|
PVD装置により、DLC、TiN、CrN及びBC、BNの硬質薄膜を1～2μmの膜厚でステンレス基板に成膜した。次に硬質薄膜を被覆した基板をフェムト秒レーザー加工システムの精密3軸ステージに設置し、ステージのスキャン速度等を制御しながら、フェムト秒レーザーパルス(1kHz)を約350μmのスポットで平面(15mm×15mm)上に照射した。レーザーの出力(100～300mW)及びスキャン条件を変化させながら、ズームレンズ等の付属品を追加した3Dデジタルマイクロスコープを用いて迅速に加工パターンの3次元形状解析を行い、平面状にほぼ均一にナノ構造を加工する条件、トライボロジー特性制御に有効なレーザーパターニング加工の条件を明らかにした。一部の試料は、ナノ構造加工面にさらに固体潤滑膜のMoS_2を被覆した。
ナノ構造を平面状に各種条件で加工したDLC、TiN、CrN及びBC、BN薄膜に対し、一部の試料にはさらにMoS_2を被覆し、ボール・オン・ディスク型摩擦摩耗試験機で摩擦係数の変化を測定した。超硬と軸受鋼のボールを用いて0.5～10Nの荷重で測定したところ、DLCが最も摩擦係数が小さく、ボロン系の膜もかなり小さい値を示した。MoS_2の複合化被覆により特にDLCの摩擦係数がかなり低下するが、窒化物に対しては比較的効果が小さくなった。次にナノメカニカル試験装置により、ダイヤモンドチップによる1000μN程度の超微小荷重域のナノスクラッチ試験を行った。DLCが最も小さい摩擦係数を示したが、MoS_2はこの荷重域では逆に摩擦係数が増加し、優れた潤滑効果が発揮されないことなどが明らかになった。
|
