2019 Fiscal Year Annual Research Report
Production of ultra low frictional thin films for cutting tool and development of near dry machining by surface reaction on cutting tool
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17K06089
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
神崎 昌郎 東海大学, 工学部, 教授 (20366024)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 切削加工 / コーテッド工具 / TiB2 / MoS2 / h-BN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
切削加工用コーティング材としてTiB2をベースとしたTiB2‐MoS2複合膜を形成し，室
温・無潤滑下における摩擦係数0.1を得ることが可能となった．また，TiB2‐MoS2複合膜の摩擦係数は200℃において0.01以下にまで低下した．200℃における摩擦により摩耗痕は平滑になり，200℃での加熱により複合膜表面でのホウ素の酸化が確認された．これらは摩擦表面でのB2O3の生成・溶融を示唆する結果と考えられる．この超低摩擦薄膜をコーティングした工具を用いた加工において，窒素量を調製したキャリアガスにより切削油をミスト状に供給し，層状低摩擦成分h-BN が生成する条件（温度，窒素雰囲気）を見出すことを目指した．また，微量切削油との相乗効果で工具表面での超低摩擦状態の維持を可能とすることにより，難削材のニアドライ加工技術として発展させていくことを目的に研究を進めた．
まず，この複合膜表面での低融点B2O3の溶融とMoS2添加の重畳効果により，200℃以上の高温下での摩擦係数0.01 以下を目指した．TiB2+αターゲットを用いて，ホウ素を過剰に含有するTiB2+α‐MoS2複合膜を創製し，その摩擦特性を評価したところ，500℃・1時間加熱後も摩擦係数0.05以下の超低摩擦特性を維持した．これにより，切削温度上昇が顕著な難削材加工に適用可能な耐熱性を有するコーティング材になり得ると判断できる．
このTiB2+α‐MoS2複合膜をコーティングした工具表面でのh-BN生成を念頭に置き，窒素供給下での摩擦特性を評価した．その結果，窒素を供給することにより摩擦係数が低下し，摩擦面が平滑化する場合があった．難削材加工時のTiB2+α‐MoS2複合膜コーテッド工具表面でのh-BN生成に繋がる有用な結果と考えている．
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