Improvement of high temperature lubricious properties of low frictional composite films by using reaction of boron and development of machining technology with high efficiency

本研究の目的は『工具表面にコーティングしたTiB2+α-MoS2複合膜と切削加工時に供給する窒素との反応により900℃まで潤滑性を有するh-BNを生成させ，それを用いて高効率加工技術を開発すること』である．研究代表者は，MoS2含有複合膜の開発に取り組み，TiB2+α-MoS2複合膜において無潤滑下における摩擦係数0.01の超低摩擦特性の発現を可能としてきた．これは添加したMoS2による低摩擦の効果に，ホウ素の酸化反応による摩擦最表面におけるB2O3（融点470℃）の生成溶融の効果が複合化したためと考えられる．ただし，600℃以上ではホウ素が脱離消失し摩擦係数は0.8程度まで上昇したため，現状ではTiB2+α-MoS2複合膜を600℃以上の高温状態になり得る切削加工用の工具には適用できない．そこで本研究では，①超低摩擦特性発現に必須のホウ素を600℃以上で残存させる，②ホウ素の反応により低摩擦低摩耗を維持した状態で窒素を供給し，摩擦（加工）時に発生するせん断力を利用して複合膜表面に900℃まで潤滑性を有するh-BNを生成させる，③温度上昇が顕著な切削加工の高効率化（切削速度上昇・切削油供給量削減）にも対応可能なTiB2+α-MoS2複合膜コーテッド工具利用加工技術を開発する，これらを目的とする．2022年度はDCマグネトロンスパッタリング法によりTiB2+α-MoS2複合膜を創製する際に，TiB2ターゲットに対する印加電力を制御し，ホウ素含有量の異なるTiB2+αを形成した．その結果，TiB2+α-MoS2複合膜において400℃まで摩擦係数0.1以下の超低摩擦特性発現が可能となった．なお，研究の本質的な成果ではないものの，高温摩擦試験機の荷重印加機構の改良およびロードセルとその取付位置を変更し，600℃以上での摩擦特性評価の再現性を高めることが可能となった．

本研究の目的は『工具表面にコーティングしたTiB2+α-MoS2複合膜と切削加工時に供給する窒素との反応により900℃まで潤滑性を有するh-BNを生成させ，それを用いて高効率加工技術を開発すること』である．研究代表者は，MoS2含有複合膜の開発に取り組み，TiB2+α-MoS2複合膜において無潤滑下における摩擦係数0.01の超低摩擦特性の発現を可能としてきた．これは添加したMoS2による低摩擦の効果に，ホウ素の酸化反応による摩擦最表面におけるB2O3（融点470℃）の生成溶融の効果が複合化したためと考えられる．ただし，600℃以上ではホウ素が脱離消失し摩擦係数は0.8程度まで上昇したため，現状ではTiB2+α-MoS2複合膜を600℃以上の高温状態になり得る切削加工用の工具には適用できない．そこで本研究では，①超低摩擦特性発現に必須のホウ素を600℃以上で残存させる，②ホウ素の反応により低摩擦低摩耗を維持した状態で窒素を供給し，摩擦（加工）時に発生するせん断力を利用して複合膜表面に900℃まで潤滑性を有するh-BNを生成させる，③温度上昇が顕著な切削加工の高効率化（切削速度上昇・切削油供給量削減）にも対応可能なTiB2+α-MoS2複合膜コーテッド工具利用加工技術を開発する，これらを目的とする．2022年度はDCマグネトロンスパッタリング法によりTiB2+α-MoS2複合膜を創製する際に，TiB2ターゲットに対する印加電力を制御し，ホウ素含有量の異なるTiB2+αを形成した．その結果，TiB2+α-MoS2複合膜において400℃まで摩擦係数0.1以下の超低摩擦特性発現が可能となった．なお，研究の本質的な成果ではないものの，高温摩擦試験機の荷重印加機構の改良およびロードセルとその取付位置を変更し，600℃以上での摩擦特性評価の再現性を高めることが可能となった．