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-23
• [Presentation] チタンバッファーを用いたシリコン基板上に成長したダイアモンドライクカーボン (2014)
  • Author(s): 金子智，松永崇，池永薫，伊藤健，安井学，堀内崇弘，安原重雄，三尋木勝洋，熊谷正夫，滝川浩史，下平英二，小林昌純，須藤理枝子，松田晃史，吉本護
  • Organizer: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] フィルタードアーク蒸着スーパーDLC膜付カッターを用いた種々の金属のドライ切削 (2014)
  • Author(s): 藤井裕真，宮本優，須田善行，滝川浩史，田上英人，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広
  • Organizer: 電気・電子・情報関係学会東海支部連合会
  • Place of Presentation: 中京大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [Presentation] はしご型 HSQ を用いた室温硬化ナノインプリトソグラフィ によるDLCマイクロギヤの開発 (2014)
  • Author(s): 婦木 陽介 , 清原 修二 , 石川 一平，滝川浩史，渡邊 雅彦 , 杉山 嘉也 , 小俣有紀子，倉島優一
  • Organizer: 2014年度精密工学会関西地方学術講演会
  • Place of Presentation: 近畿大学（大阪府・東大阪市)
  • Year and Date: 2014-07-04
• [Presentation] PDMS モールド 室温硬化ナノインプリト リソグラフィ による DLC ドットアレイ の作製 (2014)
  • Author(s): 吉田 捷吾 , 清原 修二 , 石川 一平，滝川浩史，渡邊 雅彦 , 杉山 嘉也 , 小俣有紀子，倉島優一
  • Organizer: 2014年度精密工学会関西地方学術講演会
  • Place of Presentation: 近畿大学（大阪府・東大阪市)
  • Year and Date: 2014-07-04
• [Book] プラズマ・核融合学会誌 (2016)
  • Author(s): 滝川浩史
  • Total Pages: 6
  • Publisher: フィルタードアーク蒸着装置によりDLCを創る
• [Book] 潤滑経済（水素フリーDLCテトラヘドラルアモルファスカーボンの開発） (2014)
  • Author(s): 滝川浩史
  • Total Pages: 80
  • Publisher: 潤滑通信社
• [Book] 光技術コンタクト（レンズ金型用離型膜へのDLCの応用） (2014)
  • Author(s): 瀧真，安井治之，神谷雅男，滝川浩史
  • Total Pages: 50
  • Publisher: 日本オプトメカトロニクス協会
• [Remarks] プラズマエネルギーシステム研究室
  • URL: http://www.pes.ee.tut.ac.jp/
• [Remarks] プラズマエネルギーシステム研究室
  • URL: http://www.arc.ee.tut.ac.jp/