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立体造形

高い耐熱性・耐摩耗性を持つ複合鋳造材により、安全性・機能性の高い部品の生産が実現し、売上増加に寄与!

栃木県

日光金属株式会社

2020年4月11日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 接合界面活性化と同時鋳込みによる超耐熱耐摩耗複合鋳造材の開発
基盤技術分野 立体造形
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)
キーワード 接合界面活性化、耐摩耗性、耐熱性、複合鋳造
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成23年度~平成25年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車、環境機器産業では、安全性、機能性(耐摩耗性、耐熱性等)向上と環境・省エネ対策上から、金属材料の限界値である硬さHV700以上、耐熱性1000℃以上の高機能化ニーズが高まっている。本研究開発では異種材料(特殊鋼、超硬、セラミック)の接合界面の活性化と同時鋳込み法を用いて、これらの物性値を硬さHV1200、耐熱性1300℃まで向上させ、安価に複合化する新鋳造技術を開発し、汎用性に優れた複合鋳造材料品を製造する

開発した技術のポイント

耐熱性、耐摩耗性に優れた異種材料の複合化を可能とする新鋳造法を実現するために必要な技術を開発することで、劣悪環境下での使用に耐える耐摩耗性(硬さ:HV1200)及び耐熱性(耐熱温度:1300度)を有する部品を開発する
(新技術)
・サーボプレスにより複合化素材に残留する応力を緩和する
・同時鋳込み法により耐熱性・耐摩耗性に優れた異種材料の複合化を行う
(新技術の特徴)
1工程での成形により、耐熱性・耐摩耗性に優れる複合鋳造材を開発できるようになることで、生産に要する時間の削減及び耐熱性・耐摩耗性に優れた鋳物を提供することが可能になる

具体的な成果

・接合界面活性化法の開発
‐サーボプレスによる応力緩和などにより、1工程集約化成形を達成した
・同時鋳込み法の開発
‐同時鋳込み法を用いて、耐熱性・耐摩耗性のそれぞれに優れた複合鋳造材を創成することができた
‐複合鋳造材のプラズマ窒化により、超耐摩耗性を有する複合鋳造材を創成した
・接合界面評価技術の開発
‐接合界面近傍をXMA・デジタル組織解析装置を用いて線分析、面分析、半定量分析することに成功した

研究開発成果の利用シーン

・高い耐熱性・耐摩耗性をはじめとする様々な優れた特徴を有する複合鋳造材のラインアップ
・開発した複合鋳造材を用いて鋳物として生産される、高い耐熱性・耐摩耗性を持つ自動車用研掃部品や環境機器部品

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・接合界面活性化法により、18種類の複合化素材の成形を実施することができたが安定した量産化ができず研究は中断しているものの、本研究を発展させ新たな製品開発につなげることができた
・耐摩耗性複合鋳造材、耐熱性複合鋳造材のそれぞれについて技術的目標値が達成され、商品化の可能性が見出された

提携可能な製品・サービス内容

素材・部品製造

製品・サービスのPRポイント

本研究は中断したため、高い安全性・機能性を有する自動車用研掃部品や環境機器部品の提供を実現できていない
しかし、下記成果を元に他技術を発展させ、製品ラインアップ拡大により事業拡大・雇用増加に貢献している
・サーボプレスによる応力の緩和などにより、短時間かつ1工程での複合化素材の成形が可能になり、複合化素材の成形にかかる時間が大幅に短縮された
・同時鋳込み法により、諸物性値が母材となる鋳造材と大きく異なるため困難とされていた、耐熱性・耐摩耗性に優れた異種材料の複合化の可能性が高まった
・これらの結果、超耐摩耗性(硬さ:HV1200)・耐熱性(耐熱温度:1300度)を有する複合鋳造材の開発に成功した
・他の金属同士の複合化も同様に可能になると考えられるため、より優れた特徴を持つ高付加価値な複合鋳造材の形成が実現する可能性がある

今後の実用化・事業化の見通し

・本研究は中断している
・本研究で得られた知見や導入機器を用いて、CCコンポジット複合治具や自社独自の材質開発に発展させていく予定である
・CCコンポジット複合治具は、治具の軽量化と長寿命化を目指して開発を進めており量産化の段階に来ている
・独自開発のNIMA材質は、耐熱性・耐摩耗性に優れた鋳造材として開発をすすめ火格子などに一部の材質が用いられ量産化されている
・本研究で得られた同時鋳込み・複合化時のペネトレーション、低温同時鋳込み時の溶着不良、といった課題に今後も取り組んでいく予定である

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 日光金属株式会社
事業管理機関 公益財団法人栃木県産業振興センター
研究等実施機関 国立大学法人岩手大学
宮本工業株式会社

サポイン事業者 企業情報

企業名 日光金属株式会社(法人番号:1060001013259)
事業内容 自動車関連・環境部品等の耐熱耐磨耗鋳造品の設計・製造・販売
社員数 110 名
本社所在地 〒329-1571 栃木県矢板市片岡2066-2
ホームページ http://www.nikko-kinzoku.co.jp/
連絡先窓口 NIMA中央研究所
メールアドレス nima@nikko-kinzoku.co.jp
電話番号 0287-47-4581