アル ミニ ウムの陽極 酸化 皮膜 の 有機物 に対 す る摩擦 ・摩 耗挙 動 Behavior Anodic
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(2) 近 畿 ア ル ミニ ウム 表 面 処 理 研 究 会 会 誌N6]82'96 一 諮 日冊. 文一. 図3テ 左. Fig. 3. Fig.. 2. Surface. 2.2摩. roughness. of organic. materials. for. フ ロ ン シー トの 摩 耗 面. ア ル ミ摩 耗 輪 、右:陽 極 酸 化 皮膜 摩 耗 輪 Visual. of weared. surface. of Teflon. test. 擦 ・摩 耗 試 験. 摩 擦 ・摩 耗 試 験 はJISH8603「. ア ル ミニ ウ ム 及 び ア ル 図4ア. ミニ ウ ム 合 金 の 工 業 用 硬 質 陽 極 酸 化 皮 膜 」 の 試 験 方 法 に も採 用 され て い る往 復 運 動 平 面 摩 耗 試 験 機(ス ㈱ 製NUS‑ISO‑3型)を. 用 い 、3kgfの. 左. ガ試 験 機. Fig. 4. 荷 重 をか け て. ク リル シ ー トの摩 耗 面. ア ル ミ摩 耗 輪 、 右:陽 極 酸 化 皮膜 摩 耗 輪 Visual. of weared. surface. of acrylic. resin. 無 潤 滑 状 態 で400往 復 させ て 、 摩 耗 輪 及 び有 機 物 板 の 摩 擦 ・摩 耗 状 況 を観 察 した 。 2.3有. 機 物 の 摩 擦 面 の摩 擦 帯 電 量 の測 定. 試 験 片 の 帯 電 量 は400往 復 の 摩 擦 ・摩 耗 試 験 終 了 後 、 直 ち に 、1分 以 内 で 静 電 電 位 計(米. 国 ・モ ン ロ ー エ レ ク. ト リ ッ ク 社 製 、ISOPROBEELECTOROSTAT工C VOLTMETER)に. よ り 、測 定 距 離 をユOmmの一 定 間 隔. に して 、 帯 電 量 を読 み 取 っ た。 ま た 、 プ ラ ス チ ッ クの 中 で特 に 摩 擦 帯 電 が顕 著 な テ フ ロ ンに つ い て 、 上 記 した よ う に4種. 類 の 摩 耗 輪 で100往 復 ご と に600往 復 ま で 摩. 擦 ・摩 耗 を 行 っ て テ フ ロ ンの 摩 耗 輪 の 帯 電 量 を精 測 した 。 3.結. 2mm 一 Flg.. ■OOμm 一. 塩化 ビニル対アル ミ摩耗輪 5. Visual. of weared. surface. of poly. vinychloride. resin. 果. 3.1有 機 物 の 摩 擦 ・摩 耗 面 の 観 察 図3、. 図4に. ア ル ミ及 び 陽極 酸 化 皮 膜 摩 耗 輪 に 対 す る. テ フ ロ ン と ア ク リル 樹 脂 の摩 耗 面 を示 す 。 図5は. アル ミ. 摩 耗 輪 と塩 化 ビニ ル と の摩 耗 状 況 を マ ク ロ 、 ミク ロ に示 す 。 図6は. ア ル ミ摩 耗 輪 と ポ リ オ レフ イ ン樹 脂 との 摩 耗. 状 況 を 示 す 。 図7は. ア ル ミ摩 耗 輪 と 陽極 酸 化 皮 膜 摩 耗 輪. に対 す る マ ク ロ な ボ ー ル紙 の 摩 耗 状 況 を 示 し、 図8は. ア. ル ミ摩 耗 輪 に対 す る ミク ロ な 摩 耗 状 況 を 示 す 。 図9は. ア. ル ミ摩 耗 輪 に対 す る ラ ワ ン板 の 摩 耗 状 況 を示 す 。. 鰯灘灘 灘懸翻難灘難騨翻翻縄購 羅 ポ リオ レ フ ィ ン樹 脂 対 ア ル ミ摩 耗 輪 Fig. 6. Visual. of weared. surface. ■o}≦≒μm. of poly. olefin. resin.
