2019 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of bonding mechanism of solid ceramic particles in the atmosphere and application to coating formation technology
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17K06857
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
山田 基宏 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00432295)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コールドスプレー / セラミック / 酸化チタン / 光触媒 / フッ酸化イットリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粉末材料を超音速ガス流により加速し、基材表面に衝突・付着させることで皮膜を形成するコールドスプレー法において、従来困難とされてきた脆性材料であるセラミックスの成膜を実現するとともに、堆積可能な粉末材料に求められる因子や皮膜／基材界面での接合メカニズムを調査することで皮膜特性の改善を試みた。これまでに実績のある酸化チタンと同様の微細構造を有する酸化イットリウム、フッ化イットリウム、フッ酸化イットリウム粉末を準備し、コールドスプレー法による成膜実験を行い、同様に厚膜形成が可能であることを確認した。このことから、堆積可能な粉末材料として、酸化チタン特有の物質由来の因子ではなく、粉末の微細構造が主因子であることが明らかになった。また、界面での接合メカニズムを調査するため、種々の基材上に酸化チタンを成膜し、皮膜の密着強度評価や透過型電子顕微鏡等による界面微細構造観察を行った。各種基材に熱処理を施し、表面の酸化物層の厚さを変化させてから成膜実験を行った結果、アルミニウムや銅の軟質金属基材では熱処理温度が上昇し、表面酸化物が厚くなるにしたがって密着強度が低下する傾向が見られた。このことから、従来の金属成膜と同様に粒子衝突によって基材表面の酸化物が除去されることによって、粒子／基材界面での接合が促進されることが示唆された。一方で、ステンレス鋼やクロム基材では熱処理による表面酸化物の成長に伴って密着強度が上昇する傾向が見られ、基材材質によっては表面酸化物が接合に寄与している可能性も示された。これら接合メカニズムの理解により、実用的な光触媒酸化チタンや半導体製造装置用イットリウム系化合物皮膜形成技術としての確立に寄与した。
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