• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2011 Fiscal Year Annual Research Report

大気圧プラズマジェットによる金属の局所的硬化法

Research Project

Project/Area Number 22760214
Research InstitutionOita University

Principal Investigator

市來 龍大  大分大学, 工学部, 助教 (00454439)

Keywords窒化処理 / プラズマ表面処理 / 大気圧プラズマ / プラズマジェット
Research Abstract

本研究の目的である,放電プラズマを用いた大気圧下での金属硬化法の実証を行った,バルスアーク方式のプラズマにより窒素原子を大気圧中で金属材料に吹き付け,局所的にサブミリメートルの深さまで硬化させる新しい窒化法を確立した.具体的な成果は,1.鋼の局所硬化に成功した2.水素ガスの添加量に最適値があることを明らかにした3.窒化に必要な水素量を大幅に低減することに成功した4.水素ガス添加による窒化メカニズムを提案した,の4項目である,これらについて以下に具体的に説明する.
1.昨年度の成果として純鉄の窒化処理に成功していたが,本年度はより実用的な合金工具鋼(SKD61)の窒化処理に挑戦した.その結果,2hの処理で100μmの深さまで硬化させることに成功した.これは既存技術のイオン窒化と同等の窒化性能と言える。
2.鉄鋼の窒化処理実験により,処理雰囲気中への水素ガス導入がきわめて重要な役割を果たしていることが明らかとなった.そこで窒化層厚さの水素ガス添加量依存性を調査した結果,水素ガスは少なすぎても多すぎても窒化が進行せず,窒化に最適な添加量が存在することが明らかとなった.この特性は実用上きわめて重要である.
3.処理雰囲気中に添加していた水素ガスをプラズマジェットの動作ガスに添加することにより,水素の反応素過程を質的に変調した.その結果,窒化に最適な水素添加量が10分の1に低減した.
4.窒化処理中のジェットプルームを発光分光分析した結果,水素添加時にはNHラジカルからの発光が顕著であり,水素ガス添加量の増加に伴いその発光は徐々に弱まることが分かった.以上のことから,NHラジカルを通して窒化処理が行われていることを提案し,さらに水素添加量が多い場合に窒化が進行しない理由はNHラジカルのドーズ量が減少するためであると結論した.
以上の成果を英文誌および国際会議で発表し,さらに現在2件の学術論文を執筆中である.

  • Research Products

    (15 results)

All 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Nitriding of steel surface by spraying pulsed-arc plasma jet under atmospheric pressure2012

    • Author(s)
      R. Ichiki, H. Nagamatsu, Y. Yasumatsu, T. Iwao, S. Akamine, and S. Kanazawa
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 71 Pages: 134-136

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nitriding under Atmospheric Pressure using Pulsed-Arc Plasma Jet2011

    • Author(s)
      R.Ichiki, et al
    • Journal Title

      Abstract of 8th Asian-European International Conference

      Pages: 58

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local Nitriding Characteristics of SKD61 Steel by Pulsed-Arc Plasma Jet2011

    • Author(s)
      H.Nagamatsu, R.Ichiki, et al
    • Journal Title

      Abstract of 8th Asian-European International Conference

      Pages: 134

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] パルスアーク型プラズマジェット窒化処理における水素添加法の調査2012

    • Author(s)
      市來龍大, 他
    • Organizer
      平成24年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      広島工業大学(広島市)
    • Year and Date
      2012-03-21
  • [Presentation] プラズマジェットによる鉄鋼の表面硬化と水素導入量の関係2011

    • Author(s)
      安松勇太, 市來龍大, 他
    • Organizer
      ラズマ核融合学会九州・沖縄・山口支部第15回支部大会
    • Place of Presentation
      大分大学(大分市)
    • Year and Date
      2011-12-17
  • [Presentation] face Hardening of Steels by Plasma-Jet Nitriding under Atmospheric Press2011

    • Author(s)
      R.Ichiki
    • Organizer
      11th Plasmatreat Annual Sales Meeting
    • Place of Presentation
      IFAM Fraunhofer Institut(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-15
  • [Presentation] パルスアーク型プラズマジェット窒化処理における水素添加法の調査2011

    • Author(s)
      市來龍大, 他
    • Organizer
      第72回日本熱処理技術協会講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡市)
    • Year and Date
      2011-12-01
  • [Presentation] 大気圧プラズマジェットを用いた窒化処理における水素の効果2011

    • Author(s)
      永松寛和, 市來龍大, 他
    • Organizer
      Plasma Conference 2011
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂(金沢市)
    • Year and Date
      2011-11-24
  • [Presentation] パルスアーク型窒素プラズマジェットによる鉄鋼硬化の実証2011

    • Author(s)
      市來龍大, 他
    • Organizer
      電気学会パルスパワー/放電合同研究会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学(習志野市)
    • Year and Date
      2011-10-22
  • [Presentation] Nitriding under Atmospheric Pressure using Pulsed-Arc Plasma Jet2011

    • Author(s)
      R.Ichiki, et al
    • Organizer
      8th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering
    • Place of Presentation
      Furama Hotel(中国大連市)
    • Year and Date
      2011-09-20
  • [Presentation] Local Nitriding Characteristics of SKD61 Steel by Pulsed-Arc Plasma Jet2011

    • Author(s)
      H.Nagamatsu, R.Ichiki, et al
    • Organizer
      8th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering
    • Place of Presentation
      Furama Hotel(中国大連市)
    • Year and Date
      2011-09-20
  • [Presentation] パルスアーク型大気圧プラズマジェットによる鉄鋼表面の硬化2011

    • Author(s)
      市來龍大, 他
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形市)
    • Year and Date
      2011-09-01
  • [Presentation] cal nitriding of steel by pulsed-arc plasma jet under atmospheric pressu2011

    • Author(s)
      永松寛和, 市來龍大, 他
    • Organizer
      第24回プラズマ材料科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学(吹田市)
    • Year and Date
      2011-07-20
  • [Presentation] 大気圧プラズマジェットによる鉄鋼窒化処理の試み2011

    • Author(s)
      市來龍大, 他
    • Organizer
      第23回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
    • Place of Presentation
      ウインクあいち(名古屋市)
    • Year and Date
      2011-05-18
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 金属又は樹脂等の表層硬化法2011

    • Inventor(s)
      市來龍大, 他
    • Industrial Property Rights Holder
      (株)プラズマ総合研究所
    • Industrial Property Number
      特許,特願2011-170515
    • Filing Date
      2011-07-15

URL: 

Published: 2013-06-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi