2014 Fiscal Year Research-status Report
摩擦界面における軟質金属層の物性と摩擦・摩耗特性に関する研究
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26420093
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| Research Institution | Ube National College of Technology |
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Principal Investigator |
後藤 実 宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (00435455)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 薄膜 / ナノコンポジット / 銀 / 銅 / 複合ターゲット / スパッタ / 国際情報交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3元RFマグネトロンスパッタ装置を使用し、炭素ベースターゲット上中央に銀または銅の円形タブレットを配置した複合ターゲットを用いることで、エネルギー分散分光法によって求めた銀または銅の含有率が50at.％以下の銀/ダイヤモンドライクカーボンナノコンポジット膜（以下、Ag-DLC(RF)）および銅/ダイヤモンドライクカーボンナノコンポジット膜（以下、Cu-DLC(RF)）をSi(100)基板上に成膜する方法を確立した。
円形のベースターゲット上に複数の扇形の添加元素ターゲットを放射状に配置する従来の複合ターゲットでは、高いスパッタ収率の金属と極めて低いスパッタ収率の炭素を同時にスパッタすることによってDLC中の金属含有量を減少させるためには、扇形の金属ターゲットの面積を極めて小さくかつ均一に配置しなければならないため、複合ターゲットの構成は極めて困難であった。しかし、ターゲット上のプラズマ密度が不均一なRFマグネトロンスパッタの特性を利用し、ターゲット上のスパッタ率の高い高プラズマ密度領域にスパッタ収率の低い炭素を配置し、スパッタ率の低いターゲット中央部にスパッタ収率の極めて高い銀または銅を配置することで、スパッタ収率の大きく異なる二元複合ターゲットをRFマグネトロンスパッタ法で一度にスパッタしてもDLC中の金属含有量を30at.％程度まで減少させることができることを確認した。透過電子顕微鏡（TEM）観察の結果、Ag-DLC(RF)およびCu-DLC(RF)はDLCマトリクス中に平均粒径10nm前後の銀または銅のナノ結晶が分散したナノコンポジット構造であることを確認した。
大気中において、Ag-DLC(RF)およびCu-DLC(RF)とベアリング鋼球との摩擦試験を行った結果、摩擦回数の増加に伴う摩擦係数の変動が抑制される傾向を示すことがわかった。
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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
当初計画では平成26年度はイオンビームスパッタ法で銀含有DLCの成膜方法の確立を目指していたが、成膜方法は当初の計画であるイオンビームスパッタリング法とは異なるRFマグネトロンスパッタ法であるものの、PVD法によって製膜するDLC中に低濃度の銀を添加する方法を確立したのみならず、平成27年度に実施する銅についても同様に低濃度の添加が可能であることを確認したため、この部分については当初計画を上回っている。しかし、より詳細な成膜条件の探求と膜物性の解明については十分でないため、この点はやや遅れている。これらを総合的に考慮するとおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
炭素ベースターゲット上に銀または銅の円形タブレットを配置した複合ターゲットを用いたRFマグネトロンスパッタ法によるAg-DLC(RF)およびCu-DLC(RF)の成膜について、膜中の金属含有量の低濃度側の制御精度を向上させるための条件の探求と構造解析を行うとともに、膜組成と硬さの関係を明らかにする。さらに、そのトライボロジー特性については、摩擦界面における軟質金属層に着目し、各種摩擦条件と膜物性との関係を明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
研究計画の若干の変更により当該年度に実施する予定の成膜および分析の繰越が生じたため、そのための成膜装置および分析機器使用料の繰越が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の研究計画と併せて、繰越分の実験・分析費用に使用する。
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