トライボロジーの基礎と成膜処理によるトライボロジー特性の向上

近年、プラズマなどの利用が容易になり薄膜による表面改質が行われ、摩擦摩耗の制御が行われている。材料の付与加工であり、あらさを含めて幅広く材料設計を行うことが可能である。しかし、摩擦・摩耗特性は複雑であり、期待する特性を得ることは容易ではない。これは、摩擦や摩耗が表面の微小突起の変形と破壊に依存する事に起因する。この摩擦摩耗現象は、材料の極表面とバルクの機械的・化学的特性、表面あらさや摩擦係数の差異に基づく接触応力に依存し、初期のそれらの値は摩擦と共に変化する。このため同じ破壊現象でありながら、摩耗はバルク材の塑性変形や破壊とは異なる。このような特異性のために、摩擦・摩耗の設計指針は特異である。 　本講義では、摩擦・摩耗理論の基礎から最近提案されている理論まで、実用を踏まえながら平易に解説する。

1. 摩擦と摩耗を扱う工学分野 (トライボロジー)
   1. 表面の特殊性とバルクとの差異
   2. 摩擦のメカニズム
      1. 凹凸説
      2. 凝着説
      3. 掘り起こし説
   3. 摩耗の分類とメカニズム
      1. アブレシブ摩耗
      2. 凝着摩耗
      3. 疲労摩耗
      4. 腐食摩耗
2. 硬質薄膜の摩耗メカニズムとその抑制指針
   1. 微視的摩耗機構
      1. Flake formation
      2. Powder formation
      3. Ploughing
   2. 硬質膜の脆性破壊の抑制
   3. 膜の塑性変形の抑制
   4. 膜の剥離の抑制
3. 薄膜の機械的特性の評価方法
   1. 硬さ
   2. ヤング率
   3. 膜の破壊じん性値
   4. 膜と基板の界面の破壊じん性値
4. 薄膜の摩擦メカニズムと低摩擦の発現指針
   1. 固体潤滑機構
      1. 薄膜潤滑理論
      2. 超潤滑理論
   2. 超低摩擦現象
      1. ダイヤモンド
      2. ダイヤモンドライクカーボン
      3. 窒化炭素
• 質疑応答