2014 Fiscal Year Research-status Report
集束イオンビームによるダイヤモンドの表面改質を応用した精密加工用工具の開発と応用
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26420070
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| Research Institution | Toyama Industrial Technology Center, |
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Principal Investigator |
川堰 宣隆 富山県工業技術センター, その他部局等, 研究員 (30443419)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超精密加工 / 単結晶ダイヤモンド工具 / 集束イオンビーム / cBN工具 / 熱処理 / 機能性表面 / テクスチャ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、集束イオンビーム（FIB）加工および熱処理等によるダイヤモンド、cBN の表面構造の改質等を利用して、加工単位数百nm～数μm の加工性に優れた精密加工用切削工具の開発とその応用化について検討することを目的としている。FIB照射した単結晶ダイヤモンドを空気中で熱処理すると、FIB照射による影響層を選択的に除去できる。この原理を応用して、FIB加工により成形した単結晶ダイヤモンド工具の加工特性の改善を試みた。その結果、適切な条件で熱処理を適用することで転写性、耐凝着性を改善することが可能であった。さらに、耐摩耗性も大きく改善され、非照射の工具と同等の工具寿命を得ることができ、本手法によりFIB照射を用いて成形した単結晶ダイヤモンド工具の加工特性を改善できること示した。
さらにFIB加工による単結晶ダイヤモンド工具の高機能化を目的として、上記の手法を応用して微細なテクスチャを有するダイヤモンド工具の開発について検討した。まずレーザラマン分光分析により、FIB照射部の熱処理前後の結晶構造の変化を明らかにした。つぎにテクスチャ形状のFIB照射条件依存性等について検討し、テクスチャを作製するための最適条件を明らかにした。本手法を用いてダイヤモンド工具すくい面に幅数百nm～数μm、深さ数十nmの微細なテクスチャを作製した。これを用いて加工実験を行った結果、工具すくい面の摩擦が減少し、工具の加工性能を改善することが可能であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は集束イオンビーム（FIB）加工した単結晶ダイヤモンドの加工特性を改善する手法について検討した。これより本提案手法によりFIB加工したダイヤモンド工具の加工特性の改善が可能であることを明らかにした。また、ダイヤモンドのFIB加工条件、熱処理条件依存性より、その基礎的な加工特性を明らかにした。またレーザラマン分光分析により、その結晶構造を同定した。さらにFIB加工による単結晶ダイヤモンド工具の高機能化のため微細なテクスチャを作製した。これより工具の加工性能を改善することが可能であることを示した。
本年度は主に以上の成果を得ることができ、本結果を進展させることで、さらなる加工特性を改善した超精密切削加工用工具の開発が可能になると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた知見を基に，下記項目について検討する．
(1) テクスチャ形状の最適化による加工特性の更なる改善
本年度の結果より、テクスチャの作製によってダイヤモンド工具の加工特性を改善できることを明らかにした。この結果を基に、テクスチャ形状の最適化および各種加工条件依存性について検討し、加工特性の更なる改善を試みる。この結果を基に、各種工具への応用を試みる。
(2) 他種工具への応用化
cBNなど他種工具への応用化について検討する。まずcBN等のFIB加工条件等について検討し、その特性を明らかにする。この結果を基に、cBN工具等へ適用し、加工特性を明らかにする。これより、鉄系材料などcBN工具での加工が必要な分野での応用が期待できる。
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| Causes of Carryover |
本年度は数種類の工具を用いた実験を行う予定で工具の費用を計上してあったが、まずは基礎的なデータ収集を主として、再研磨を行うことで実験を行った。このため、経費に残りが生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度は昨年度の基礎的な結果を基に、数種類の工具での加工を行う。このための工具購入費用とする予定である。
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Research Products
(6 results)
