新規熱プラズマCVD法による優れた耐磨耗性セラミックスコーティングと微構造

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560737
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 芝浦工業大学 (2011); 北海道大学 (2009-2010)
• 研究代表者: 清野 肇 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (50281788)
• 研究分担者: 嶋田 志郎 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90002310)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 熱プラズマCVD / 薄膜 / 耐摩耗性 / アルコキシド溶液 / 超硬合金 / 微細構造 / 複合膜 / 二層膜

研究概要

熱プラズマCVD法によってWc-Co切削工具に窒化チタン(TiN)膜と部分安定化ジルコニア(PSZ)を二層コーティングした切削工具を作製し耐磨耗特性と膜の微細構造の関係を明らかにすることを目的に研究を行った.水蒸気を酸化剤として用いる手法で, TiN/PSZ二層膜の作製が可能になった.水蒸気の導入を段階的に増やした手法(段階噴霧)にすることで,耐摩耗性を向上させることが出来た.断面の微細構造観察から,切削性能の向上にはTiN/PSZ界面の密着性向上が特に重要であると考えられた.

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of Si_3N_4-based composite containing needle-like TiN synthesized using NH_3 nitridation of TiO_2 nanofiber (2012)
  • 著者名/発表者名: Hajime Kiyono, Yuho Miyake, Yusuke Nihei, Tomoki Tumura and Shiro Shimada
  • 雑誌名: Journal of the European Ceramic Society 巻: 32(7) ページ: 1413-1417
  • DOI: doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2011.04.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of needle-like titanium oxynitride particles through nitridation of hydrated titanates (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Kiyono, Tomoki Tsumura, Tateki Kiyo, Masahiro Toyoda, Shiro Shimada
  • 雑誌名: Ceramics International 巻: 37(6) ページ: 1813-1817
  • DOI: doi:10.1016/j.ceramint.2011.03.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] High field O-17 NMR study of defects in doped zirconia and ceria (2011)
  • 著者名/発表者名: Mariko Ando, Itaru Oikawa, Yasuto Noda, Shinobu Ohki, Masataka Tansho, Tadashi Shimizu, Hajime Kiyono, Hideki Maekawa
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 192(1) ページ: 576-579
  • DOI: doi:10.1016/j.ssi.2010.04.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defects in scandium doped barium zirconate studied by Sc-45 NMR (2011)
  • 著者名/発表者名: Itaru Oikawa, Mariko Ando, Yasuto Noda, Koji Amezawa, Hajime Kiyono, Tadashi Shimizu, Masataka Tansho and Hideki Maekawa
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 192(1) ページ: 83-87
  • DOI: doi:10.1016/j.ssi.2010.04.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water vapor-controlled thermal plasma chemical vapor deposition of double-layered TiN/PSZ coatings on Si and WC-Co substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: Takanori Sakamoto, Shiro Shimada, Hajime Kiyono, Jiro Tsujino, Isao Yamazaki
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering 巻: 172(2) ページ: 201-206
  • DOI: doi:10.1016/j.mseb.2010.05.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermogravimetric analysis and microstructural observations on the formation of GaN from the reaction between Ga_2O_3 and NH_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: Hajime Kiyono, Toshiki Sakai, Mari Takahashi, Shiro Shimada
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 312(19) ページ: 2823-2827
  • DOI: doi:10.1016/j.jcrysgro.2010.06.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid-phase oxidation joining of Yttria-Stabilized Zirconia via Al/Fe-Cr alloy interlayers (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Akashi, T. Shimura, H. Kiyono
  • 雑誌名: ECS Transaction 巻: 25(25) ページ: 147
  • URL: http://dx.doi.org/10.1149/1.3315804
• [雑誌論文] Influence of rare earth additives and boron component on electrical conductivity of sodium rare earth borate glasses (2010)
  • 著者名/発表者名: Susumu Nakayama, Takamitsu Watanabe, Taro Asahi, Hajime Kiyono, Yan Lin Aung, Masatomi Sakamoto
  • 雑誌名: Ceramics International 巻: 36(8) ページ: 2323-2327
  • DOI: doi:10.1016/j.ceramint.2010.07.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resistance to Active Oxidation of Sol-Gel HfO_2 Coated SiC Polycrysta (2009)
