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

基于碳亲和力的DLC摩擦表面低摩擦转移层稳定实现的建立

基本信息

批准号：
22KJ1551
负责人：
KIM JAEIL
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1551/
关键词：
DLC 低摩擦移着膜酸化摩耗遷移金属

项目摘要

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

研究结果：在Ti、Fe、Ni、Cu四种过渡金属配合材料中，发现钛与DLC的摩擦性能最好。量化每种配合材料的摩擦性能，使用EDS、拉曼和XPS分析转移层的元素比例、元素分布、键合结构等，并使用显微分析评估转移层与配合材料之间的粘合性能。维克斯做到了。最后建立了摩擦系数与各化学参数之间的关系。钛促进了DLC衍生的碳基低剪切转移膜的形成，并形成了最丰富的碳质转移层。基于碳化物形成能、与碳的粘附性、溶解度等评价过渡金属的碳亲和性，并且证实对转印层中的碳含量有很大贡献的参数是与碳的粘附性。此外，当配合材料是能够形成碳化物的金属(Ti、Fe、Ni)时，在配合材料上形成碳质转移层。另一方面，在不形成碳化物的Cu的情况下，确认形成了Cu的摩擦氧化膜而不是碳质转移层。总之，钛是一种与碳粘合良好并可形成碳化物的过渡金属，是 DLC 的最佳摩擦副。因此，具有该参数的过渡金属，如Ti、W、Zr、Ta等，被认为是DLC的优良摩擦配合材料，将它们适当添加到摩擦系统中对于DLC的摩擦系统是有效的。被判断为。提交的论文：非晶碳涂层对各种 3d 过渡金属的摩擦特性，国际摩擦学，2022 年，同行评审