超音波メカノケミカル加工による表面マイクロフィーチャ形成機構の解明

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超音波メカノケミカル加工における機構解明を行うために以下の実験,理論計算を行った.(1)計測:工具・被加工材の間隔,超音波振幅,ケミカル液の水素イオン濃度,温度も変えて超音波メカノケミカル加工を行ない,流体圧を自作のマイクロ力計,発熱量をマイクロ温度センサー,加工前後の表面形状を非接触レーザあらさ計,表面電子状態を走査トンネル顕微鏡,加工前後の水素イオン濃度をpHセンサーで計測する.(2)理論計算(熱流体力学):超音波が作用した場合の圧力分布,速度分布,発熱分布をナビェ・ストークス式,熱電導方程式を用いて解析する.その結果,以下を明らかにした.(1)超音波による純水の発熱測定結果(質量2.5〜6g,付加時間30min.で1.1〜0.4℃の温度上昇)により工具周りの温度上昇が26.1℃と推測された.超音波の指向性を考慮すれば,工具真下の温度上昇はさらに高い.(2)超音波を液中で付加した場合の液体圧は,ある距離で負圧の極大値となり,超音波振幅を変えるとその距離は変化し,負圧ピーク値間の比は振幅速度の2乗の比と一致した.(3)表面の活性化エネルギーは擾乱表面,高アルカリ度の方が高い.