ダイヤモンドライクカーボン  その3

従来技術との比較

昨日からの続きです。

混成軌道から入ったDLC(ダイヤモンドライクカーボン)に関する特許ですが、今回は主に従来技術との比較をしてみました。

今回の特許(摺動部材および摺動機械、特開2016-196690)は、低摩擦特性と高耐摩耗性の両立を図れる摺動部材を提供できることを課題としています。

では、従来技術では、低摩擦特性と高耐摩耗性の両立が図れていなかったということになりますね。従来技術と何が違うのでしょうか。

今回、先行技術文献として挙げられていたのは、特許文献が2つ、非特許文献が2つでした。そのうち特許文献と非特許文献のうち1つをざっと読んでみました。

従来技術の問題点を簡単にまとめます。

(特許文献1と2)

今回の特許同様、B-DLC膜(ホウ素含有DLC)を採用している。低摩擦係数を実現しているが、ホウ素の量が多くなると摩耗量が増加する。
つまり、硬さが足りず耐摩耗性が十分でない(低摩擦特性と耐摩耗性が両立できていない)

(非特許文献1)

硬質なB-DLC膜と最適な潤滑油との組み合わせで低摩擦特性が得られる。
しかし、硬すぎるため、割れや剥離を生じる可能性が高い。
荷重変動等によって大きな衝撃力が作用しうる摺動面には適さない。

(非特許文献2)

エンジンオイルに添加する低摩擦剤によってはDLC膜の摩耗を促進させてしまう。潤滑剤の成分に関わらず低摩擦特性と耐摩耗性を両立する必要がある。

これに対して今回の特許はどこが違うのでしょうか。

  • 構成原子(主に炭素とホウ素)の結合状態が従来のB-DLC膜と異なる。結合状態の違いによって、膜密度が異なる
  • その膜密度は、低摩擦特性を確保しつつ、優れた耐摩耗性も得ることのできる膜密度となっている
  • 潤滑油の種類を問わず、低摩擦特性と高対摩耗性を発揮する。また、乾式下で用いても良い。(湿式のほうがベター)

 

ダイヤモンド構造(sp3)とグラファイト構造(sp2)の割合、水素の含有量、添加物としてのホウ素の割合や結合方法などの調整の結果、低摩擦特性を確保しつつ、優れた耐摩耗性を実現できる膜密度を発見した、ということですね。

少しわからない言葉を調べつつ、作成したノートの一部です。

 

膜作製方法(CVD法など)や他の表面処理技術など、まだまだ調べたいことは山ほどあるのですが、この特許に関してはここまでにします。後々いろんなところで出てきそうなので、少しマインドマップにまとめておこうと思います。

4/13(金)の学習記録

学習時間:6h40m

項目: 岡野の化学(98)第3講 結晶の種類・分子の極性 
目標: 1h30m(残り40%) 実績: 3h40m

項目: 岡野の化学(99)結晶構造
目標: 3h30m        実績: 25%(1h30m)
メモ: ビデオは進んでませんが、ノートのページ数は進んでます。

項目: DLC関連特許のまとめ、整理
目標: 1h30m        実績: 1h30m

4/14(土)の学習計画

項目: DLC関連のマインドマップを作成
目標: 1h30m

項目: 岡野の化学(99)結晶構造 残り75%
目標: 2h30m 

項目: 岡野の化学(100)結晶構造
目標: 4h 

項目: 岡野の化学(101)結晶構造
目標: 4h 

項目: 岡野の化学の切りのいいところで、橋元の物理を視聴する

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