| 研究概要 |
銅板上にフォトエッチングにより異方性の度合いを変えた形状のくぼみを形成し,摩擦試験を行い,走査型電子顕微鏡観察を行って,トライボロジー的に有効な微細表面形状の幾何学的条件を明らかにした。
次にイオンビーム エッチングと塑性加工を組み合わせて材料表面に3次元的に制御した微細表面形状を形成する方法を開発した。その原理は2次元の穴パターンを有する金属箔をマスクとして被加工材の表面直上に配置する。このとき被加工材とメタルマスクの距離を数十μmから数μmの範囲で制御し一様にする。イオンビームの周りこみ効果(under-cut)とメタルマスクの穴壁の端末効果により2次元パターンの穴緑部分においては穴中央部より少くドライエッチングを受ける。穴の壁の平均勾配は被加工材とメタルマスクの距離を小さくするほど急になり,数度から85度くらいの間で制御が可能である。メタルマスクをわずかに浮かして保持する方法は,外形が円柱の治具を配置して,平面金型を円柱底面の一部にするように構成したのち,メタルマスクをその円柱底面で張出すことにより一様な等2軸引張り状態に置いて達成できた。
本方法はArイオンによるドライエッチングによっているので,基本的にはあらゆる金属,合金,セラミックスなどの硬質金型材料に対して適用可能である。深さ断面形状を制御した微細表面穴を30mm角の超硬合金平面ブロックに対して形成することができた。なお現状では2次元パターンは直径200μm,ピッチ260μmの円形穴が規則的に分布したもの(開口率約53%,厚さ100μmのSUS304箔)である。ドライエッチングニ性格上深さ方向は浅い穴ほど容易であるが,深いもしでは50μmまで深さ断面形状がよく制御されたものを作成できた。またこうして作成した金型を用いてコイニングにより反転した微細表面形状を有する板材試験片を試作できた。
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