プラズマ溶射利用の化学気相成長法によるハイブリッドコーティング膜の高速合成

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555196
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 大竹 尚登 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40213756)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安岡 学 (株)不二越, クリーンサーモ部, 室長 ; 安原 鋭幸 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70282829) ; 加藤 和典 湘南工科大学, 機械工学科, 教授 (80016419)
• Keywords: コーティング / 耐摩耗性 / 化学気相成長 / プラズマ溶射 / DLC / ハイブリッド膜 / BCN

Research Abstract

昨年度までの研究により,B-C-N膜は大気中500℃で1時間の熱処理を行っても安定で質量減少が生じないなど水素化DLC膜と比較して耐熱性に優れ,耐摩耗性試験でも良好な結果を示したことから,高温耐摩耗性膜として優れた性質を有することを明らかにすることができた.そこで本年度は,新たにRFプラズマCVDを導入し溶射法と組み合わせた溶射プラズマCVD法の概念を基に実際に装置の試作を行った.今年度の研究費のほとんどはこの試作に用いたものであり,まずアーク放電とグロー放電を重畳させた放電実験に成功した.それをもとにアーク放電によりチタンを溶射し,同時にメタンガスを導入しながらグロー放電させて金属と炭素系物質からなるナノ構造硬質膜の合成実験を試みた.得られた結果を要約すると以下のようである.
1)ホローカソードを用いた溶射装置及びRFプラズマCVDを行う真空装置を設計製作し,実際にアーク放電とグロー放電の重畳したプラズマを発生させた.そして圧力制御によって放電条件の異なるホローカソードによるアーク放電及び高周波によるグロー放電を重畳したアーク・グローハイブリッド放電を安定に実現する実験条件と放電特性を明らかにした.
2)溶射プラズマCVD法によりTi-DLC膜の合成を行った.合成されたTi-DLC膜は多くのドロップレットが見られるが,SEM画像及びラマン分光分析によりDLCの膜中に数百nmのTi粒子が混入されていることがわかり,合成時の圧力を低くすることでドロップレットを減少させ,ナノ構造硬質膜の合成の可能性を示唆することができた.
3)溶射プラズマCVD摸法によりCVD法と同程度の2μmの合成速度を得ることができた.

Research Products

• [Publications] 大竹尚登: "材料のトライボロジーと環境対策-環境調和形材料の開発動向について"トライボロジスト. 46,7. 534-541 (2001)
• [Publications] 百瀬英明, 谷口信人, 大竹尚登: "B-C-N膜の気相合成及びその耐熱性の評価"日本機械学会第9回機械材料・材料加工技術講演会講演論文集. 01-26. 133-134 (2001)
• [Publications] 百瀬英明, 大竹尚登: "RFマグネトロンスパッタ法によるB-C-N系薄膜の合成"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. 01. 547-578 (2001)