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精密加工

高精度で欠損やガジリが少ない!セラミックス-金属ハイブリッド金型の開発

愛知県

株式会社日章

2020年3月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 高機能材料を用いたセラミックス-金型ハイブリッド金型の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車、スマート家電
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

環境や自動車産業では金型の高精度化、低コスト化のニーズが、国際競争の激化により求められている。これらのニーズに対応するためには、金型の長寿命化が不可欠である。また、レアメタルの輸入制限により、超硬合金は高騰の傾向を示している。これらの課題を解決するために、高コストのため実用化できなかったセラミックスを金型の一部に用い、長寿命で、超硬合金を使用しないセラミックス-金属ハイブリッド金型の開発を行う

開発した技術のポイント

長寿命で、超硬合金を使用しないセラミックス-金属ハイブリッド金型の開発
・放電加工対応のための炭化ホウ素セラミックスの電気伝導度の向上→500S/m
・抗折強度の高いセラミックス-金属接合体→300MPa(セラミックス単体と同様)
・溶融アルミとの反応性が低い窒化ケイ素セラミックス
・引張応力の発生しにくいダイキャスト金型の設計→200MPa以下

(新技術)
<セラミックス-金属ハイブリッド金型造>
(特徴)
・高精度で長寿命
・トータルでの低コスト化が可能

具体的な成果

・炭化ホウ素セラミックス-金属のハイブリッド構造で金型を試作
‐炭化チタンの添加により電気伝導率500S/m以上の炭化ホウ素セラミックスを作製、放電加工条件を確立
‐炭化ホウ素セラミックスと金属の接合体を作製、強度はセラミックス単体の約1/3の80MPaを確認
‐炭化ホウ素セラミックス-金属のハイブリッド構造で金型を試作、金型の摩耗も少なくセラミックスの破損もなかった
・ハイブリッド金型への窒化ケイ素セラミックスの嵌合方法等を検討
‐窒化ケイ素セラミックスは溶融アルミとの反応性が低く、アルミダイキャスト用ハイブリッド金型として高い特性を示した
‐ハイブリッド金型への窒化ケイ素セラミックスの嵌合方法等を検討し金型を設計・検証し、設計した形状を窒化ケイ素成形体の段階で加工するニアネットシェイプを確立
・アルミダイキャスト用金型を試作、作製モデルに欠損やガジリがないことを確認
‐条件設定や加工方法の組み合わせにより、窒化ケイ素セラミックスを複雑形状に加工できる最適加工技術を確立
‐アルミダイキャスト用金型を試作、アルミのダイキャストを行った結果、熱応力による破損や薄肉リブの欠損はなく、型と鋳造されたアルミの固着(ガジリ)がない、優れた特性を確認
・ハイブリッド金型により作製したモデル形状(薄肉部)
〜薄肉リブ形状(先端肉厚0.5mm)はオール金属型では欠肉部が多く存在したのに対して、ハイブリッド金型ではすべての箇所で欠肉の無い良好な状態であった〜

知財出願や広報活動等の状況

特許:ダイカスト金型用入子及びダイカスト金型(特許第5170717)

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H25年度の実用化に向け、補完研究を継続
・成型品のサンプルあり(無償)

製品・サービスのPRポイント

・耐久性向上→開発した窒化ケイ素はSKD61の5倍程度の耐久性を持つ。また、炭化ホウ素は超硬材の3倍程度の耐久性を持つ
・低コスト化→金型の耐久性を向上させることにより、成型部品の低コスト化となる。また、金型のメンテナンス頻度が削減され、金型の管理項目が簡便化できる

今後の実用化・事業化の見通し

展示会等への出展により、成果のPRを実施
・複雑形状加工方法を考案し、コストと精度の両立を図る課題に対し、今後補完研究を実施する予定
・展示会等への出展に努め、PRを実施している
・現在の顧客に対し本研究成果のPRを行う

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社日章
事業管理機関 公益財団法人中部科学技術センター
研究等実施機関 株式会社松岡鐵工所
美濃窯業株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社日章
事業内容 乗用車用スチールホイルトランスファー金型、建築資材用タイル成型金型、土木用ゴム製品成型金型、ニューセラミック製品成型金型の設計製作、機械部品製作
本社所在地 〒480-0126 愛知県丹羽郡大口町伝右2-290-1
ホームページ http://www12.onc.ne.jp/~nissho
連絡先窓口 製造部部長 岩井勝正
メールアドレス nissho21@themis.onc.ne.jp
電話番号 0587-95-6600