生産技術部「コア技術」のご紹介
平成１
１年４月の研究所組織改革で誕生致しまし

た破損、不具合、腐食等の発生原因を、専門知識やた生産技術部は、機械・金属・システム系技術分野経験を基に調査解明し、具体的な対応策を検討すを担当して、技術相談・依頼試験、受託研究など多るとともに、熱処理を含めた金属材料の適正な利くの企業の方々にご利用頂いております。この度、用技術普及を図ります。

工業研究所業務全般にわたる見直しの中、これま

８８０（金属技術研究室）ＴＥＬ（０５２）６５４−９で長年培ってきました高い技術力と幅広い知識・経【音響・振動・精密測定による材料・製品の評価技

験を生かすべく、より分かり易い的確で迅速な技

術】

術支援を目指して【コア技術】を掲げることになり機器から発生する不快な音や振動をより人間のました。以下、生産技術部コア技術（担当研究室）

五感に近い形で測定し、防音・防振対策を提案するをご紹介します。

とともに、様々な分野の工業製品や部品の形状、寸【機械診断における予知保全システム技術】

法、表面形状を精密測定し、性能向上や高付加価値

従来のオーバーホールによる故障の予防保全に代わり、機械設備の稼動状態を常時監視し、故障や化を支援します。

（加工計測研究室）【高強度マグネシウム合金の創製】

過負荷が予想される場合にのみ、部品交換や操業アルミニウムの２/３の軽さで制振性や電磁遮蔽条件変更などの対策ができる予知保全システムを性に優れたマグネシウム合金は、次世代軽量構造構築します。

材料として期待されており、金属系複合化技術に（機械システム研究室）ＴＥＬ（０５２）６５４−９８６１【CAEを用いたシミュレーション技術】

より強度・剛性を高めた新合金開発を目指します。
（金属技術研究室）

金型やプレス成形部門において、ＣＡＥ（コン個々の研究員の持つ知識・能力を縦糸に、それらピュータ援用工学）による製品開発段階での構造解を機能的に動かす部内３研究室の連携を横糸に、析、流動解析および性能のシミュレーション（事前生産技術部全体の研究・指導レベルの向上と、効率予測）を、設計、生産、試験の工程で広範囲に活用的でかつ迅速な業務活動を目指します。企業・業界できますのでご相談ください。の皆さまのご利用をお待ちしております。

（加工計測研究室）ＴＥＬ（０５２）６５４−９８７４【金属材料の破損解析と利用技術】
多種多様な業界において金属部品・製品に発生し（生産技術部長大村博彦）

ＴＥＬ（０５２）６５４−９８７８

研究紹介

ヘテロエピタキシーとサーファクタント
電子デバイスを作る際には、基板と異なる材料

原子尺度で平坦な表面・界面を持った０．
８ｎｍ厚の一の薄膜を成長させることがよくあります。下地で（１００）膜が見事に形成できました。Ｏ原子様なＣｏＳｉ２ある単結晶基板上に異種物質の単結晶膜を成長さは、サーファクタントとして膜表面に偏析し、固相せることをヘテロエピタキシーと呼んでいます。

成長中にＣｏ原子の表面拡散を抑制するとともに、大抵の場合には二次元的に膜成長させたいわけでＣｏＳ
ｉ２膜の表面エネルギーを低下させる効果を持つ

すが、基板と薄膜材料の相性によっては、凹凸の大ことが明らかになりました。

きな表面やラフな界面を形成してしまいます。しかし、比較的簡単な方法で、表面・界面の平坦性や急峻性を改善・制御できることがあるのです。この魅力的な手法の一つがサーファクタントの適用です。サーファクタント
（Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ：ｓｕｒｆａｃｅ−ａｃｔ
ｉｖｅ−ａｇｅｎｔからの造語で、表面変性剤とも呼ばれる）とは、１原子層程度の量を前もって基板表面に吸着

図１させておくことにより、その後に成長させる薄膜

次に、図１の各ＣｏＳ
ｉ２ 膜上に、基板温度４７０℃ にの成長様式や結晶性、表面・界面の形態などを改善てＣｏを５．
６ｎｍ堆積させて成長したＣｏＳｉ２（１００）
膜のできる異種原子のことです。この現象については、ＴＥＭ像を図２に示します。Ｓ
ｉ清浄表面上（ａ）の場合、わずか１原子層程のＡｓを吸着させるだけで、凹凸ＣｏＳ
ｉ２膜表面はあまり平坦ではなく、ＣｏＳ
ｉ２／Ｓｉ界だらけのＳｉ／Ｇｅ／Ｓｉヘテロ界面を平坦化できるこ面も白線で示したような｛１１１｝ファセットが形成さとが１９８９年に報告され、注目を集めました。

