2021 Fiscal Year Research-status Report

過酷なしゅう動条件下で摩擦低減をもたらす物理的かつ化学的な表面テクスチャの創製

Research Project

Project/Area Number	18K03917
Research Institution	Tokyo City University
Principal Investigator	亀山雄高東京都市大学, 理工学部, 准教授 (20398639)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	伊東明美東京都市大学, 理工学部, 准教授 (40574041) 市川裕士東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451540)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	テクスチャリング / 微粒子ピーニング / 移着 / 微細周期構造 / トライボロジー / トライボフィルム / 潤滑
Outline of Annual Research Achievements	2021年度は，微粒子ピーニングによって鉄成分を移着させたアルミニウム表面（化学的テクスチャ面）における摩擦摩耗特性についての研究を進捗させた．母材と潤滑油剤中の添加剤との反応生成物であり，摩耗面に形成され摩擦係数や摩耗量を大きく左右するトライボフィルムの組成について元素分析を通して詳細に検討を加えた．移着させた鉄成分が摩耗によって消耗すると，耐摩耗性を司るリン酸系トライボフィルムの形成が不十分となり，摩耗の進行につながることが明らかとなった．一連の現象についてはさらなる検証が必要ではあるが，化学的テクスチャ面における潤滑油材の作用メカニズムでは移着させた鉄が大きく関与している可能性を見出すことができた．一方，これまでには常温下での摩擦摩耗試験を行ってきたが，エンジン稼働状態を模擬した80～100℃程度の温度下で実験を行うことの必要性も見出された．一方，微粒子ピーニングにより微細周期構造を形成したアルミニウム表面（物理的テクスチャ面）における摩擦摩耗特性に関する研究についての進捗は，微粒子ピーニングによるテクスチャリング挙動についての基礎的知見収集が中心であった．本研究において主に着目しているのは，浅い投射角度で微粒子ピーニングを施した場合に形成される「うね状」の異方性周期構造が摩擦特性に及ぼす影響であるが，凹凸のスケールが同等で構造の異方性有無が異なるテクスチャ面を作り分けるための条件を見出したので，次年度にそれらの試験片を用いた摩擦試験を行い，結果の比較を進める計画である．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason コロナ禍の影響により大学の入構制限や学内設備の利用が制約されたことから，試験片の準備が滞ってしまい，全体の実験スケジュールに影響した．また，一部の摩擦試験では外部の設備を利用して行っているが，そのための出張・装置借用にも支障が出た．また，コロナ禍とは直接関係しないが，ピーニング加工装置の不具合も発生し，そのための調整にも時間を要してしまった．以上のことから，当初見込んでいたよりも進行がやや遅れているが，着実に成果は上がっている．
Strategy for Future Research Activity	昨年度十分に実施できなかった物理的テクスチャ面の摩擦摩耗試験を中心に研究を行う．化学的テクスチャリング面についての研究については，昨年度見出された昇温環境での評価の準備を至急整え，研究成果取りまとめに必要なデータの収集を行う．
Causes of Carryover	昨年度は，テクスチャ面の摩擦摩耗試験がコロナ禍の影響を受けて遅延したことに伴い，これに関わる試験片作製・実験関係の費用が執行できなかった．この分が次年度使用額となった．2022年度には，この予算を活用して，昨年度実施予定であった実験を行っていく計画である．