2006 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ炭素高速噴射によるインサイチュー金型表面創製技術の研究
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18560110
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐野 利男 千葉工業大学, 社会システム科学部, 教授 (60337699)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武石 洋征 千葉工業大学, 工学部, 教授 (20083909)
花田 幸太郎 産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (00357790)
松崎 邦男 産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, グループ長 (20181711)
初鹿野 寛一 産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (00357782)
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| Keywords | ナノ炭素 / 高速噴射 / インサイチュー / 金型 / 熱間加工 |
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| Research Abstract |
熱間加工用の金型寿命を大幅に改善するには自己潤滑性、耐摩耗性、高熱伝導性の特性を併せ持つ表面皮膜及びそのコーティング技術の開発が必要不可欠であり、ショットピーニングを応用した固体潤滑高速噴射法によるナノ炭素コーティングが有効であると考えられる。しかしながら、ナノ炭素は比重が極めて軽いため、従来の高速噴射装置を用いて緻密かつ密着性のある機能性被膜を形成することは困難である。
そこで本研究では、ナノ炭素高速噴射技術の開発とナノ炭素皮膜を有する高性能金型の開発を行うことを目的とした。H18年度は、噴射装置の開発と単純形状金型へのナノ炭素コーティングを試み、その金型性能について検討するとともに、加工用金型に最適なナノ炭素被膜の探索を行った。
(1)ナノ炭素高速噴射技術の開発
最大100気圧で噴射可能なナノ炭素高速噴射装置を作製した。ナノ炭素噴射ノズルは、予備実験により噴射口の径が小さく噴射口にRを有するものが適していることを明らかにした。また、ナノ炭素(カーボンブラック、ナノダイヤ、グラファイトナノダイヤ、フラーレン、グラファイト/ナノ炭素)を工具鋼(SKD11)基板表面に高速噴射し、摩擦試験を行い、潤滑特性、耐摩耗性について検討した。
(2)熱問加工用高性能金型の開発
上記ナノ炭素を単純平板形状のアルミ熱間成形用圧縮プレート及びアルミダイカスト用ピンを用いてアルミ熱間成形、アルミダイカスト試験をそれぞれ行った。その結果、アルミ熱間成形試験において、従来手法により黒鉛潤滑剤を塗布した金型に比べ、高速噴射処理した金型は炭素材の移着もなく金属光沢を有し表面粗さの低い被加工材が得られた。また、アルミダイカスト試験では、グラファイトやグラファイト/ナノダイヤを高速噴射処理したピンを用いた成形においてピンの被加工材へのかじりなどが少ないことを確認した。
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