高エネルギー密度電子ビーム溶射法の確立に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555522
• Section: 試験
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 阿部 信行 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (90127176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森本 純司 近畿大学, 理工学部, 助教授 (30088471)
• Keywords: 高エネルギー密度ビーム / 電子ビーム / 西改質 / 溶射 / クラッディング

Research Abstract

本年度は3年計画の2年目として
1.前年度設置したパウダーフィーダの改良を進め、真空中でも種々の粒径の粉末が安定して供給できる条件を究明した。
2.現在金属粉末材料に対する高エネルギー密度電子ビームの照射現象の基礎的知見を得ることを目的とし、高エネルギー密度電子ビームの特性を発揮させるために高融点材料であるタングステン粉末を試料として選定して、電子ビームのエネルギー密度、ビーム電流を変化させて溶融・蒸発現象の解明を行っている。
3.さらに、均一に成膜するための基板の駆動装置や昇温装置の検討を行っている。
4.また、これとは逆に試料の蒸発を最低限に抑えることでより効率的な成膜速度が得られる可能性も考えられるので、電子ビームのエネルギー密度やタングステン粒子の粒径を変化させてタングステン粉末の蒸発を抑えて基板金属に融着させることも同時に試みている。
5.現在までに以下の知見が得られている。
(1)粉末供給ノズルの形状が粉末の円滑な供給に大きく影響することがわかった。特に粒径が小さくなるほど安定な供給が困難になることがわかった。現在ノズル形状を改良することで直径25μmのタングステン粒まで安定に供給することが可能となった。
(2)粉末供給ノズルの位置が供給速度と溶融現象に大きな影響を与えることがわかった。現在基板を高速走査することで供給量を増加させることを検討している。
(3)電子ビームのエネルギー密度を最適に制御することにより、タングステン粉末の蒸発量を抑えながら融着させることも可能であることがわかった。また、粒径が小さくなるほど必要なエネルギー密度が低くなる傾向にあることもわかった。
以上のことより、次年度は
1.粉末の溶融・蒸発現象について、高速度カメラを用いてさらに詳しく検討を加える。
2.生成した膜の特性評価を行う。
3.蒸発させずに溶着させる方法についてもさらに検討を加える。