Preparation and structure control of nano dot DLC film by combination of dry and wet film formation process

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K05965
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 中村 雅史 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (60302329)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 秀人 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 名誉教授 (30090369) ; 崎野 純子 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 技術職員 (40272116) ; 阿相 英孝 工学院大学, 先進工学部, 教授 (80338277)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ダイヤモンドライクカーボン / アノード酸化皮膜 / 表面改質

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，ドライプロセス表面改質法とウェットプロセス表面改質法とを融合させて優れた潤滑性、耐摩耗性および撥水性などを併有する高機能化膜を創製することである。すなわち，①アルミニウムの陽極酸化処理により生成される規則配列した直管状の孔を持つ陽極酸化ポーラスアルミナ皮膜をDLC皮膜の成膜時にマスキング材として使用して、ナノメートルオーダーで格子状または点状に一様に分布させたナノドッドDLC皮膜を創製すること，②さらにナノドットDLCのトライボロジー特性などの表面機能について調査することである．
前年度のマスクと基材を治具にて固定する方法では，DLCのナノサイズの微細な突起が形成されたが，成膜領域が極め小さい，形成される突起の高さが低い，さらに局所的な分布であることなどの問題点が挙げられた．
そこで平成30年度は，基材上に直接アルミニウム薄膜をスパッタリングにて成膜し，この薄膜を陽極酸化してポーラスアルミナ皮膜のマスキング材を作製し，この上からDLCをスパッタリングすることでナノドットDLCの成膜を試みた．その結果，貫通孔を有するポーラスアルミナ皮膜によるマスキング材が作製でき，さらにこの孔を介してナノドットDLCが成膜されることが分かった．また，ナノドットDLCが成膜される領域もマスク材とほぼ同様の範囲であり，孔の大きさや高さを変えることによってナノドットDLCの形状を変化させられることが分かった．ただし，ポーラスアルミナ膜の孔が貫通している割合が十分でないものや孔の高さによってはナノドットDLC膜の成膜が不十分になる場合も見受けられ，成膜条件等の検討が課題である．また，成膜したナノドットDLC膜の摩擦特性を調査した結果，試験荷重が低い場合においては摩擦係数は通常のDLC膜と同様な値を示すことが分かった．ただし基材との密着性の改善方法について検討する必要がある．