界面靱化・スーパー表面改質材の疲労信頼性保証

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450042
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 鈴木 秀人 茨城大学, 工学部, 教授 (30090369)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 雅史 茨城大学, 工学部, 助手 (60302329) ; 西野 創一郎 茨城大学, 工学部, 講師 (00272112) ; 原口 忠男 茨城大学, 工学部, 助教授 (00091728) ; 川名 淳雄 日本コーティングセンター(株), 品質技術部, 次長(研究職) ; 池永 勝 日本電子工業(株), 技術顧問(研究職)
• Keywords: 表面改質 / DLC(ダイヤモンドライクカーボン) / 疲労信頼性 / 界面靭化 / 密着性 / 安全性保証法

Research Abstract

本研究では,界面を靭化した極低摩耗係数・超厚膜を有するスーパーDLC皮膜の創製とその疲労信頼性を適切に評価し得る寿命加速試験法の構築について,3年間の実証的基礎研究を実施する.特に,DLC皮膜と基材の界面靭化に伴う複雑表面組織と疲労信頼性という相反する特性を高い次元で両立させることを目的とした.二年目の本年度は前年度に引き続き下記の三つの課題について研究を行った.特に本年度は下記[I]の課題について重点的に実施した。
[I]界面靭化・密着性強化
(1)マイクロ構造制御;窒化,浸炭焼き入れ,マイクロ粒子衝突処理等を用いて,マイクロレベルにおける基材の組織・界面構造の制御を可能とした。
(2)複合化構造制御;DLC皮膜における基材との界面靭化・密着性強化を実現するため,(1)で得られた知見を基づき,上記の表面処理を複合させ,構造の制御を実施した.
(3)マイクロ残留応力制御;マイクロパルス処理またはマイクロ粒子衝突処理を用いて,残留応力を制御する.特に,構造の複合化により,残留応力の分散化,均衡化を図った.
[II]超長寿命領域における製品安全性保証法の構築
(1)新しい加速試験法;マイクロスコピックな破壊機構解析に基づき,スーパーDLC皮膜材の疲労挙動に対応した普遍妥当な信頼性評価システムを検討した.すなわち,疲労機構解析,残留応力解析の支援および2段階変動荷重による新しい加速試験法を確立させる.
(2)マイクロX線評価;既存設備のマイクロX線測定装置を用いて,スーパーDLC皮膜材の残留応力評価を行った.すなわち,マイクロレベルの領域におけるDLC皮膜および基材それぞれの構造組織での残留応力を評価することが可能となった.
(3)破壊のその場解析;既存設備のSEM(電子顕微鏡)サーボ試験システムを用いた疲労機構のリアルタイムな解析を実施し、破壊メカニズムの詳細な検討を行った。

Research Products

• [Publications] 鈴木秀人, 村住拓也, 石山勇二, 池永勝: "DLC被膜を施したマグネシウム合金の疲労信頼性評価"日本機械学会・平成12年度材料力学部門講演会論文集. 153-154 (2000)
• [Publications] 鈴木秀人, 渡辺裕, 中村雅史, 池永勝, 東谷仁志: "DLC表面改質による環境調和型高分子材料の潤滑特性改善"日本機械学会・平成12年度材料力学部門講演会論文集. 155-156 (2000)
• [Publications] 鈴木秀人, 川名淳雄, 池永勝: "先進AI合金の摩擦・疲労に及ぼすDLC皮膜微粒子衝突処理の効果の比較・検討"日本機械学会・平成12年度材料力学部門講演会論文集. 157-158 (2000)
• [Publications] 鈴木秀人, 中村雅史, 安岡学: "スーパ表面改質材の疲労信頼性に関するフラクトグラフィ的研"日本機械学会年次大会講演論文集. 319-320 (2001)
• [Publications] 鈴木秀人, 池永勝: "複合表面改質材の表面メゾ傾斜化による高疲労信頼性の発現"日本機械学会論文集A編. 66巻644号. 298-303 (2000)
• [Publications] 川名淳雄, 渡邊裕, 鈴木秀人, 中村雅史: "DLC表面改質PEEK材の硬さ試験による表面特性評価"日本機械学会論文集A編. 66巻644号. 894-900 (2000)