2015 Fiscal Year Research-status Report
宇宙航空部品の軽量化のためのプラズマ溶射によるプラスチックの表面高機能化
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26420812
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小林 明 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (70110773)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 康高 足利工業大学, 工学部, 教授 (60306107)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ溶射 / 軽量化 / プラスチック / 金属コーティング / 航空宇宙工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガストンネル型プラズマ溶射によりプラスチックに金属膜などをコーティングし、プラスチック表面の複合化による航空宇宙部品への適用に関する研究を行っている。
本年度はまず、プラスチック樹脂への金属粉末溶射について、出力２ｋＷ（50A, 40V）までの小型のガストンネル型プラズマ溶射装置を開発した。この場合、作動流量、出力、溶射時間、溶射距離などを変化させ、金属粉末として銅を用いてSUS表面に溶射してその溶融特性を明らかにした。金属粉末としては、銅粉末に加えて融点の低い金属である錫（Sn）の粉末を使用し、50ミクロン程度の薄膜を作製した。Sn皮膜のマイクロ構造を調べるためSEMの表面写真とXRDによる成分分析を行った。その結果、若干のSnの酸化が確認された。この酸化の少ない金属Sn膜についてはリチウムイオン電池へ応用が考えられている。
また、より融点の高い金属・セラミック複合粉末溶射については、複合機能膜の高機能化のため、ガストンネル型プラズマ溶射装置の出力を３ｋＷまで上げることができるよう装置の改良を行い、水冷電極を設計・製作した。これにより、耐熱性、耐食性などに優れた機能をもつ金属・セラミックス複合プラスチック材料の作製が可能となった。
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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
本年度は特に、出力２ｋＷの小型のガストンネル型プラズマ溶射装置を開発し、これを用いて、金属粉末をプラスチック樹脂表面に溶射して、性能の優れた金属－プラスチック膜が可能かどうかを調べることを目標として実験を行った。作製したSn皮膜のSEM観察とXRDによる成分分析により、酸化の少ない金属膜が得られている。
また、融点の高い金属・セラミック複合粉末溶射について、ガストンネル型プラズマ溶射装置の出力を３ｋWまで上げることができるよう、水冷電極を設計・製作した。これにより、耐熱性、耐食性などに優れた機能をもつ金属・セラミックス複合プラスチック材料を作製する準備が整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は最終年度であるが、実験を主体に研究を推進し、当初の計画通りの成果をあげる。
１．出力３ｋＷの小型のガストンネル型プラズマ溶射装置を用いて、融点の高いCu, Alの粉末を用いて酸化の少ない高性能の金属膜を作製する。また、高効率のトーチ設計により、アルミナ、ジルコニアなどの各種セラミックスとの混合粉末による複合機能膜を作製する。
２．以上の結果をもとに、プラスチック複合材料の軽量化のため、アルミナ、ジルコニアなどの各種セラミックスと金属の複合膜によるプラスチックスの高機能化の研究を進める。
３．本研究で開発した耐熱高機能を持つ表面硬化プラスチック樹脂について、宇宙航空部品の軽量化を目指した様々な部材への適用性を検討する。
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| Causes of Carryover |
前年度の未使用額に加え、本年度は小型のガストンネル型プラズマ溶射装置の設計・開発を主に行ったため、前年度同様、実験、および実験データが当初計画より少なく、そのためのアルバイト謝金など人件費が不要になったためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は最終年度であるが、引き続き小型のガストンネル型プラズマ溶射装置を用いた実験研究を行う。このため、残額は、実験消耗品費など物品費に当てるとともに、研究打ち合わせ、研究発表などの旅費予算に当てる。
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