研究開発された技術紹介

自動車モータ等の電流検出用金属固定抵抗器は、従来、抵抗材と電極材の電子ビーム突合せ溶接で製造されているが、真空プロセスなので生産性が悪く、異種金属の溶融による接合信頼性の問題もある。本研究では、その課題解決のために、大気中で固相接合できる摩擦攪拌接合法の連続化による抵抗器用長尺テーラードストリップの製造技術や設備を、最適ツール材料や接合条件の研究を通じて、開発する

固定抵抗器用のCu-Mn-Ni合金とCuとの異種材接合テーラードストリップを製造
・摩擦攪拌接合装置の計装化→加圧力、推進力を常時観測
・摩擦攪拌ツール強度→20m長距離接合でも変形、摩耗軽微
・接合材品質→継手効率75%以上、内部欠陥なし
(新技術)
連続摩擦攪拌接合
特徴
・大気雰囲気化のプロセスで接合を行うことができ、連続化が容易で生産性が高い
・異種金属接合でも高い信頼性を得ることが可能

・摩擦攪拌接合装置の計装化を実施
‐既存の摩擦攪拌接合装置に、ツール加圧力、ツール推進力の計測機能を搭載
‐ツール加圧力、ツール回転トルク等の動力をリアルタイムに計測できる機器となり、接合品質の安定化が可能に
・テーラードストリップ材を作製するために適切な摩擦攪拌ツール材質を開発
‐摩擦攪拌ツール材料として、ニッケル基2重複相金属間化合物を取り上げ、真空誘導溶解(VIM)法によってNi基超々合金(NAV-5Ta)を作製
‐検査の結果、NAV-5Taは熱処理後の鋳塊に割れや欠陥が認められないことを確認
‐基礎特性調査の結果、NAV-5Ta合金の引張強度1,188MPaを確認
・NAV-5Taツールを使用した接合試験を実施し、当該ツールの優位性を確認
‐開発したNAV-5Taツールにより接合試験を実施
‐接合距離20mでもツール形状に大きな変化は無く、摩耗も軽微であることを確認
‐回転数や接合速度等の接合条件を適切に設定することで、光学顕微鏡レベルでの欠陥がなく、健全(継手効率75%以上、内部欠陥なし)な接合材を得た

固定抵抗器用のCu-Mn-Ni合金とCuとの異種材接合テーラードストリップを製造

・実用化は停滞中

・低コスト化→開発した設備は、従来よりも投資コストが1/5に抑えられ、また運用コストにおいても利点あり
・環境負荷削減→開発した設備はシールドガス等を使用しないため、環境負荷の削減に繋がる
・汎用性向上→従来手法では適用困難であった材料に本設備を用いることで、安定した製造が可能

試作した材料の品質安定性が要求レベルに到達せず、量産化に向けた取り組みは停滞している状況
技術的プログレスを目的とした情報収集を継続実施している

接合材の性能および品質安定性