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

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
富山大学 大学院理工学研究部（工学系） 教授 小熊規泰
背 景
実 験
・白色組織を伴う軸受の早期はく離発生の対策ニーズ
・原因は極圧分離水素の侵入による水素脆化説が有力
・潤滑剤の改良，材料対策実施するも運転条件変更で再発
・別手法での取り組み必要
従来研究との比較
・水素の拡散侵入抑制の見地から，潤滑剤中で水素を捕獲
⇒水素吸蔵金属ナノ粒子分散潤滑剤の開発
・水素吸蔵金属ナノ粒子の材料表面への付着効果
⇒水素環境下部材の水素脆化対策への波及
・実用化への諸検討
⇒最も効果のある金属元素の特定
⇒その分散方法，および最適分散量の検討
⇒最適摺り込み条件の特定
①金属ナノ粒子の分散評価
（立山マシン殿のご協力）
・界面活性剤によるナノ粒子の凝集抑制
・摺り込み評価のため軸受基材に
含有されない元素Agで検討
Agナノ粒子
・対エマルション，対グリース
In ｱﾙｷﾙﾅﾌﾀﾚﾝ
②金属ナノ粒子の摺り込み評価
（スギノマシン殿のご協力）
・線接触ローリング加工
・加工荷重：2kN
・送り速度：2m／min
・パス回数：1～200回
③金属ナノ粒子の水素吸蔵評価
・TiC in 50℃20mass%チオシアン
ローリング加工
酸アンモニウム水溶液－24h浸漬
・水素の昇温離脱分析
実験結果
①，② No.
1
潤滑油
パス回数
1
2 3
4
2
3
4
研削液（0.6%Ag）
1
10
50 100
5
6
7 8
9
10
5
6
200
7
8
9
10
研削液／SDS（1%Ag）
1
10
50 100 200
11
1
12
13
14
グリース（1%Ag）
10
50 100
15
200
11 12 13 14 15
いずれの転動痕上にもAg元素は未検出
更なる分散量の向上が必要 ⇒ 分散方法の再検討
③ 昇温離脱分析結果 ： TiCナノ粒子は単位質量当り，軸受基材の18倍の水素を吸蔵可能
まとめ・今後の展望
１．アルキルナフタレンを界面活性剤とした場合の金属ナノ粒子分散限界量は1%
２．金属ナノ粒子1%分散潤滑剤を用いたローリング加工では，200回パスでも摺り込みは不可
３．TiCナノ粒子は基材の18倍の水素を吸蔵可能
４．更なる分散量増加のための分散方法を開発するとともに，Al，Mg，Cr系ナノ粒子でも評価し，経済的な水素吸蔵金属
ナノ粒子を特定予定
５．上記水素吸蔵金属ナノ粒子分散潤滑剤を用いた軸受での耐水素脆化効果の確認，および水素環境下使用部材への
摺り込みによる耐水素脆化効果の確認
【地域社会や産業界での応用分野・活用方法 等】
 軸受の白層はく離対策
 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
 Cr欠乏鋭敏化（応力腐食割れ）対策技術への展開
連絡先
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