2022 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of S-phase on ceramics composite additive manufacturing by low-temperature plasma treatment
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18K04792
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
足立 振一郎 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (50359410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 拓人 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (20530041)
榮川 元雄 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (30359426) [Withdrawn]
萩野 秀樹 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 総括研究員 (90359422) [Withdrawn]
上田 順弘 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (90359365)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 低温プラズマ窒化処理 / 低温プラズマ浸炭処理 / レーザクラッド / 耐摩耗 / 耐腐食 / オーステナイト系ステンレス鋼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オーステナイト系ステンレス鋼であるSUS316Lステンレス鋼粉末にニッケル粉末，クロム粉末およびモリブデン粉末を混合し，さらにタングステンカーバイド粉末を加えることで，ステンレス合金鋼/タングステンカーバイドの複合層をレーザクラッドにより作製した．その後，低温プラズマ窒化処理を行い，窒素が過飽和に固溶した拡張オーステナイト相 (S相)を複合層の表面に形成した．この複合層のステンレス鋼部の合金組成がS相の特性に及ぼす影響について調べることで，合金組成の最適化を検討した．その結果，S相の膜厚に関しては，モリブデンの含有量が増加すると厚くなる相関性が認められた．また，S相のビッカース硬さに関しては，クロム，ニッケルおよびモリブデン量の増加により硬度を高くなる相関性が認められた．一方，S相の耐食性に関しては，塩水中でのアノード分極測定により，ニッケル量が増加すると腐食電流量が低下する相関性が得られた．
これらの結果をもとにしてステンレス鋼の合金設計を行い，タングステンカーバイド粉末と複合化した薄壁形状の造形物をレーザクラッドで作製した．造形物はクラッド層を積層して作製したが，ステンレス合金より融点の高いタングステンカーバイド粉末は溶融せず造形物内に分散した複合化造形物が得られたが，造形物の積層に際して先に滞積した表面層が再溶融するため，タングステンカーバイド粉末の分布は均一でなく局所的であった．一方，複合化造形物においても低温プラズマ窒化処理によりステンレス合金鋼部にS相の形成が実現できた．
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