2014 Fiscal Year Annual Research Report
エイエフエムナノ加工による研磨加工素過程のシミュレーション実験に関する研究
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24560143
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松井 伸介 千葉工業大学, 工学部, 教授 (50612769)
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2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | AFM / 研磨加工 / 加工変質層 / ダイヤモンド / 硬脆材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
AFM触針を研磨砥粒のナノ切れ刃とみなし、液中で光ファイバ端面をスクラッチ加工することによって石英ガラス研磨の基礎過程の究明をした。AFMシステムを用いることによって、加工荷重と切れ刃軌跡を制御し、液と触針の材質を変化させた。これによって、ポリシャと試料との接触問題等の多くの研磨加工における不確定要素を排除した直接的な研磨砥粒のナノ形状切れ刃による加工の基礎的な過程をその化学的な特性を含めて明らかにすることができた。さらに光ファイバ端面の光学特性測定によって加工ダメージの評価、また、今期は新たにFESEM観察による切れ刃摩耗の観察も検討した。
その結果、ダイヤモンド触針を用いると、加工によって加工変質層が形成されそれに応じた反射光が加工面から検出された。これは石英ガラスの塑性流動に伴う屈折率の上昇が原因と考えられる。一方、ガラス研磨砥粒によく用いられる材料である酸化セリウム触針あるいは酸化ジルコニウム触針では、加工量はダイヤモンド触針と同等以上になったのに対し、加工ダメージは非常に小さかった。このことと両材料が石英ガラスより少し軟らかいことを考えると加工において化学作用が大きく関与していることが考えられる。シリカ触針では（この場合切れ刃と試料は同種材料）加工は行えたがその深さは小さく、ダイヤモンドの8分の1程度であった。このときその摩耗量をFESEMで観察したところ触針の摩耗は大きく触針摩耗と加工量はMOL換算でほ同量であることがわかった。これは同種材料であるためお互いが摩滅しながら加工が進んだ為と考えられる。加工変質層もほとんど形成されなかった。また、シリカ触針で液ｐHをアルカリにすると加工量は8倍になったがやはり加工ダメージは形成されていないこともわかった。本方法は、実際の研磨加工の基礎過程を直接的に検討することが可能であることがわかった。
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