2016 Fiscal Year Research-status Report
フェムト秒レーザーによるナノ構造付与高機能低温表面改質合金の創製
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15K06472
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| Research Institution | Fukui National College of Technology |
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Principal Investigator |
安丸 尚樹 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90158006)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザー / アブレーション / 表面硬化層 / 窒化・浸炭 / 硬質薄膜 / ナノ構造 / トライボロジー / 耐食性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度に得られた結果を基に，新たにγ系ステンレス鋼SUS316に対し，同様に低温硬化層の作製および窒化物膜の成膜条件を明らかにする実験を開始した．低温硬化層については，窒化以外に低温浸炭処理を開始した．次にこれらの試料表面にフェムト秒レーザーを照射し，SEMやSPMを用いて，ナノ構造の加工条件や加工速度等を明らかにした．その際に，窒化・浸炭による加工速度への影響などにも注意し、ナノ構造の間隔のフルーエンス依存性を求めた．また，純Tiの低強度照射時に見出したレーザーの偏光方向に平行な超微細な周期構造の物性評価を継続して行い，未処理または低温窒化・浸炭されたステンレス鋼でも同様な現象が確認されないか検証実験を行った．
ナノ構造形成面に対しては，昨年度と同様に，XPS等の表面分析装置を用いて，表面物性に与えるレーザー照射の影響を調べた．今年度はさらにToF-SIMSを用いてナノ構造形成面の有機物の構造についても評価し，興味ある結果が得られた．ステンレス鋼の低温窒化・浸炭層や窒化物・DLC膜に対しては，レーザー照射による耐食性の劣化の有無を確認する電気化学的実験を継続して行い，低フルーエンスの照射では熱影響がないことを明らかにした．ボール・オン・ディスク型摩擦摩耗試験については，ナノ構造を加工した硬化層や高靱性窒化物膜に対し，水・油滴下中の評価を開始した．
なお，純Tiについては，平成２７年度に低強度で照射すると，レーザー波長の1/10以下の間隔でレーザー偏光方向に平行な超微細な周期構造が形成される現象を見出した．得られた成果をレーザー精密加工に関する国際会議LPM2016に発表し，欧文学術論文誌へ投稿し採択された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に基づき，表面硬化層および窒化物膜にフェムト秒レーザーによりナノ構造を加工する条件の検討実験や照射面の解析・評価を行った．本予算で購入した電気化学測定システムを用いて分極曲線測定を行い，低温硬化層や窒化物膜の耐食性に与えるレーザーの影響を評価できることが判明した．特にTiのナノ構造に関して興味ある現象を見出し，国際会議に発表し欧文誌に採択された．
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノ構造を加工した低温硬化層（浸炭・窒化）および窒化物等硬質薄膜，さらにDLC等の固体潤滑膜を被覆した複合改質層に対し，各種雰囲気（大気中乾式下，水・油滴下）におけるトライボロジー特性の評価や耐食性の評価を継続して行う．得られた結果をレーザー照射条件や照射面への潤滑膜の蒸着条件等にフィードバックすることにより，最適な加工条件を明らかにし，他の金属材料に対しても波及効果の高いナノ構造付与高機能低温表面改質技術の開発へと結びつける．
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