プラズマ窒化とクロム系高靭性セラミック及びサ-メット厚膜による高機能性複合表面処理

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555174
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Section: 試験
• Research Institution: Fukui National College of Technology
• Principal Investigator: 安丸 尚樹 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90158006)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊部 壽夫 福井工業技術センター, 新素材開発部, 主任研究員 ; 沖村 邦雄 福井工業高等専門学校, 電子情報工学科, 助教授 (00194473)
• Keywords: プラズマ処理 / 窒化 / セラミックコーティング / 表面処理 / 窒化クロム / 複合処理

Research Abstract

本研究は、平成8年度より新規に始めた研究であるが、以下のように着実に研究を進展させている。まず、アークイオンプレーティグ(AIP)装置の改造に関しては、計画書に記した通り、材料試験用の丸棒の試料への蒸着のため、試料台をバイアス電位を付加しながら回転できるように改造した。さらに、蒸着中の雰囲気ガスを検討するために、ガス導入機構(Ar、Heガス用)を1系統増設した。
次に、プラズマ窒化とセラミック厚膜の複合表面処理に関しては、以下のようにCr系高靭性セラミック及びサ-メット厚膜のコーティング条件を検討した。基板としては、プラズマ窒化されたオーステナイト系ステンレス鋼を用いた。まず、AIP用ターゲット材として純CrとCr-Ni合金を用い、反応ガスとして窒素ガスの外に水素やヘルウムガスを混入して、バイアス電位・アーク電流・ガス流量・基板温度等の蒸着条件を変化させセラミック膜を成膜した。その結果、約2時間の蒸着時間で、20〜30μmのセラミック及びセラミックと金属の混合相であるサ-メット厚膜をコーティングすることができた。この厚膜の評価としては、薄膜X線回折装置、EDX付属FE-SEM、表面あらさ計、軽荷重微小硬度計等により、結晶構造、相構成、表面状態、表面あらさ、表面硬度、成膜速度等の基礎物性を調べた。さらに、大越式摩耗試験機を用いて耐摩耗性を調べ、セラミック膜の膜厚や相構成と耐摩耗性の関係に関し、興味ある知見を得た。内容の詳細は、学会等に順次発表していく予定である。また、高絶縁性の酸化物セラミックスである酸化チタン膜も作製し、同様に機械的性質を比較検討した。
次年度からは、さらに蒸着及びプラズマ条件を広範囲に検討し、最適なセラミック及びサ-メット厚膜の作製条件とその複合処理材の機械的性質を明らかにしていく予定である。

Research Products

• [Publications] 安丸 尚樹: "プラズマ窒化とセラミックコーティングによる複合表面高機能化処理" まてりあ(日本金属学会会報). 35巻・9号. 969-975 (1996)
• [Publications] 安丸 尚樹: "チタン系セラミックス膜の作製と評価" 日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸支部 平成8年度連合講演会概要集. 11-12 (1996)
• [Publications] Kunio Okimura: "Characterization of RF Magnetron Sputtering for TiO_2 Deposition" Proceedings of 13th Symp. on Plasma Processing. 195-198 (1996)
• [Publications] Kunio Okimura: "Mass and Energy Analyses of Substrate-incident Ions in TiO2 Deposition by RF Magnetron Sputtering" Jpn. J. Appl. Phys.36巻・1A号. 303-318 (1997)