| 研究課題/領域番号 |
22K04757
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
大木 基史 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (50293204)
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| 研究分担者 |
小西 博巳 新潟大学, 自然科学系, 教授 (30705215)
齋藤 庸賀 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 研究開発本部機能化学材料技術部プロセス技術グループ, 副主任研究員 (90806001)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | WC-Ni硬質皮膜 / 形成メカニズム / 高硬度 / 耐摩耗性 / 金型長寿命化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，汎用WC-Co超硬合金を上回る表面硬度および耐摩耗性と高い耐剥離性を併せ持つWC-Ni硬質皮膜に関して，皮膜微細組織の形成メカニズムを解明すること，皮膜微細組織の最適制御手法および条件を明らかにすること，並びにこのWC-Ni硬質皮膜をプレス金型用高硬度耐摩耗性皮膜へ適用するための各種知見を取得し金型長寿命化を達成すること，を目的とする研究である．これらの研究目的自体がまだ解明が不十分な事象であり学術的独自性と創造性を有していると同時に，金型用皮膜への適用に留まらず他の幅広い産業分野においても当該皮膜の適用事例拡大が見込めることから，本研究は高い工業的価値を含んでいる．
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| 研究実績の概要 |
WC-Ni硬質皮膜の微細組織および機械的特性に及ぼす基材材質の影響について検討を行うため，4種類の異なる基材に対して無電解Ni-Pめっきおよび電気Ni-Wめっきを施工したのち，結晶化熱処理（減圧雰囲気中・加熱温度650°C-保持時間30分）およびガス浸炭処理（浸炭雰囲気中・加熱温度900°C-保持時間10分)を施した4種の試験片を作製し，それらの試験片に対する各種性状分析および機械的特性評価試験を実施した. 検討結果から，WC形成状況に及ぼす基材成分の影響について考察を行った．
また，WC-Ni硬質皮膜のTEM観察・分析を実施するにあたり，昨年度から継続して実施している「試験片切断→溶液処理による皮膜試料抽出(基材の溶解除去) →イオンミリングによる皮膜試料の薄片化」の一連の作業を既存のWC-Ni硬質皮膜を用いて実施し，薄片試料作製手順および作業条件の最適化を行った.これにより，WC-Ni硬質皮膜のTEM観察・分析用薄片試料作製手順をほぼ確立することができた.
上記の各種検討実施と並行して，昨年度検討した「既存のWC-Ni硬質皮膜より膜厚を増加させ，かつ表面硬度を向上させることが可能な皮膜施工条件」を適用したWC-Ni硬質皮膜被覆丸棒試験片の作製に着手したが，めっき施工に伴う皮膜剥離が多発し，めっき施工中に導入される皮膜内残留応力が原因と推察した．そのため，改めて「めっき施工時点での皮膜剥離を生じないめっき施工条件の検索」を実施し，年度末までにめっき剥離の発生をほぼ抑制できる目処がたった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
・WC-Ni硬質皮膜の形成メカニズム解明に向けての各種検討は概ね順調に進められており，今年度は基材材質の影響に関する知見が得られた．
・TEM観察・分析用薄片試料作製については，研究分担者との連携がうまく取れない時期があり作業効率が上げられなかった．
・連続打ち抜き試験については，「研究実績の概要」で記述したように電気Ni-Wめっき時点での皮膜剥離現象が多発したことから，めっき剥離対策へかなりの時間を費やさざるを得なくなった．
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| 今後の研究の推進方策 |
・WC-Ni硬質皮膜の形成メカニズム解明に向けての各種検討について，今年度は昨年度に引き続き基材材質の影響をより詳細に検討するとともに，新たにめっき構造の影響および結晶化熱処理条件の影響についてそれぞれ検討を進め，総合的な形成メカニズムに関する知見を得る．
・TEM観察・分析用薄片試料作製については，昨年度までにWC-Ni硬質皮膜のTEM観察・分析用薄片試料作製手順をほぼ確立することができており，今年度は様々な条件で作製したWC-Ni硬質皮膜のTEM観察・分析を実施する．
・連続打ち抜き試験については，昨年度までにめっき剥離発生をほぼ抑制できる目処がたっており，今年度は連続打ち抜き試験に最適化したWC-Ni硬質皮膜による試験を実施して金型長寿命化の効果が得られるかを検証する．
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