2015 Fiscal Year Research-status Report
超高速繰り返し押し付け試験法の開発とそれによるDLC膜破壊メカニズムの解明
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15K21120
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 守正 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 助教 (00464230)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面改質 / DLC / 破壊 / 損傷 / 強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度実績は，試作した繰り返し押し付け試験機の不具合の対処と，硬さの異なるDLC膜に対して繰り返し押し付け試験を行い，硬さが及ぼす損傷形態への影響を調査したことである．
昨年度，繰り返し押し付け試験法を実現するための試験機を設計，組み立てた後，繰り返し押し付け試験機を試運転した．しかしながら，プーリをつなぐロッドが運転中に軸方向へ移動すること，円筒型ジグを上下繰り返し運動部分に取り付けるためのネジが運転中に緩むこと，上下繰り返し運動部分が折損するといった，種々の不具合が発生した．そのため，これらを一つずつ改善した．
その結果，想定していたよりも低速ではあるが，DLC膜を被覆したSCM420（焼入れ，ラッピング）試験片に直径10mmのSUJ2球を繰り返し押付ける試験が行えるようにできた．そして，当初想定していたように，DLC膜のはく離，及び損傷を確認した．
そこで，DLC膜の損傷形態を確認するため，UBMスパッタ法を用いて，DLC膜の硬さを大きく変化（ナノインデンテーション硬さ約10～28 GPa）させるために選択した3水準（0，－50，－100V）の基板バイアス電圧でDLC膜を被覆した，焼入れ，ラッピングSCM420基板に，押し付け面圧約120MPaを120Hzで繰り返し発生させて試験を行った．その結果，基板バイアス電圧の大きさに関わらず，DLC膜は押し付け球の接触部よりも広い箇所で損傷しており，座屈損傷（Buckling pattern）に似た形態と考えられた．損傷部位周辺はわずかに盛り上がっていた．観察の結果，この盛り上がりの高さは硬さが高いDLC膜ほど低いことがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定では，より高速の繰り返し押し付け試験を行えるはずであったが，実績の概要欄で述べたように，種々の不具合が発生してしまい，その対処に時間を取られてしまった．そのため，進捗に遅れが生じた．
これは，試験機設計時に，試験機構成部品の必要強度を低く見積もっていたことが原因である．今後，より高速で運転することを想定しているので，さらなる高剛性化が必要と考えているので，まずこれを進捗させたいと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，昨年度生じた繰り返し押し付け試験機の不具合に対する更なる対処（高剛性化）と，より高速運転，高速試験を実現するための，超音波加振装置組みつけのための検討を行う．
高剛性化は，昨年度生じた繰り返し押し付け試験部品の不具合から検討する必要が生じたものである．さらに，当初予定どおり，より一層の高速運転，高速試験（超高速化）を行うための超音波加振を押し付け球と試験片接触部分に付与するためにも必要である．
超音波加振を付与すると，超音波振動による部品の発熱が想定されるので，冷却システムを検討せねばならない．ただし，冷却水や油を使用できないので，現状ではエアーコンプレッサを用いて排出したエア噴きつけで対処する予定である．
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