ヘリコンスパッタ・イオン注入複合処理によるアモルファスSiC皮膜の作成及び評価

螺旋溅射与离子注入联合处理非晶SiC薄膜的制备与评价

• 批准号: 12750076
• 负责人: 加藤 昌彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750076/
• 关键词: ヘリコンスパッタ; イオン注入; コーティング; アモルファスSiC; 摩擦・摩耗特性; 摩擦・摩耗; 界面破壊靭性値

機械構造用材料には,強度・靭性のみならず,使用部位によっては極めて優れた耐摩耗性・耐食性・耐熱性を併せ持つことが要求されるが,これら要求をバルクのみで満たすことは,コストの面からも実用的ではなく,PVD・CVD,溶射等の各種表面改質技術が注目されており,たとえば,表面をセラミックス,内部をチタンとすれば,比強度と耐摩耗性を併せ持つことができ,航空機用軸受けなどの用途が期待できる.表面に用いるセラミックスとしては耐摩耗性・比強度が優れているSiCは有望なものの一つであるが,一般に,SiCを含むセラミックスの摩擦係数は高いという欠点がある.この点を改良するためには,SiCを固体潤滑的効果が得られるアモルファス構造にすることが有効である.そこで本研究では,ヘリコンスパッタ・イオン注入法による純Ti基板への高精度なアモルファスSiCコーティング技術を確立するとともに,摩耗特性評価を行った.その結果,純SiCをターゲットとし,基板加熱せずにスパッタを行えば,アモルファスSiC薄膜が形成されることを明らかにした.この薄膜の摩擦・摩耗特性を,ピン・オン・ディスク方式摩耗試験機を用いて評価した.その結果,アモルファスSiC薄膜の摩擦係数は0.1にまで低下した.SiC皮膜のはく離強度が高いとともに,摩耗速度も非常に低いので皮膜はく離寿命が非常に長くなることを明らかにした.また,ヘリコンスパッタとイオン注入を複合処理した結果,ヘリコンスパッタのみで充分アモルファス化していたため,摩擦・摩耗特性がさらに改善することはなかった.

Mechanical structure with material に は, strength, sexual の 靭 み な ら ず, use parts に よ っ て は extremely め て optimal れ た friction loss resistance, resistance to diets, heat resistance and を せ hold つ こ と が requirements さ れ る が, こ れ ら requirements を バ ル ク の み で against た す こ と は, コ ス ト の surface か ら も be used で は な く, PVD, CVD, dissolve shot が の various surface modification technologies such as note Mesh さ れ て お り, た と え ば, surface を セ ラ ミ ッ ク ス, internal を チ タ ン と す れ ば, friction loss resistance strength of と を and せ つ こ と が で き, aviation machine with axial by け な ど の USES が expect で き る. Surface に with い る セ ラ ミ ッ ク ス と し て は resistance to friction loss, strength of が optimal れ て い る SiC は could な も の の a つ で あ る が, generally に, SiC を containing む セ ラ ミ ッ ク ス の は high friction coefficient い と い う points less が あ る. こ の point を improved す る た め に は, SiC を fruit comes to solid lubrication services が ら れ る ア モ ル フ ァ ス tectonic に す る こ と が have sharper で あ る. そ こ で this study で は, ヘ リ コ ン ス パ ッ タ · イ オ ン injection method に よ る pure Ti substrate へ の high-precision な ア モ ル フ ァ ス SiC コ ー テ ィ ン グ technology を establish す る と と も に, friction loss characteristics evaluation 価 を line っ た. そ の results, pure SiC を タ ー ゲ ッ ト と し, substrate heating せ ず に ス パ ッ タ を line え ば, ア モ ル フ ァ ス SiC thin film が form さ れ る こ と を Ming ら か に し た. こ の を film Moore の friction consumption features, ピ ン · オ ン · デ ィ ス ク the leakage test machine を with い て review 価 し た. そ の results, ア モ ル フ ァ ス SiC thin film の は friction coefficient 0.1 に ま で low し た. SiC skin membrane の は く from strength が high い と と も に, consumption Low speed も very に い の で skin membrane は く が life very long に く な る こ と を Ming ら か に し た. ま た, ヘ リ コ ン ス パ ッ タ と イ オ ン injection を composite 処 Richard し た results, ヘ リ コ ン ス パ ッ タ の み で fully ア モ ル フ ァ ス change し て い た た め, friction, the consumption characteristic が さ ら に improve す る こ と は な か っ た.

项目成果

加藤昌彦: "ヘリコンスパッタにより作成したアモルファスSiC薄膜の耐摩耗性評価"日本機械学会材料力学部門講演会. (発表予定). (2001)

加藤正彦：“螺旋溅射制备的非晶 SiC 薄膜的耐磨性评估”日本机械工程学会材料力学分部讲座（预定演讲）（2001 年）。