2006 Fiscal Year Annual Research Report
ナノコンポジット複合機能膜の形成機構解明とそれを応用した金属加工の新しい展開
| Project/Area Number |
17360361
|
|---|
| Research Institution | University of Toyama |
|---|
Principal Investigator |
野瀬 正照 富山大学, 芸術文化学部, 教授 (70269570)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野城 清 大阪大学, 総合科学研究所, 教授 (40029335)
池野 進 富山大学, 理工学研究部, 教授 (70115129)
本保 栄治 富山県工業技術センター, 評価技術課, 主任研究員 (50416137)
長柄 毅一 富山県工業技術センター, 材料技術課, 主任研究員 (60443420)
|
|---|
| Keywords | TiAlN / a-C / ナノコンポジット膜 / ナノインデンテーション / HR-TEM / EELS / XPS |
|---|
| Research Abstract |
二元同時反応スパッタ法を採用し,TiAlN/a-Cナノコンポジット膜の作製を試み、膜の特性と微細構造との関係を調べた.
1.膜の機械的性質
(1)安定した放電が得られ、かつTiAlN相の機械的性質が最も優れるガス流量条件として、Ar=15sccm,N_2=20sccmを選び、その条件下でTiAlN相とa-C相との混合比を変えて複合膜を作製した。
(2)体積比でa-C相を約9%混合した膜では、塑性硬さにおいてTiAlN単相膜に比べ35%増の43GPaの高硬度を得た。他方、ヤング率は単相膜よりも10%以上低い値を示し、ナノコンポジット膜特有の性質を有することが分かった。
2.耐酸化性および溶融金属との界面反応
(1)a-C膜およびTiAlN/17vol%a-C膜を大気中400℃〜700℃で1時間加熱した後、室温にてナノインデンテーションを実施した。その結果、a-C膜では400℃×1時間の加熱で硬度はほとんど測定不能な程度まで低下したが、TiAlN/17vo1%a-C膜では700℃×1時間の加熱後でも約10%程度低下したにすぎなかった。
(2)TiAlN/50vol%a-C膜をマグネシウム用中子ピンに成膜し、実装テストを実施したところ、マグネシウムの溶着が起こりにくく、皮膜処理なし材の約4倍、TiAlN単相膜処理材の約2倍となる27万ショットまで使用できた。
3.膜の微細構造と複合機能膜の形成機構
(1)TiAlN/50vol%a-C膜をEELS,HR-TEM,XPSなどで微細構造を詳細に調べた結果、この膜は粒径数nm程度のTiAlN微結晶とそれを取り巻くように存在する非晶質炭素からなる、ナノコンポジット構造を有することが判明した。
(2)XRD,HR-TEM,XPSの何れの分析結果においても、炭素は非晶質相が主体であり、炭化物相はほとんど存在しないことが分かった。
|
