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複合・新機能材料

動力伝達部品の伝達効率向上による機械の省エネルギー化を実現

神奈川県

パーカー熱処理工業株式会社

2020年3月22日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 低温プラズマ窒素イオン注入法による低摩擦高耐摩耗駆動系部材表面の開発
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 自動車、産業機械、工作機械
事業化状況 研究実施中
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

世界的な環境負荷低減対策に伴い、自動車、建設機械の駆系部材の低フリクション化のニーズが高まっている。本研究開発では、疲労強度、耐摩耗性向上を目的として一般的に用いられている浸炭処理材表面に、焼戻し温度以下において窒素プラズマイオン注入することにより、強度を落とさず、低フリクション化を実現する。加えて、装置のインライン化による量産化を可能とすることで、省エネルギー、低エミッション化を実現する

開発した技術のポイント

PBII&D法(低温プラズマ窒素イオン注入法)を用いた窒化処理を実現
・工程の短縮→処理部材表面に直接窒化イオンを打ち込むことにより、処理部材の前処理等を不要に
・環境負荷の低減→従来の熱処理に比べ省エネルギーかつ、環境負荷物質の排出をゼロに
・焼き戻し抵抗の維持→150℃以下の低温処理を行うことで、処理部材の焼き戻し抵抗低下を防ぐ
(新技術)
PBII&D法(低温プラズマ窒素イオン注入法)
・処理部材に直接窒化イオンを打ち込み、処理部材の前処理を不要に(工程を短縮)
・排出するガスが窒素ガスのみであり、環境負荷を低減
・低温処理によって、処理部材の焼き戻し抵抗の低下を回避するなど、性質を向上

具体的な成果

・PBII&D法により、必要な硬度を維持した窒化を実現
‐印加電圧、処理圧力、処理時間を調整することによって、硬度の低下を低減できることを確認
‐処理条件を調整することによって、浸炭焼入れ焼戻しのみの場合に匹敵する硬さを達成
・摩擦特性やピッチング寿命を向上
‐処理条件により、10%以上の摩擦係数の向上が確認でき、また比摩耗量も向上
‐ローラーピッチング試験により、高面圧時において剥離損傷に至るまでの繰り返し数向上を確認。特に駆動系部材において、必要な特性の向上効果が認められた
・PBII&D法を用いたDLCの作膜によって、金属部品の性能を向上
‐需要の高まっている金属繊維編成用編針表面に、PBII&D法を用いたDLCを作膜。成膜圧力を低くすることにより、DLC膜中の水素濃度を低下させるとともに、むらのないDLC成膜を確認
‐イオン注入を行った成膜のため、編針とDLC膜の界面にイオン注入層が存在し、DLC膜の密着性の向上を促す
‐DLC膜は編成試験後も編針に追従し、表面保護効果を確保

知財出願や広報活動等の状況

・雑誌:「プラズマイオン注入法による高強度歯車用鋼のピッティング強度の改善」(膈月誌メカニカルサーフェス・テック、H24.8月号)
・論文:濱本浩行「真空浸炭窒化後プラズマイオン注入成膜法により表面改質した高強度歯車用鋼の疲労特性」(H24.11)

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H25~27年の実用化に向けて補完研究中
・サンプルあり(部品を提供頂ければ、開発技術処理を施すことができる。有償/無償の別については、内容による)

製品・サービスのPRポイント

・耐摩耗性向上→開発した技術を用いると、部品表面の耐摩耗性を30%以上向上できる
・省エネルギー化・環境負荷削減→伝達効率向上による省エネルギー化、環境負荷低減を達成できる
・その他(摩擦係数低減)→動力伝達部品表面の摩擦特性は、伝達効率と密接なかかわりを持つ。開発した技術を用いると最大で30%程度の摩擦係数低減を達成できる

今後の実用化・事業化の見通し

不十分であった低摩擦・高耐摩耗のメカニズム解明を進め、実用化・事業化に向けた取り組みを積極的に行う
・引き合いのある川下企業に対して開発技術処理を施した試作品を提供し、技術適用分野の新規創出を図っている
・低摩擦、高耐摩耗の発現メカニズムの解明が不十分だったため、継続してメカニズム解明を行っている
・当初想定していた部品に拘らず、できるだけ早い段階での実用化を目指す.引き続き引き合いのある川下企業に対して試作品を提供し、実用化・事業化に向けた取り組みを積極的に行う

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 パーカー熱処理工業株式会社 技術研究所
事業管理機関 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター
研究等実施機関 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター
独立行政法人国立高等専門学校機構仙台高等専門学校

サポイン事業者 企業情報

企業名 パーカー熱処理工業株式会社
事業内容 熱処理設備製造・販売、熱処理薬品製造・販売、熱処理加工
本社所在地 〒210-0822 神奈川県川崎市川崎区田町3-13-10
ホームページ http://www.pnk.co.jp
連絡先窓口 技術本部 技術研究所 濱本浩行
メールアドレス h.hamamoto@pnk.co.jp
電話番号 044-276-1583