潤滑膜の分析手法

概要

モリブデン（Mo）含有潤滑油は自動車エンジンオイルの代表的な摩擦低減剤で、摩擦面に形成される膜成分（潤滑膜）が低摩擦化に寄与します。X線光電子分光法（ESCAまたはXPS）により潤滑膜の表面組成及び化学種を解析した事例を紹介します。

試料

以下の通り調製した潤滑膜の分析を実施しました。
Mo系摩擦低減剤を含む市販エンジンオイルを金属基板上に塗布
　→摩擦試験（表面温度50℃，試験時間5min）【図1】

事例紹介

1）潤滑膜の表面組成分析

試料のワイドスキャンスペクトル（全元素分析結果）及びMo3d高分解能スペクトルを図2に示します。
ESCAの分析深さは数nmと浅いため、表面に存在する有機汚染物が試料由来ピークの検出を妨害します。当社ではArガスクラスターイオン銃（GCIB）を用いた表面クリーニングにより有機汚染物のみを除去でき、潤滑膜の表面組成解析が可能です【表1】。

【表1】表面組成分析結果（単位：atom%）

2）潤滑膜の化学状態解析

潤滑膜に含まれる成分のうち、二硫化モリブデン（MoS₂）は低摩擦化に寄与することが知られています^1～3）。ESCAは元素の化学状態を解析できるため、Mo中のMoS₂比率を評価できます【図3, 表2】。

引用文献

• 1）駒場ら：MoDTC添加油の潤滑効果に対する温度の影響，トライボロジスト，62，11 (2017) 35．
• 2）山田ら：MoDTCの摩擦低減機構，日石三菱レビュー，43，1 (2001) 5．
• 3）高木：MoS₂族の層状構造と摩擦，精密機械，46，11 (1980) 1434．