れてラフになっています。それに対して、Ｏ吸着Ｓ
ｉ

当所では、名古屋大学と共同で、次世代Ｓｉ半導体

表面上（ｂ）では、原子尺度でほぼ平坦な表面・界面デバイスのエピタキシャルコンタクトとして期待を持つ２０ｎｍ厚のＣｏＳｉ２（１００）膜が形成され、この膜されるＣｏＳｉ２膜の形成技術の開発に取り組んできま厚でさえＯのサーファクタント効果が持続するこした。Ｓｉ（１００）
基板上にＣｏＳｉ２膜を成長させると、表とがわかりました。

面・界面とも凹凸の激しい形態となり、実デバイスに必要な２０ｎｍ厚程度の高品質膜を得ることが非常に難しいのです。様々な検討の結果、Ｓｉ基板上に１原子層（０．
１５ｎｍ）程度の酸素（Ｏ）を吸着させておくと、固相成長およびその後の膜成長において、平坦な表面・界面が実現できることを見出しました。
図１は、
（ａ）
Ｓ
ｉ（１００）清浄表面、（ｂ）１原子層のＯを吸図２着させたＳｉ（１００）
表面上に、０．
２３ｎｍ厚のＣｏ膜を室温薄膜・結晶成長は大変おもしろいものです。この堆積し、４７０℃ にて固相成長させたＣｏＳｉ（００）膜の２１技術と考え方は他の成長系にも応用できますので、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像です。Ｏが吸着してい興味がございましたらお気軽にご相談下さい。

ないＳ
ｉ清浄表面上の場合（ａ）には、白線で図示したような｛１１１｝
ファセットを持つＣｏＳｉ２（１００）島が形成されています。一方、Ｏが吸着したＳ
ｉ表面上（ｂ）では、

（電子技術研究室林幸裕）

ＴＥＬ（０５２）６５４−９９３４研究紹介

プラスチック材料に色をつける
一般に、プラスチック材料に添加剤を加えると剤としてＰＰｈｅｎａｚまたはＰＡＲを０．
００１重量％を用い新たな機能が発現します。当研究室では、プラスて得られたダンベル片にブラックライトを照射しチック材料に相溶化剤 １）や粘土 ２）を加えることにたところ、図２に示したように、添加剤を加えたもよって、強度を上げたり、ガスバリア性を向上させのについては強い蛍光が認められました。また、るなどプラスチックの高性能化や高機能化を行っ添加剤の種類により、蛍光色の変化も認められまております。

した。さらに、図３に示したように、ポリ乳酸へのその一方、高分子材料を添加剤として用いるこ添加剤としても有効でありました。これらのこととにより、低分子のそれと比較して環境への流れにより、フェナザシリン系ポリマーは、樹脂に蛍光出しの抑制や耐熱性の向上が期待できます。そこ性を持たせる添加剤として有用であることがわかで、樹脂への新たな機能の付与を目指して、ＥＬ素子りました。

やエレクトロクロミック素子等の電子素子の構成材料として有用であるフェナザシリン系のポリマー３）（図１）をプラスチックへの添加剤として用い、その性質を調べました。
プラスチックとしてポリスチレンを用い、添加

図１：プラスチックに添加したポリマーの化学構造添加剤なし

PPhenaz含有 PAR含有

図３：添加剤含有ポリ乳酸の成形体（a）明所に置いた場合（b）ブラックライト照射時
現在は、この添加剤を用いた様々な応用分野の開発および他の添加剤の開発を行っております。
機能は蛍光性に限っておりませんので、機能性の添加剤に関する技術にご興味のある方はお気軽にご相談下さい。
E-mail:hayashi.hideki@nmiri.city.nagoya.jp［文献］
１）原田，月刊名工研，２００４年７月号，Ｐ４２）岡本・岡本，工業材料，２００４年１月号，Ｐ４８
添加剤なし

PPhenaz含有 PAR含有

図２：添加剤含有ポリスチレンの成形体（a）明所に置いた場合（b）ブラックライト照射時３）林，月刊名工研，２００３年１月号，Ｐ２（有機材料研究室林英樹）

ＴＥＬ（０５２）６５４−９９１２情報提供

ＪＩＳ
「表面粗さ」の遷り変わり
機械加工された各種部品の表面には、気密性、耐６種類に増加させました。これにより、表面粗さ

磨耗性、潤滑性、密着性や接着性、光沢などさまざは、山や谷の高さ方向の情報量だけでなく、幅方向まな機能があり、それらに適した表面プロファイやその複合的な情報量によって求めるようになりルや粗さパラメータが求められます。しかし、不ました。

