集束イオンビームによるダイヤモンドの表面改質を応用した精密加工用工具の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 26420070
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 富山県工業技術センター
• 研究代表者: 川堰 宣隆 富山県工業技術センター, その他部局等, 主任研究員 (30443419)
• 研究協力者: 森田 昇 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 精密加工 / ダイヤモンド工具 / 集束イオンビーム / 機能性表面 / テクスチャ / 切削加工 / レーザ加工 / 超精密切削加工 / 単結晶ダイヤモンド工具 / 熱処理 / cBN工具 / 超精密加工

研究成果の概要

本研究では，集束イオンビーム加工や熱処理等によるダイヤモンド，cBNの表面構造の改質や回復を利用して，加工単位数百nm～数μmの加工性に優れた精密加工用切削工具の開発とその応用化について検討した．ダイヤモンド工具に微細なテクスチャを作製することで，工具の摩擦が減少し，加工特性を大きく改善できることを明らかにした．この現象の加工条件，テクスチャの形状依存性について検討するとともに，ナノ多結晶ダイヤモンド工具やバインダレスcBN工具への応用化を行った．さらに高能率なテクスチャ作製法について検討した．以上の結果より，本技術によって精密切削加工における高度化が可能であることを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Nanopattering on Nano-crystalline diamond and Cubic Boron Nitride using focused ion beam and heat treatment to fabricate textured cutting tools (2016)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Kawasegi, Kazuma Ozaki, Noboru Morita, Kazuhito Nishimura, Makoto Yamaguchi, Noboru Takano
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vol. 874 ページ: 543-548
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.874.543
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development and machining performance of a textured diamond cutting tool fabricated with a focused ion beam and heat treatment (2016)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Kawasegi, Kazuma Ozaki, Noboru Morita, Kazuhito Nishimura, Makoto Yamaguchi
  • 雑誌名: Precision Engineering, 47 巻: 47 ページ: 311-320
  • DOI: 10.1016/j.precisioneng.2016.09.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Removal and characterization of focused-ion-beam-induced damaged layer on single crystal diamond surface and application to multiple depth patterning (2016)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Kawasegi, Noboru Takano, Noboru Morita, Kazuhito Nishimura and Makoto Yamaguchi
  • 雑誌名: Diamond and Related Material 巻: 70 ページ: 159-166
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2016.10.018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Single-Crystal Diamond Tools Formed Using a Focused Ion Beam: Tool Life Enhancement Via Heat Treatment (2014)
  • 著者名/発表者名: Noritaka KAWASEGI, Kazuma OZAKI, Noboru MORITA, Kazuhito NISHIMURA, Hideki SASAOKA
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 49 ページ: 14-18
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2014.07.013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 集束イオンビーム（FIB）を応用したダイヤモンド切削工具の作製とその切削加工特性（第5報）、テクスチャ形状の最適化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川島 拓実，川堰 宣隆，高野 登，森田 昇，西村 一仁, 山口 誠
  • 学会等名: 2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 矢上キャンパス
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] Nanopatterning on nano-polycrystalline diamond and cubic boron nitride using focused ion beam and heat treatment to fabricate textured cutting tools (2016)
  • 著者名/発表者名: Noritaka KAWASEGI, Kazuma OZAKI, Noboru MORITA, Kazuhito NISHIMURA, Makoto YAMAGUCHI and Noboru TAKANO
  • 学会等名: The 19th International Symposium on Advances in Abrasive Technology
  • 発表場所: Marriott Courtyard Kungsholmen, Stockholm
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] イオンビーム照射により形成された単結晶ダイヤモンド変質層の偏光顕微ラマン散乱評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近野 佑太, 山口 誠, 川堰 宣隆，神津 知己，森田 昇，西村 一仁
  • 学会等名: 2016年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 茨城大学 水戸キャンパス
