超高温ア-クによる新機能性材料の作製に関する基礎的研究

超高温电弧生产新型功能材料的基础研究

• 批准号: 01604578
• 负责人: 小林 明
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01604578/
• 关键词: 超高温ア-ク; 新機能性材料; 高エネルギ-; プラズマジェット; 窒化膜; チタン; 表面処理

本年度は、超高温ア-クとして高エネルギ-プラズマジェットを用いて、チタンの表面窒化による窒化膜の作製を中心にして研究を進めた。この場合、成膜速度の大きいときに問題となるマイクロクラックの発生を抑制する立場から、種々の実験条件を変化させることによりチタンの界面を制御して窒化膜の作製を試みた。まず、プラズマジェットの電流値を変えるとともに、材料までの距離材料のスキャン速度(熱照射時間)を変えてチタンの界面を制御し、材料の溶融等も考慮して表面窒化のための最適パラメ-タを決定した。次に、作製した試料の断面を光学顕微鏡で観察して組織変化をみた。このとき表面に10μm程度の薄い膜が形成されたが、そのビッカ-ス硬度はHv=1000を越えており、TiNがあることを示した。また、その下にビッカ-ス硬度がHv=400程度の針状組織が内部に向かって成長していたが、この部分はチタンに窒素が固溶したもので、その他TiNも分散しているものと思われる。この組織は、プラズマからのエネルギ-が大きくなるほど深くなる。この試料の表面から薄膜X線回折を行なった結果、基板のTiに加えてTiNの存在が確認された。また、TiO_2のピ-クも同時に検出され、実験中の雰囲気制御の重要性が明らかになった。従来、チタンの表面窒化は600〜1000℃の温度で試料全体を加熱し、数時間以上の長時間を必要としていた。これに対して、超高温ア-クによるチタンの表面窒化においては、レ-ザ-など他の高エネルギ-密度熱源と同様非常に短時間の内に処理出来ることになった。これはチタンの表面温度を融点近い1500℃にすることによって反応速度を上げることができたためである。このような成膜速度が大きいとき生じやすいクラックは見られなかったが、今後、より詳しい断面方向の情報を得る必要がある。

This year, the research on the application of ultra-high temperature coating and coating technology has been carried out. In this case, the film formation speed is large, the film formation is suppressed, the position is changed, the process condition is changed, and the film formation is controlled. The current value of the material is changed to the distance of the material. The speed of the material (heat irradiation time) is changed to the interface control of the material. The melting of the material is considered. The optimum temperature of the surface is determined. In addition, the sample section was observed by optical microscopy. A thin film of about 10μm is formed on the surface of the film. The hardness of the film is Hv=1000. The film is TiN. The needle-like structure with hardness of Hv=400 in the lower part of the body grows in the inner part of the body, and the TiN in the lower part of the body is dispersed in the middle part of the body. The organization of this article is: X-ray reflection of the thin film on the surface of the sample and the presence of Ti and TiN on the substrate were confirmed. The importance of TiO_2-based chemical control in the process of simultaneous detection and control is obvious. The surface of the sample is heated to a temperature of 600 ~ 1000℃ for a long time. The heat source of high temperature and high density is processed in a very short time. The temperature of the surface is close to 1500℃. The film formation speed is very high, and it is necessary to obtain detailed information about the direction of the cross section.

项目成果

小林明: "“ガストンネル型プラズマ溶射装置による溶射粒子の付着特性とセラミックス皮膜特性"" 溶接学会誌. (1990)

小林晃：“气体隧道式等离子喷涂设备的热喷涂颗粒的附着特性和陶瓷膜特性”，日本焊接学会杂志（1990）。

Akira Kobayashi: "Formation of High Hardness Ceramic Coating by Gas Tunnel Type Plasma Spraying" Trans.of JWRI. 18-1. 13-17 (1989)

Akira Kobayashi：“通过气体隧道式等离子喷涂形成高硬度陶瓷涂层”Trans.of JWRI。

小林明: "“ガストンネル型プラズマ溶射-その機構と特徴"" 工業材料. 37-16. 32-35 (1989)

Akira Kobayashi：“气体隧道式等离子喷涂 - 其机理和特点”，《工业材料》37-16（1989）。