高Si含有Al合金のSi相凹凸表面創製機構とその表面の摩擦摩耗機構の解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25820034
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 宮島 敏郎 富山県立大学, 工学部, 講師 (60397239)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ウェットブラスト / 微細凹凸 / 摩擦 / トライボロジー / 高Si含有アルミニウム合金 / Al / スラリー / 摩耗

Research Abstract

(1)Si相の凹凸表面の評価法の確立とSi相凹凸表面創製機構の解明
ウェットブラスト法を用いて粒径1μmの固体粒子と純水を混合したスラリーを圧縮空気によって高速で投射し、高Si含有Al合金材料表面の表面微細加工を行った。
まず、SiとAlの投射角度に対する影響を明確にするために、純Al合金、Siウェハに加工を行い、投射角度と加工深さの関係を明らかにした。その結果、投射圧力によって傾向が異なること、投射角度によって純AlとSiウェハで除去量の大小関係が逆転することを明らかにした。次に、純AlとSiウェハの結果を踏まえ、高Si含有Al合金の加工を投射角度30度と90度で行った。投射角度30度ではAlを選択的に除去しSiを突出させた割合が多い面、投射角度90度ではSiを選択的に除去しSi部を窪ませた部分が多い面が創製できることを明らかにした。また、投射距離と加工深さ、Siの突出高さおよび窪み部深さの関係を明らかにしたところ、投射距離を長くすることで、突出高さ、窪み深さの制御も可能になることが示唆された。
次に、レーザ顕微鏡の高さ情報画像から画像処理にて突出部と窪み部の面積割合を算出する方法を構築した。その方法を用いて凹凸部の面積割合を算出したところ、投射角度30度では、Si突出部分の表面積が約15%～30%で窪み部分が0%に近い値になることがわかった。一方、投射角度90度では、窪み部分の面積割合が約2%～8%の間で推移し、突出部も約2%～5%で推移することが明らかになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

加工に関しては、加工条件と表面創製面との関係を明らかにできたこと
Si相の凹凸部分の面積割合に関してもレーザ顕微鏡画像から面積割合を算出する方法を確立したことから、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

実施計画に基づき、作製された表面を用いて、摩擦摩耗試験の負荷荷重によるSi相凸部・凹部の挙動解析を行う。