研究開発された技術紹介

溶射温度を低くできる新しい溶射方法により、自動車用パワートレイン(動力伝達部)に適用可能な硬質皮膜形成技術を開発する。資源リスク、硬度、環境負荷などを考慮した鉄ベースの溶射粉体材料の開発を行うとともに、流体シミュレーションを活用して、従来技術では得難いHV800を超える硬度のパワートレイン部品摺動面に最適な溶射皮膜の施工技術と装置の開発を行う

自動車パワートレイン摺動部の軽量化のためコールドスプレイ法を利用した溶射技術を開発
・皮膜の低摩耗化、耐摩耗性の向上→従来:720Hv→開発品:800Hv以上
・コールドスプレイ法の溶射方法と装置開発→安価な窒素を混合したガスを用いた条件で、溶射粒子600m/sec以上を達成
・低環境負荷溶射技術の確立→従来:100kW以上(高速フレーム溶射法)→コールドスプレイ法:10kW以下
・10%硬度向上
・焼入油の削減
・希少金属の削減
・騒音の防止
・VCRへの適用
(新技術)
・コールドスプレイ法
(新技術の特徴)
・焼入油不要
・硬度800Hz以上
・静か
・鉄ベースの合金で硬度達成
・エネルギー消費小
・高速フレーム溶射にて、工業化可能な皮膜の開発に成功

・鉄ベースの溶射材料の開発
‐当初からの技術的目標値を満たす「Fe-C-Cr系合金」、「Fe-C-Cr-Si系合金」、「Fe-C-Cr-Mo-W(-N)系合金」、「Fe-C-Cr-Co-V系合金」の開発と表面酸化膜が少ない粉体の作製技術を開発
‐「Fe-C-Cr系合金」、「Fe-C-Cr-Si-Co-V系合金」の粉末材料を従来のコールドスプレイ装置において、85%以上のヘリウムガスを使用した作動条件で成膜を達成。また、800Hv以上の皮膜硬度を得ることができた
・コールドスプレイ用最適合金設計
‐Fe-C系合金の組織に及ぼす炭素濃度及び冷却速度依存性について解析し、母相をマルテンサイト組織にすることで、粒子硬さを800Hv以上にできることを明らかにした
‐マルテンサイト組織の場合、Cr及びSi添加は硬さを向上させることを明らかにした。その知見を活かしてFe-0.4%～0.8%C合金で、800Hvまで粒子硬さを上昇することを可能とする合金成分と冷却速度を得た
・コールドスプレイ法の溶射方法と装置開発
‐当初計画の技術的目標値を満たす、粒子速度600m/secを達成する装置/ノズルを開発したが、従来のコールドスプレイ装置の皮膜硬度よりも10%程度低い硬度となった
‐硬度強化のため更に粒子の高速化を図った装置を開発し、粒子速度920m/secを達成した。また、粒子速度920m/sec以上を目指して改良を行い、その達成の見通しを得た
・高速フレーム溶射にて、工業化可能な耐摩耗、耐面圧性を有する皮膜の開発に成功した

・論文:「コールドスプレー粒子群の飛行速度計測方法の開発」(日本溶射学会)
・雑誌:研究室紹介「富士岐工産株式会社技術室」(日本溶射協会誌Vol.46No.32009P97-99)
・特許:「皮膜の製造方法」(特願2008-95051出願中)

耐摩耗性や耐面圧性を必要とする部材に適用することで、長寿命化や軽量化・小型化が実現する

・2018年に高対摩耗、耐面圧皮膜の開発に成功。
・産業分野での商品化、事業化に成功。

・強度・剛性向上:耐面圧性能が1GPaまでの高耐久性皮膜
・低コスト化:小型化、省スペース化、軽量化、微細化を可能とするコールドスプレイ装置の試作機の製作が可能
・新製法の実現:コストパフォーマンスが従来技術と同等以上のエンジン用部品などの製作が可能

川下企業ニーズ対応のため補完研究を実施
・川下企業にトラクションドライブ装置向けの試作品の性能評価を実施して頂いたが、川下企業の要求性能を完全には達成できなかった。コンソーシアムメンバーが一体となって、当該部材やその他のニーズに見合う技術・装置開発の補完研究を実施している
・2018年に産業機械分野での商品化に成功
・更なる拡販を計画中