耐環境性を有する高靭性セラミックス及びサーメリット圧膜の開発研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555253
• 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): 太田 泰雄 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10042988) ; 伊部 壽夫 県工技センター, 新素材開発部, 主任研究員 ; 沖村 邦雄 東海大学, 工学部電子工学科, 助教授 (00194473)
• Keywords: プラズマ処理 / 窒化 / セラミックコーティング / 表面改質 / 窒化クロム / クロム・ニッケル / 摩耗

Research Abstract

本研究では、アークイオンプレーティング(AIP)装置を用いて、主にCr系の高靭性セラミックス及びCrNi系、TiNi系のサーメット膜に対して、数10μmの最適な厚膜化技術を開発し、耐摩耗性・耐食性・耐疲労性等の耐環境性を有する表面改質技術を開発することを目的としている。今年度は、昨年度末に導入した磁場誘導型蒸発源(スーパーカソード)を用いて、平滑性の良いコーティング膜を作製し、昨年度までの従来型蒸発源(ノーマルカソード)で成膜された膜と比較検討した。セラミックス膜としてはTiNとCrN膜、サーメット膜はCr-Ni系の窒化物膜で検討した。すなわち、カソードターゲット材として純Tiと純Cr及びCr-Ni合金(CrとNiの合金比(mass%)=3:1、1:1、1:3)を用い、スーパーカソードを用いて平滑性の良い窒化物膜をステンレス鋼上に被覆した。スーパーカソードの膜は、表面硬度はノーマルカソードの場合とそれほど変わらず、表面粗さが約1/2に改善された。また、Cr-Ni-N系の膜は、どちらの蒸発源でもNiを少し含むCr系窒化物Cr*NとNiで構成されるが、スーパーカソード蒸着によりCr*Nの割合が大幅に増加し、これに対応して膜中の窒素含有量が大幅に増加することが判明した。ボール・オン・ディスクタイプの摩擦摩耗試験機を用いてセラミックス膜の摩擦係数の変化を測定し、試験後の摩耗面の損傷状況を観察することにより、Niを含まない膜は変化は少ないが、Niを含む膜はスーパーカソード蒸着により摩擦摩耗特性が大幅に向上することが判明した。なお、その場合、Ni含有量が10〜20atomic%のサーメット膜が、最も摩擦摩耗特性に優れていることを見出した。

Research Products

• [Publications] 安丸尚樹: "耐環境性を有する高靭性薄膜の開発"福井県工業技術センター研究報告書. 15巻. 158-160 (1999)
• [Publications] 安丸尚樹: "Cr-Ni-N系セラミックス膜の機械的性質"真空. 42巻・3号. 159-162 (1999)
• [Publications] K.Okimura: "Photocatalytic effects of TiO_2 films prepared by reactive magnetron sputtering"Proceedings of the 17th Symposium on Plasma Processing. 391-394 (2000)
• [Publications] K.Okimura: "Mass spectrometry and absorption spectrocopy for oxidation of titanium target in rf magnetron sputtering"Proceedings of the 5th Int. Symp. on Sputtering and Plasma Processes. 37-38 (1999)
• [Publications] 伊部壽夫: "機能メッキ技術に関する研究(第1報)"福井県工業技術センター研究報告書. 15巻. 115-117 (1999)
• [Publications] 伊部壽夫: "ニッケルレスメッキ技術の開発"福井県工業技術センター研究報告書. 15巻. 19-20 (1999)