2000 Fiscal Year Annual Research Report
MPD(電磁プラズマ加速)アークジェットを用いた超稠密セラミック膜の生成
| Project/Area Number |
11555255
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
吉川 孝雄 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (00029498)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 進治 石川島播磨重工業(株), 技術研究所, 部長(研究者)
安井 利明 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (10263229)
田原 弘一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (20207210)
|
|---|
| Keywords | MPDアークジェット / 電磁加速 / プラズマ流 / 窒化チタン / プラズマ溶射 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では、電磁プラズマ加速アークジェット発生装置を用いて、キロアンペアの大電流放電によって、溶融チタン電極から供給される微粒子と窒素ガスプラズマとの化学反応により、窒化チタンセラミックス膜の生成を行った。チタン陰極の直径は6,8,10mmと可変であり、放電電流は5から12kA、放電持続時間は0.6msec、窒素ガス流量は2.5g/sであった。
陰極径10mm、作動パルス回数50回、放電電流10kAまたは12kAの時、基板表面は全面にわたってTiN特有の黄金色に変化した。また、陰極径6mmでは皮膜表面の凹凸は急激に増加し粗大粒子の付着も見られた。直径6mmの場合の膜厚は40μm、直径10mmの場合は約3μmであった。いずれの皮膜においても、基板表面に皮膜がほぼ均一な層状に堆積し、皮膜内部には一般的なプラズマ溶射皮膜に観察されるような直径数μm級の気孔は観察されなかった。放電時間当たりの堆積速度は8000μm/minに達し、電磁加速プラズマ装置がPVD法並の緻密質皮膜をPVD法に比べ高速に成膜できることがわかった。
さらに、皮膜の組成は陰極径に大きく依存することがわかった。陰極径6mmの場合の組成はTiN,Ti_2Nや未反応Tiの混層であったが、陰極直径の増加と共にTiNの比率は増加し、陰極径10mmの場合ではほぼTiN単層の皮膜が得られた。同時に成膜実験前後のチタン供給量は、直径10mmでは直径6mmの場合の約1/5となり、このようなチタン供給量の適正化により皮膜の窒化が進行したと考えられる。
|
-
[Publications] Tetsuji Shibata et al.: "An Electromagnetic Acceleration Plasma Generator for Titanium Nitride Reactive Spray Coatings"Proc.1st Int.thermal Spray Conf.(ITSC2000), Montreal, Quebec. 1・1. 951-955 (2000)
-
[Publications] Hirokazu Tahara et al.: "Diagnostic Measurement of Supersonic Ammonia and Nitrogen/Hydrogen-Mixture DC Plasma Jets for Nitriding"Proc.1st Int.Thermal Spray Conf.(ITSC2000), Montreal, Quebec. 1・1. 21-28 (2000)
-
[Publications] Tetsuji Shibata et al.: "Development of Electromagnetic Acceleration Plasma Generator for Titanium Nithride Coatings"Vacuum. 59.1. 203-209 (2000)
-
[Publications] 柴田哲司 他: "窒化チタン反応性成膜用電磁加速プラズマ装置の開発"溶接学会論文集. (印刷中). (2001)
-
[Publications] Hirokazu Tahara et al: "Near-Substrate Plasma Characteristics of a Supersonic Ammonia and Nitrogen/Hydrogen-Mixture DC Plasma Jet"Proc.16th Int.Symp.Plasma Chemistry. (in press). (2001)
-
[Publications] Hirokazu Tahara et al.: "Plasma Flow Characteristics of Electromagnetic Acceleration Plasma Generators for Titanium-Nitride Reactive Spray Coatings"Proc.16ht Int.Symp.Plasma Chemistry. (in press). (2001)
