2016 Fiscal Year Research-status Report
光透過性樹脂を用いた局所的なセラミックスコーティング技術の開発
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15K18224
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山口 拓人 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所, その他部局等, 主任研究員 (20530041)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | レーザ / 表面改質 / 耐摩耗性 / チタン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，光透過性樹脂を用いたレーザ合金化プロセスにより，金属表面に耐摩耗性に優れた合金層を形成させることを目的とする．具体的には，レーザ光を透過する樹脂材料を金属基材表面に密着させた状態でレーザを照射することで，金属と樹脂の界面において樹脂の熱分解生成物と溶融金属を反応させることにより炭化物等の硬質な皮膜の形成を目指す．
昨年度の結果から，溶剤に溶解した樹脂材料をバルクチタン基材に塗布し，レーザを照射することで表面に炭化チタンを主成分とする化合物を含んだ合金層が形成され耐摩耗性が向上することがわかったが，化合物層の厚さが薄いという課題があった．化合物層の厚みを増すためには，レーザパワーの増加およびレーザ走査速度の低下が有効であるが，樹脂材料が損傷を受けやすくなるという問題があった．
そこで今年度は，これまで使用していた連続発振のレーザに替わり，ナノ秒パルスレーザを使用して，過剰な入熱を抑えることで樹脂の損傷を抑制しながら化合物層の厚さを増加させる試みを行った．レーザの照射パラメータと合金層の関係について詳細に調査した結果，高い繰り返し周波数で低ピークパワーの条件とすることで，樹脂を損傷させることなく良好な合金層を得ることができた．また，ナノ秒パルスレーザの場合，樹脂の厚さを低下させても損傷されにくいことから，市販の粘着フィルムを用いることでも合金層形成が可能であり，より簡易に処理を行うことが可能となった．合金層の厚さは約10μmで，合金層内にはほぼ均一に炭化物が分散しており，割れやボイドなどの欠陥も見られなかった．
次年度は，合金層の耐摩耗性評価を継続して行いつつ，これまでの知見を活用し，チタン以外の金属材料への適用を試みる．
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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
現在までの進捗状況は，概ね当初の研究実施計画どおりである．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，本研究課題にて開発した表面改質手法の適用範囲の拡大を目指し，鉄系材料への処理方法を確立する．
まずは軟鋼やステンレス鋼を対象として，同様の処理を試み，表面処理層の詳細な分析を行い，耐摩耗性等を評価する．続いて基材と樹脂の間に他の素材をインサートすることで，より高機能な表面層形成手法を確立する方針である．
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| Causes of Carryover |
実験に使用する物品は予定通り購入したが，計画していた金額と購入業者との見積額に差異があり，残額が生じたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
レーザ照射実験に使用する材料，光学部品，治具・工具類，各種評価用機器や消耗品等の購入に充当する．また，研究成果の発表および最新の研究動向調査のための学会やセミナー等への参加費，旅費に充当する計画である．
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Research Products
(3 results)
