レーザによる摺動面のマイクロパターニングに関する研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18360068
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 上田 隆司 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (60115996)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細川 晃 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (40199493) ; 田中 隆太郎 金沢大学, 自然科学研究科, 助手 (60361979) ; 古本 達明 金沢大学, 自然科学研究科, 助手 (60432134) ; 千徳 英介 ベンチャービジネス ラボラトリー, 講師
• Keywords: レーザ加工 / 微細加工 / マイクロパターニング / マイクロレンズ / 摺動面 / ヘリングボーン

Research Abstract

本研究は,軸受や工作機械テーブルなどにおける摩擦・摩耗特性の高度化をはかるために,レーザを用いて摺動面にマイクロパターンを施す新しい加工法の確立を目指している.そこで,マイクロレンズを適切に配置したレーザ用のマスクを成形し,マスクを通してレーザ光を集光する方法により摺動面にマイクロパターンを転写する加工法の確立を目指している.本年度は研究計画に基づいて以下に示す3項目について研究を行った.
(1)マイクロレンズの精度向上:マイクロレンズを製作する基本技術はすでに持っていたが,本年度はレンズの精度を上げる取り組みをした.光学系を改善することによりEr:YAGレーザのビーム径を絞ることができ,焦点距離など光学特性の異なるレンズを作ることが可能となった.レーザの照射エネルギーが均一になるようにコントロールすることにより,形状が一様なシリンダー状レンズを作ることが出来るようになった.
(2)摺動表面の微細加工技術の確立:製作したシリンダー状のマイクロレンズを配置することによりレーザマスクを製作した.製作したマスクを介してレーザ光を鋼材表面に照射することにより,鋼材表面に微細加工を行った.その結果,溝幅約10μm,深さ約30μm,長さ約5mmの微細な溝を約20μm間隔で,加工面全体を覆うように加工することが可能となり,摺動面として使うに十分な精度を持った加工を行うことが出来るようになった.
(3)微細加工を施した鋼材表面を摺動面として,鋼材同士を滑らせる摩擦摩耗実験を行ったところ,加工しない摺動面に比べて摩擦係数が大幅に低下し,マイクロパターニングの効果を確認することが出来た.摺動面に行う加工のパターンを変えることにより,さらに摩擦係数を低減できるものと考えている.平成19年度以降引き続き研究を継続して行っていくことにしている.