研究開発された技術紹介

次世代航空機は重量軽減化のため炭素繊維複合材が多用され、その結合に炭素繊維と電位差が小さく比強度が優れたチタン合金ボルトが使用されるが、従来製品はアルミ合金部材との電位差腐食防止用の絶縁表面処理されたもので耐雷対策が十分ではない。本事業は、プラズマ制御により時効とプラズマ浸炭を複合化し、疲労寿命向上、安定した軸力の導入と導電性を確保した、世界初の耐雷対策炭素繊維複合材用チタン合金ボルトを開発する

独自のプラズマ熱処理による表面改質・硬化技術を用いて、耐雷チタン合金ボルトを開発
・材質:従来品のまま
・導電性:未処理ボルトと同程度
・疲労寿命:従来品比10倍程度
・締め付け性能:従来品比で20%向上
・耐食性:高い耐食性
(新技術)
プラズマ浸炭処理＋ガラス状カーボン被膜処理
(新技術の特徴)
・縁付け特性の向上
・耐食性の向上
・疲労強度の向上
・ペイントの密着性向上
・電気伝導性の付与

・プラズマ状態での温度分布制御とチタン合金の表面硬化層の制御
-プラズマ熱処理装置において、アーク放電抑制電極を完成させ、プラズマ状態の安定保持に成功。±8℃以内の温度分布制御を達成
-プラズマ熱処理と時効処理を同一処理装置で連続的に行うことで、均一なミクロ組織と表面硬さを得て、表面硬化層を制御できる処理プログラムを完成
・チタン合金ボルトのねじ転造、首下ローリングプロセスの確立
-プラズマ熱処理を行ったチタン合金ボルトのねじ転造加工及び首下圧延加工の制御では、クラックの発生がなく、所定の寸法形状を得た。また、疲労強度が向上する加工条件を見出した
・PCTチタン合金ボルトの評価試験
-最適条件で加工したPCTチタン合金ボルトは、導電性を確保し、締め付け性能で従来製品と同等、疲労寿命、耐食性、塗料の密着性で約20%以上の向上効果が見られた

・特許:「チタン金属の表面処理方法」(日本特許4744019、米国特許7291229B2)他多数
・新聞:日刊工業新聞(H22.7.20、H21.8.27)
・受賞:経済産業省「元気なものづくり中小企業300社」(H19)

重量軽減化のために、次世代航空機等で多用されるCFRPの締結に用いられる耐雷チタン合金ボルト

・H23年度に実用化に到達
・PCTチタン合金ボルトのサンプルあり

・新方式の実現:PCTチタン合金ボルトは、締め付け性能、疲労寿命、耐食性、塗料の密着性の各性能で約20%以上の向上効果
・軽量化:導電性により、部品(スリーブ)点数を削減し、軽量化
・強度向上:浸炭処理と転造加工による複合加工で疲労強度が大幅に向上

航空・宇宙分野の企業・機関への採用に向けた活動を進める
・サポイン事業後に検証試験を行い、H22年7月に特許を出願
・H22年3月の近畿経済産業局のボーイング社訪問ミッションに参加し、PCTチタン合金ボルトのプレゼンテーションを実施。また、三菱重工業株式会社、JAXAの評価認定試験、採用検討をいただくべく営業活動中
・別途開発したプラズマ浸炭処理チタン合金ベアリングについては、航空機向けの品質確認作業を進めている