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2005 Fiscal Year Annual Research Report

クロム系硬質薄膜の合成と切削工具、摺動部材および精密金型への応用

Research Project

Project/Area Number 16360367
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

鈴木 哲也  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10286635)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野口 裕久  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70218303)
小茂鳥 潤  慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30225586)
幾原 雄一  東京大学, 工学研究科・総合研究機構, 教授 (70192474)
Keywords環境材料 / ナノ材料 / 機械材料・材料力学 / 材料加工・処理 / 表面・界面物性
Research Abstract

17年度の目的は,クロム系4元系硬質薄膜をカソーディックアーク型PVD法により,切削工具,摺動部材および金型技術等へ応用することである.耐酸化,高硬度および耐摩耗性に優れたCr1-xAlxN膜を凌駕するため,TiおよびSiを添加し,格子定数および硬さを測定し,以下の結果を得た.また,切削工具,摺動部材に求められる特性である熱安定性について,熱処理後による(Ti,Cr,Al,Si)N膜の微構造,微小硬度の変化もあわせて調べた.
・(Ti,Cr,Al)N膜にSi元素を添加することにより耐酸化性の向上,微小硬度が上昇した.
・成膜時のバイアス電圧の増加に伴い,結晶構造がhexagonalからcubicへ配向した.
・熱処理前の膜表面に観察されているドロップレットと呼ばれる金属組成を主とする球状の塊が熱処理後の膜表面では減少し,膜表面および膜中に存在しているドロップレヅトが熱処理によって拡散したと考えた.
・バイアス電圧ごとの熱処理による硬さ変化を測定し,成膜時のバイアス電圧により熱処理前の硬さ,および熱処理後の硬さ変化が異なることを見出した.また,熱処理による結晶構造の変化もバイアス電圧により異なることを明らかにした.
全体として,Si添加が薄膜を硬化させることが明らかとなった.今後,高分解能電子顕微鏡を用い,原子レベルで薄膜-基板界面を断面から観察し,併せて有限要素法によりコンピュータシミュレーションする予定である.特に,基板として用いる超硬合金中のWCと薄膜との結晶方位関係も重要と考える.

  • Research Products

    (5 results)

All 2006 2005

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] The effects of deposition temperature and post-annealing on the crystal structure and mechanical property of TiCrA1N films with high Al contents2006

    • Author(s)
      Hiroyuki Hasegawa et al.
    • Journal Title

      Surface & Coatings Technology 200

      Pages: 2864-2869

  • [Journal Article] Compositions and microstructures of Primary Ceramic Materials in the Paleolithic Age Through XRD, SEM, and TEM analyses2006

    • Author(s)
      Kaoru Yonekura et al.
    • Journal Title

      Journal of American Ceramic Society 89

      Pages: 316-319

  • [Journal Article] Effects of nitrogen concentration on microstructures of WNx films by cathodic arc method2005

    • Author(s)
      Tomonari Yamamoto et al.
    • Journal Title

      Surface & Coatings Technology 193

      Pages: 372-374

  • [Journal Article] Effects of thermal annealing on phase transformation and microhardness of (Ti_XCr_YAl_Z)N films2005

    • Author(s)
      Tomonari Yamamoto et al.
    • Journal Title

      Surface & Coatings Technology 200

      Pages: 321-325

  • [Journal Article] Effects of Al contents microstructures of Cr_<1-X>Al_XN and Zr_<1-X>Al_XN films synthesized by cathodic arc Method2005

    • Author(s)
      Hiroyuki Hasegawa et al.
    • Journal Title

      Surface & Coatings Technology 200

      Pages: 2409-2413

URL: 

Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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