構造用材料の環境強度向上のための金属ナノ粒子 摺り込み方法の確立とその評価（その２） 富山大学 大学院理工学研究部（工学） 教授 小熊 規泰 背 景 実 験 ・白色組織を伴う軸受，歯車の早期はく離発生の対策ニーズ ①金属ナノ粒子の水素吸蔵評価 ・原因は極圧分離水素の侵入による水素脆化説が有力 ・各種ナノ粒子のTDS分析 ・潤滑剤の改良，材料対策実施するも運転条件変更で再発 ②金属ナノ粒子のグリースへの分散評価 ・別手法として水素吸蔵金属ナノ粒子の活用を検討 １）分散グリースの作製 ・凝集の抑制 ・分散方法 ・分散量 ２）分散状態観察 これまでの知見と目標 ・低真空SEM ・FE-SEM ・マイクロスコープ ③金属ナノ粒子の摺込み試験（スギノマシン殿） １）TiCナノ粒子が水素を吸蔵 ・線接触ロール加工（5,10mass%VC分散グリース） ⇒他の元素の評価 ・加工荷重2kN，送り速度2m/min，パス回数10～100回 ２）界面活性剤による凝集抑制では分散限界量は1% ④金属ナノ粒子分散グリースの転動試験（不二越殿） ⇒大量分散方法の検討 ・軸力2.5kN，回転速度5000rpm，外輪駆動 ３）1%分散グリースを用いた200パス加工でも摺込みNG ・使用グリース：1mass%TiC，1~3mass%VC ⇒大量分散グリースでの再試験 ・打切り時間200h ⇒摺込みOK品での実用実験（転動試験） 実験結果 15 14.932 14.932 14.932 14.932 before after 12 水素圧力 , Pa ①炭化物系ナノ粒子に水素吸蔵傾向有り（右上図） 特に非化学量論組成のVCが顕著に吸蔵 ②１）アルコール，水，溶媒無しで流動性に差異無し 手動攪拌で10mass%まで分散可能 ２）低真空SEM，FE-SEMではグリース流動のため観察不可 ディジタルマイクロスコープで観察可能（左下図） ③5mass%VC-10回パスで転走痕にVの付着を確認（下図&右下図） ④6mass%VCで剥離損傷発生 3mass%VCで打切り時間クリア 9 7.333 7.733 8.266 6.666 容器平衡圧力 7.466 6 3 0 TiC 3種混合 Cr 2 O3 , Al 2 O3 , MgO 5種混合 VC Al 2 Y3O12 , Ti 2 CN, ZrO2 , Al 2 MgO4 , ZrY2 O5 低倍率 高倍率 面分析 5mass%VC-10回 5mass%VC-100回 10mass%VC-10回 10mass%VC-50回 まとめ・今後の展望 １．水素吸蔵特性は炭化物系ナノ粒子（特に非化学量論組成）が有効 ２．溶媒無しの手動攪拌で10mass%程度の分散が可能であり，分散状態観察はディジタルマイクロスコープで可能 ３．5mass%分散グリース10回パスでもナノ粒子の摺込み可能 ４．3mass%分散グリースで転動試験をクリア（グリース中の水素分析が課題⇒継続取組み中） 【地域社会や産業界での応用分野・活用方法 等】 軸受・歯車の白層はく離対策 高圧水素機器，燃料電池等の水素環境使用部品の耐水素脆化対策 連絡先 富山大学リエゾンオフィス・ＴＬＯ TEL：076-445-6392 FAX：076-445-6939 Email：[email protected]
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