高フラクタル次元界面を持つ溶射皮膜の形成に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650126
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 天田 重庚 群馬大学, 工学部, 教授 (20222680)
• Keywords: ブラスティング / フラクタル次元 / トポグラフィー / セラミックス / 密着強度

Research Abstract

セラミックス溶射皮膜の密着性の鍵をにぎるのが、ブラストによる基材表面の粗面トポグラフィーである。しかし、このトポグラフィーの評価は、これまでは表面粗さのみで評価してきたが、著者らの研究でMandelbrotが確立したフラクタル次元が非常に有効であるとの結果が導かれた。特に、ブラストによる基材の粗面過程にてグリットを斜め衝突させることで、これまでの垂直衝突に比較して、高フラクタル次元の界面や特徴的な粗面トポグラフィーが得られることがわかった。本研究で得られた結果を要約すると次のようになる。
1)斜め衝突によるブラスト粗面の平均表面粗さは、衝突角度によらずほとんど一定である。しかし、フラクタル次元は変化する。
2)従って、斜め衝突によって表面粗さが一定でフラクタル次元のみが変化する特殊な粗面を形成することが可能である。
3)グリットの垂直衝突に比較して斜め衝突にて形成した粗面は、75度の衝突角度にて最大のフラクタル次元を持つ。この場合のフラクタル次元は垂直衝突に比較して約5%向上する。
4)これによって得られた皮膜の密着強度増加は、約10%にも達する。
5)衝突角度を変化させたブラストによる粗面形成の結果、粗面トポグラフィーの評価量としての表面粗さは溶射皮膜の密着強度の評価には不適当であり、むしろフラクタル次元を採用すべきである。

Research Products

• [Publications] 天田重庚: "ブラスト角の基材粗面特性に及ぼす影響" 日本機械学会、第2回機械材料・材料加工技術講演会論文集. 198-199 (1994)
• [Publications] S.Amada: "Introduction of fractal dimension to adhesive strength evaluation of plasma sprayed coatings" Surface and Coatings Technology:. (1995)
• [Publications] 天田重庚: "ショットピーニングした表面形態の特性評価" 日本機械学会 第75期通常総会講演会. (1995)
• [Publications] Shigeyasu Amada: "Introduction of Fractal Dimension to Evaluation of Adhesive Strength" The 14th International Thermal Spray Conference.