非接触ケルビンプローブを用いた摩耗状態とその場評価法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750119
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 本田 知己 福井大学, 工学部, 助教授 (80251982)
• Keywords: トライボロジー / ケルビンプローブ / 仕事関数 / その場計測 / 摩耗遷移過程 / モニタリング / トライボ膜

Research Abstract

摩耗現象を正確に把握するためには,摩擦繰返し毎に時々刻々変化している何らかの物理量を,摩擦面にダメージを与えることなくその場で検出することが必要である.本研究課題では摩耗状態を反映する物理的因子として,ケルビン法により測定される仕事関数を用い,摩擦面での仕事関数と摩擦摩耗特性との相関を調べる.これにより摩擦面での一回のすべり毎に変化する摩耗状態(酸化摩耗やトライボ膜の形成・脱落過程など)をその場で定量的に評価する全く新しい摩耗モニタリング手法を確立することを目的とする.
平成11年度では,摩擦試験に適した小型の非接触ケルビンプローブの設計及び製作を行い,それを摩耗試験機に組み入れて予備試験を実施することで非接触ケルビンプローブの有用性を確認した.具体的な手順を以下に示す.
1.ケルビンプローブの駆動用及び仕事関数測定用の電子回路の設計と製作を行った.
2.プローブの応答性や測定値の信頼性を保証するために,すべり速度や測定位置,プローブの駆動周波数が仕事関数に及ぼす影響を調べた.
3.DCカード型のデータ収集システムにより,プローブからの信号などの実験データを高速で収集・処理するプロセスを十分に確立した.
4.プローブを摩耗試験機に組み入れて予備試験を行い,データの再現性などを確認しながら最終的な仕様を決定した.
5.非接触ケルビンプローブを摩耗試験に用いて仕事関数のその場計測を行った結果,仕事関数は摩耗面の変化を敏感にとらえることができ,摩耗面に占めるトライボ膜の割合の差によって大きく影響を及ぼされることがわかった.