研究開発された技術紹介

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

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

・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

・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

・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

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

・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