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  自動車部品 評価測定例
by 高温対応ナノインデンター  NanoTest Vantage

高温対応ナノインデンターNanoTestは1台の装置で押し込み試験、スクラッチ試験、衝撃負荷試験など多種の試験を行うことができます。NanoTestは自動車に使われる様々な金属材料、コーティング、薄膜材の強度や耐久性評価に応用することができます。

mmlcar-b2

実際の環境条件で試験
NanoTestは、インデント試験(押込み試験) スクラッチ試験(ひっかき試験)高温試験 液中試験 インパクト試験(衝撃負荷試験)フレッティング試験(摩擦試験)など、自動車の部品が実際にさらされる環境下にて試験することができます。以下は実際の自動車の測定箇所と結果です。

DLCコーティングは リストピンやポンプの構成部品 ピストン、バルブトレーン、カムシャフト、インジェクタなどに使われている。
図1は450℃までの高温環境下でインデント試験を行った時の硬さをグラフにしたもの。温度の上昇と対するコーティング膜の硬度の変化をよみとることができる。

図2はDLCコーティングを押圧50uN, 振動周期53Hz, 振幅 22umにて摩擦試験を行った。476,000サイクル目でコーティング膜が破壊されていることから膜の耐久性を知ることができる。

Fig1a               図1 Fig2a               図2

燃料インジェクター部品
インジェクターは隣接部と長期に接触摩擦を繰り返すので部分的に硬化劣化を起こす可能性がある。
図3は燃料インジェクターの摩耗した箇所の硬さを調べるためにインデント試験を行いマッピングを作成した。赤い部分はほか部分より硬化していることを示す。機械的変質を引き起こしているが判定できる。

燃料インジェクターのプランジャーの摩耗を減少させるために、インパクト試験にてコーティングの堆積効果を試験した。
図4はCr層を含んでいてもa-C;:H層では、荷重を3mNから5mNに上げると10分後に破壊が起きたことが分かる。この結果からコーティング膜の材料と厚さの最適化がおこなわれ、実用化に反映された。

Fig3            図3 Fig4               図4

軸受胴のコーティング
硬度対弾性率の比率(H/E比)で摩耗特性が予測できる。比率が高いほど軸受は良い摩耗特性を示す。
図5のインデント試験結果ではサンプル2の方が高いH/E比を示していることから、より良い特性を持っていると予想できる。

図6では同じ軸受胴サンプル1と2のコーティング材料の摩擦力をスクラッチ試験で計測した。現状ではポリマーが摩擦に強いと考えられるのでポリマーのデータを重ねた。
サンプル2の軸受胴はサンプル1より高い硬さと高い摩擦係数を持っている事を示した。
縦に摩擦推力、横に深さを示す

Fig5                図5 Fig6               図6

ピストン合金
図7と図8は異なる粒子を使用した2種のピストン合金を温度をかえてインデント試験した。粒子の配合の違いからどのように金属特性に影響を与えるを調べた。図8の配合では650K(343℃)で粒子の配置に目立った変化が見られた。

Fig7                図7 Fig8               図8

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