十分であれば目的の機能特性が得られず不具合を最近のグローバル化により、国際標準で品質保生じ、故障・事故の要因になるので、測定・評価は、証する時代になり、２００１年にＪ
Ｉ
ＳＢ０６０１「表面性状：必要不可欠な品質管理事項になっています。

輪郭曲線方式」に改正され、ＩＳＯと同等になりました。主な改正点は、次のとおりです。

表面粗さの規格は、
１９４９年に臨時日本標準規格で最初に制定されて、凹凸の最大高さ（Ｈｍａｘ）で定パラメータを求める輪郭曲線は、フィルタに義されました。１９５２年、Ｈｍａｘをある範囲ごとに区よって断面曲線、粗さ曲線、うねり曲線に分け、分し、数値の後にＳを付けて表すのと表面仕上げのそれぞれの曲線からパラメータを規定し、同じ程度を表す三角記号（仕上げ記号）の規定を設け、アルゴリズムによって算出する。
ＪＩＳＢ０６０１で制定しました。また、触針の先端半径二次元から将来は、Ｘ−Ｙ−Ｚの三次元的な測や針先に加わる荷重など触針式測定器の規格や顕定を念頭において高さ方向をＺ軸とし、旧規格の微鏡で干渉縞を目視観察して、粗さを読み取る光最大高さ（Ｒｙ）を最大高さ粗さ（Ｒｚ）に変更。十波干渉式測定器、加工現場での検査に使われてい点平均粗さ（Ｒｚ）を（Ｒｚｊｉｓ）として区別し、附る比較用標準片などの関連規格は１９５０年代にほぼ属書（参考）によって継承する。
制定されました。１９６０年代は、電子工学の発達で、パラメータの大幅な追加と局部山頂の平均間隔（Ｓ）の削除

新型の触針式測定器が開発され一部のパラメータ
を指針で直示できたこともあり、広く普及するよ位相補償フィルタの特性や表面性状評価の方式および手順など、新たに規格化うになりました。
一方、粗さパラメータは、各国でいろいろな定義

時代と共にＩ
ＳＯに準拠すべきＪ
Ｉ
Ｓが改正されてき

９６６は、中心線で表示していましたが、ＩＳＯＲ４６８−１

ましたが、まだまだ、旧ＪＩＳ（１９９４年以前）が多く平均あらさ（Ｒａ）を重要なパラメータに推奨しまし使われているのが実状です。今後は、大企業の新た。ＪＩ
Ｓでも１９７０年、最大高さ（Ｒｍａｘ）、十点平均Ｊ
ＩＳ−２００１導入の動きを見つつ、中小企業においてあらさ（Ｒｚ）、中心線平均あらさ（Ｒａ）の３種類をも速やかな対応、移行が望まれます。

規定、記号もＨからＲを使うようになり、同時に基当所では、内外・様々な技術文献と並んでＪＩＳ（日準長さとカットオフ値を設定しました。その後、Ｒａ本工業規格）の全文書を最新版に更新して揃えた産の優先化や関連規格を含めた小規模な見直し、変業技術図書館を設置し、無料で中小企業の皆さま更が行われました。１９８０年代に入り、測定器の性能に閲覧していただいています。また、当研究室でが一層進み、位相補償型のディジタルフィルタで、は、表面粗さに関する技術相談や依頼測定を行っ歪みの少ない粗さ曲線が得られるようになりましていますので、多くの方のご利用をお待ちしていた。１９９４年には、従来のパラメータ名称を算術平均ます。

粗さ（Ｒａ）、最大高さ（Ｒｙ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）に変更し、ＩＳＯより凹凸の平均間隔（Ｓｍ）、局部山（加工計測研究室

平成１６年11月１日 発 行
No.646 発行部数 2,000部
無料 特定配布
編集担当 名古屋市工業研究所
研 究 企 画 室

発行

名古屋市工業研究所
名古屋市熱田区六番三丁目
４番41号
ＴＥＬ （０５２）６６１−３１６１
ＦＡＸ （０５２）６５４−６７８８ｈｔ
ｔｐ://ｗｗｗ.ｎｍｉｒｉ.ｃｉｔｙ.ｎａｇｏｙａ.ｊｐ/

印刷所

マ ツ モ ト 印 刷 株 式 会 社 ＩＳＯ１４００１ Ｅ０１−２４７「この月刊名工研・技術情報は再生紙（古紙配合率100％、白色度80％）を使用しています。」

孝行）

ＴＥＬ（０５２）６５４−９８６０

頂の平均間隔（Ｓ）、負荷長さ率（ｔｐ）を新たに採用、

月刊 名工研・技術情報 11月号

清水