(3) 近 畿アル ミニウム表而処理研究 会会誌M8296 一 瓢 口冊. 文 一. い よ う に 写 真 で は 見 え る が 、表 面 粗 さ の比 較 で 見 る と摩 耗 輪 に よ る相 関 性 は 見 られ な い 。. 1. Table. 表1各. Surface. roughness. ア ル ミ摩耗 輪. aテ フ ロ ン. 3.3μm. ⑤ ア ク リル. 7.6μm. c塩 化 ビニ ル ⑥ ポ リオ レ フ イ ン eボ ール 紙. ー ル紙 対 ア ル ミ摩 耗 輪. 右:ボ. ー ル紙 対 陽 極 酸 化 皮 膜 摩耗 輪. Fig. 7. Macro. visual. of weared. ラ ワ ン板. surface. of card. organic. materials. シー トの 摩 耗 面 の表 面 粗 さ(R、). シ ー トの 種 類. 左:ボ. of weared. 1.1μm 20.0μm. 0.7μm. 2.5μm. 2.2μm. 2.3μ. 9.8μm. 7。0μm. 25.0μm. board. 陽極 酸化 皮月 摩耗 輪. 皿. 37.0μm. ア ル ミ摩 耗 輪 に よ る 摩 耗 面 陽 極 酸 化 皮 膜 摩 耗 鹸 に よ る摩 耗 面 11. 円. ボール紙対アル ミ摩耗輪 ■OOμm. Fig. 8. Micro. visual. of weared. surface. of card. board. ラワ ン板対アル ミ摩耗輪 ■OQμ 一. Fig. 9. 表1に. Visual. of weared. surface. of lauan. ア ル ミ摩 耗 輪 及 び陽 極 酸 化 皮 膜 摩 耗 輪 で摩 耗 後 の. 有 機 物 の 表 面 粗 さ(R∂. を 示 し、 図10は これ を グラ フに. Fig10.. 3.2摩 表2、. Surface. roughness. of organic. materials. 擦 帯 電量 の 観 察 図11に アル ミ及 び 陽 極 酸 化 皮 膜 摩 耗 輪 で 各板 状. し た も の で あ る。 こ れ らの 観 察 結 果 か ら言 え る こと は 、. 有 機 物 を400往 復 摩 擦 ・摩 耗 した 時 の 有 機 物 側 の 表 面 の. 摩 耗 は全 て 硬 さの 小 さ な有 機 物 側 で 発 生 して い る が 、 ア. 帯 電 量 を示 す 。 紙 や木 材 は 摩 耗 輪 の 材 質 の 依 存 性 も無 く、. ル ミ摩 耗 輪 の 場 合 、 一 部 有 機 物 側 に ア ル ミの 黒 い摩 耗 粉. 摩 擦 に よ り特 別 に 帯 電 す る 傾 向 は見 られ な い が 、 プ ラス. が 移 着 して お り、長 時 間 の 間 に は この 摩 耗 粉 が ア ル ミに. チ ッ ク類 は 明確 に 帯 電 す る 。. 対 して三 元 ア ブ レ ッ シ ブ摩 耗 が 発 生 す る も の と推 定 され る。 全 体 的 に ア ル ミ摩 耗 輪 の時 、 各 有 機 物 の摩 耗 が 激 し.
(4) 近 畿 ア ル ミニ ウ ム表 面 処 理 研 究 会 会誌Nご,]82'96. 一=囲 諮. 文 一. 表2、 表2各. シ ー トの 残 留 帯 電 静 電 電 位. シ ー トの 重類. ド摩 耗 。 一780V. aテ フ ロ ン ア ク リル. 94V. c塩 化 ビニ ル. 45V. アル ミ摩耗 輪. 化 皮 尊摩 耗 輪 一68V 一67V. ・‑173V. 35V. eボ ール 紙. 52V. 51V. ラ ワン. 51V. 52V. ポ リオ レ フ ィ ン. 陽.酸. 331V. 33V 一89V. 図11に お い て テ フ ロ ン以 外 の そ の 他 の プ ラス チ ッ. ク は マ イナ ス側 に帯 電 す る が 、 塩 化 ビニ ル は ア ル ミ摩 耗. 一58V. 輪 で は 帯 電 せ ず 、 陽極 酸 化 皮 膜 の摩 耗 輪 の 時 の み 帯電 す る傾 向 が あ る 。. 一425V. 摩擦回数(往 復). '52V 01∩. 52V. ∩9((つ. ∩(バ(n只((6ミA∩. *注 記:実 験室 帯電電位118V. 