AFMを用いた添加剤由来表面反応膜の機械的物性評価

摘要

油圧ポンプやダンパなどの動力伝達媒体として使用される作動油は，鉱物油由来等の基油に多種類の添加剤を処方することによって構成されている．その中でも摩擦調整剤としての作動油は，使用環境により求められる性能は様々であるため，用いられる添加剤も一様ではない．先行研究において，リン系添加剤を用いた場合の摩擦係数の値は，摺動速度に依存し，その原因は添加剤由来の表面反応膜の形成状態にあるとの見解が示されている．しかし，添加剤は数多く存在し，個々の添加剤について機能発生メカニズムが十分に解明されていないことがあり，現在の添加剤の処方は経験則に依存している場合が多い．作動油が用いられる機械部品の液体封入部には，ゴム製のオイルシールが使用されており，オイルシールと接触する摺動表面には，耐摩耗性に優れるCrめっきが用いられている．著者らはオイルシール材のNBRゴムとCrめっきとの摺動試験によって，作動油に含まれるリン系添加剤の種類によって異なる摺動特性を持つことを確認した．また，FT-IRやTOF-SIMSを用いた摺動表面の分析により，添加剤毎に表面反応膜上に存在する分子が異なることを確認した．しかし，添加剤ごとの摺動特性と表面反応膜の機械的物性との関連性については未だ明らかになっていない．本研究では，両者の関連性についての調査を目的として，バウデン·レーベン型往復動摩擦試験機を用いた摺動試験に加え，原子間力顕微鏡（AFM）を用いて反応膜の形状や摺動面内外でのフリクションカーブ測定を行った．