研究課題/領域番号 |
14350392
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研究機関 | 福井工業高等専門学校 |
研究代表者 |
安丸 尚樹 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90158006)
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研究分担者 |
加藤 寛敬 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (30311020)
宮崎 健創 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (50293957)
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キーワード | フェムト秒レーザー / アブレーション / セラミックス膜 / DLC / 固体潤滑膜 / 複合膜 / トライボロジー |
研究概要 |
(1)硬質膜と固体潤滑膜の複合化条件の確立と評価(安丸、加藤) ステンレス鋼基板に対し、アークイオンプレーティング装置を用いてCr-Ni-N系硬質膜を成膜した。また、非平衡マグネトロンスパッタリング装置を用いで、バイアス電位と雰囲気ガスを調整し、低硬度(Hv1600)〜高硬度(Hv3000)のDLC膜を成膜した。さらに、マグネトロン・スパッタリング装置を用いて、摩擦係数の極めて小さいMoS_2膜や超軟質DLC膜(Hv700)をこれら硬質膜上にできるだけ高い付着力で成膜する条件を検討した。 ボール・オン・ディスク型摩擦摩耗試験機により摩擦特性を評価した。摩擦係数(超硬ボール)に関しては、DLC系膜は0.1前後の小さい値を示すが、DLC膜上にMoS_2膜を複合させると約0.03と大幅に低下することが判明した。一方、Cr-Ni-N系膜上にMoS_2膜を被覆した場合はDLC単独とほとんど同じか増加する傾向で、効果が少ないことが判明した。 (2)フェムト秒レーザーによる硬質膜の加工技術(真空中、試料移動)の開発(宮崎、安丸) 高密度フェムト秒レーザーパルスの強度と偏光を調整した後、TiNおよびDLC薄膜表面に凸レンズを用いて垂直に集光させた。今回は特に、真空中での照射を試みた。具体的な照射条件…波長;赤外800nm、パルス幅40fs、偏光;直線偏光と円偏光、集光スポット径;約200μm、周波数10Hz,パルスエネルギー;40〜1100μJ、フルーエンス;0.1〜3.0J/cm^2、照射パルス数;1〜300パルス、試料;固定及び直線状照射、雰囲気;大気及び真空中. 照射後のTiNおよびDLC薄膜をFE-SEMで観察すると、アブレーション閾値近傍の低フルーエンスで、薄膜表面にレーザー波長の1/10〜1/5と非常に小さい周期的微細構造が形成されること、さらに、レーザーの偏光を制御することにより直線状(直線偏光)からドット状(円偏光)の構造まで変化可能で、そのサイズはレーザー波長とフルーエンスで制御可能であることを見出した。また、真空中でもフルーエンスは少し変化するが同様な傾向があることが判明した。
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