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液状分子吸着による硬度低減効果を利用したセラミックス表面せん断加工の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 16560111
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

加納 誠介  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (50356812)

研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2004年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード炭化タングステン / 液状分子 / スクラッチ試験 / 機械加工 / レーザー照射 / 単純切削試験 / 潤滑 / WC-Co / ケモメカニカル効果 / レーザークリーニング / 液状分子吸着 / 硬度低減 / セラミックス / 模擬加工
研究概要

コバルト含有タングステンカーバイド(以下、WC-Co)の高精度形状加工のための基礎的研究として、ケモメカニカル効果を利用した加工模擬実験と表面状態計測を行い、その有効性を調べた。ケモメカニカル効果を発現させるためには表面の汚染がない状態で特定の加工液を表面吸着させる必要があるため、まず、表面を浄化する技術としてレーザー照射による方法を調べた。その結果、この方法(レーザークリーニング法)により、表面に吸着している油などを除去しつつ内部に分散しているコバルトが表面近傍に僅かに局在化し、硬さが低下することを明らかにした。
この結果を受け、特定の加工液中でレーザークリーニングを行う方法を提案し、スクラッチ試験により加工性の評価を行うとともに、表面の顕微鏡観察や赤外吸収分光法による表面状態の評価を行った。加工液には切削加工に用いられるアルコール系液状高分子としてウンデカノール、同じくエステル系としてパルミチン酸ブチルおよびノナン酸メチル、また、比較のため市販の加工液(B905)を用いた。
スクラッチ試験では、ロックウエル圧子を用いるが潤滑の効果が大きく加工状態の比較が困難であった。このため、ビッカース圧子を用いて模擬加工試験を行った。液中レーザークリーニング法による表面浄化であるが、ウンデカノール及びパルミチン酸ブチルでは、液中レーザークリーニング法により大幅に濡れ性が向上することがわかった。これは、赤外吸収分光法による表面状態測定の結果から、表面への直接吸着や配向吸着による効果であると推定された。ビッカース圧子を用いて模擬加工試験の結果、特にパルミチン酸ブチルでは、処理をしなかった場合と比べ加工痕上にクラックなどの発生が少なく、良好な加工が可能であることが示唆された。
今後は、ビッカース圧子の方向や種類を替え、加工性の比較など行い実加工への展開を検討する。

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Surface softening and hardening do WC-Co using pulsed laser irradiation

    • 著者名/発表者名
      加納誠介, 井上尚志
    • 雑誌名

      Surface and Coatings Technology (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface softening and hardening of WC-Co using pulsed laser irradiation

    • 著者名/発表者名
      S.Kano, T.Inoue
    • 雑誌名

      Surface and Coatings Technology (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface softening and hardening of WC-Co using pulsed laser irradiation

    • 著者名/発表者名
      加納 誠介
    • 雑誌名

      Surface & Coatings Technology (印刷中)(Web公開中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] レーザ照射によるコバルト含有炭化タングステン表面処理方法2004

    • 発明者名
      加納誠介, 井上尚志
    • 権利者名
      産業技術総合研究所理事長
    • 産業財産権番号
      2004-116259
    • 出願年月日
      2004
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] レーザー照射によるコバルト含有炭化タングステン表面処理方法2004

    • 発明者名
      加納, 井上
    • 権利者名
      加納, 井上
    • 産業財産権番号
      2004-116259
    • 出願年月日
      2004-04-09
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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