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表面処理

DLCと複合めっきの特長を融合させた低摩擦・耐摩耗を目指して、摩擦係数0.05以下を達成する機能めっき開発

大阪府

帝国イオン株式会社

2021年2月17日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 高荷重下摺動部品に適用可能な優れた潤滑性と耐摩耗性を発揮する機能性粒子担持融合めっき技術の開発
基盤技術分野 表面処理
対象となる産業分野 環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、ロボット、産業機械、工作機械
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、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(信頼性・安全性向上)、環境配慮
キーワード 摩耗、摩擦係数、省エネ、潤滑、めっき
事業化状況 実用化間近
事業実施年度 平成29年度~令和1年度

プロジェクトの詳細

事業概要

冷凍空調用圧縮機の冷媒は、HFCからCO2への転換の必要が生じており、高荷重下での摺動部耐摩耗性向上と、低摩擦化が求められている。そこで、DLC皮膜と複合めっきの両方の特性を融合した“融合めっき”技術を高度化させ、使用条件に合った最適なめっき皮膜の設計工法を確立することで、圧縮機メーカーの要請に応える。

従来技術との比較
開発した技術のポイント

・ミクロンサイズの機能性粒子を様々なパターンに配列する技術を確立したことで、相手材への攻撃性を制御する
・相手材に硬質クロムめっきをつけることで、良好な摺動特性を発揮する
・低摩擦係数で耐摩耗性に優れる(高荷重500N、無給油環境でも摩擦係数0.05以下)
・境界潤滑域でも摩擦係数が上がらないので、片当たり状態や、スタート/ストップ時のエネルギーロスを大幅に低減する効果が期待できる

粒子配列技術
具体的な成果

●最適な粒子、皮膜および相手材の組み合わせの選定
Niめっきでダイヤモンド粒子を保持した部材と、相手材に硬質Crめっきを付けた部材との組み合わせが最適であることを見出した。
●粒子分布密度の制御技術の確立
ダイヤモンド粒子の密度を制御し、皮膜中に均一に配置することで、摩擦係数0.05以下を達成し、研磨コストも大きく改善した。
●量産技術の確立
高電流密度でダイヤモンドを電着固定できる独自めっき槽を開発したことで、量産を可能にした。
●実装向け評価試験
圧縮機量産向け評価試験で目標を達成。エネルギーロスを大幅に低減し、省エネ効果が期待できることを数値で実証できた。

知財出願や広報活動等の状況

●特許出願
国内 特許化済 6614625号 「耐摩耗性皮膜、耐摩耗性部材及び耐摩耗性皮膜の製造方法並びに摺動機構」
台湾 特許化済 I712707号
アメリカ、ドイツ、中国、韓国、ベトナム、タイ  特許出願済
●展示会への出展
関西機械要素技術展、新価値創造展2020、名古屋航空・宇宙機器開発展(2021年4月予定)
●自社ホームページでのPR

研究開発成果の利用シーン

機械の摺動部分に適用することで、摺動面の耐摩耗性が向上し長寿命化が期待できます。
軸・軸受や、リニアシャフトの案内面など様々な摺動部に適用いただけます。
給油環境だけでなく、無給油で高荷重がかかる環境でも使用可能です。
摩擦係数が低いので、省エネ効果も期待できます。
使用環境に合わせて、粒子の配列パターンや粒子の分布密度を最適に制御することが可能です。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・メーカーで実際の圧縮機の軸と軸受を用いた評価試験を行っていただく予定であり、その試作を進めている
・その他にメーカー数社で実際の機械に組み込んでの評価試験を実施いただいている
・自社内では、量産受注を見込んでの量産体制構築と信頼性試験を進めている。

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理、素材・部品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発、技術ライセンス

製品・サービスのPRポイント

・摺動部に融合めっきをご適用いただくことで、耐摩耗性が向上し、長寿命化が期待できます。
・境界潤滑域でも摩擦係数が0.05以下という特徴があるので、片当たり状態や、スタート/ストップ時のエネルギーロスを低減できます。
・オイル環境だけでなく、ドライ環境でもご使用いただくことができます。

摩擦摩耗試験結果
リニアシャフト
今後の実用化・事業化の見通し

・現在、メーカー数社で実際の製品や機械に組み込んでの評価試験を実施いただいている。
評価いただいたメーカーとは、実用化・事業化に向けた共同開発を行う。
・展示会への出展を行い、関心を持っていただいたメーカーには個別にアプローチする。
 (2021年4月 名古屋航空・宇宙機器開発展に出展予定)
・技術の信頼性をPRするため、学会などでの発表を予定している。

実用化・事業化にあたっての課題

・継続的な生産能力強化
・軸受の内径に処理できる技術の開発

事業化に向けた提携や連携の希望

・軸受などの摺動部材を製造するメーカーや、機械メーカーとの共同開発を希望
・摺動部の耐摩耗性のニーズを模索している

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 帝国イオン株式会社
事業管理機関 一般財団法人大阪科学技術センター
研究等実施機関 国立研究開発法人産業技術総合研究所
地方独立行政法人大阪産業技術研究所
アドバイザー パナソニック株式会社
株式会社椿本チエイン
株式会社クボタ
鈴木技術コンサル事務所
学校法人近畿大学
国立大学法人大阪大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 帝国イオン株式会社(法人番号:8122001004695)
事業内容 めっき、機械加工
社員数 40 名
生産拠点 本社工場(大阪府東大阪市)、白浜工場(和歌山県白浜町)
本社所在地 〒577-0835 大阪府東大阪市柏田西1-12-26
ホームページ https://teikoku-ion.co.jp/
連絡先窓口 帝国イオン株式会社 開発課 北條、中村
メールアドレス info@teikoku-ion.co.jp
電話番号 06-6727-7047