2004 Fiscal Year Annual Research Report
環境質制御トライボテスターの試作とフェムト秒レーザー加工硬質膜のトライボ特性評価
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16360059
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Fukui National College of Technology |
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Principal Investigator |
駒井 謙治郎 福井工業高等専門学校, 校長 (70025948)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安丸 尚樹 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90158006)
加藤 寛敬 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (30311020)
粉川 良平 島津製作所, 分析計測事業部, プロダクトマネージャー
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| Keywords | フェムト秒レーザー / アブレーション / 硬質薄膜 / DLC / ナノ構造 / 走査型プローブ顕微鏡 / トライボロジー特性 |
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| Research Abstract |
今年度は、薄膜表面の機械的性質とトライボロジー特性をナノメートルオーダーで評価できるトライボテスターを走査型プローブ顕微鏡(SPM)に導入し、このナノトライボテスターにより、DLCを主としたフェムト秒レーザー援用硬質薄膜表面のヤング率・硬さ・破壊靱性等の機械的性質の評価を開始した。
すなわち、フォース/ディスプレースメントカーブを描き、超軽量荷重ナノインデンテーションテストが可能な、ナノトライボテスターを現有のSPM装置に導入した。SPMに導入することにより、試料を原子間力顕微鏡(AFM)モードで観察しながら、ダイヤモンドチップをサンプル凹凸の望ましいポイントに正確にインデントできるだけではなく、インデント後の表面形状の変化をナノオーダーで観察・評価ができるようになった。
さらに、DLC等の硬質薄膜表面にフェムト秒レーザーをスポット状(直径約200μm)に照射し、照射面に種々のサイズや形状を有する周期的微細構造(ナノ構造)を形成する技術をもとに、このナノ構造をより広い平面状に形成する技術の開発に着手した。その結果、試料ステージを精密駆動させ、駆動スピードを最適化することにより、約15mm×15mm程度の平面にナノ構造をほぼ一様に形成することが可能になった。スポット状照射時には、その微小スポット内へのトライボテスターのカンチレバーの設置が困難であったが、平面状加工技術により大幅に改善された。また、ナノ構造が平面状に形成されたDLC膜表面のマクロなトライボロジー特性を、ボール・オン・ディスク型摩擦摩耗試験により評価した。その結果、未照射面と比較して、超硬ボールに対してはそれほど変化しないが、鉄系(軸受鋼)のボールに対しては摩擦特性が向上することが判明した。
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