| 研究課題/領域番号 |
10555253
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 福井工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
安丸 尚樹 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90158006)
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| 研究分担者 |
太田 泰雄 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10042988)
伊部 壽夫 県工技センター, 新素材開発部, 主任研究員
沖村 邦雄 東海大学, 工学部電子工学科, 助教授 (00194473)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2000年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1999年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1998年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
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| キーワード | プラズマ処理 / 窒化 / セラミックコーティング / 表面改質 / 窒化クロム / クロム・ニッケル / 摩耗 / 表面処理 / 複合処理 |
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| 研究概要 |
本研究では、Cr-Ni-N系硬質膜の薄膜から厚膜(3〜34μm)までの特性をNi含有量を変化させて詳細に測定し、耐環境性(摩擦・摩耗・耐食性)に与えるNi元素の影響を明らかにし、最適なNi含有量を求めることを目標にした。さらに、表面粗さの低減を目的に、AIP蒸発源を従来型(ノーマルカソード)の他に磁場誘導型蒸発源(スーパーカソード)も用いて成膜し、スーパーカソードによる高品質な膜の性質も明らかにした。基板としては、主に鉄合金を対象とし、前処理として基本的にプラズマ窒化を行い、窒化との複合化処理の効果を含めて検討した。その結果、耐摩耗性に関しては、CrN膜の複合処理材が10μmの厚さまでは優れた耐摩耗性を示したが、それ以上の厚膜では摩耗量が増加した。一方、Niを約11at%と少量含むCr3NiN膜の複合処理材が、厚膜時まで最も優れた耐摩耗性を維持することを見出した。また、これ以上Ni含有量を増加すると耐摩耗性が低下する傾向になった。摩擦特性に関しては、スーパーカソードの膜は表面粗さが小さくなり、摩擦係数も小さくなった。特にNiを約11at%と少量含むCr3NiN膜の摩擦係数が、0.33と最も小さくなった。さらに、耐食性に関しては、活性化電流密度比の比較から、CrNとCr3NiN膜が最も環境遮断性に優れていた。次に、より耐環境性の向上を目指して、Cr3NiN膜上にDLC(ダイヤモンド状炭素)膜を被覆する複合膜の基礎的検討を開始した。その結果、複合膜は表面粗さは大きいものの、DLCと同様な非常に優れた摺動特性を示し、DLC単独膜で問題となっていた脆さが低減し、Cr3NiN膜と同様な高靭性タイプの摩耗特性を示した。
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