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低温液体中放電によるAl合金表面への傾斜構造化セラミックス皮膜の実現

研究課題

研究課題/領域番号 20K04216
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18020:加工学および生産工学関連
研究機関大同大学

研究代表者

吉田 昌史  大同大学, 工学部, 准教授 (40460612)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード窒化アルミニウム皮膜 / 放電 / 表面処理 / アルミニウム / 窒化アルミニウム / 液体窒素 / 低温 / 窒化 / 液中放電
研究開始時の研究の概要

アルミニウムは鉄鋼に比べ軟質であり,耐摩耗性に乏しい.このため,母材強度を維持したまま表面に密着性の良いセラミックスを形成する技術が求められている.本研究では,次世代自動車部品のための超軽量耐摩耗部材の実現を目指し,放電加工技術を応用した表面改質技術の開発を行う.液体窒素中で放電を発生させる表面窒化法をアルミニウムに適用し,窒化アルミニウム皮膜形成における低温液体中放電プラズマの効果を明らかにし,傾斜構造化窒化アルミニウム皮膜の作製方法を確立する.

研究成果の概要

本研究は,液体窒素中で放電を発生させる表面窒化法をアルミニウムに適用し,窒化アルミニウム皮膜形成における低温液体中放電プラズマの効果について検討した。また,生成した窒化アルミニウムの微細構造について調査し,皮膜傾斜構造化の可能性について検討した。液体窒素中放電時の基材温度を計測するとともに,窒化アルミニウムの生成に及ぼす極性の影響を明らかにした。また,生成した窒化アルミニウム微細構造を明らかにした。本法における窒素励起種を特定することには成功したが,液体温度と皮膜構造との明確な関係を見出すことはできなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

液体窒素中で放電を発生させ,アルミニウム表面に窒化アルミニウム皮膜を生成させた例は他になく,従来の成膜法であるイオン窒化よりも極めて短時間で生成できること,電極材質により皮膜の微細構造が異なることなどの新たな知見が得られた。このことは本研究の有用性を示している。これらの結果からアルミニウムのさらなる利用拡大が期待できるため本研究の社会的意義は大きいと思われる。また,液体窒素中放電での窒素活性種を特定したことは学術的意義が大きいと思われる.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] 液体窒素中放電で形成された窒化アルミニウム皮膜の構造2022

    • 著者名/発表者名
      吉田昌史,山﨑誠志
    • 雑誌名

      熱処理

      巻: 62 ページ: 207-208

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アルミニウムの表面窒化技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      吉田昌史
    • 雑誌名

      表面技術協会,ライトメタル部会会誌

      巻: 474 ページ: 9-18

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 液体窒素中放電による窒化アルミニウム皮膜の形成機構と硬さ評価2020

    • 著者名/発表者名
      吉田 昌史、岡村 貴、山崎 誠志、市來 龍大、内海 能亜
    • 雑誌名

      熱処理

      巻: 60 号: 3 ページ: 89-94

    • DOI

      10.14940/netsushori.60.89

    • NAID

      130007871383

    • ISSN
      0288-0490, 2188-4064
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 液体窒素中放電による金属の表面窒化2021

    • 著者名/発表者名
      吉田昌史
    • 学会等名
      令和3年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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