2018 Fiscal Year Annual Research Report
Building an academic foundation for balancing ultra-high-speed deposition and ultra-low friction of hard carbon-based coatings
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16H04256
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
上坂 裕之 岐阜大学, 工学部, 教授 (90362318)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 貴之 名城大学, 理工学部, 教授 (10379612)
小田 昭紀 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70335090)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超高速成膜 / シリコン含有ダイヤモンドライクカーボン膜 / 超低摩擦 / トライボロジー / プラズマCVD / スパッタリング / プラズマシミュレーション / 表面分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高速成膜が可能なDLC膜種であるシリコン含有DLC（Si-DLC)膜を対象として研究を進めた．超高速成膜されたSi-DLC膜において、SUJ2鋼球を相手に低摩擦～超低摩擦現象を発現する膜とそうならない膜との間にある膜の初期構造やしゅう同時に形成される界面構造の違いを詳細な表面分析（ラマン，XPS，RBS-ERDAなど）により明らかにすることを目指した．ただし、Si-DLC膜による低摩擦現象には摩擦環境中の湿度が大きく影響することが分かってきたため、10-50%の範囲で湿度を制御しながら摩擦試験を行った．その結果、以下の結論を得た．
１．摩擦係数は湿度の低下と共に0.20程度から0.05未満まで低下した．
２．湿度が30%以上で比較的高摩擦の場合には，相手球への移着物のラマン分光分析（532nm）の結果、SiO系の化合物由来と思われるピークが観察された．一方で，湿度が15%以下で比較的低摩擦の場合には，相手球への移着物のラマン分光分析（532nm）の結果、SiO系の化合物由来と思われるピークに加えて炭素構造由来のピークが観察された．すなわち，摩擦係数の決定要因となる移着物の構造が高湿度から低湿度でシフトすることを見出した.
３．この低湿度・低摩擦領域においては，移着物の炭素構造由来のGピーク（1600cm-1付近）の強度の増加と摩擦係数の低下との間に明確な相関がみられた．さらにそれらの移着物のXPS分析を行ったところ，C1sピークから算定されるsp2/sp3比の増加と摩擦係数の低下との間に明確な相関がみられた．
また，高湿度下での比較的高い摩擦係数を抑制する目的でプラズマ支援潤滑効果を検証した．Si含有率が27at%以上のSi-DLC膜において，摩擦初期の大気圧Arプラズマ照射による低摩擦化が観察された．一方でSi含有率が低いしーDLC膜ではプラズマ照射の効果は見られなかった．
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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