レ-ザ溶射耐摩耗傾斜機能膜の開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555033
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 兼田 禎宏 九州工業大学, 工学部, 教授 (90039123)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米田 理央 通商産業省工業技術院, 四国工業技術試験所, 室長 ; 勝村 宗英 通商産業省工業技術院, 四国工業技術試験所, 主席研究官 ; 西川 宏志 九州工業大学, 工学部, 助手 (40208161) ; 松田 健次 九州工業大学, 工学部, 助教授 (40229480)
• Keywords: トライボロジ / 表面改質 / レ-ザ溶射 / 傾斜機能膜 / 窒化チタン

Research Abstract

1.レ-ザ溶射傾斜皮膜の作製
開発改良した2重ノズルを有する溶射ガンを用い、混合比の異なるアルゴンおよび窒素ガスボンベを順次交換しながら、最大出力5kWのCO_2レ-ザで溶融させた純チタンワイヤを微粒化し、純アルミおよびS45C熱処理基材上に積層させることによって、TiとTiNの混合比のことなる傾斜溶射皮膜を作ることに成功した。
2.レ-ザ溶射傾斜皮膜の摩擦摩耗評価試験
純アルミおよびS45C基材上にTi-TiN傾斜皮膜を形成した試験片を作製し、相手材として軸受鋼球を使用したボ-ル・オン・ディスク試験機で皮膜の特性評価試験を実施し、(1)一定量以上の膜厚を持つTiN皮膜は基材の影響を受けず、耐摩耗性に優れた摺動材として使用できる。(2)各層の皮膜が厚くなると、その各層自身で外力(荷重・摩擦力)を支持するようになるため、傾斜皮膜としての特性を発揮することが困難となる。即ち、各皮膜層の厚さは摺動条件に応じて最適値があること等を明らかにした。
3.面接触型摩擦摩耗試験機の開発
任意形状の試験片の摩擦摩耗試験が可能な面接触型試験機を開発試作した。現在試運転の段階にあるが、既にSiCを相手摺動材として用い、単層TiN皮膜に比較して傾斜TiN皮膜の方が皮膜剥離が発生しにくい可能性が大であることを明らかにしつつある。この結果は、溶射皮膜特性評価の根幹をなすものであり、摺動条件に応じた傾斜皮膜作製のためのレ-ザ溶射条件設定の基本を与えるものであると同時に、トライボロジ特性のアクティブコントロ-ルを材料面からなすための基盤を与えるものと考えられる。

Research Products

• [Publications] 松田 健次: "レ-ザ溶射Ti皮膜のトライボロジ特性" 日本機械学会講演論文集. No.928-1. 87-90 (1992)
• [Publications] 兼田 禎宏: "Friction and Wear Properties of Titanium Films Formed on Aluminium by Laser Thermal Spraying" Wear. (1992)