与匡摩 擦 部 ア ノレミ鰍. 剛 察部. 陽 極 酸 化 皮 膜 摩 耗輪 摩 擦部. 1. Fig. 12. Relation. between. numbers. of friction. and triboelectricity. 4.考. Fig.11. Relation and. between. kinds. of organic. materials. triboelectricity. 4.1摩. 察. 擦 ・摩 耗 挙 動 につ い て. ア1レミニ ウム 及 び そ の 陽極 酸 化 皮 膜 と有 機 物 の 摩 擦 ・ 摩 耗 挙 動 を 観 察 す る と 、紙 や 木 材 等 は ア ブ レ ッシ ブ摩 耗. テ フ ロ ン は摩 擦 に よ っ て 正 電 気 側 に 帯 電 して い る が 、. が 優 先 し、 プ ラ スチ ック類 は ア ブ レ ッ シブ 摩 耗 と凝 着 摩. 本 来 テ フ ロ ンは マ イ ナ ス 側 に大 き く帯 電 す る性 質 が あ り、. 耗 が 並 行 して 進 ん で い る 。 陽極 酸 化皮 膜 の硬 さ は有 機 物. 表2、. の 硬 さの10倍 か ら30倍 も硬 く、 この こ と は プ ラ ス チ ック. 図11の テ フ ロ ン の結 果 は真 理 に 反 す る た め 、 あ ら. た め て テ フ ロ ンの み につ い て 摩 擦 回数 、 摩 耗 輪 の 種 類 も. 側 か ら見 る と 硬 さ は 陽 極 酸 化 皮 膜 の1/10か. ら1/30と 軟. 増 や して 帯 電 量 を 測 定 した結 果 を図12に 示 す 。 こ れ に よ. らか く 、 か つ 、 皮 膜 側 の 表 面 が 荒 れ て い る こと か ら 、…. る と100往 復 程 度 の 摩 擦 で 一 挙 に10倍 な い し20倍 近 い マ. 般 的 な ア ブ レ ッ シ ブ摩 耗 量 を示 す 次 の 式 か ら も摩 耗 量 が. イ ナ ス 側 の静 電 気 が 帯 電 され て お り、 そ の 後 は漸 増 す る. 増 大す ることが分かる。. が ほ ぼ 、 飽 和 状 態 と な る 。摩 耗 輪 に よ る 帯 電 量 の 影 響 は. V・=2WL/πH・tanθ. 大 きい 順 に 、 ア ル ミ、真 鍮 、 陽 極 酸 化 皮膜 、 中 炭 素 鋼 の. こ こで 、Hは 平 板(プ. 順 と な る。. 表 面 粗 さの 先 鋭 度 、Wは 荷 重 、Lは 摩 擦 距 離 を示 す ト。. ラ ス チ ック)の 硬 さ 、 θは 皮 膜 の.
(5) 近 畿 ア ル ミニ ウム 表 而 処 理 研 究 会 会 誌N6182'96 一 員 諮囲. 文一. 一 方 、 同 時 に進 行 す る 凝 着 摩 耗 に つ い て … 般 に 知 られ 5。 結 て い る凝 着 摩 耗 を示 す 式 は 、. 論. V=KWL/3P。 こ こ で 、P。 は プ ラ ス チ ック の 降 伏 強 度 を 示 し、Kは 常. 本 実 験 に よ っ て以 下 の 結 論 を得 た 。 5.1ア. 数 を示 すD。 プ ラ スチ ッ ク は破 断 強 さ が重 要 な 因 子 と な. ル ミニ ウ ム 陽 極 酸 化 皮 膜 と 有 機 物 と の摩 擦 ・摩. る 。 陽 極 酸 化 皮 膜 の 硬 い突 起 に 引 っ張 られ て 伸 び 、破 断. 耗 は 凝 着 摩 耗 及 び ア ブ レ ッ シブ摩 耗 の 両 方 の 摩 耗 形 態 で. す る こ と に よ り摩 耗 が 進 行 して い く 。 この 間 、 皮 膜 に プ. 進 行 す る が 、硬 さの 大 差 か ら有 機 物 側 が 一 方 的 に摩 耗 す. ラス チ ック の移 着 が 繰 り返 し継 続 さ れ る 。特 に テ フ ロ ン. る。. は この 移 着 を繰 り返 しな が ら破 断 、摩 耗 して い く傾 向が. 5.2テ. 顕 著 で あ る。 4.2摩. フ ロ ンの よ う に 工 業 的 に 利 用 度 の 高 い プ ラ ス. チ ッ クは 摩 擦 帯 電 量 が 大 き い 。 