摩擦生成ナノ界面トライボ被膜の分析と高機能トライボ被膜の為のDLC炭素構造の解明

機械潤滑油中に含まれる添加剤は，低摩擦・耐摩耗性に優れる炭素系薄膜(DLC膜:diamond-like carbon)上では低摩擦被膜を形成しないことや異常摩耗を引き起こすことが報告されている．従って，次世代の省エネルギ機械の為には，DLC膜の摩擦・摩耗特性を維持しつつ高機能トライボ被膜の成長を導く革新的な炭素構造の設計が必要である．ここに対して本年度の研究では先ず，大きく異なるDLC炭素構造がそれぞれどのように油中添加剤由来トライボ被膜の成長挙動を示すのかを摩擦試験により明らかにした．その結果，CVD成膜装置により成膜された水素含有DLC膜においては，トライボ被膜の成長が見られないという結果を得た．次に，水素非含有DLC膜においても，その中に窒素原子を含有するDLC膜では窒素非含有のDLC膜よりもトライボ被膜の成長が促進されることが初めて明らかとなった．この実験結果に着目し，異なる窒素イオンビーム量を用いた成膜を実施したが，この試験においてはトライボ被膜の成長の大きな違いは観察されなかった．一方で，炭素の蒸着速度を低下させて成膜したところ，窒素含有量はほとんど変わっていないにも関わらず，トライボ被膜の成長が促進されることが明らかとなった．また，炭素構造を変化させる新しい手法として，成膜されたDLC膜に対して真空中および大気中で加熱する手法が研究期間中に提案された．この提案された手法で熱処理したDLC膜は加熱条件によって，RamanやXPSのピークが異なるため条件の制御により，自由に炭素構造を制御することが可能であることが示された．これらの結果は，DLC炭素構造が摩擦中の添加剤化学反応に与える影響を包括的に解明することを可能とするものであり，来年度以降はこのDLC膜を用いた潤滑油添加剤由来トライボ被膜成長挙動に与える炭素構造の影響を明らかにする．

機械潤滑油中に含まれる添加剤は，低摩擦・耐摩耗性に優れる炭素系薄膜(DLC膜:diamond-like carbon)上では低摩擦被膜を形成しないことや異常摩耗を引き起こすことが報告されている．従って，次世代の省エネルギ機械の為には，DLC膜の摩擦・摩耗特性を維持しつつ高機能トライボ被膜の成長を導く革新的な炭素構造の設計が必要である．ここに対して本年度の研究では先ず，大きく異なるDLC炭素構造がそれぞれどのように油中添加剤由来トライボ被膜の成長挙動を示すのかを摩擦試験により明らかにした．その結果，CVD成膜装置により成膜された水素含有DLC膜においては，トライボ被膜の成長が見られないという結果を得た．次に，水素非含有DLC膜においても，その中に窒素原子を含有するDLC膜では窒素非含有のDLC膜よりもトライボ被膜の成長が促進されることが初めて明らかとなった．この実験結果に着目し，異なる窒素イオンビーム量を用いた成膜を実施したが，この試験においてはトライボ被膜の成長の大きな違いは観察されなかった．一方で，炭素の蒸着速度を低下させて成膜したところ，窒素含有量はほとんど変わっていないにも関わらず，トライボ被膜の成長が促進されることが明らかとなった．また，炭素構造を変化させる新しい手法として，成膜されたDLC膜に対して真空中および大気中で加熱する手法が研究期間中に提案された．この提案された手法で熱処理したDLC膜は加熱条件によって，RamanやXPSのピークが異なるため条件の制御により，自由に炭素構造を制御することが可能であることが示された．これらの結果は，DLC炭素構造が摩擦中の添加剤化学反応に与える影響を包括的に解明することを可能とするものであり，来年度以降はこのDLC膜を用いた潤滑油添加剤由来トライボ被膜成長挙動に与える炭素構造の影響を明らかにする．