| 研究概要 |
耐熱性・耐食性・耐酸化性・耐磨耗性向上などの観点から行われているCVDならびにPVD(IM)コーティング膜の耐食性を中心とした耐環境性などの基本的特性を,欠陥の存在状態ならびに基材との密着性と関連づける観点から明らかにした.すなわち,セラミックコーティングの耐環境性機能の劣化過程において果たす皮膜欠陥の役割と付着力の向上による同特性の改善の可能性を明らかにすることを意図した検討を行った結果、以下の事柄が明かとなった.
1.SUS304ステンレス鋼基材上にCVDならびにイオンミキシング(IM)法により厚さ数μmのTiN薄膜を作製し,特に,蒸着速度,バイアス電圧などIM装置により成膜するに際しての最適な条件を明かにした.
2.SEM,XRD,ESCAを用いた検討から,皮膜の微細構造ならびに皮膜中に存在するピンホールなどの欠陥の存在状態の成膜手法の差異ならびに成膜条件に対する依存性を明らかにした.
3.H_2SO_4ならびにKSCNを含む水溶液中での臨界不働態化電流密度(CPCD)の測定結果から,CPCD法によりコーティング皮膜の貫通欠陥率を求めた.そして,求められた欠陥率とポテンショスタット等を用いたIN-H_2SO_4ならびに3%NaCl水溶液中における通常の分極測定より決定した孔食電位などの電気化学的な特性値(腐食抵抗性)との対応関係を示した.
4.密封型環境電気化学セルを装着した原子間力顕微鏡(AFM)を用いた液中その場観察ならびに間欠的な大気中AFM観察から,CVDならびにIM法により作製したTiN薄膜が腐食劣化して行く過程の詳細を把握し,これに対して皮膜中に存在するピンホールよりもダスト混入欠陥が関与する程度が著しいことを示した.さらに,その際に,イオンを打ち込みミキシング層を形成することによる基材との密着性の向上が皮膜劣化抵抗性の改善に対して大きな役割を果たすことを明らかにした.
これらの事柄から,CVDならびにイオンミキシング(IM)法により作製されたセラミック薄膜により付与される耐食性・耐摩耗性などの種々の機能が劣化するミクロ・ナノオーダーでの劣化過程を明らかにし,これらの特性と皮膜中に存在する欠陥の形態ならびに分布状態との相関性を明らかにした.そして,N^+Ar^+などのイオンを打ち込むことによるミキシング層の形成がこれらの挙動に大きな影響を及ぼすことを示した.
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