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雰囲気制御した溶液噴霧熱プラズマCVDによる機能性セラミックス成膜の新技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 18360307
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関北海道大学

研究代表者

嶋田 志郎  北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90002310)

研究分担者 明石 孝也  北海道大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20312647)
清野 肇  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50281788)
川村 みどり  北見工業大学, 准教授 (70261401)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
17,410千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 2,310千円)
2008年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2007年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2006年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
キーワード機能性セラミックス / 雰囲気制御 / 熱プラズマ / CVD / 機能性 / セラミックス / コーティング / 耐磨耗性 / 複合膜
研究概要

現在、塩化物ガスを使用した熱CVD法でWC-Co超硬上へ様々なセラミックスコーティングが施され、工業的に切削工具として使用されている。この成膜法は、比較的高いコーティング温度(~1050℃)によるWC-Coの劣化、塩化物ガスによる環境汚染などの問題点がある。著者は、比較的安価で取り扱いが容易でしかも環境に易しいアルコキシド溶液を熱プラズマ中へ噴霧する新規なコティング法を開発し、低温(<800℃)で窒化物・炭化物・ホウ化物・酸化物の単相膜、複合膜、多層膜などを作製した。これらのコーティング膜は市販のTiNや二層膜TiN/Al_2O_3と比較しても同程度かより優れた耐摩耗性を示した。

報告書

(4件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2009 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 18件) 学会発表 (14件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Deposition and wear resistance of composite TiBC-SiC coatings on Si wafer by thermal plasma CVD2009

    • 著者名/発表者名
      Shiro Shimada, Yusuke Fuji, Hajime Kiyono, Jiro. Tsujino, Isao. Yamazaki
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Jpn. 117

      ページ: 415-420

    • NAID

      10025966864

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coatings and microstructures of monolithic TiB_2 films and double layer and composite TiCN/TiB_2 films from alkoxide solutions by thermal plasma CVD2008

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada, M. Takahashi, H. Kiyono, and J. Tsujino
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 516

      ページ: 6610-6621

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal plasma CVD of PSZ and double layered TiN/PSZ coatings by injection of alkoxides solutions with H2O2008

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada, Furuta, J. Tsujino, I. Yamazaki
    • 雑誌名

      Surface Coatings and Technology 202

      ページ: 4644-4652

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal plasma CVD of PSZ and double layered TiN / PSZ coati ngs by injection of alkoxides solutions with H2O2008

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada, T. Furuta, J. Tsujino, I. Yamazaki
    • 雑誌名

      Surface Coatings and Technology 202

      ページ: 4644-4652

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coatings and microstructures of monolithic TiB_2 films and double layer and c omposite TiCN / TiB_2 films from alkoxide solutions by thermal plasma CVD2008

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada, M. Takahashi, H. Kiyono, and J. Tsujino
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 516

      ページ: 6610-6621

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally stable Ag thin films Modified with very thin Al oxide layer2008

    • 著者名/発表者名
      M. Kawamura, Y. Inami, Y. Abe, K. Sasaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 8917-8920

    • NAID

      120005844998

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱プラズマCVD法によるTiBC, TiBN, SiNx単層膜とTiBC-SiNxとTiBN-SiNx二層膜の作製とその耐摩耗性評価2007

    • 著者名/発表者名
      藤祐輔, 嶋田志郎, 清野肇
    • 雑誌名

      粉体粉末冶金協会誌 54

      ページ: 287-293

    • NAID

      130000057992

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diamond Growth on a Si Substrate with Ceramic Interlayers2007

    • 著者名/発表者名
      Y.S. Li, C. Xiao, A. Hirose, Q. Yang, and S.Shimada
    • 雑誌名

      J. Am. Ceram. Soc. 90(5)

      ページ: 1427-1433

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deposition and wear resistance of Ti-B-N-C coatings on WC-Co cutting tools from alkoxide solutions by thermal plasma CVD2007

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada, M. Takahashi^a, J. Tsujino, I.Yamazaki, K. Tsuda
    • 雑誌名

      Surface Coatings and Technology 201

      ページ: 7194-7200

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deposition and wear resistance of Ti-B-N-C coatings on WC-Co cutting tools from alkoxide solutions by thermal plasma CVD2007

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada, M. Takahashi, J. Tsujino, I. Yamazaki, K. Tsuda
    • 雑誌名

