Feasibility study of tribological coating on bearing for small flywheel battery

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26630112
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 滝川 浩史 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90226952)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: トライボマテリアル / ダイヤモンドライクカーボン膜 / フィルタードアーク蒸着 / 積層化 / 軸受け / フライホール / 耐摩耗性 / 相手材攻撃性

Outline of Annual Research Achievements

蓄電デバイスとして回転エネルギーで蓄積するフライホイールバッテリも考案されている。本研究では、家庭用やスマートグリッド用小型フライホイールバッテリの実現に向け、主要部品の一つである軸受に関し、超低摩擦摺動膜であるテトラヘドラルアモルファスカーボン（以下、ta-C）膜を用いたスーパートライボ軸受けの利用可能性を探ることを目的とした。
これまでの研究では，母材/硬質中間層/ta-C膜の3層構造による耐摩耗特性の向上に加え，表面膜をta-C膜からta-C:H膜とすることで，摩擦・摩耗時の相手材攻撃性の緩和を確認した。表面層となる薄膜には，その用途に応じた膜質を選択し用いることが求められる。本年度では，軟質アモルファスカーボン膜からta-C膜までを同一装置により作り分ける方法を確立し，多用途なスーパートライボ軸受け実現に向けたコーティング薄膜の選択肢拡大を図った。さらに，高い耐摩耗性を持ちながら相手材攻撃性を緩和した高機能多層ta-Cコーティング膜を実現した。軸受表面として適したトライボ特性は，表面コーティング膜特性のみでなく，軸受相手材との相互作用によって多様に変化する。本年度の研究により、スーパートライボ軸受けの実現に近づく，ta-Cを含めた多様な摩擦摺動膜の作製方法を確立した。本研究成果は，好適な表面薄膜コーティングにより，軸受トライボ特性が向上する可能性があることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Dry machining of metal using an engraving cutter coated with a droplet-free ta-C film prepared via a T-shape filtered arc deposition (2016)
  • Author(s): Y. Fujii, T. Imai, Y. Miyamoto, N. Ueda, M. Hosoo, T. Harigai, Y. Suda, H. Takikawa, H. Tanoue, M. Kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, N. Tsuji, S. Kanekoe
  • Journal Title: Surface & Coatings Technology Volume: 307 Pages: pp.1029-1033
  • DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.07.037
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 水素フリーおよび水素化DLC膜の形成と膜質分析 (2017)
  • Author(s): 針谷達， 今井貴大， 飯島佑史， 須田善行， 滝川浩史， 神谷雅男， 金子智， 國次真輔， 新部正人， 神田一浩
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2017-03-14 – 2017-03-17
• [Presentation] 導電性ハードコーティングに向けたDLCおよび窒化DLC膜の積層 (2017)
  • Author(s): 飯島佑史， 今井貴大， 磯野凌， 針谷達， 須田善行， 滝川浩史， 神谷雅男， 金子智， 國次真輔
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2017-03-14 – 2017-03-17
• [Presentation] フィルタードパルスアーク蒸着法を用いたタングステンカーバイド膜の作製と分析 (2017)
  • Author(s): 磯野凌， 針谷達， 飯島佑史， 出貝敏， 須田善行， 滝川浩史
  • Organizer: 第135回表面技術協会講演大会
  • Place of Presentation: 東洋大学 川越キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-09 – 2017-03-10
• [Presentation] Fabrication of Nitrogen-Containing DLC Film by Fliltered Arc Deposition (2017)
  • Author(s): Y. Iijima, T. Imai, R. Isono, T. Harigai, Y. Suda, H. Takikawa, M. Kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, N. Tsuji, S. Kaneko, S. Kunitsugu, H. Habuchi, S. Kiyohara, M. Ito, S. Yick, A. Bendavid. P. Martin
  • Organizer: ISPlasma2017
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2017-03-01 – 2017-03-05
• [Presentation] フィルタードパルスアーク蒸着法を用いたDLC 膜の作製と分析 (2016)
  • Author(s): 磯野凌, 針谷達, 飯島佑史, 今井貴大, 山野将史, 須田善行, 滝川浩史, 羽渕仁恵
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] PVD-CVD ハイブリッドプロセスによる窒素含有DLC 膜の形成 (2016)
  • Author(s): 飯島佑史, 今井貴大, 磯野凌, 針谷達, 須田善行, 滝川浩史, 神谷雅男, 瀧真, 長谷川祐史, 辻信広, 金子智, 國次真輔, サムイック, アヴィベンデイビッド, フィルマーティン,羽渕仁恵
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] フィルタードパルスアーク蒸着装置の放電特性とDLC 膜の形成 (2016)
  • Author(s): 磯野凌，針谷達，今井貴大，山野将史，須田善行，滝川浩史，羽渕仁恵
  • Organizer: 平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 豊田工業高等専門学校
  • Year and Date: 2016-09-12 – 2016-09-13
• [Presentation] T-FAD を用いたDLC:H 膜のPVD-CVD ハイブリッド成膜 (2016)
  • Author(s): 今井貴大，飯島佑史，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，吉田健太郎，國次真輔，川口雅弘，清原修二，四戸汐里，寒河江祐介，伊藤未希雄，山田健
  • Organizer: 平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 豊田工業高等専門学校
  • Year and Date: 2016-09-12 – 2016-09-13
• [Presentation] T-FAD を用いた窒素含有DLC 膜の作製 (2016)
  • Author(s): 飯島佑史，今井貴大，磯野凌，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，國次真輔，川口雅弘，羽渕仁恵，清原修二，伊藤未希雄，サムイック，アヴィベンデイビッド，フィルマーチン
  • Organizer: 平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 豊田工業高等専門学校
  • Year and Date: 2016-09-12 – 2016-09-13
• [Presentation] 炭素/ 水素比の異なる雰囲気ガスを導入したT-FAD によるta-C:H およびa-C:H の形成 (2016)
  • Author(s): 今井貴大，飯島佑史，針谷達，須田善行，滝川浩史，神谷雅男，瀧真，長谷川祐史，辻信広，金子智，吉田健太郎，國次真輔，川口雅弘，清原修二，四戸汐里，寒河江祐介，伊藤未希雄，山田健二
  • Organizer: 表面技術協会（第134回講演大会）
  • Place of Presentation: 東北大学、川内北キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-01 – 2016-09-02
• [Presentation] Ｔ字状磁気フィルタ型真空アーク蒸着装置および高品位ＤＬＣ膜の開発 (2016)
  • Author(s): 滝川浩史
  • Organizer: トライボロジー会議2016 春 東京
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • Year and Date: 2016-05-23 – 2016-05-25
  • Invited
• [Book] プラズマ・核融合学会誌 (2016)
  • Author(s): 滝川浩史
  • Total Pages: 6
  • Publisher: フィルタードアーク蒸着装置によりDLCを創る
• [Remarks] プラズマエネルギーシステム研究室
  • URL: http://www.pes.ee.tut.ac.jp/