| 研究課題/領域番号 |
09450288
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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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| 研究分野 |
化学工学一般
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
諸岡 成治 九州大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60011079)
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| 研究分担者 |
坪田 敏樹 九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10304750)
草壁 克己 九州大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30153274)
北條 純一 九州大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20038079)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| キーワード | ダイヤモンド薄膜 / 気相合成法 / 熱フィラメント / ドリル / 切削 / メタン / 超音波 / 核発生 |
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| 研究概要 |
セラミックスなどの難切削性材料の微細加工を目的として、ダイヤモンド被覆マイクロドリルを創製の研究を行った。この研究により複雑形状の基板上に結晶形態ならびに表面形状の制御されたダイヤモンド被膜を均一に被覆する技術を開発できた。基材としては直径90μmでWC-12%焼結体性のマイクロドリルを用いた。ダイヤモンドの合成はCH_4-H_2系の熱フィラメントCVD法により行った。基材とフィラメント間の距離は5mmとし、マイクロドリルは合成中10rpmの速度で回転させた。WC-Co基材表面のCoがダイヤモンドの析出を阻害することが明らかになったので、硝酸中で30分浸漬した。基材に硝酸処理を施すと表面に径200〜300nmのピットが多数生成した。硝酸処理をしただけの基材ではダイヤモンドは析出しなかった。そこで、核発生密度を高めるためにナノダイヤモンド粉末(平均粒径5〜10nm)を分散させた溶液中で20minの超音波処理を行い、ダイヤモンドを被覆を行うと連続膜を得ることができた。厚さ1mm程度の被膜をドリル表面に均一に被覆するために、合成条件の最適化を試みた。その結果、ダイヤモンド合成は条件を変えて2段階で行うことが有効であり、ダイヤモンドの初期析出段階では、メタン濃度6%、析出温度700℃で3分間合成し、第2段階ではメタン濃度を1%に下げて10分間析出させると、膜厚が750nmで均一な膜が生成できた。作製したマイクロドリルについて厚さ0.5mmのマシナブルセラミックスを被削剤として穿孔試験を行った。その結果、被覆をしていないドリルは10穴で破断したのに対して、ダイヤモンド被覆ドリルは74穴穿孔できた。
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