【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NI0109

利用課題名 / Title

炭化水素中短パルスレーザー照射による金属材料の表面改質

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋工業大学 / Nagoya Tech.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

X線回折/ X-ray diffraction,資源使用量低減技術/ Technologies for reducing resource usage,電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子回折/ Electron diffraction,集束イオンビーム/ Focused ion beam,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

小野 晋吾

所属名 / Affiliation

名古屋工業大学大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

中村　友哉,吉永　孟史

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

浅香　透

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,共同研究/Joint Research

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NI-001：原子分解能分析電子顕微鏡群

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

潤滑油中に配置した鉄鋼材料への短パルスレーザー照射による摩擦摩耗特性の改善を目的とした。摺動部品の長寿命化のため、これらの部品に用いられる鉄鋼材料表面の摩擦摩耗特性の向上が望まれる。レーザー照射による鉄鋼材料への炭素の浸透深さと結晶構造を透過型電子顕微鏡と電子線回折像から明らかにした。

実験 / Experimental

マイクロチップレーザーからの波長1064nm、パルス幅900psのレーザーパルスをPAO4中に浸したSCM440板材へ照射した。この鉄鋼材表面の炭素濃度、結晶性、硬さをTEM-EELS（NI-001）、XRD、ナノインデンターによって評価し、さらにボールオンディスク試験によって摩擦摩耗特性を評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

PAO4中レーザーパルス照射により、鉄鋼材表面には数百ナノメートルの深さまでの浸炭が観測されており、この炭素の侵入領域がアモルファス化されていることも確認した。照射レーザーパルス数が多いほど硬さが向上しており、これは浸炭とアモルファス化によるものであると考えられる。表面改質領域は摩擦係数の低減、耐摩耗性の向上を示しており摺動部品への利用がきたいできる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 中村 友哉, 山中 正人, 田中 良樹, 吉田 直樹, 劉 暁旭, 前川 覚, 糸魚川 文広, 小野 晋吾, "潤滑油中S45Cへの短パルスレーザー照射による表面炭化"第85回応用物理学会秋季学術講演会（新潟）, 令和6年9月18日
2. 中村 友哉, 山中 正人, 田中 良樹, 吉田 直樹, 劉 暁旭, 前川 覚, 糸魚川 文広, 小野 晋吾, "液中ピコ秒レーザーパルス照射によるS45C表面への円形微細構造形成"第85回応用物理学会秋季学術講演会（新潟）, 令和6年9月19日
3. 吉永孟史 , 浅香透 , 劉暁旭 , 前川覚 ,　糸魚川文広 , 小野晋吾 , "ヘキサン中での超短パルスレーザー照射による金属表面炭化"第11回応用物理学会名古屋大学スチューデントチャプター東海地区学術講演会（名古屋）, 令和6年11月2日
4. 小野晋吾, "炭化水素中短パルスレーザー照射による金属表面改質" 第6回「ピーニングプロセスの活用拡大研究会」研究会（名古屋）, 令和7年2月27日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件