研究開発された技術紹介

本研究開発は、自動車産業の熱処理の高度化を図ることを目的として、連続放電では困難であった低温短時間処理を可能にするために、プラズマを生成する放電をパルス化することによって、著しく大きくすることができるパルスのピークパワーを利用した新しいプラズマ窒化処理技術を開発する。さらに、窒化処理した表面にパルス化したプラズマで硬質のC-BN層も製膜できるようにし、低コストで優れた高強度を有する新たな表面改質法を開発する

低温短時間のプラズマ窒化処理技術、低コストで高硬度を発現する表面改質法の開発
・低温(400℃以下)、短時間(2時間)でのプラズマ窒化処理→窒化層厚さ：0.2mm以上
・低コストで高硬度を発現する表面改質法の開発→高硬度(1,800Hv以上)のc-BN膜を密着性よくコーティング
(新技術)
<パルス放電プラズマ>
・100℃低い窒化でさらに歪みレス
・短時間処理が可能(2時間)・窒化処理場にc-BN成膜(1,800Hv)
・低コスト

・放電をパルス化するプラズマ窒化装置を開発
‐フレームと側板からなるユニット化した真空チャンバー、真空排気とプラズマ処理時のガス圧力の制御などにより、安価で使用しやすいプラズマ窒化装置を設計・製作
‐パルスあたりの大きなピークパワーを得ることのできる大容量高圧パルス電源を設計・製作
‐窒素80%、水素20%混合ガスの使用により、有効な窒化処理が可能
・SKD11においてプラズマ窒化処理の目標をほぼ達成
‐Crを多く含有するSKD11では、低温(400℃以下)、短時間(2時間)で窒化層厚さが0.2mm以上の目標を、ほぼ達成
‐他の材料に対する処理方法については、今後の課題
・表面改質法の開発は、今後の課題
‐窒化処理をしたSKD11の部材上に、mB(トリメチルボロン)と窒素の混合ガスで成膜を試みたが、硬度は500N/mm2程度
‐低温での成膜になったことが要因

出展：機械要素技術展(H23.6)、関西機械要素技術展(H23.10)

自動車のエンジン部品、車体部品、懸架、制動部品、駆動部品等の熱処理において、パルス化したプラズマ窒化処理を行うことにより、従来より低温による歪み抑制、高強度、短時間処理が可能になる

・H25年度の実用化に向けて、研究を継続
・窒化・c-BN製膜のための試作機あり(有償)

低コスト化：開発中の窒化はCO2排出を極限まで抑え、c-BNは従来比約50%のコストで成膜可能

実用化に向けた性能評価、補完研究を継続中
・実用化に向けて、現在、試作品の性能評価と、中間層の生成や密着性の向上について引き続き補完研究を継続中