| 研究課題/領域番号 |
03555033
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械要素
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
兼田 もと宏 (兼田 禎宏) 九州工業大学, 工学部, 教授 (90039123)
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| 研究分担者 |
米田 理史 通商産業省工業技術院, 四国工業技術試験所, 室長
勝村 宗英 通商産業省工業技術院, 四国工業技術試験所, 首席研究官
西川 宏志 九州工業大学, 工学部, 助手 (40208161)
松田 健次 九州工業大学, 工学部, 助教授 (40229480)
米田 理央 通商産業省工業技術院, 四国工業技術試験所, 室長
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1992
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| 研究課題ステータス |
完了 (1992年度)
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| 配分額 *注記 |
6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
1992年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
1991年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
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| キーワード | トライボロジ / 耐摩耗性 / 耐熱衝撃性 / 表面改質 / 傾斜機能膜 / レーザ溶射 / チタン / 窒化チタン / レーザー溶射 / 傾斜亀能膜 / レ-ザ溶射 |
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| 研究概要 |
ガス-ワイヤ同軸方式のレーザ溶射法を用いて、チタンワイヤとアシストガスとの反応を利用した、チタン-窒化チタン系機能傾斜皮膜をアルミニウムあるいは軟鋼基材上に創出することに成功した。すなわち、基材上に、アルゴンガス濃度100%で皮膜を形成した後、段階的に窒素ガス濃度を増加させながら皮膜を積層した場合には、表層に近づくにつれ硬度が上昇し、線膨張係数は次第に減少する組成傾斜皮膜(Ti-TiN皮膜)を創出でき、逆に、基材上に窒素ガス濃度100%で皮膜を形成した後、段階的に窒素ガス濃度を減少させながら皮膜を積層した場合には、表層に近づくにつれ硬度が低下し、線膨張係数は次第に増加する組成傾斜皮膜(TiN-Ti皮膜)を創出できる。作製された傾斜皮膜は、次のような特徴を持つ。
(1)多層皮膜になるほど耐熱衝撃性が向上する。例えば、単層皮膜または2層傾斜皮膜よりも5層傾斜皮膜の方が耐熱衝撃性は高い。(2)耐摩耗性が高い。単層窒化チタン皮膜であっても、皮膜厚さが厚ければ、基材の影響を受けず耐摩耗材として使用可能である。(3)耐摩耗性は、皮膜の積層順序(Ti-TiN皮膜あるいはTiN-Ti皮膜)や傾斜の程度には影響を受けず、摺動部の硬度に大きく依存する。表層硬度が高いほど耐摩耗性は高い。(4)基材に接する皮膜が、窒化チタンである場合の方がチタンである場合よりも摩擦による剥離強度は高い。また、界面剥離強度は膜厚の増加とともに増加する。
すなわち、表層に一定厚さ以上のTiN皮膜、下層に耐熱衝撃特性を考慮した組成傾斜皮膜を形成し、かつ、基材界面にチタン濃度の高い窒化チタン層を形成させた窒化チタン系組成傾斜皮膜は、耐摩耗並びに耐熱衝撃特性の両面に優れた材料として使用可能である。
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