硬質膜のなじみ過程制御による超低摩擦と超耐摩耗を両立した硬質膜設計指針の確立

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19206020
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 梅原 徳次 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (70203586)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上坂 裕之 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 講師 (90362318) ; 野老山 貴行 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20432247) ; 吉野 雅彦 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40201032) ; 木村 英彦 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 講師 (60345923) ; 赤垣 友治 八戸工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (20149909)
• Keywords: トライボロジー / 機械要素 / 摩耗 / 摩擦 / なじみ

Research Abstract

a-CNx硬質膜の微小すべり接触におけるなじみ過程を詳細に観察する事が可能な装置を試作し,なじみ過程における特徴的な摩耗現象の微視的観察を行い,なじみ過程における微小突起の変形並びに摩耗モデルを提案する事を目的として,硬質膜の「雰囲気制御型繰り返し摩擦課程観察装置」を試作し,摩擦面の微小時の変形と破壊によるなじみ過程にともなう,平滑化などの摩擦表面の幾何学的形状の変化,グラファイト化などの摩擦表面の構造変化及び相手面への移着膜の生成などを,AFM(研究代表者の現有設備)及びラマン分光分析(研究代表者の研究機関の共有設備)により定量的に明らかにする事を試みた.また,得られた観察結果を受けて,潤滑下でのCNx膜の摩耗形態図の作成を試みた.更に,FE-SEM及びEDS(購入設備)により,10nmオーダーでの移着物の形態.組成を明らかにした.同様に,摩擦後に摩擦面のラマン分光分析によりa-CNx膜のID-IG比とGピークのシフト量及びGピークの半値幅からグラファイト化の程度を明らかにした.ディスク摩擦面とピン先端を50万倍までの高倍率で詳細に観察・分析し,面圧,すべり長さを変えた実験条件下での摩耗モデルを提案するための基本的なデータを取得した.表面波励起マイクロ波プラズマを用いたCNx膜の平面及び円管内面への成膜装置の開発のために,種々のプロセスガスを用いてCVD法によるCNx膜の成膜を試みた.その結果,窒素の含有,硬さの増加及び摩擦の低減が観察された.