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コロナサーフ:金属表面の清浄度管理

金属表面は、機械加工・研磨加工・熱処理・洗浄等種々の加工履歴により、加工変質層・汚染層・吸着層に覆われています。製品が常に安定した表面品質が得られているかを迅速に評価し、客先への品質管理レポートを作成できます。

コロナサーフの洗浄管理への応用例

SUS304基板上の黒鉛汚染と油汚染の識別

SUS304の汚染種類によるコロナサーフ特性値の相違SUS304の汚染種類によるコロナサーフ特性値の相違黒鉛と油では初期電位Viが大きく異なり、また電気特性が異なるためdV特性が異なります。従って、汚染の種類の違いをdV-Vendマップから識別することができます。
 

PVD成膜前のSUS630部品の精密洗浄後のコロナサーフ特性マップ

SUS630部品の精密洗浄後のコロナサーフ特性マップSUS630部品の精密洗浄後のコロナサーフ特性マップPVD成膜前の精密洗浄において正常品はdV-Vendマップにおいて1カ所に収束するのに対し、不良品はその不良要因に従ってdVまたはVendの異常(シフト)が見られます。ラインにおいて品質管理の有効な手段と考えられます。
(正常品はマップで1ヶ所にまとまるのに対し、不良品は不良要因によって特性値がずれる)

軸受用鋼材のコロナサーフによる表面清浄度評価

軸受用鋼材のコロナサーフによる表面清浄度評価研削加工後に防錆油保管したSUJ2およびSUS440C鋼材を、有機溶剤(ジクロロメタン)超音波洗浄をおこなった後アルコール(IPA)にてリンスし乾燥させた試料を、各18個コロナサーフ測定を行った結果を右に示します。
 
所見
SUS440Cは、表面にCr酸化物の不動態被膜が形成されるため、表面電位シフト(横軸)はSUJ2と比較して正側に大きくなります。
また縦軸の初期表面電位は、SUS440Cでは不動態被膜の形成により安定な(電気化学的には貴な、仕事関数としては大きな)方向、すなわちグラフ上でSUJ2と比べ下にきます。
SUS440C試料の1 個は何らかの原因で異常値が見られ、表面に汚染が残留していることが推測されます。

実験にて洗浄したSUJ2試料に、各種汚染(指紋・クレ5-56・油性切削油)を付与しコロナサーフ測定を行った結果上記実験にて洗浄したSUJ2試料に、各種汚染(指紋・クレ5-56・油性切削油)を付与しコロナサーフ測定を行った結果を右に示します。
 
所見
汚染層の表面物性および電気的特性の違いにより、初期表面電位Vi および電荷付与による表面電位シフトdV0はさまざまに変化します。同じ汚染種の場合、グラフの横軸で汚染層の厚さを定量評価できますが、汚染種が異なる場合は、汚染層の電気的特性の違いから定量評価はできません。コロナサーフは、各種洗浄後や各種表面処理後に、本当に毎回「同じ」表面になっているかを短時間で感度良く測定できるので、生産ラインの品質管理手段として用いることが可能です。