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複合・新機能材料

機械要素部品の高機能化のための新表面改質技術を開発、セラミックスコーティングとレーザ熱処理の複合化により実現

大阪府

富士高周波工業株式会社

2020年4月7日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 セラミックスコーティングとレーザ熱処理の複合化による機械要素の高度化
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 自動車、産業機械、工作機械
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)
キーワード レーザ熱処理、セラミックスコーティング、レーザ焼入れ、表面処理、PVD
事業化状況 研究実施中
事業実施年度 平成22年度~平成25年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車、建設・工作機械をはじめとする各種機械では、これらの高度化の要求により、機械要素には強度や耐久性等の向上及び高精度化が求められ、さらに低コスト化や短納期化の要求も強い。本課題では、セラミックスコーティングとレーザ熱処理の複合化により、これらの要求を満たす機械要素を作製可能で、かつ省エネルギーの革新的な表面改質技術を確立する。また、本技術を実用化するための高度な熱処理システムを構築する。

開発した技術のポイント

高機能で高性能の鋼製セラミックスコーティング部品を実現可能な新技術として、セラミックスコーティングとレーザ熱処理とを複合化した画期的な表面改質技術を開発し、多品種少量生産に対しても低コスト・短納期で対応可能でかつ環境にも優しい製造プロセスを確立する
(新技術)
「成膜」→「レーザ熱処理」工程を逆転し、レーザ熱処理を採用する
(新技術の特徴)
・基材硬さ、密着強度が向上する
・鋼の加工性の良さ、レーザ熱処理による極低ひずみ熱処理により高精度で低価格を実現できる
・省エネ、環境に優しい処理技術である

具体的な成果

・新加工法の導入に資する技術の開発
-レーザ加工機、ガルバノスキャナ、ロボットシステム、ロボット制御システム、処理温度制御システムからなるレーザ焼入れシステムを構築した
・前後工程との連携に資する技術の開発
-セラミックスコーティング鋼の密着性、膜硬さ、耐摩耗性、膜破壊強度等の加熱温度依存性を調べ、適切な加熱温度条件を明らかにした
・熱処理の複合化に資する技術の開発
-各種セラミックスコーティング鋼について、優れた特性を発揮する適切なレーザ焼入れ条件を明らかにした
-レーザ焼入れ処理自動化システムの研究開発を行った
-LCAにより本手法の総合環境負荷を評価した

研究開発成果の利用シーン

・セラミックスコーティングとレーザ熱処理とを複合化した表面改質処理の受託サービス
・高強度材(セラミックス、超硬合金)製部品に代替可能な低コストの鋼製セラミックスコーティング部品
・レーザ焼入れシステム

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・表面改質処理の受託加工事業
-基礎研究で優れた効果が確認され、機械要素部品、工具を中心に試作品の作製
・提供を行った
-実機性能評価試験は実施完了しており、実用化へ向けた最終段階にある
・レーザ焼入れ処理自動化システム
-ハードウェア及びデータベースが完成し、特許出願済、最終調整段階にある

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

新発想の画期的表面処理技術により、高強度・高精度・低コストの省エネ熱処理が可能に
≪高強度≫
・従来の「基材熱処理」→「成膜処理」の工程を「コロンブスの卵」的発想により逆転!成膜時における鋼基材の硬さ低下の問題を解消した
・ガルバノスキャナとロボットシステムの組合せにより、小スポットから大面積まで、オンデマンドで自在に焼入れ可能である
・レーザ熱処理でコーティングの密着性が向上する
≪高精度≫
・レーザ熱処理の採用により熱処理ひずみを大幅低減!複雑形状品や薄肉部などへも適用可能である
≪低コスト≫
・セラミックス、超硬合金、粉末ハイス製部品等に代替可能で、低価格、さらに加工性も良好である
・多品種少量でも低価格、短納期でフレキシブルに対応可能である
≪省エネ≫
・クーラント不要の自己冷却焼入れ!ドライでクリーン、環境に優しい処理技術を確立、炉熱処理に比べ省エネルギー、CO2排出量大幅減を実現する

今後の実用化・事業化の見通し

・川下ユーザが設定した耐久時間に関する要求仕様を満足する試作品の作製に成功した
・今後は、実用化に向けたより詳細かつ高度な実機性能評価試験へ移行し、補完研究によりさらに改良を加え、価格と性能の両面で現状品を凌駕する製品を提供し、実用化を目指す
・技術応用可能な製品の候補のピックアップ、試作品の提供を積極的に進め、市場拡大を目指す
・認知度向上のため、ホームページ、展示会、雑誌等を通して技術をPRしていく

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 富士高周波工業株式会社 レーザ事業部
事業管理機関 公立大学法人滋賀県立大学
研究等実施機関 公立大学法人滋賀県立大学
地方独立行政法人大阪産業技術研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 富士高周波工業株式会社(法人番号:3120101006039)
事業内容 高周波焼入れ受託加工、レーザ焼入れ受託加工
社員数 27 名
本社所在地 〒590-0001 大阪府堺市堺区遠里小野町2-3-15
ホームページ http://www.fuji-koushuha.co.jp/
連絡先窓口 後藤光宏
メールアドレス laser@fuji-koushuha.co.jp
電話番号 072-229-0230