      Surface Coatings and Technology 201

      ページ: 7194-7200

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱プラズマCVD法によるTiBC,TiBN,SiNx単層膜とTiBC-SiNxとTiBN-SiNx二層膜の作製とその耐摩耗性評価2007

    • 著者名/発表者名
      藤 祐輔, 嶋田 志郎, 清野 肇
    • 雑誌名

      粉体粉末冶金協会誌 54

      ページ: 287-293

    • NAID

      130000057992

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diamond Growth on a Si Substrate with Ceramic Interlayers2007

    • 著者名/発表者名
      Y. S. Li, C. Xiao, A. Hirose, Q. Yang, S. Shimada
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramics Society 90

      ページ: 1427-1433

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Target-Surface Compound Layers Formed by Reactive Sputtering of Si Target in Ar + O2 and Ar + N2 Mixed Gases2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Abe, T. Takisawa, M. kawamura, K. Sasaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys 46

      ページ: 6778-67821

    • NAID

      120005845001

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of the agglomeration behavior of Ag(Al)films and Ag(Au)films2007

    • 著者名/発表者名
      K. Sugawara, M. Kawamura, Y. Abe and K. Sasaki
    • 雑誌名

      Microelectronic Engineering 84

      ページ: 2478-2480

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Al_2O_<3->SiO_2 films by Ar/O_2 plasma-enhanced CVD from alkoxide precursors2006

    • 著者名/発表者名
      Y.S. Li, S. Shimada, A. Hirose
    • 雑誌名

      Chemical Va por Deposition 12(5)

      ページ: 255-258

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Ti-Al-Si-N nanocomposite films using liquid injection PECVD from alkoxide precursors2006

    • 著者名/発表者名
      Y.S. Li, S. Shimada, H. Kiyono and A. Hirose
    • 雑誌名

      Acta Materialia 54(8)

      ページ: 2041-2048

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystalline SiC/amorphous SiNx graded films prepared by plasma-enhanced CVD from HMDS precursor2006

    • 著者名/発表者名
      Y.S. Li, H. Kiyono, S. Shimada, X. Lu. A.Hirose
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials 15(10)

      ページ: 1727-1731

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and anti-corrosion behavior of SiC and SiNx films produced by liquid injection PECVD2006

    • 著者名/発表者名
      Y.S. Li and S. Shimada
    • 雑誌名

      Surface Coatings and Technology 201

      ページ: 160-1165

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and anti-corrosion behavior of SiC and SiNx films produced by liquid injection PECVD2006

    • 著者名/発表者名
      Y.S.Li, S.Shimada
    • 雑誌名

      Surface Coatings and Technology 201

      ページ: 1160-1165

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical and filed emission of CGed Si(C,N) films synthesized by PECVD from HMDS precursor2006

    • 著者名/発表者名
      Y.S.Li, H.Kiyono, S.Shimada, X.Lu, A.Hirose
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials 15

      ページ: 1727-1731

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Ti-Al-Si-N nanocomposite films using liquid injection PECVD from alkoxide precursors2006

    • 著者名/発表者名
      Y Y.S.Li, H.Kiyono, S.Shimada, A.Hirose
    • 雑誌名

      Acta Materialia 54

      ページ: 2041-2048

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Al_2O_3-SiO_2 Films by Ar/O_2 Plasma-Enhanced CVD from Alkoxide Precursors2006

    • 著者名/発表者名
      Y Y.S.Li, S.Shimada, A.Hirose
    • 雑誌名

      Chemical Vapor Deposition 12

      ページ: 255-258

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of the Ar-N2 Sputtering Gas Mixture on the Preferential Orientation of Sputtered Ru Films2006

    • 著者名/発表者名
      M.Kawamura, K.Yagi, Y.Abe, K.Sasaki
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 494

      ページ: 240-243

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Sputter-deposition of Ag films in a nitrogen discharge2006

    • 著者名/発表者名
      M.Kawamura, Y.Abe, K.Sasaki
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 515

      ページ: 540-542

    • NAID

      120003056854

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 熱プラズマCVDによるセラミックスコーティング膜の作製と耐磨耗性2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田志郎
    • 学会等名
      PSS-2009/SRR-26
    • 発表場所
      名古屋大学, 名古屋
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 雰囲気制御熱プラズマCVDを用いたTiN-PSZ二層膜コーティングと耐磨耗特性2009

