2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a local ceramic coating process using a light-transmitting resin
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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産業技術研究所, 和泉センター, 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 / ステンレス鋼 |
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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した．具体的には，レーザ光を透過する樹脂を金属基材表面に密着させ，樹脂表面からレーザを照射し，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を含んだ硬質な皮膜の形成を目指した．
昨年度までの結果から，溶剤に溶解した樹脂をバルクチタン基材に塗布し，レーザを照射することで，基材の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．また，ナノ秒パルスレーザを適用することで，樹脂を薄くしても樹脂の損傷がほとんどなく，安定した処理が可能であることがわかった．さらにナノ秒パルスレーザの適用は，合金層表面の平滑化および合金層中の炭化物の分散性の向上にも有効であることがわかった．
今年度は，ステンレス鋼の耐摩耗性向上を目的として，箔状のチタンをステンレス基材と光透過性樹脂の間にインサートしてレーザを照射し，ステンレス鋼表面にチタン炭化物の分散した合金層を形成させることを試みた．
その結果，適正なレーザ照射条件において，厚さ約5μmの均一な合金層を得ることができた．合金層の硬さはレーザパワーの増加とともに上昇し，最大で1200HV以上の硬さが得られたが，硬度の上昇とともに割れの発生頻度も増加することがわかった．割れの原因については金属間化合物などの脆化相の生成が考えられるが，より詳細な検討と割れ抑制のためのプロセスの最適化が課題として残った．
本研究の結果から，光透過性樹脂を用いたレーザ合金化は，非常に簡易なプロセスでありながらも，種々の金属材料に対して耐摩耗性に優れた表面硬化層を局所的に形成させる有効な手法であることがわかった．
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Research Products
(3 results)
