Establishment of stable realization for low friction transfer layer on DLC friction surface based on carbon affinity

研究成果：Ti、Fe、Ni、Cuの４種類の遷移金属相手材のうち、DLCとの最適な摩擦特性を有する素材はチタンであった。各相手材に対する摩擦特性を定量化し、EDS、Raman、XPSを介して移着層の元素比、元素分布、結合構造等を分析し、マイクロビッカースを通じて移着層と相手材との接着特性を評価した。最後に摩擦係数と各化学的パラメータ間の関連性を確立した。 チタンはDLC由来のカーボン系低せん断移着膜の形成を容易にし、最も豊富な炭素質移着層を形成した。 遷移金属の炭素親和性は炭化物形成エネルギー、炭素との接着特性、溶解度などにより評価され、移着層内の炭素含有量に大きな寄与をするパラメータは炭素との接着特性であることが確認出来た。 また、炭化物を形成可能な金属(Ti、Fe、Ni)が相手材である場合、相手材上に炭素質移着層が形成された。一方、炭化物を形成しないCuの場合には炭素質移着層を形成するのではなく、Cuの摩擦酸化膜を形成することを確認した。 結論的に炭素とよく付着し、また炭化物を形成できる転移金属であるチタンがDLCとの最適な摩擦ペアだった。 したがって、このようなパラメータを持つ遷移金属、例えばTi、W、Zr、TaなどがDLCに対する優れた摩擦相手材と見なされ、これらを摩擦システムに適切に添加することがDLCの摩擦システムに効果的だと判断される。投稿論文: Friction characteristics of amorphous carbon coating against various 3d-transition metals, Tribology International, 2022, 査読あり

研究成果：Ti、Fe、Ni、Cuの４種類の遷移金属相手材のうち、DLCとの最適な摩擦特性を有する素材はチタンであった。各相手材に対する摩擦特性を定量化し、EDS、Raman、XPSを介して移着層の元素比、元素分布、結合構造等を分析し、マイクロビッカースを通じて移着層と相手材との接着特性を評価した。最後に摩擦係数と各化学的パラメータ間の関連性を確立した。 チタンはDLC由来のカーボン系低せん断移着膜の形成を容易にし、最も豊富な炭素質移着層を形成した。 遷移金属の炭素親和性は炭化物形成エネルギー、炭素との接着特性、溶解度などにより評価され、移着層内の炭素含有量に大きな寄与をするパラメータは炭素との接着特性であることが確認出来た。 また、炭化物を形成可能な金属(Ti、Fe、Ni)が相手材である場合、相手材上に炭素質移着層が形成された。一方、炭化物を形成しないCuの場合には炭素質移着層を形成するのではなく、Cuの摩擦酸化膜を形成することを確認した。 結論的に炭素とよく付着し、また炭化物を形成できる転移金属であるチタンがDLCとの最適な摩擦ペアだった。 したがって、このようなパラメータを持つ遷移金属、例えばTi、W、Zr、TaなどがDLCに対する優れた摩擦相手材と見なされ、これらを摩擦システムに適切に添加することがDLCの摩擦システムに効果的だと判断される。投稿論文: Friction characteristics of amorphous carbon coating against various 3d-transition metals, Tribology International, 2022, 査読あり