2000 Fiscal Year Annual Research Report
耐環境性を有する高靭性セラミックス及びサーメット厚膜の開発研究
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10555253
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| Research Institution | Fukui National College of Technology |
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Principal Investigator |
安丸 尚樹 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90158006)
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| 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 福井県工業技術センター, 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)
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| 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 |
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| 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-Ni-N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。前年度までに、Cr-Ni-N系サーメット厚膜の摩耗特性や最適なNi含有量を明らかにし、磁場誘導型蒸発源(スーパーカソード)による平滑膜の特性も明らかにした。今年度は、非平衡マグネトロンスパッタリング(UBMS)装置を用いて、次世代固体潤滑膜として注目されているDLC膜をバイアス電圧を変えて成膜し、摩擦摩耗等の機械的特性を調べた。その結果、DLC膜の硬度は、低バイアス電圧で約Hv1600、高バイアス電圧で約Hv3000とかなり変化可能なこと、DLC膜の摩擦係数は、軽荷重側(0.49N)で0.05〜0.15、高荷重側(9.8N)で0.1〜0.4の値で、セラミックス膜としては摩擦係数が小さいスーパーカソード蒸着のCr_3NiN(Ni;11at%)膜の約1/5と小さく、摺動特性が非常に優れていることが判明した。さらに、Cr_3NiN膜上にDLC膜を被覆させた複合膜を作製し、機械的特性を調べた。詳細は今後学会等にて公表するが、複合膜は表面粗さは大きいものの、DLCと同様な摺動特性を示し、DLC膜で問題となっていた脆さが低減し、Cr_3NiN膜と同様な高靭性タイプの摩耗特性を示した。また、ポテンショスタットを用いて、Cr-Ni-N系サーメット膜の耐食性を評価した。その結果、約3μmの膜厚では低Ni含有量の方が耐食性(環境遮断性)が優れていることが判明した。なお、厚膜化や多層化によりさらに耐食性が向上し、DLC膜との複合膜は、単層膜と比較して優れた耐食性を示した。
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[Publications] N.Yasumaru: "Properties of Cr-Ni-N Coatings Prepared by the Modified Arc Ion Plating Source"Proceed.of Int.Symp.on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials. (in press). (2001)
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[Publications] N.Yasumaru: "Nature of "Y_N" Phase Formed with Low Temperature Plasma Nitriding of Austenitic Stainless Steels"Proceed.of Int.Current Status Seminar Thermochemical Surface Engineering of Stainless Steels. (in press). (2001)
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[Publications] N.Yasumaru: "Mechanical Properties of Cr-Ni-N Films Deposited on Pre-Nitrided Steels"Materials Transactions, JIM. 41巻・10号. 555-559 (2000)
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[Publications] 安丸尚樹: "福井県工業技術センター研究報告書"耐環境性を有する高靭性薄膜の開発(第2報). 16号. 163-166 (2000)
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[Publications] K.Okimura: "Low temperature growth of rutile TiO_2 films in modified rf magnetron sputtering"Surface and Coatings Technology. 135巻・2-3号. 286-290 (2001)
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[Publications] K.Okimura: "Mass spectrometry and absorption spectroscopy for oxidation of titanium target in rf magnetron sputtering"Vacuum. 59巻・2-3号. 600-605 (2000)
