真空中軟質金属薄膜潤滑機構の解析

真空中软金属薄膜润滑机理分析

• 批准号: 06650172
• 负责人: 上村 正雄
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650172/
• 关键词: 固体潤滑; 軟質金属薄膜; 真空; 真実接触面積; せん断強さの荷重依存性; 層状固体潤滑剤

摩擦試験機を高真空用に改造し、軸受鋼球と鉛、インジウム鉛85%-錫15%合金、二硫化モリブデン(MoS_2)、二硫化タングステン(WS_2)、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)の各被膜を形成したシリコンウエハ-を10^<-4>の真空中で摩擦試験した結果、以下のことが明らかとなった。1.金属蒸着の際の基盤温度が600℃と低かったため、金属薄膜では鉛-錫合金だけが良好な付着性を示した。MoS_2、WS_2、DLCはイオンプレーティングを行なったため、良好な付着性を示した。2.鉛-錫合金の摩擦試験結果では、摩擦係数の荷重依存性はヘルツの弾性接触理論に基づいた摩擦式からは説明できないことが明らかとなった。鋼球の摩擦面をXMAで観察したところ、ヘルツの理論から予測される接触面積の数倍の面積で接触していることが明らかとなった。そこで、荷重0.1〜0.7Nで摩擦後、鋼球を取り替え摩擦試験したところ、摩擦係数の荷重依存性がヘルツの接触理論で説明できることが明らかとなった。3.摩擦係数の荷重依存性が理論と合わない理由が、摩擦過程中の掘り起こし作用により潤滑剤が摩擦部前方に堆積し接触面積が増大するためであるという結果がでたため、接触面積の増加が摩擦係数に影響しにくいMoS_2、WS_2、DLCを用い、被膜厚さ0.05〜0.1μmの試料を摩擦した。その結果、DLCは真空中で潤滑作用を示さないが、MoS_2とWS_2は被膜ではヘルツの接触理論で説明できることが明らかとなった。4.以上の結果より、物理的な根拠のないせん断強さの荷重依存性を考えなければ軟質薄膜固体潤滑の摩擦係数が説明できない理由は、潤滑剤の堆積による接触面積の増加を考慮しなかったためであり、堆積の無視できる摩擦条件では物理学的に摩擦が説明できることが明らかとなった。

对摩擦测试仪进行了高真空的修饰，并在硅晶片上进行10^<-4>真空进行了摩擦测试，并带有轴承钢球和铅涂层，铅含量为85％-Tin 15％合金，钼二硫化物（MOS_2），Tungsten Disulfide（Ws_2）和Diamond-carcare（Mos_2）和Diamond-carccare（diamond carc）（diamond）（diamond-carcy）。 1。由于金属沉积期间的底物温度在600°C时较低，因此只有铅锡合金在金属薄膜中显示出良好的粘附。 MOS_2，WS_2和DLC经过离子电镀，因此表现出良好的粘附。 2。铅锡合金的摩擦测试结果表明，基于赫兹的弹性接触理论，摩擦方程无法解释摩擦系数的负载依赖性。当使用XMA观察钢球的摩擦表面时，发现接触是赫兹理论预测的几倍。因此，在以0.1至0.7N的载荷进行摩擦后，更换了钢球并测试了摩擦，并且发现摩擦系数的负载依赖性可以通过Hertz的接触理论来解释。 3。摩擦系数的负载依赖性与理论不匹配的原因是，由于摩擦过程中的发掘效应，润滑剂在摩擦部分前积累，并增加了接触面积。因此，使用MOS_2，WS_2和DLC擦除了涂层厚度为0.05-0.1μm的样品，这些样品不容易影响摩擦系数。结果，据揭示了尽管DLC在真空中没有显示润滑，但MOS_2和WS_2可以通过涂料中的Hertz接触理论来解释。 4。从上述结果中可以明显看出，如果没有考虑剪切强度的负载依赖性而没有物理上的基础，则无法解释柔软的薄膜固体润滑的摩擦系数，即由于润滑剂沉积而导致的接触面积的增加不考虑，并且在沉积的摩擦条件下可以物理上解释摩擦。