プラズマ環境下における溶融金属の表面張力の測定

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450310
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 野城 清 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40029335)
• 研究分担者: 松本 大平 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (30294135) ; 藤井 英俊 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (00247230)
• キーワード: プラズマ / 表面張力 / アーク溶接 / 溶け込み深さ / 溶融金属

研究概要

昨年度に構築した高精度表面張力測定システムを用い、硫黄含有量の異なる18Cr-8Niステンレス鋼の表面張力におよぼす温度およびプラズマの影響について検討した。
本年度得られた結果は以下のように総括される。
1)溶融ステンレス鋼の表面張力は硫黄含有量によって異なり、硫黄は表面活性元素として作用することが明らかとなった。
2)溶融ステンレス鋼の表面張力は温度の上昇に伴って、減少の傾向を示すことが明らかになった。
3)溶融ステンレス鋼の表面張力にはプラズマ密度が10^<17>程度では影響しないことが明らかとなった。
上記の結果から以下の点が来年度解明すべき課題として挙げられることが明らかとなった。
昨年度の研究において、プラズマの存在は溶融金属の蒸発速度を加速することが明らかとなったにもかかわらず、本年度の研究ではプラズマの存在は溶融ステンレス鋼の表面張力には影響しない結果が得られた。従って、この結果の正当性を確認するためにはプラズマ密度をさらに高めた条件で、測定を行うと共に、蒸気圧が高くかつ表面張力が鉄とは大きく異なる元素を含有した二元系鉄合金の表面張力を測定する必要があること、測定精度向上のために装置の改良を行う必要があること、溶接時と同様に溶融金属が電極となるように導電性セラミックスであるジルコニアあるいはランタンクロマイト等のセラミックスを基板と用いる必要があることが明らかになった。