トライボロジーの最新技術と応用

Advanced Tribology and Applications

［コードNo.2007T557］

■監修／	森誠之（岩手大学 工学部 応用化学科 教授） 三宅正二郎（日本工業大学 工学部 システム工学科 教授）
■体裁／	Ｂ５判　３２０ページ
■発行／	２００７年　６月　(株)シーエムシー出版
■定価／	６８,２５０円（税込価格）

★	21世紀における効率化技術の切り札、トライボロジーの最新動向を網羅！
★	トライボロジーの鍵である潤滑油とコーティングの基礎から、最新の技術と応用までを詳述！
★	産学官30名のトライボロジストによる共同執筆！

※　本書籍はご試読頂けません　※

はじめに
適切な潤滑により摩擦・摩耗を制御し、省エネルギー・省資源さらに環境負荷低減を実現するトライボロジーは、まさに21世紀における効率化の技術と言えるであろう。機器の小型化・軽量化も省資源・省エネルギーに貢献するが、ここでもトライボロジー技術の役割は大きい。さらに、機械装置の信頼性、安全性、寿命にもトライボロジーが深くかかわっている。本書は、トライボロジー技術の発展に欠かすことができない潤滑油とコーティングについて、基礎から最新の技術と応用まで各分野の専門家がまとめたものである。 　トライボロジーにおける諸問題を解決し、新たな技術に貢献する手段は、設計（Design）、材料（Material）および潤滑（Lubricant）と言われてきた。現実には、設計が済んだ機械や機構部品に合わせて材料や潤滑剤開発が行われることが多い。機械や装置が故障無く稼動するのが当然と見られ、言わば材料や潤滑剤は縁の下の力持ちとしての役割であった。しかし、新たな材料や潤滑剤の開発によって実用化された機構部品や機械は数多くある。たとえば、自動車のデファレンシャルギヤに用いられているハイポイドギヤは、極圧添加剤を添加した潤滑油の開発によって実用化できた。この技術により、自動車は車高が低くなり、高速で安定した走行が可能になったのである。このように、材料や潤滑油の開発によって実現したトライボロジー技術は枚挙にいとまがない。 　近年、ナノスケールの構造を制御した各種コーティングなどの新規材料や新規潤滑油あるいは潤滑油の構成成分が開発され、トライボロジー技術を革新的に変えることが可能になってきた。すなわち、材料や潤滑剤がリードしてトライボロジーが変わりつつある。また、21世紀の技術として効率化の技術、環境適合型の技術にトライボロジーが果たす役割は大きい。とくに、コーティングをはじめとする新規な材料や新規な潤滑剤によるトライボロジー技術へのインパクトは大きいと期待される。本書では、今後活躍する潤滑技術に関して、潤滑油編、コーティング編および応用編に分けて、現在得られているホットな研究成果から将来への夢も含めて、それぞれ専門家より紹介して頂いた。本書に書かれた技術が10年後にも活躍していることを期待している。 　なお、本書は1988年発行の岡部平八郎編「高機能潤滑剤の技術と市場」およびその普及版である2001年発行の「高機能潤滑剤の開発と応用」に続いて、潤滑剤と材料の最新情報と将来についてまとめたものである。技術の進歩に伴いトライボロジーへの社会的ニーズはより強くなり、また新規な潤滑剤成分やコーティングがシーズとして利用されることを待っている。前書に加えて本書が多くのトライボロジストおよびトライボロジーを必要とする技術者・研究者にとって開発と研究のヒントになれば幸いである。
2007年5月　森誠之、三宅正二郎

