2012 Fiscal Year Research-status Report

アクティブスクリーンプラズマ窒化法を応用した軽金属材料への表面硬化処理

Research Project

Project/Area Number	24560896
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Kansai University
Principal Investigator	西本明生関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (70330173)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords	表面改質 / 窒化 / アクティブスクリーン / 軽金属
Research Abstract	本研究の目的は，アルミニウムやマグネシウム等の軽金属材料に対してアクティブスクリーンプラズマ窒化処理を行い，処理の可能性を探索することである。具体的には，スクリーンの材質，処理電圧，ガスの組成等を系統的に変化させてプラズマ窒化処理を行い，処理後の試料表面の組織，硬さ，摩擦・摩耗特性などを調べることによって最適の窒化処理条件を見出す。 (1) スクリーンの作製：ステンレス鋼，アルミニウムおよびチタンの板材からスクリーンを作製した。各種エキスパンドメタル材を購入し，その後スクリーンの大きさ，形状，穴の大きさおよび分布等を変化させて種々のスクリーンを作製した。 (2) 処理試料の準備：実験試料として，直径25 mmの工業用純アルミニウム合金A1100およびチタン合金Ti-6Al-4V棒材を購入した。これらの棒材を精密切断機にて厚さ8 mmに切断後，研磨した。 (3) アクティブスクリーンプラズマ窒化処理：窒化処理は日本電子工業(株)製のプラズマ窒化装置(JIN-1S)を用いた。また本アクティブスクリーンプラズマ窒化では，試料を電気的に絶縁する必要があるため，陰極の試料台の上に絶縁性セラミックスを配置した。その後，処理温度，処理時間，窒素と水素のガス比を変化させて，作製したスクリーンを用いてアクティブスクリーンプラズマ窒化処理を行った。 (4) 特性評価：窒化処理後の試料の外観観察を行い，X線回折によって表面層の構成相を調べた。 (5) 窒化に関する動向の調査：秋に大阪で開催された日本熱処理技術協会講演大会に参加し，窒化に関する資料収集を行った。さらに第13回国際プラズマ表面工学会議(PSE 2012)に出席し,世界のプラズマ表面処理研究の動向を調査した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成24年度の実験に関しては，軽金属材料のアクティブスクリーンプラズマ窒化に対するスクリーンの材質の影響について, マクロ的評価を行うところまではできたので，おおむね順調に進展している。窒化に関する動向調査も順調に行うことができた。
Strategy for Future Research Activity	(1) アクティブスクリーンプラズマ窒化処理：平成24年度に得られた結果から，窒化処理温度およびガス組成のパラメータを絞り込み，詳細にアクティブスクリーン窒化処理を行う。 (2) 特性評価：窒化処理後の試料について，外観観察，X線回折，表面粗さ測定，走査電子顕微鏡による組織観察，摩擦・摩耗試験機による摩擦・摩耗特性等により調査することにより，軽金属材料に対するアクティブスクリーンプラズマ窒化特性における緻密かつ硬質の皮膜が得られる最適な処理条件を明らかにする。 (3) 成果発表：秋に北陸地方で開催される日本金属学会秋期講演大会ならびに中部地方で開催される日本熱処理技術協会秋季講演大会にて成果発表を行う。さらに韓国の済州島で開催される第9回アジアーヨーロッパプラズマ表面処理国際会議(AEPSE2013)において，成果発表を行う。論文発表として,「Surface and Coatings Technology」などの海外の英文誌に投稿する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	繰越金（614,371円）が生じたが，これは平成24年度の実験が概ね順調に進行したことにより，消耗品の購入が当初見込みより少なかったことによる。 25年度の研究費の使用計画としては，24年度の繰越金も含めて以下の使用計画としている。物品費として研磨紙，埋込み用樹脂，切断砥石等の消耗品費を予定している。旅費として国内および海外での成果発表のための交通費を予定している。さらに人件費・謝金として大学院生による研究補助の謝金を予定している。