2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of VN(vanadium nitride)-containing coating film having high-temperature lubricity and its application to machining difficult-to-machine materials
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18H01349
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
細川 晃 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (40199493)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小谷野 智広 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (20707591)
古本 達明 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (60432134)
橋本 洋平 金沢大学, 機械工学系, 助教 (30456686)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | PVDコーティング / 窒化バナジウム / 多層膜 / 潤滑性 / 耐熱性 / 切削工具 / エンドミル / 工具摩耗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は多層・複合膜の創成が可能な「対向電極型アーク放電プロセス」を構築し，従来にないバナジウム含有アルミクロム窒化物コーティング膜を創成することを目的としている．
平成30年度は多層・複合膜の創成を行うため，現有のコーティング装置の電極「AIP・FAD置換型蒸着源」に対向させて『直進型磁界フィルタ方式の磁界ステアリング型アークプラズマ蒸発源』を増設した．令和元年度はこの装置を用いて高温で潤滑性を有するVN膜と耐熱性を有するAlCrN膜の多層化に成功し，その機械特性(摩擦係数，硬度，密着強度)を評価した．創成膜は8層のMC(Multilayer coating)-8(RF: AlCrN)，116層のMC-116(RF: AlCrN)，MC-116(RF: VN)の3種類である．ここで，"RF"は直進型磁界フィルタ方式(Rectilinear Magnetic Filtering)による膜種を示しており，この方式で創成した膜種の含有量が多くなっている．これらVN/AlCrN-多層膜(MC-8, MC-116)はVN 膜と同様に高温領域で摩擦係数が減小するが，500℃まで常温硬度を維持しており，切削工具に適用できるレベルの潤滑性と耐熱性をもつことがわかった．
令和2年度は上記多層膜をエンドミルに施し，プリハードン鋼の切削実験を行った．その結果，MC-8(RF: AlCrN)とMC-116(RF: AlCrN)は高切削速度条件においても逃げ面摩耗幅が小さく，切削温度も低いことが明らかになった．潤滑性をもつVN膜によって切削抵抗は低下するが，工具摩耗の抑制は主として耐熱性のAlCrN膜の寄与が大きいこともわかった．以上の結果を総合し，VN/AlCrN-多層膜は多層コーティングとして提唱されている“ナノ多層膜”ではなく，各膜種がある程度の膜厚をもつことが重要であることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(8 results)
