2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＣＶＤダイヤモンドが真空中で超潤滑特性を発現するメカニズムの研究
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23560172
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| Research Institution | Fukui University of Technology |
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Principal Investigator |
神田 一隆 福井工業大学, 工学部, 教授 (60091675)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉置 賢次 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, その他部局等, 研究員 (20463052)
中村 健太 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, その他部局等, 研究員 (20556849)
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| Keywords | ダイヤモンド / CVD / 摩擦係数 / 真空 / アルゴン / しゅう動部材 / メカニズム / 酸化膜 |
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| Research Abstract |
ダイヤモンドは大気中では多くの材料との間で低い摩擦係数を示すが、真空中では殆どの材料との間で大きい摩擦係数となる。これは、大気中では摩耗した表面が直ちに酸化や吸着で元の状態に戻れるが、真空中ではそれができないためという考えで理解されてきた。ところが、近年、真空中における摩擦試験でダイヤモンドと特定の金属の組み合わせが低摩擦係数を示すという現象が見つかった。これは、真空中で利用可能な無潤滑摺動部材の可能性を示唆するとともに、ダイヤモンドの摩擦現象に関する新たな解釈を必要とするものであった。そこで、本研究ではこのことを明らかにするため、CVDダイヤモンドを用いて大気中、真空中およびアルゴン中で摩擦試験を行った。
当初の試験では、真空中でニッケルまたはニッケルとクロムを含む金属とCVDダイヤモンドの組合せが低摩擦係数を示したことから、組成の異なるステンレス鋼とCVDダイヤモンドの組合せについて摩擦試験を行い、摩擦係数測定、摩耗粉や摩耗痕の分析などを行った。その結果、低摩擦係数を示す組合せの摩擦面には微量の酸素が存在することが明らかとなり、この酸素がダイヤモンドの黒鉛化を促進し、低摩擦係数を発現している可能性が出てきた。
そこで、大気中で加熱して積極的に表面に酸化膜を形成した金属と、CVDダイヤモンドの組合せについて摩擦試験を行ったところ、非加熱金属に比べ明らかに摩擦係数が低下し、摩擦係数が上昇するまでの耐久時間が長くなることが明らかとなった。この結果を受け、CVDダイヤモンドを使う場合の相手材料の組合せについて提案できるようになり、現在特許出願の準備中である。
以上のように、本研究の目的とした課題「真空中でCVDダイヤモンドが超潤滑特性を発現するメカニズムの解明」はその目標を100%達成することができた。次のステップとして、本研究成果の応用展開を考えている。
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Research Products
(3 results)