執筆者一覧
森誠之	岩手大学 工学部 応用化学科 教授
Piero Gavezotti	ソルベイソレクシス社 中央研究所 開発センター
Fabio Riganti	ソルベイソレクシス社 中央研究所 開発センター
相馬宏行	ソルベイソレクシス(株) 代表取締役
上村秀人	出光興産(株) 営業研究所 設備油グループ 主任
南一郎	岩手大学 工学部 応用化学科 准教授
小鹿野哲	エクソンモービル(有) 潤滑油・スペシャリティ部門 グローバルプロダクツテクニカル 自動車用潤滑油技術アドバイザ
小宮広志	(株)ジェイテクト 研究開発センター 材料技術研究部 主幹
木村浩	協同油脂(株) 技術本部 取締役；技術本部副本部長
柴田潤一	新日本石油(株) 潤滑油研究所 チーフスタッフ
設楽裕治	(株)ジャパンエナジー 潤滑油開発センター 研究員
三宅正二郎	日本工業大学 工学部 システム工学科 教授
田中章浩	(独)産業技術総合研究所 ナノカーボン研究センター
伴雅人	日本工業大学 工学部 システム工学科 准教授
梅原徳次	名古屋大学大学院 工学研究科 機械理工学専攻 先端材料・創製工学講座 教授
野老山貴行	名古屋大学大学院 工学研究科 機械理工学専攻 先端材料・創製工学講座 助教
本多文洋	NPO法人テクノプロス
渡部修一	日本工業大学 工学部 システム工学科 教授
広中清一郎	首都大学東京 機械システム工学科 非常勤講師(教授待遇)
中野美紀	(独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 研究員
石田敬雄	(独)産業技術総合研究所 イノベーション推進室 企画主幹
川邑正広	(株)川邑研究所 代表取締役
保田芳輝	日産自動車(株) 総合研究所 社会・フロンティア研究所 主任研究員
市橋俊彦	出光興産(株) 営業研究所 主任研究員
若林利明	香川大学 工学部 材料創造工学科 教授
鈴木峰男	(独)宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部 部品・材料・機構技術グループ 主幹開発員
小原新吾	(独)宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部 部品・材料・機構技術グループ 主幹開発員
梅田一徳	(独)産業技術総合研究所 産学官連携推進部門 地域連携室 技術アドバイザー
山本尚之	(株)東芝 磁気ディスク設計部 参事
安藤泰久	(独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 トライボロジー研究グループ 研究グループ長

