2015 Fiscal Year Annual Research Report
大気圧プラズマによる細径ダイヤモンドコーテッドエンドミルの刃付け研磨技術の開発
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25420065
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| Research Institution | Nippon Institute of Technology |
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Principal Investigator |
竹内 貞雄 日本工業大学, 工学部, 教授 (90216846)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド膜 / 大気圧プラズマ / エッチング / 触媒効果 / 研磨加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度において、大気圧プラズマトーチの改良によりAr+O2プラズマにより多結晶ダイヤモンド膜が効率的にエッチング出来ること、ならびに、通常のダイヤモンド工具にコーティングされる(111)面が主体の多結晶ダイヤモンドの場合、極端な結晶方位依存性や粒界の選択的なエッチングが生じない条件を確立した。
2年目において、対象である細径ダイヤモンドコーテッドエンドミルと類似の試料を用いてプラズマ条件の最適化を行った。細径エンドミルの場合、基材となる超硬部材の質量が小さいために大気圧プラズマ照射により基板温度が超硬の酸化開始温度を超えてしまうことが明らかとなった。すなわち、多結晶ダイヤモンドを効率良くエッチングできるものの基板温度が上昇してダイヤモンド膜の密着性に悪影響を及ぼすという問題が明らかとなった。プラズマの投入電力量を下げて基板温度を低下させる、とエッチング速度が低下してしまう。このようなトレードオフの関係を解決する必要が生じた。具体的にはより低い基板温度で効率的なダイヤモンド膜のエッチングを実件するために触媒金属の活用を検討することにした。
最終年度は、焼結ダイヤモンド合成における触媒金属であるCo, Ni, Feならびに炭素都反応して炭化物を形成しやすいTa, Tiに着目してこれら金属とダイヤモンド膜を接触させた領域にAr+O2プラズマの照射を行い，触媒効果を併用したエッチング効率を検証した。その結果Coをダイヤモンド膜と接触させることで超硬の酸化開始温度以下で効率的にダイヤモンド膜のエッチングが可能なことを実証した。さらに、具体的な研磨技術を確立する手段として、ダイヤモンド膜に対して超音波振動させたCoロッドを摺動させながらAr+O2プラズマを照射して、プラズマによる気相エッチングとCoの触媒効果を併用した機械研磨を併用した、新規なメカノケミカル研磨技術を開発した。なお、平成28年6月中の特許出願を予定している。
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