| 研究課題/領域番号 |
19H02051
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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 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
上坂 裕之 岐阜大学, 工学部, 教授 (90362318)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | PVD / 硬質薄膜 / 小ロット生産 / マグネトロンスパッタリング / HiPIMS / TiN / スパッタリング / 硬質膜 / DLC / 超高速成膜 / 一個流し |
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| 研究開始時の研究の概要 |
硬質炭素系・窒化物系コーティングは優れたしゅう動特性を持ち，機械要素のしゅう動部，工具，金型などへの適用が着実に広がってきた．しかしながらその成膜プロセスは従来，大型容器内での低速・大量（100-1000個）・非インライン処理であるため，人手のかかる工程であった．今後の生産年齢人口減少に対応した，プロセスの自動化，IoT/AI活用，省人化のためには，従来工程から小型容器内での超高速・１個流し / 小ロット・インライン成膜（＝ジャストインタイム生産）に移行するのが望ましい．そのような成膜技術革新を推進するために，本研究では「一個流し対応スパッタリングベース超高速PVD技術」の研究を行う．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，棒状基材の全周を包囲する円筒ターゲット内面に沿ったマグネトロン放電を用いて，基材外周に対するMS(Magnetron Sputtering)成膜を行った．試作した装置を，DC放電モードで駆動した場合（DCMS法）とハイパワーインパルス放電モードで駆動した場合（HiPIMS法）の比較を行った．具体的には，円筒ターゲットをTiとし窒素含有雰囲気下でTiN成膜を行った．DCMSおよびHiPIMS法において，同一のターゲット電圧（-400V）および平均電力密度（3.66 W/cm2）の放電を得た．鋼材棒（直径10 mm，長さ80 mm）の外周に製膜されたTiN膜を比較した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究はPVDコーティングの一個流し・小ロット生産への適用を目的とした．そのために必要な高速成膜化のための手段として，棒状基材の全周を包囲する円筒ターゲット内面に沿ったマグネトロン放電による，基材全周からのスパッタ成膜を考案した．このような基材包囲型MS(Magnetron Sputtering)装置による硬質膜堆積の事例はない．本研究は，基材包囲型MS(Magnetron Sputtering)装置の一個流し・小ロット生産への適用可能性と技術的課題を明らかにした．また，基材包囲型MS(Magnetron Sputtering)装置のHiPIMS駆動を学術的に明らかにした．
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