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2010 Fiscal Year Annual Research Report

薄膜のナノ・マイクロスケール表面強度評価(MSE)法の確立と表面ナノ加工への展開

Research Project

Project/Area Number 21360073
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

岩井 善郎  福井大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40115291)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 本田 知已  福井大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80251982)
宮島 敏郎  福井大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60397239)
神田 一隆  福井工業大学, 工学部, 教授 (60091675)
阿保 正義  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (40231980)
春山 義夫  富山県立大学, 工学部, 教授 (00019225)
宇佐美 初彦  名城大学, 理工学部, 教授 (80278324)
Keywordsマイクロスラリージェットエロージョン / MSE / 硬質皮膜 / DLC / 表面モルフォロジー / 表面時系列観察法 / スクリーニング試験法 / 表面強度
Research Abstract

薄膜のトライボロジー特性を迅速に評価する微小固体粒子を含む水噴流を用いた評価法(MSE法)に関して、多方面から実験研究を行った。主たる成果は以下のとおりである。
(1) 循環式MSE装置を用いて、各種DLc膜やTiN、TiCなどの単層膜と多層膜について、アルミナ粒子(粒子径;1μm)を投射するMSE試験を実施して、摩耗率のデータを広範に収集した。
(2) TiN膜の摩耗特性に及ぼす結晶配向の影響を調べ、MSE試験とすべり摩耗試験では異なる傾向を示すことがわかった。単結晶シリコンの結晶面の違いがMSE試験とすべり摩耗試験の結果に及ぼす影響を調べ低荷重下では両者に比較的良い相関があり、摩耗率は(111)>(100)>(110)となることがわかった。
(3) 種々の成膜条件で作成されたDLC膜についてMSE試験とすべり摩擦試験を行った。BRDA法によりDLC膜の水素含有率を計測して、水素含有率の増加に伴ってMSE試験の摩耗率及び摩擦係数は増加する新規な知見が得られた。
(4) MSE法における粒子衝突によって生じるDLC膜の変形と損傷について、離散要素法(DEM)による数値シミュレーションを行い、単一粒子の衝突付近で摩耗粉が発生する摩耗過程を再現できることがわかった。さらにモデルの改良を検討して、複数粒子のランダム衝突によるMSE摩耗痕の再現シミュレーションの可能性を提示することができた。
(5) セラミックスおよび超硬合金へのマイクロドライブラスト試験を行い、セラミックスにおいても表面層には大きな残留応力が付与されることを確認した。また、Co層のない超硬合金は高い耐摩耗性を示すことを明らかにし、そのメカニズムを考察して、今後のMSE評価との比較に供した。
(6) MSE装置に粒子投射加工用の試料移動ステージを新たに装備し、高Si含有のアルミニウム合金の微細除去加工による表面形状創成を行い、表面の凹凸形状と投射条件(投射圧力、投射回数、投射角度)の関係を明らかにした。

  • Research Products

    (19 results)

All 2011 2010

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] セラミックスのエロージョン2010

    • Author(s)
      宇佐美初彦
    • Journal Title

      トライボロジスト

      Volume: 55巻 Pages: 543-548

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 特集:セラミックス,セラミックス薄膜の特性評価2010

    • Author(s)
      岩井善郎, 松原亨
    • Journal Title

      トライボロジスト

      Volume: 55 Pages: 556-562

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of Wear Properties of DLC Films by a Micro Slurry-Jet Erosion (MSE) Test2010

    • Author(s)
      Y.Iwai, T.Miyajima, A.Mizuno, Y.Asami, K.Yamamoto, H.Ito, S.Hogmark
    • Journal Title

      Proc. of 14th Nordic Symposium on Tribology(NORDTRIB2010)

      Pages: CD0135

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ダイヤモンド状カーボン膜の水素含有量と摩擦係数の関係2010

    • Author(s)
      神田一隆, 岸上恭兵, 橋本賢樹, 石神龍哉, 岩井善郎
    • Journal Title

      福井工業大学研究紀要

      Volume: 40 Pages: 96-104

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tribological properties of the (111) preferred oriented TiN film under some wearing conditions2010

    • Author(s)
      Y.Haruyama, S. Kawamura, J.Ishii, N.Horikawa, Y.Iwai
    • Journal Title

      Proc. of 14th Nordic Symposium on Tribology(NORDTRIB2010)

      Pages: CD0133

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Micro abrasive jet machining of silicon carbide(SiC)fiber reinforced ceramic matrix composite2010

