2011 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
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21360073
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
岩井 善郎 福井大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40115291)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本田 知己 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 政義 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)
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| Keywords | マイクロスラリージェットエロージョン / MSE / 硬質薄膜 / DLC / 表面モルフォロジー / 固体粒子衝突 / スクリーニング試験法 / 表面強度 |
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| Research Abstract |
(1)循環式MsE装置を用いて、各種硬質薄膜(TiN、TiAIN、DLc膜等)の薄膜について、アルミナ粒子(粒子径;1～40μm)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被膜の結晶配向の影響をMSE試験とすべり摩耗試験で調べ、(111)面に優先配向した膜はすべり摩耗試験における摩耗率が約2倍増加するが、MSE試験においては約2/3に減少することがわかった。
(3)DLC膜の代表的な成膜法であるプラズマCVD法(PCVD法)とアンバランスドマグネトロンスパッタリング法(UBMS法)で成膜された多数のDLC膜のMSE試験を行い、摩耗率は水素含有量の増加に伴い一義的に大きくなることが明らかになった。
(4)PCVD法とUBMS法で成膜されたDLC膜を300～600℃までの範囲で加熱すると、両DLC膜とも硬さの低下は500℃以上で起こるが、摩擦特性とラマンスペクトルの変化は約400℃から始まっていることがわかった。MSE試験では加熱により極表面の摩耗率が大きくなる傾向がみられた。
(5)MSE法における粒子衝突によるDLC膜の変形と損傷を、離散要素法(DEM)によって精度の高い数値シミュレーションするため、単一鋼球の銅板への高速衝突実験データを使って,銅板にできる圧痕の詳細な塑性変形形状の再現を検証し、圧痕形状は塑性変形だけでなく弾性回復量の見積が可能なモデルが必要であることがわかった。
(6)投射面に付与される残留応力を考慮したエロージョン損傷機構をモデル化し、高密度アルミナおよびサファイアに関して同モデルの適用可能性の考察と、さらに低密度アルミナ、膣化ケイ素などのマイクロブラスト試験を行い、微細粒子に対する損傷機構を検討し今後のMSE評価との比較に供した。
(7)スラリージェットの投射による表面テクスチャ加工を試行し、投射圧力とステージの移動速度の組合せにより表面性状を制御できることがわかった。さらにそれらの潤滑下での摩擦試験を行い、良好ななじみ挙動を示すことがわかった。
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