2004 Fiscal Year Annual Research Report
材料設計を基盤とした次世代高硬度・耐酸化性コーティング材料の開発
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15760508
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 常生 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助手 (00313560)
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| Keywords | 窒化クロム / 酸窒化クロム / 高硬度 / 高耐酸化性 / 硬質被膜 / パルスレーザー堆積法 / 化学結合論 / ナノコンポジット |
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| Research Abstract |
近年、工具等の高寿命化のための硬質薄膜を作製する研究が盛んに行われてきている。窒化チタン、窒化クロム、ダイヤモンドライクカーボン等、種々の材料は、実用化も進み、同時に研究も盛んに行われている。しかし、より過酷な切削環境にも使用するためには、コーティング材料の高硬度化と高耐酸化性化が要求されてきている。
本研究では、実用硬質材料の中でも比較的耐酸化性に優れた窒化クロム(CrN)を、さらに高硬度化・高耐酸化性化する事を目指している。窒化クロムにアルミニウムなどの第3金属元素を添加することにより高機能化させる研究例は幾つか報告されているが、本研究では第3金属の添加の前段階として、基の構成元素である窒素を酸素と炭素で置換することを試みた。前年度の研究の結果、窒素原子の一部を酸素原子で置換したCr(N,O)薄膜は、CrN薄膜と比較して、高硬度・高耐酸化性を示すことを確認できている。
そこで、今年度は、Cr-C-N-Oの4元系薄膜の作製を試みた。正確な化学組成は現在分析中であるが、Cr-N-O薄膜に炭素を添加することにより、明らかに高硬度になることを確認した。
上記の実験事実を、種々の分析手法と化学結合論を基に考察した。格子定数の変化から、炭素原子の一部はCr(N,O)薄膜中に固溶していると考えられることが明らかになった。またラマン分光法により、炭素原子の一部はアモルファス炭素の状態で存在している可能性があることも明らかになった。つまり、アモルファス炭素とCr(N,O)のナノコンポジット薄膜であると考えられる。
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