    • Author(s)
      Keju CHOU, Hatsuhiko USAMI, Kazuki ENOMOTO
    • Journal Title

      Advanced Materials Research

      Volume: 126-128 Pages: 946-951

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ダイヤモンド状炭素膜の加熱による特性変化2011

    • Author(s)
      橋本賢樹、神田一隆、石神龍哉、安田啓介、岩井善郎
    • Organizer
      表面技術協会第123回講演大会
    • Place of Presentation
      東京(関東学院大)
    • Year and Date
      2011-03-17
  • [Presentation] Evaluation of Surface Properties of DLC Films by a Micro Slurry Jet Erosion(MSE)Test and Nano-scale Observations of Eroded Surfaces2010

    • Author(s)
      Y.Iwai, A.Mizuno,T.Miyajima
    • Organizer
      IASIATRIB2010
    • Place of Presentation
      Perth, Australia
    • Year and Date
      2010-12-07
  • [Presentation] Development of a New Evaluation Technique of Surface Strength of Hard Thi Coatings by a Micro Slurry-jet Erosion(MSE)TEST2010

    • Author(s)
      Y.Iwai
    • Organizer
      Advanced Form on Tribology 2010, Morioka(招待)
    • Place of Presentation
      盛岡(岩手大)
    • Year and Date
      2010-11-07
  • [Presentation] ダイヤモンド状炭素膜の水素含有量と摩擦係数2010

    • Author(s)
      橋本賢樹, 神田一隆, 石神龍哉, 岩井善郎
    • Organizer
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2010希福井
    • Place of Presentation
      福井(福井大)
    • Year and Date
      2010-09-16
  • [Presentation] (111)面に配向したTiN膜の性能評価2010

    • Author(s)
      春山義夫, 石井淳哉, 河村新吾, 堀川教世, 加藤大貴, 岩井善郎, 岩坪聡
    • Organizer
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2010秋福井
    • Place of Presentation
      福井(福井大)
    • Year and Date
      2010-09-16
  • [Presentation] Erosive wear of low density alumina ceramics2010

    • Author(s)
      Keju CHOU, Hatsuhiko USAMI
    • Organizer
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2010秋福井
    • Place of Presentation
      福井(福井大)
    • Year and Date
      2010-09-16
  • [Presentation] Effect of residual stress on erosive wear of ceramics2010

    • Author(s)
      Hatsuhiko USAMI, Keju CHOU
    • Organizer
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2110秋福井
    • Place of Presentation
      福井(福井大)
    • Year and Date
      2010-09-16
  • [Presentation] 離散要素法を用いたマイクロスラリージェットエロージョン法による薄膜の摩耗シミュレーション2010

    • Author(s)
      辻雅秀、阿保政義、格内敏、比嘉昌、岩井善郎
    • Organizer
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2010秋福井
    • Place of Presentation
      福井(福井大)
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] 各種DLC膜のマイクロスラリージェットエロ・ジョン(MSE)試験2010

    • Author(s)
      朴鍾輝, 董博宇, 宮島敏郎, 本田知己, 岩井善郎, 松原亨
    • Organizer
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2010秋福井
    • Place of Presentation
      福井(福井大)
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] DLC膜のマイクロスラリージェットエロージョン(MSE)試験(TEMとAFM観察による摩耗メカニズムの考察)2010

    • Author(s)
      岩井善郎,水野顕,宮島敏郎
    • Organizer
      日本機械学会2010年度年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋(名工大)
    • Year and Date
      2010-09-07
  • [Presentation] Evaluation of Wear Properties of DLC Films by a Micro Slurry-Jet Erosion(MSE)Test2010

    • Author(s)
      Yoshiro Iwai, Toshiro Miyajima, Aid ra Mizuno, Yu Asami, Kenji Yamam oto, Hirotaka Ito, Sture Hogmark
    • Organizer
      Nordtrib2010(14th Nordic Symposium on Tribology)
    • Place of Presentation
      Lulea, Sweden
    • Year and Date
      2010-06-11
  • [Presentation] (111)面に配向したTiN膜のトライボロジー特性評価2010

    • Author(s)
      加藤大貴, 春山義夫, 石井淳哉, 河村新吾, 堀川教世, 岩井善郎, 岩坪聡
    • Organizer
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2010春東京
    • Place of Presentation
      東京(国立オリンピック記念青少年総合センター)
    • Year and Date
      2010-05-17
  • [Presentation] 薄膜の表面強度評価法(MSE法)の開発2010

    • Author(s)
      岩井善郎
    • Organizer
      第10回機素潤滑設計部門講演会(招待)
    • Place of Presentation
      新発田(月岡温泉)
    • Year and Date
      2010-04-19

URL: 

Published: 2012-07-19  

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