2019 Fiscal Year Annual Research Report
Systematization of Adamant Thin Films and Fabrication of High-Functional Mechanical Coatings
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16H02406
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大竹 尚登 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40213756)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稗田 純子 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40566717)
赤坂 大樹 東京工業大学, 工学院, 准教授 (80500983)
平田 祐樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (90779068)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / 材料加工・処理 / 薄膜 / プラズマ加工 / アダマント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で開発した真空アーク蒸着法とマグネトロンスパッタリング法によりアダマント薄膜を成膜し，その体系化を行うこと目的として，アダマント薄膜の元素組成比，構造および機械的特性の評価を行った。得られた知見を以下に示す。
・窒素/アルゴン雰囲気中で真空アーク蒸着法により炭素を照射すると，膜にC-N結合，C=N結合を有するa-CN膜が合成される．また窒素ガスの流量比の増加に伴い，膜中の窒素含有量は20 at.% まで増加するが，それに伴って機械的特性は低下する。
・B-C-N系のアダマント薄膜の組成および機械的特性の相関関係についてB-C-N三元図上で体系化を行った結果，真空アーク蒸着法とマグネトロンスパッタリング法により作製されるアダマント薄膜の機械的特性が膜の炭素含有量に依存していることが明らかとなった。またa-BCN膜の炭素含有量は，膜の機械的特性に寄与し，炭素含有量が50 at.% を下回るとトライボロジー特性が大幅に低下するが耐熱性は向上し，DLC膜から窒化ホウ素膜に類似した特性に変化していくことが示唆された。
・B-C-N系のアダマント薄膜の機械的特性を向上させるためには，c-BNやBC2Nの構造を膜中に形成させることが必要である．そのためには，よりイオンに高エネルギーを付与するためアークプラズマガンの放電周期と同期した基板バイアスの印加および表面拡散を促進させるため本研究よりも高温下（410℃以上）での成膜が必要である。
・ホウ素及び窒素の含有量を微量（～2.5 at. %）に制御することでDLC膜と同等の機械的特性を有し，耐摩耗性に優れた膜の合成が可能であることが示唆された。これは，今後の耐摩耗性コーティング設計の新たな指針を与える知見である。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Synchrotron-based spectroscopic analysis of diamond-like carbon films from different source2020
Author(s)
Ukit Rittihong , Hiroki Akasaka , Chanan Euaruksakul , Masashi Tomidokoro , Nuntaporn Kamonsuttipaijit , Hideki Nakajima , Ratchadaporn Supruangnet , Catleya Rojviriya , Artit Chingsungnoen , Phitsanu Poolcharuansin , Naoto Ohtake , Sarayut Tunmee
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Journal Title
Radiation Physics and Chemistry
Volume: 173
Pages: -
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] X線光電子顕微鏡を用いたDLC膜の損傷解析2019
Author(s)
赤坂 大樹 , Tunmee Sarayut , Rittihong Ukit , 富所 優志 , Euaruksakul Chanan , Supruangnet Ratchadaporn , Nakajima Hideki , 法月 奏太 , 平田 祐樹 , 大竹 尚登
Organizer
日本機械学会第27回機械材料・材料加工技術講演会