構成および内容
＜第I編　潤滑油＞
第1章	総論（森誠之）
1	はじめに
1.1	潤滑油の特徴
1.2	潤滑油の性能
1.3	潤滑油の構成
2	基油
2.1	粘度特性
2.2	温度特性
2.3	化学的安定性
3	添加剤
3.1	摩擦調整剤
3.2	摩耗防止剤
3.3	寿命を延ばす添加剤
4	混合の原理と組み合わせの最適化
4.1	物理混合物と化学混合物
4.2	潤滑油成分の選択
4.3	最適化
5	潤滑油編の構成
6	おわりに
第2章	基油
1	フッ素油（Piero Gavezotti、Fabio Riganti、相馬宏行)
1.1	序文
1.2	PFPE類の製造方法
1.3	PFPE類の物性
1.4	耐酸化性及び耐放射線性
1.5	熱安定性
1.6	耐薬品性
1.7	プラスティック、エラストマーとの適合性
1.8	潤滑特性
1.9	PFPE用添加剤
1.10	防錆添加剤
1.11	熱安定剤
1.12	耐摩耗添加剤
2	イオン液体（上村秀人）
2.1	はじめに
2.2	イオン液体
2.2.1	塩の低融点化
2.2.2	イオン液体の構造と特性
2.2.3	イオン液体の合成方法
2.3	イオン液体の潤滑油としての特性
2.3.1	潤滑油としての一般性状
2.3.2	耐熱性・酸化安定性
2.3.3	境界潤滑特性
2.3.4	添加剤適合性
2.3.5	イオン液体の実用性能
2.4	おわりに―今後の課題と展望―
3	生分解性潤滑油（南一郎）
3.1	はじめに
3.2	環境保全と潤滑油
3.3	既報の整理
3.3.1	生分解性の評価
3.3.2	生分解性潤滑油の例
3.4	植物油の潤滑性能
3.4.1	油脂の構造と物性
3.4.2	植物油の耐摩耗性
3.4.3	耐摩耗剤の効果に及ぼす植物油の自動酸化の影響
3.5	おわりに：低環境負荷潤滑油の開発動向
第3章	添加剤
1	環境調和型添加剤（小鹿野哲）
1.1	はじめに
1.2	潤滑油添加剤の機能と環境対策
1.2.1	金属清浄剤
1.2.2	分散剤
1.2.3	摩擦調整剤（油性剤、極圧剤含む）
1.2.4	耐摩耗剤
1.2.5	酸化防止剤
1.2.6	粘度指数向上剤
1.3	潤滑油添加剤の安全性と使用油のリサイクル
1.3.1	添加剤とPRTR法
1.3.2	添加剤とMSDS（Material Safety Data Sheet）
1.3.3	潤滑油のリサイクルと添加剤
1.4	おわりに
2	新しい添加剤技術（小宮広志）
2.1	はじめに
2.2	耐荷重添加剤（耐荷重性向上剤）の種類と作用機構
2.3	有機金属系耐荷重添加剤のトライボロジー特性
2.4	表面膜の化学構造の解析
2.5	転がり疲労寿命におよぼす添加剤の影響
2.6	有機ビスマス系極圧剤のトライボロジー特性
第4章	混合系
1	グリース（木村浩）
1.1	はじめに
1.2	潤滑グリースの種類と特徴
1.2.1	増ちょう剤の種類と特徴
1.2.2	基油の種類と特徴
1.2.3	添加剤の種類と特徴
1.3	劣化と寿命
1.4	グリースの製造法
1.5	高機能潤滑剤としての適応事例
1.5.1	製鉄設備
1.5.2	自動車用アクチュエーター
1.5.3	宇宙・真空環境
1.5.4	地球環境保護
1.6	おわりに
2	加工油（柴田潤一）
2.1	はじめに
2.2	アルミニウム用冷間圧延油の非芳香族化
2.2.1	アルミニウム用圧延油の環境配慮化の背景
2.2.2	アルミニウム用圧延油の基油組成
2.2.3	圧延潤滑性に対する基油組成の影響
2.2.4	吸着活性の評価
2.2.5	芳香族化合物の構造による影響
2.2.6	アルミニウム箔圧延における芳香族化合物の添加効果
2.2.7	新規添加剤の適応
2.3	プレス油の非塩素化
2.3.1	プレス油非塩素化の背景
2.3.2	カルシウムスルホネートを利用した非塩素化の技術
2.3.3	非塩素化の課題と現状
3	水系潤滑剤（設楽裕治）
3.1	はじめに
3.2	潤滑剤における混合系
3.3	適用事例
3.4	レオロジー特性
3.5	トライボロジー特性
3.6	廃水処理性、潤滑管理
3.7	トライボロジーへの新展開
3.8	おわりに
＜第II編　コーティング＞
第1章	総論（三宅正二郎）
1	はじめに
2	コーティングのトライボロジー特性評価法
2.1	ナノインデンテーション試験
2.2	マイクロ摩耗試験
2.3	スクラッチ試験
2.4	摩擦試験によるコーティングの評価
3	コーティングによるトライボロジー特性改善
3.1	摩擦低減
3.2	耐摩耗性向上
3.3	低摩擦・耐摩耗性コーティング
3.4	複合耐摩耗性膜
4	まとめ
第2章	炭素系薄膜
1	DLC膜（田中章浩）
1.1	はじめに
1.2	DLC膜とは
1.3	DLC膜の作製
1.4	DLC膜のトライボロジー特性
1.4.1	構造・組成の影響
1.4.2	諸因子の影響
1.5	DLC膜の耐はく離性
1.6	DLC膜の各種機器部品への適用
1.7	DLC膜の今後の課題
1.8	おわりに
2	ナノ構造カーボン系薄膜（伴雅人）
2.1	はじめに
2.2	DLC薄膜
2.2.1	コンポジット構造
2.2.2	ナノコンポジット構造
2.3	ナノカーボン系薄膜
2.3.1	フラーレン（C60）の利用
2.3.2	カーボンナノチューブの利用
3	a-CNx（梅原徳次、野老山貴行）
