| 研究分担者 |
野城 清 大阪大学, 総合科学研究所, 教授 (40029335)
池野 進 富山大学, 理工学研究部, 教授 (70115129)
本保 栄治 富山県工業技術センター, 評価技術課, 主任研究員 (50416137)
長柄 毅一 富山県工業技術センター, 材料技術課, 主任研究員 (60443420)
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| 研究概要 |
二元同時反応スパッタ法を採用し,TiAlN/a-Cナノコンポジット膜の作製を試み、膜の特性と微細構造との関係を調べた.
1.膜の機械的性質
(1)安定した放電が得られ、かつTiAlN相の機械的性質が最も優れるガス流量条件として、Ar=15sccm,N_2=20sccmを選び、その条件下でTiAlN相とa-C相との混合比を変えて複合膜を作製した。
(2)体積比でa-C相を約9%混合した膜では、塑性硬さにおいてTiAlN単相膜に比べ35%増の43GPaの高硬度を得た。他方、ヤング率は単相膜よりも10%以上低い値を示し、ナノコンポジット膜特有の性質を有することが分かった。
2.耐酸化性および溶融金属との界面反応
(1)a-C膜およびTiAlN/17vol%a-C膜を大気中400℃〜700℃で1時間加熱した後、室温にてナノインデンテーションを実施した。その結果、a-C膜では400℃×1時間の加熱で硬度はほとんど測定不能な程度まで低下したが、TiAlN/17vo1%a-C膜では700℃×1時間の加熱後でも約10%程度低下したにすぎなかった。
(2)TiAlN/50vol%a-C膜をマグネシウム用中子ピンに成膜し、実装テストを実施したところ、マグネシウムの溶着が起こりにくく、皮膜処理なし材の約4倍、TiAlN単相膜処理材の約2倍となる27万ショットまで使用できた。
3.膜の微細構造と複合機能膜の形成機構
(1)TiAlN/50vol%a-C膜をEELS,HR-TEM,XPSなどで微細構造を詳細に調べた結果、この膜は粒径数nm程度のTiAlN微結晶とそれを取り巻くように存在する非晶質炭素からなる、ナノコンポジット構造を有することが判明した。
(2)XRD,HR-TEM,XPSの何れの分析結果においても、炭素は非晶質相が主体であり、炭化物相はほとんど存在しないことが分かった。
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