薄膜分析測定器,SRV(R)4(振動摩擦摩耗)試験機 | 摩擦摩耗試験分析BOX | ジュンツウネット21

パーカー熱処理工業が取り扱う振動摩擦摩耗試験機「SRV(R)4」と薄膜分析測定機器を紹介する。

パーカー熱処理工業株式会社 2011/4

はじめに

パーカー熱処理工業は,金属のあらゆるニーズに応える金属熱処理総合企業として21世紀のモノづくりに貢献してきた。

試験機分野においては,潤滑グリースの極圧性に関する試験を定めたASTM D5706や,潤滑油の潤滑特性の評価法を定めたDIN 51834-2などで標準試験機として採用されている振動摩擦摩耗試験機「SRV(R)4」(写真1)を取り扱ってきた。「SRV(R)4」は摩擦摩耗試験データの再現性に優れており,複雑な摩擦摩耗メカニズムの調査と原因究明に必要とされるシミュレーション,測定,評価といった一連の試験を一本化することで,開発期間の短縮と費用低減を実現することができ,多くの機関で支持されている。

この「SRV(R)4」に加え,近年注目されるDLCマーケットへの事業拡大のため,2009年からJ&L社(本社:韓国)の薄膜分析装置の取り扱いを増やした。

SRV(R)4
写真1 「SRV(R)4」

多層膜コーティングの特徴

弊社が扱うDLCは,今までDLCフィルム合成時に形成される残留応力により,コーティング対象に対する付着力が弱くなるという欠点を改善するため,多層膜コーティングという手法を採用している。DLCとコーティングの対象物の間にDLCと親和力の高い,いくつかの中間緩衝層を作り,超硬,炭素硬,アルミニウム,黄銅などの金属やガラス,プラスチックの非金属質の上に緩衝層を形成させ,その上にDLCを蒸着させる。この緩衝層により,DLCフィルムとの接合力をはるかに強化させることができる。

DLCコーティングのメリット

弊社のDLCコーティングは,特に寿命,摩耗,安定性,潤滑などにメリットがある。

第1のメリットは長寿命化である。DLCコーティングを施した各種の工具と機械部品は,高い表面硬度と低い摩擦係数の特性を持ち,表面疲労によるクラックを防止し,製品の長寿命化を図ることができる。第2のメリットは摩耗防止である。DLCコーティングは工具,金型,各種の機械部品の可能部を摩耗から守ることができ,これにより,作業中の刃の損傷を防ぎ,切削後,凝着現象が減少し,工具の寿命を延ばすことができる。第3のメリットは安定性である。DLCコーティングは非晶質の安定度の高いカーボン薄膜で,酸と塩基に安定であり,耐酸化性と耐腐蝕性に優れている。第4のメリットは潤滑性である。このDLCコーティングは低い摩擦係数を持っているので,コーティングを適用することで作業中の潤滑油が削減され,品質向上が可能である。

薄膜分析測定機器

薄膜コーティング技術を未来の産業の中核となる技術として,自動車用部品,精密,電子機器や金型工具などに適用してきただけでなく,薄膜分析機器の開発・製作にも携ってきた。薄膜の母材の間の付着力を測定する「Scratch Tester」,薄膜の残留応力の測定装置の「Residual Stress Tester」,そして薄膜の摩擦,摩耗測定装置の「Tribometer」の3つの分析・測定機器を提供している。以下,この3つの分析・測定機器をご紹介する。

Scratch Tester

Scratch Tester(図1)は,母体に対するコーティング薄膜の付着力を定量的に測定し,薄膜の破損に対する予測とコーティング部品の品質管理ができる装置である。ハードコーティング薄膜やメッキ膜などの測定に使われる。この装置は,ダイヤモンド針を利用し,コーティングされた表面に荷重を増加させながら薄膜の破壊が初めて発生したところを臨界荷重とし,薄膜-母材の間の付着強度を測定する。

Scratch Tester外観
Scratch Tester外観
Scratch Testerの原理
Scratch Testerの原理
仕様

 
最小
最大
通常力範囲
0.05~30N
1~200N
ロードリゾリューション
50μN
500μN
最大摩擦力
30N
200N
最大スクラッチ長
40mm
30mm
変位リゾリューション
1μm
2μm
スクラッチ速度
0.05~30N/min
10~300N/min
ビデオ顕微鏡倍率
25x,100x,200x
25x,100x,200x
ビデオ顕微鏡カメラ
カラー640×480
カラー640×480
大きさ
500(横)×400(縦)×700(高さ)mm
重さ
30kg
図1 Scratch Tester

Residual Stress tester

Residual Stress tester(図2)は,薄膜が圧縮応力または引張応力を持っているとき,基板/薄膜の複合体の変形された曲率を測定して薄膜の残留応力を測定する。ヤング率,ポアソン比,厚さと薄膜の厚さ,曲率がわかるとStoneyの式を利用して薄膜の残留応力を知ることができる。曲率はステージの上に置かれている試片から反射されたレーザービームの反射角度を測定して計算される。

Residual Stress Tester外観
Residual Stress Tester外観
Residual Stress Testerの原理
Residual Stress Testerの原理
仕様

測定範囲 0.001GPa~100GPa
リゾリューション 0.001GPa
ステージストローク 30mm
変位リゾリューション 1μm
大きさ 400(横)×400(縦)×400(高さ)mm
重さ 20kg
図2 Residual Stress tester

Tribometer

Tribometer(図3)は,摩擦度と摩耗度を測定する装置である。産業用機械において信頼性と耐久性を向上させるためには,摩擦と摩耗現象を正確に理解し,必要に応じて最大限に抑えたり,調節したりすることが必須であり,このような産業現場の要求を満足させる装置である。この試験装置は,ボールオンディスク方式を採用している。ボールに荷重を負荷してディスクを回転させたとき,ボールの支持台に付着させたロードセルを通じて摩耗の深さを測定し,摩耗量を計算する。

Tribometer外観
Tribometer外観

Tribometerの原理
Tribometerの原理
仕様

負荷範囲 1~60N
負荷リゾリューション 1N
最大摩擦力 60N
摩擦リゾリューション 1mN
取得率 1Hz~10Hz
ロテーション 速度 600rpmまで
最大テスト半径 27mm
最大トルク 2Nm
温度 範囲 -30℃~80℃
リゾリューション 1℃
湿度 範囲 10%RH~95%RH
リゾリューション 0.4%RH
図3 Tribometer


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最終更新日:2017年12月28日