3.1	はじめに
3.2	a-CNx膜とは？
3.3	a-CNxの摩耗の接触面圧依存性と微視的摩耗メカニズム
3.4	a-CNxの摩擦の雰囲気依存性
3.5	a-CNxの超低摩擦発現に必要な酸素濃度
3.6	a-CNxの窒素吹き付けによる超低摩擦
3.7	a-CNxのスラスト軸受への応用
3.8	多孔質空気軸受における軸受面へのa-CNx成膜の効果
3.9	今後の展望
第3章	無機系薄膜
1	Ag極薄膜の潤滑特性（本多文洋）
1.1	はじめに―摩擦の正体への挑戦―
1.2	夢への挑戦への第一歩
1.2.1	Ag薄膜の準備と装置
1.2.2	単原子膜の潤滑効果
1.2.3	数nm厚Ag薄膜のすべり現象
1.2.4	摩擦後のモルフォロジーと結晶配向性
1.2.5	摩擦係数の荷重依存性
1.2.6	Ag薄膜の流動性と摩擦特性
1.3	摩擦低減への提言
1.4	あとがき
2	B-C-N系コーティング（渡部修一）
2.1	はじめに
2.2	C-N系
2.3	B-N系（c-BNを中心として）
2.4	B-C系
2.5	B-C-N系
第4章	複合系薄膜
1	樹脂複合膜（広中清一郎）
1.1	はじめに
1.2	樹脂膜、樹脂複合膜の特徴
1.3	樹脂複合膜の成膜上の留意点
1.4	樹脂膜および樹脂複合膜の応用
1.5	研磨フィルム
2	トライボロジー分野における有機分子膜技術（中野美紀、石田敬雄）
2.1	序
2.2	Langmuir-Blodgett（LB）膜
2.3	自己組織化分子膜（SAM）
2.4	そのほかの分子膜：炭素材料系上へのPFPE膜
2.5	SAMのトライボロジー特性
2.5.1	アルカンチオールSAMの摩擦特性：アルキル鎖長依存性
2.5.2	ターフェニルメタンチオールSAMの摩擦特性：分子種依存性
2.5.3	自己組織化法を利用した多層膜の摩擦特性
2.5.4	Si基板上のSAMの摩擦特性
2.6	今後期待できる分子膜―金属酸化物、シリコン酸化物上へのカルボン酸、フォスホン酸などからなるSAM―
2.7	おわりに
3	結合型固体潤滑被膜（川邑正広）
3.1	はじめに
3.2	固体潤滑剤活用法
3.3	結合型固体潤滑剤の構成
3.3.1	固体潤滑剤
3.3.2	結合材（バインダー）
3.4	結合型固体被膜潤滑剤の特徴
3.5	固体被膜潤滑剤の適用法
3.5.1	初期なじみ
3.5.2	乾燥潤滑
3.6	環境に対する取り組み
3.6.1	揮発性有機化合物
3.6.2	有害化学物質規制
3.7	おわりに
＜第III編　応用＞
第1章	総論（森誠之、三宅正二郎）
1	潤滑油の応用
2	コーティングの応用
第2章	自動車（保田芳輝）
1	はじめに
2	エンジンのフリクション低減技術
2.1	ピストン・ピストンリングとシリンダボア間の低フリクション化
2.2	クランクシャフトの低フリクション化
2.3	動弁系の低フリクション化
2.3.1	ダイヤモンドライクカーボン（DLC）膜
2.3.2	DLCコーティングの摩擦特性
2.3.3	エンジン動弁系へのDLC膜の適用
3	おわりに
第3章	自動車駆動系（市橋俊彦）
1	はじめに
2	駆動系変速装置の技術動向
2.1	手動変速機（MT）技術
2.2	多段式自動変速機（AT）技術
2.3	無段変速機（CVT）技術
3	駆動系用潤滑油
3.1	ATF、CVTFの低粘度化
3.2	ロングライフ化
3.3	ベルトCVTFの金属間摩擦係数の向上
4	おわりに
第4章	環境調和型潤滑（若林利明）
1	はじめに
2	ゼロエミッション製造と潤滑技術
2.1	潤滑剤の長寿命化
2.2	廃油のリサイクル
3	切削油からみた環境対応加工
3.1	切削油の非塩素化
3.1.1	各種化合物の切削性能
3.1.2	硫黄とスルフォネート併用時の潤滑膜
3.2	セミドライ加工
3.2.1	MQL加工用切削油の実用性能
3.2.2	MQL加工におけるエステル系油剤の作用機構
4	エコバランス製造
5	水ベース潤滑
6	おわりに
第5章	宇宙（鈴木峰男、小原新吾）
1	はじめに
2	宇宙トライボロジーの現状
2.1	宇宙機器が曝される環境とトライボロジー問題
2.2	宇宙用潤滑剤・潤滑法
3	宇宙トライボロジーの今後の展望
3.1	新たな宇宙活動
3.2	新しい宇宙トライボロジーの可能性
4	おわりに
第6章	特殊環境（梅田一徳）
1	はじめに
2	潤滑油・グリース
3	層状固体潤滑剤及び軟質金属
4	プラスチック
5	特殊環境用複合材料
6	特殊環境用軸受
第7章	磁気ディスク（DLC）（山本尚之）
1	はじめに
2	ヘッドディスクインターフェース
3	HDDにおけるDLC薄膜のトライボロジー
3.1	DLC膜への潤滑剤の付着性
3.2	DLC膜のナノトライボロジー特性
3.3	窒素添加テトラヘドラルアモルファスカーボン膜
3.4	膜特性の測定法
4	おわりに
第8章	形状制御によるマイクロマシンの摩擦低減（安藤泰久）
1	はじめに
2	MEMSで見られる摩擦
3	周期的な突起配列による摩擦の低減
3.1	摩擦力と引き離し力の関係
3.2	曲率半径と引き離し力
3.3	材質の影響
4	単分子膜に被覆された突起配列の利用
5	マイクロマシンの潤滑は可能か

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