    • 著者名/発表者名
      坂本尭則, 嶋田志郎, 清野肇, 辻野二朗・山崎勲
    • 学会等名
      第47回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      大阪国際会議場, 大阪
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 熱プラズマCVD法で作製したTiN-AlN複合膜の酸化挙動2008

    • 著者名/発表者名
      寺尾祐信、嶋田志郎、辻野二朗、山崎勲
    • 学会等名
      北海道支部2008年夏季研究発表会
    • 発表場所
      北見工業大、北見
    • 年月日
      2008-07-19
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Direct Synthesis of Adherent and Oriented Diamond Nanostructures on Steels2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Li, S. Shimada, A. Hirose
    • 学会等名
      IUMRS
    • 発表場所
      Nagoya International Conf. Hall, Nagoya
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Deposition and wear resistance of TiBCN-based Coatings from alkoxide solutions by thermal plasma CVD2008

    • 著者名/発表者名
      Shiro Shimada
    • 学会等名
      ASPT08
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Oxidation of Composite TiN-AlN Films Prepared by Thermal PlasmaCVD2008

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada and Y. Terao
    • 学会等名
      IUMRS
    • 発表場所
      Nagoya International Conf. Hall, Nagoya
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 水蒸気制御下での熱プラズマCVDによるアルコキシド溶液からのTiN-PSZ二層膜コーティングの微構造観察2008

    • 著者名/発表者名
      坂本尭則、嶋田志郎、清野肇、辻野二朗、山崎勲
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成20年度秋季大会
    • 発表場所
      九州大学, 福岡
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Oxidation of TiN-AlN thin films coated from alkoxide solutions by thermal plasma CVD2008

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada, Y. Terao, J. Tsujino, I. Yamazaki
    • 学会等名
      7^<th> International Conference on the Microscopy of Oxidation
    • 発表場所
      University of Chester, UK
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 熱プラズマCVD法によるアルコキシド溶液からのTiN基窒化物の複合膜および2層膜のコーティングと耐摩耗性2007

    • 著者名/発表者名
      嶋田志郎
    • 学会等名
      第45回CVD研究会
    • 発表場所
      ホテルサザンビレッジ
    • 年月日
      2007-08-20
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 窒化物材料の新規プロセス開発-ナノ粒子、薄膜、単晶について-2007

    • 著者名/発表者名
      嶋田志郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2007年年会
    • 発表場所
      武蔵工業大学、東京
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 水蒸気制御下での熱プラズマCVDによるアルコキシド溶液からのTiN-PSZ二層膜コーティングと耐磨耗性評価2007

    • 著者名/発表者名
      坂本尭則、嶋田志郎、清野肇、辻野二朗、山崎勲
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成19年度秋季大会
    • 発表場所
      京都繊維大、京都
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Deposition of Ti-B-C-N on WC-Co Alloy from Alkoxide Solutions by Thermal Plasma CVD2007

    • 著者名/発表者名
      J. Tsujino, K. Tsuda, I. Yamazaki, S. Shimada
    • 学会等名
      10^<th> ECerS Conf.
    • 発表場所
      Goller Verlag, Barden-Barden Germany
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Coatings and microstructure of Ti-B-N-C films from alkoxide solutions by thermal plasma CVD2007

    • 著者名/発表者名
      S. Shimada and M. Takahashi
    • 学会等名
      The 20^<th> Symposium on Plasma Science for Materials
    • 発表場所
      Nagoya University,Nagoya
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 熱プラズマCVD 法によるTiB_2-SiNx二層膜の作製とその耐摩耗性評価2006

    • 著者名/発表者名
      藤祐輔, 嶋田志郎, 清野肇
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [図書] Deposition and Properties of nano/micro monolithic, composite, and double-layer nitrides, borides, and carbides films coatings from alkoxide solutions by thermal plasma CVD(in press)

    • 著者名/発表者名
      Shiro Shimada
    • 出版者
      Nanocoatings : Processes, Properties and Applications, Nova Science Publishers, Inc. U.S.A
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://kotai.4-mc.eng.hokudai.ac.jp/kotai/engindex.html

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [産業財産権] ジルコニア膜の成膜法、硬質合金切削用工具の被覆方法及び硬質合金切削用工具2006

    • 発明者名
      嶋田志郎、辻野二朗、山崎勲、津田圭一
    • 産業財産権番号
      2006-193897
    • 出願年月日
      2006-07-14
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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