本 報 告 の よ うに 、 ア ル ミ ニ ウ ム 陽 極 酸 化 皮 膜 との 摩 擦 ・摩 耗 に お い て も摩 耗 に よ. 擦帯電現 象につい て. る表 面 積 の 増 加 、摩 擦 発 熱 に よ る 電 子 の 移 動 の 促 進 等 に. 特 に プ ラ ス チ ッ ク類 は摩 擦 に よ って 帯 電 しや す く 、 そ の電 圧 は非 常 に 大 き く な る こ とが 知 られ て い る 。 表3は. よ り、 帯 電 量 は 短 時 間 で急 増 し、 そ の 後 は飽 和 状 態 を示. 摩 擦 帯 電 列 と して 知 られ た も の で あ り2、 表 中 、上 と下. す 。 摩 擦 ・摩 耗 に お け る静 電 帯 電 の 問 題 は 今 後 ます ま す 、. の もの を組 み 合 わ せ て 摩 擦 す る と ヒの も の は正 に 帯 電 す. マ イ ク ロ化 技 術 の 発 展 に重 大 な 問 題 で あ り、 最 近 、 基 盤. る こ と を示 して い る 。 テ フ ロ ンは 負(マ. 技 術 研 究 促 進 セ ン ター で は極 限 環 境 下 に お け る マ イ ク ロ. イ ナ ス)に 帯 電. す る こ とが 分 か る 。 図 ユ2のよ う に 摩 擦 回 数 が増 加 す る と. トラ イボ ロ ジ ー に 関 す る基 盤 的 研 究 と して 、 帯 電 の マ イ. 急 増 す る 理 由 は2つ 考 え られ る 。 一 一'つは摩 擦 発熱 に よ り. ク ロ トラ イ ボ ロ ジー 特 性 の影 響 に 関 す る研 究 が 開 始 され. 温 度 が 上 昇 し、電 子 の移 動 が 促 進 す る た め で あ り̀、 二. た。 これ は帯 電 が軽 負 荷 摩 擦 特 性 に どの よ う に 影 響 す る. つ 爵 は摩 耗 に よ り表 面 積 が 増 加 す る た め で あ るII。 これ. か 見 極 め て 、 摩 擦 帯 電 の 制 御 方 法 を検 討 す る も の で あ る。. らは い ず れ も 限 界 が あ り、 帯 電 量 が 摩 擦 ・摩 耗 に よ っ て. ア ル ミニ ウ ム 陽極 酸 化 皮 膜 と有 機 物 の 組 合 せ に よ る ト ラ イボ ロ ジ ー的 実 用 分 野 は 多数 存 在 す る が 、 ま た、 問 題. 無 限 に増 加 す る こ と は無 い 。. 点 も 多 数 存 在 す る もの と思 わ れ る 。 これ ら の 問 題 点 を着 3. Table. Series. of frictional. electrification. Hersh,. Lehmicke. Montgomery. o. 皮 膜 の 発 展 が 期 待 出 来 る。. ㊥. ガ ラス. 羊毛. 人毛. ナイロン. ナ イ ロン糸. ビス コー ス. 引用文献 1)田 中 久 一 郎 摩 擦 の お 話(日. ナ イ ロ ン ポ リマ ー. 木綿 絹. 絹. アセ テ ー ト. ビ ス コ ー ス レー ヨ ン. ルーサイ ト. 2)静 電 気 ハ ン ドブ ッ ク(オ. 3)和 田 八 三 久;高 分 子 の 固 体 物 性(培. 風 館). P.341、(1971). ダ イ ネル. ラ ミー. ベ ロン. 鋼. ポ リエ チ レ ン. 硬 質 ゴム. テ フ ロン. 4)最 新 表 面 処 理 技 術 総 覧(産 P.ユ93、(1887). アセ テ ー トレー ヨ ン 合成ゴム オ ー ロン ポ リエ チ レ ン e. ー ム 社). P.448、(1981). ポ リビニル ア ル コール. 紙. 本 規 格 協 会). P.165、168、174、(1990). 羊毛. 木綿. 実 に解 決 して 行 く時 、 この 方 面 の 高 付 加 価 値 の 陽 極 酸 化 1C,rt Z. e. 列 中 の二 つ の物 質 の摩 擦 で,上 の ものが プ ラス㊥ に,下 の もの は マイ ナ ス(∋に帯 電 す る. F. 業 技 術 サ ー ビ ス セ ン ター.
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