  • 著者名/発表者名: Takaya Akashi, Miho Kasajima, and Hajime Kiyono
  • 雑誌名: ECS Transaction 巻: 16(44) ページ: 185
  • URL: http://dx.doi.org/10.1149/1.3224755
• [雑誌論文] Coating and spark plasma sintering of nano-sized TiN on alumina particles of different size, shape and structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Shiro SHIMADA, Anongsack PASEUTH and Hajime KIYONO
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 117 ページ: 47-51
  • DOI: doi:10.2109/jcersj2.117.47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deposition and wear resistance of composite TiBC-SiC coatings on Si wafer by thermal plasma CVD (2009)
  • 著者名/発表者名: Shiro SHIMADA, Yusuke FUJI, Hajime KIYONO, Jiro TSUJINO and Isao YAMAZAKI
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 117 ページ: 415-420
  • DOI: doi:10.2109/jcersj2.117.415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ambient Gas and Temperature on Crystallization of Boron Nitride Spheres Prepared by Vapor Phase Pyrolysis of Ammonia Borane (2009)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y. T., Yamamoto, Y., Kiyono, H., Shimada, S.
  • 雑誌名: J. Am. Ceram. Soc. 巻: 92(4) ページ: 787-792
  • DOI: DOI:10.1111/j.1551-2916.2009.02941.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ammonia-treated Titania as an Anode Material of Lithium-ion Battery with High-rate Capability (2009)
  • 著者名/発表者名: Osamu Tanaike, Hajime Kiyono, Shiro Shimada, Masahiro Toyoda, and Tomoki Tsumura
  • 雑誌名: ECS Transaction 巻: 16(29) ページ: 151
  • URL: http://dx.doi.org/10.1149/1.3115317
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and corrosion of mullite thin film on s-sialon ceramics (2009)
  • 著者名/発表者名: Noritake, Y., Kiyono, H., Shimada, S.
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 403 ページ: 135-138
  • DOI: DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.403.135
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ synthesis and mechanical properties of TiN-Si_2N_2O-Si_3N_4 composites (2009)
  • 著者名/発表者名: Kiyono, H., Shimada, S.
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 403 ページ: 227-230
  • DOI: DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.403.227
  • 査読あり
• [学会発表] アパタイト型ランタンケイ酸塩における酸素-17NMR測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 清野肇・松田悠弥・島田敏宏・安東真理子・及川格・前川英己・後藤敦・清水禎・Pierre Florian・Dominique Massiot・中山享
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Si_3N_4系セラミックスと電解質融液の濡れ性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田悠弥・勝山陽介・清野肇・島田敏宏
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 多孔質セラミックスを用いた電気化学プロセスによるCO_2濃縮の実験的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 勝山陽介, 清野肇, 島田敏宏
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] 酸化ガリウムのアンモニア窒化による窒化ガリウムナノ粒子とミリサイズ単結晶の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井利基, 清野肇, 島田敏宏, 嶋田志郎
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] 針状窒化チタン-窒化ケイ素複合体の作製と窒化ケイ素相のα-β転移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三宅悠帆, 清野肇, 島田敏宏, 嶋田志郎
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] 水素製造のためのNi系触媒を担持した中空BN球の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大橋利正, 清野肇, 嶋田志郎, 島田敏宏
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] グラファイトへの水素付加およびグラファンの大量合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 道見雄哉, 寺澤知潮, 大伴真名歩, 清野肇, 島田敏宏
  • 学会等名: 第37回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 姫路市民会館
  • 年月日: 20101201-03
• [学会発表] 固体原料CVD法による酸化亜鉛ナノロッドと金ナノ粒子触媒効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮本佐和子, 長谷川哲也, 酒井利基, 清野肇, 高橋博之, 米澤徹, 島田敏宏
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 20100914-17
• [学会発表] NH_3雰囲気熱重量測定と微細構造観察によるβ-Ga_2O_3からGaNへの窒化における反応機構の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清野肇, 酒井利基, 嶋田志郎
  • 学会等名: 熱測定討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-09-30