繰り返し衝突貧潤滑摩擦摩耗面の高耐摩耗性・低摩擦表面創製のためのDLC膜設計指針

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25420087
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 野老山 貴行 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20432247)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 繰り返し衝突 / ダイヤモンドライクカーボン / 貧潤滑 / 結晶構造 / ラマン分光分析 / XPS分析

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではDLC膜の繰り返し衝突に伴う摩耗形態を明らかにするため，クロムモリブデン鋼ピンを用いて，衝突角度90°の潤滑油中下で繰り返し衝突摩耗実験を行い光学顕微鏡及びSEMを用いた微視的観察に基づいて，DLC膜の衝突摩耗に及ぼす膜厚及び荷重の影響を明らかにした．DLC膜の繰り返し衝突による摩耗形態は，衝突回数初期においてマイルドな衝突摩耗が起こり，その後摩耗の進行は止まり，ある臨界繰り返し衝突回数後にDLC膜が著しく衝突摩耗するシビアな衝突摩耗に遷移することが明らかとなった．また，潤滑下において衝突荷重70，160及び240 Nで衝突実験を行った場合，高荷重ほど少ない繰り返し衝突回数でシビアな衝突摩耗に遷移した．いずれの膜厚のDLC膜においても，急激に摩耗量の増加するシビアな衝突摩耗に遷移するときのひずみ量が同じであることが明らかとなった．上述のDLC膜の衝突摩耗の原因として，DLC膜の結晶構造変化が考えられ，ラマン分光分析によりID/IG比の減少が確認されたことからsp3結晶構造の増加がわずかに確認された．一方，この構造変化に伴うDLC膜の体積減少の摩耗体積に及ぼす影響を考慮すると，その影響は小さいことが示唆された．以上の結果から，DLC膜の繰り返し衝突に伴う摩耗には，接触点における微小なすべりが支配的であるという結論を得た．これらの結果から，衝突摩耗における摩耗深さを推定する実験式の導出を検討し，衝突荷重及び衝突回数からマイルド摩耗領域における摩耗深さ推定の可能性を明らかにすることができた．