研究開発された技術紹介

電力業界ではスマートグリッドの普及に対して、電力品質の安定化が喫緊の課題であり、低インダクタンス機能を有する低コスト・小型抵抗体の開発に対する強いニーズがある。従来の金属抵抗体は長さによる抵抗調整で大型化し、インダクタンスが大きくなる。同時進行する金属粒子扁平化とその表面へのセラミックス粉末均一付着技術及び焼結技術の確立により、体積抵抗率の制御を果たし、ニーズを満たす世界初の抵抗体を開発する。

粉末冶金技術を用いた複合材料であるメタセラ抵抗体によるサージ電圧・電流に強い低インダクタンスの小型・低コストの抵抗体
(新技術)
扁平金属粒子とセラミックスの複合化技術、粉末冶金技術を用いた複合材料であるメタセラ抵抗体
異種材料(金属とセラミックス)が混在していても密着性を保持する高耐熱めっき処理技術
(新技術の特徴)
川下製造業者のニーズである抵抗体の省資源・小型・高機能・低コスト化を達成することができる

・複合粉末の量産化における大型ボールミル処理条件を最適化した。ボールミル回転数や金属粒子径を制御し、機械強度向上、電気的特性の安定化に資する金属粒子の扁平化(アスペクト比)の目標値7～8を達成した。
・焼結に係る温度・加圧力・保持時間等の要素を検証し、焼結体の体積抵抗率、断面組織の金属粒子個数及び通電時の温度分布等によって組織の均一性を評価した。
・その結果、体積抵抗率のバラツキが±20%以内に収まるメタセラ抵抗体の作製に成功し、抵抗体の省資源・小型・高機能化を実現するための材料製造技術を確立した。
・バインダーの選定や処理条件を改良し、耐熱温度500℃を有する密着性に優れたナノめっき技術を確立した。また、めっきの材料内部への拡散や酸化を防止できたことで、耐熱温度800℃のナノめっき処理の目処が立った。

・メタセラ抵抗体に係わる研究において、2019年に第42回日本金属学会技術開発賞を受賞した。
著者名：勝山浩道、浜野大輝、春井眞二、北川裕之、和久芳春
論文名：電気抵抗率を制御できる新しい抵抗体用複合材料の開発
・メタセラ抵抗体に係わる研究において、2017年にScientific Reportsで論文発表を行った。
著者名：Yoshiharu Waku,Teruyuki Yamashita,Hiroyuki Kitagawa,Masahiro Yoshinobu,Hiromichi Katsuyama,Daiki Hamano,Shinji Harui
論文名：Novel electrical and mechanical characterristics of composites composed of electrically conducting Ni-Cr alloy particles in non-conductig soda-lime glass.

・開発した体積抵抗率制御技術により、電力・鉄道・産業界を対象とした低インダクタンスで小型・軽量の各種抵抗器を製造することができる。
・上記抵抗体技術を用いた面状発熱体(ヒーター)

・材料製造技術及び材料特性の安定化は確立済みであり、事業化に向けた生産体制の構築を進めている。

・メタセラ抵抗体により、抵抗器の容積50%低減、質量70%低減、インダクタンス95%低減を達成(電力用中性点接地抵抗器による比較)
・従来のコイルヒーターに代わる面状均一加熱ができる新しい板状ヒーターとして使用できる。

・メタセラ抵抗体の導入を計画している電力・鉄道・産業用の抵抗器をメインターゲットに、量産化に対応した焼結技術の達成に約1年、その後2年以内に市場の要求する品質と価格が実現できるよう設備・事業体制を構築し、市場への製品投入を目指している。
・当初の需要のみならず、その他適用できる発熱体(ヒーターなど)、潜在的新規需要が見込まれている分野への積極的な展開を目指す。
・拡販は小型化・軽量化のみならず、従来製品では実現できないインダクタンスの低減やNi等のレアメタル使用量の低減(省資源化)等をPRポイントとして、他材料との差別化を図り、展示会等を通じて認知度向上や最新のユーザーニーズを捉え、事業化に向けた研究開発を実行する。

・新たな用途開発

・工業用及び家電用ヒーター等を製造している企業との連携を模索中