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接合・実装

高温構造部材、耐摩耗部材の硬化肉盛溶接品からセラミックスへの転換を可能とする新規2段反応焼結法

福岡県

株式会社フジコー

2021年2月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 SiCセラミックス大幅適用拡大の為の新規2段反応焼結法(接合・精密加工技術)の開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、産業機械、光学機器
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)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高性能化(精度向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、高効率化(人件費削減)、高効率化(生産性増加)
キーワード 耐熱性、耐摩耗、耐腐食、精密加工、セラミックス
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成24年度~平成26年度

プロジェクトの詳細

事業概要

製鉄所や発電・焼却施設等では、高温鋼材の搬送ローラーや粉末ダストを伴う排気ダクト等に高温構造部材、耐摩耗部材が多用されているが、多大な保全コストに苦しんでいるのが現状である。本事業では、部材の高寿命化、冷却設備不要化等を可能とするSiCセラミックスの大幅な適用拡大の為の新規2段反応焼結法を開発する。具体的には接合・精密加工技術の開発であり、従来困難であった複雑形状部材を高強度に製造可能とする

開発した技術のポイント
接合技術・精密加工技術が可能な2段反応焼結法

焼結時の寸法歪抑制と接合工程を持つ2段反応焼結法で、SiCセラミックスの接合により、複雑形状対応への自由度を高め、更にFe-Si含浸により導電性を付与し、放電加工での寸法仕上げを可能とする精密加工技術を確立する

(新技術)
軽量化、高強度化、耐摩耗性や耐熱性等向上を目的として、高温構造部材を含む様々な部品にセラミックス(アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素等)を適用する

(新技術の特徴)
従来技術では適用が困難であった部品に対して、SiCセラミックスの接合技術および精密加工技術の高度化により適用拡大を図り、設備の高強度化を促進する

具体的な成果

・混合比および粉末撹拌方法の改善、炭化および含浸処理法の見直しにより、体積変化率を0.06%まで抑制した
・新規導入の真空炉により、既設炉よりも3桁以上の高真空度が到達できるようになった
・含浸金属の設置方法の改善により組織の緻密化を図れ、気孔率0.8%を達成した・放電加工電極(材質・形状等)荒加工においては、銅グラファイト(Cu-Gr)を選定し、加工時間を大幅に短縮、仕上げ加工では、銅(Cu)に決定した
・荒加工前のワーク表面に対して事前の平滑処理により、加工中の異常放電を抑えることができ、加工精度10μm未満を達成し、試作品の製作を自社内で行える体制ができた
・プレス加工機(温度・圧力均一性等)の直径420mm×幅50mm×厚み20mmの大型リングを成形まで行い、真空炉(排気構造・雰囲気等)は400mmクラスまでの大型化対応を可能とした

知財出願や広報活動等の状況

SiC成形体の製造方法((特願2013-33295、特許第6132586号)
ロール・ローラー用炭化珪素製リング部材の製造方法((特願2013-229735、特許第6273779号)
SiC成形体の製造方法及びSiC成形体の加工方法((特願2014-168542、特許第6489775号)

研究開発成果の利用シーン

・本技術によるSiCセラミックス部材は、軽量化、高強度化、耐摩耗性、耐熱性、耐久性等の向上が求められる高温構造部材に適用できる。具体例として、高温鋼材の搬送ローラー・圧延ロール、発電所・焼却施設等の排気ダクト(特に配管エルボ部)等がある。
・精密加工技術が必要となるシーンでは精密加工チップとして本技術によるSiCセラミックスが適用できる。

実証試験のSiCセラミックスガイドローラー(左)取付状態、(右)検査時
SiCセラミックス加工用チップ

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

本技術によって製作したガイドローラー(棒鋼圧延設備部品)を製鉄所で実証試験を実施している。使用量の目標値を達成して、高耐摩耗性が認められた。今後、鉄鋼関係だけではなく、他の分野にも実用化を展開する。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、素材・部品製造、製品製造

製品・サービスのPRポイント

・高温雰囲気では軟化および熱歪みがない
‐部品交換費などのメンテナンスコストを大幅に削減可能
‐稼動率の向上

今後の実用化・事業化の見通し

・2年後には製品販売開始を計画している
・川下企業との連携、鉄鋼メーカーへの売り込み、未開拓分野のプラント・電力関係における、解決すべき課題の明確化と優先順位を決定し、補完研究により適切な対応を行う
・また生産と営業の社内体制を整え、早期の事業化実現に向けて取り組んでいく

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社フジコー 技術開発センター
事業管理機関 公益財団法人北九州産業学術推進機構
研究等実施機関 国立大学法人九州工業大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社フジコー
事業内容 複合製品製造・販売、溶接材料の製造・販売、機械加工、プラントエンジニアリング、製鉄作業・メンテナンス
社員数 830 名
本社所在地 〒804-0011 福岡県北九州市戸畑区中原西2-18-12
ホームページ http://www.kfjc.co.jp
連絡先窓口 技術開発センター 肖陽
メールアドレス y-xiao.fujico@kfjc.co.jp
電話番号 093-701-4500