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] 集束イオンビーム（FIB）を応用したダイヤモンド切削工具の作製と その切削加工特性（第4報）－各種工具材種へのテクスチャ作製－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 川堰 宣隆，尾崎 一馬，森田 昇，西村 一仁, 山口 誠，高野登
  • 学会等名: 2016年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 集束イオンビーム照射により形成された単結晶ダイヤモンド変質層の深紫外ラマン散乱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近野佑太, 山口 誠, 川堰 宣隆，神津 知己，森田 昇，西村 一仁
  • 学会等名: 2016年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 集束イオンビーム加工したダイヤモンド切削工具の表面改質とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川堰 宣隆
  • 学会等名: （公社）砥粒加工学会CBN&ダイヤモンド先進加工研究専門委員会第12回研究講演会
  • 発表場所: 埼玉大学
  • 年月日: 2015-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] 集束イオンビーム照射した単結晶ダイヤモンド工具の改質とその切削加工特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川堰 宣隆，尾崎 一馬，森田 昇，西村 一仁, 山口 誠
  • 学会等名: 2015年度砥粒加工学会学術講演会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 集束イオンビーム（FIB）を用いた単結晶ダイヤモンドのマイクロファブリケーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 一馬，川堰 宣隆，高野 登，森田 昇
  • 学会等名: 2015年度砥粒加工学会学術講演会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 集束イオンビーム加工とレーザ加工を併用した単結晶ダイヤモンドのマイクロファブリケーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 川堰 宣隆，山口 誠, 神津 知己，森田 昇，西村 一仁
  • 学会等名: 2015年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] イオンビーム照射により形成された単結晶ダイヤモンド変質層の偏光顕微ラマン散乱評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口 誠, 川堰 宣隆，神津 知己，森田 昇，西村 一仁
  • 学会等名: 2015年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] Sub-micrometer-scale patterning on single crystal diamond surface using focused ion beam and subsequent laser irradiations (2015)
  • 著者名/発表者名: Noritaka KAWASEGI, Makoto YAMAGUCHI, Tomomi KOZU, Noboru MORITA and Kazuhito NISHIMURA
  • 学会等名: European Society for Precision Engineering and Nanotechnology 15th International Conference & Exhibition
  • 発表場所: Universiteitshal (Leuven, Belgium)
  • 年月日: 2015-06-02
  • 国際学会
• [学会発表] Nanotexturing on a Single Crystalline Diamond Surface Using Focused Ion-Beam Induced Selective Etching (2015)
  • 著者名/発表者名: Noritaka KAWASEGI, Seiya KURODA, Noboru MORITA and Noboru TAKANO
  • 学会等名: IFMM’15 & IFBF’15
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2015-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] 集束イオンビーム（FIB）を応用したダイヤモンド切削工具の作製とその切削加工特性（第3報）－テクスチャ作製への応用－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 川堰 宣隆，尾崎 一馬，森田 昇，西村 一仁, 山口 誠
  • 学会等名: 015年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 東洋大学
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] 集束イオンビーム（FIB）を用いた単結晶ダイヤモンドのマイクロファブリケーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾崎一馬，川堰 宣隆，黒田 誠也，高野 登，山田 茂，森田 昇
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第52期総会・講演会
  • 発表場所: 新潟工科大学
  • 年月日: 2015-03-07
• [学会発表] 集束イオンビーム加工した単結晶ダイヤモンド工具の改質とその切削加工特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川堰 宣隆，尾崎一馬，森田 昇，笹岡 秀紀, 西村 一仁, 山口誠
  • 学会等名: 日本機械学会第10回生産加工・工作機械部門講演会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-11-15
• [学会発表] Removal of Ion Irradiation-Induced Affected Layers From Diamond Cutting Tools to Improve Machining Performance (2014)
  • 著者名/発表者名: Noritaka KAWASEGI, Kazuma OZAKI, Noboru MORITA, Kazuhito NISHIMURA, Hideki SASAOKA
  • 学会等名: The 17th International Symposium on Advances in Abrasive Technology
  • 発表場所: Courtyard by Marriott King Kamehameha's Kona Beach Hotel
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] 集束イオンビーム照射した単結晶ダイヤモンド工具の改質とその切削加工特性, 第2報: 熱処理による照射影響層の除去と加工性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川堰 宣隆，尾崎一馬，森田 昇，笹岡 秀紀, 西村 一仁
  • 学会等名: 2014年度砥粒加工学会学術講演会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2014-09-13