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電子ビーム(EB)-PVD装置によるセラミックスコーティング


概要:ナノ構造制御と高速形成が可能なEB-PVD装置の開発と、遮熱コーティングなど酸化物セラミックスコーティングの高性能化・多機能化

本研究の目的:
従来ミクロンオーダーの構造制御に止まってきた厚さ数十〜数百μmの耐熱・耐食・耐摩耗コーティング等に適用可能な、ナノテクノロジーの概念を適用してナノレベルで表面・界面構造制御を行う先進コーティング技術(ナノコーティング技術)を開発し、材料特性・機能の飛躍的向上を達成する。



ナノ構造制御のための電子ビーム物理蒸着(EB-PVD)装置開発:
−セラミックスコーティング用として我が国初の世界的規模のEB-PVD装置−

高出力(150kW)の電子銃、複数の蒸発ソース及び基板加熱装置などを搭載し、各種温度・堆積速度などに関する精密計測・制御機能を付加することにより、ナノ構造制御と高速形成(〜20μm/min)が可能である。

装置写真 → 装置図



酸化物セラミックスコーティングのナノ構造制御:遮熱コーティングへの適用
酸化物セラミックスコーティングの中でジルコニア等の遮熱コーティングを例に、ナノポア・ナノギャップの導入、ナノ粒子分散などのナノ構造制御技術を確立する。

60μm 3μm
上記EB-PVD装置で作製したイットリア安定化ジルコニア(YSZ)コーティング
EB-PVDコーティングに特有の柱状組織
熱遮蔽に有効なナノポア・ナノギャップを大量に含む羽毛状構造



(EB)-PVD装置
(EB)-PVD装置

ナノ構造制御のための電子ビーム(EB)-PVD装置の仕様概要
【謝辞】本研究は新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託による「ナノコーティング技術プロジェクト」の一環として実施したものである。

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